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焊焊 工工（基础知识）（基础知识） 焊接概述焊接概述 随着社会生活和科学技术的发展，随着社会生活和科学技术的发展，焊接已成为机械制造工业部门和修焊接已成为机械制造工业部门和修理行业中重要的加工工艺，也是现理行业中重要的加工工艺，也是现代工业生产中不可缺少的加工方法。代工业生产中不可缺少的加工方法。 第一节第一节 焊接的物理实质焊接的物理实质 在机械制造中需要把两个或两个以上零件在机械制造中需要把两个或两个以上零件按一定的形式和位置连接在一起。按一定的形式和位置连接在一起。 连接特点：连接特点： 1. 临时性连接：不毁坏零件拆卸。临时性连接：不毁坏零件拆卸。 2. 永久性连接：毁坏零件后拆卸。永久性连接：毁坏零件后拆卸。连接技术综述连接技术综述 通过机械、物理和化学方法，以及冶通过机械、物理和化学方法，以及冶金方式，将多个零件连接成一个整体，并金方式，将多个零件连接成一个整体，并保持相互位置的工艺方法保持相互位置的工艺方法 机械连接机械连接 可拆卸连接可拆卸连接/不可拆卸连接不可拆卸连接 物理化学方法物理化学方法 钎焊钎焊/粘接粘接 冶金方式：冶金方式： 焊接焊接机械连接可拆卸连接机械连接可拆卸连接机械连接不可拆卸连接机械连接不可拆卸连接铆接铆接 焊接三个要点：焊接三个要点： 一是材料，可以是金属、非金属；可以是一是材料，可以是金属、非金属；可以是同种材料、异种材料。同种材料、异种材料。 二是达到原子间的结合。二是达到原子间的结合。 三是永久性。三是永久性。焊接焊接焊接的实质焊接的实质: （不可拆卸的连接）不可拆卸的连接） 通过加热或加压（或两者并用），用通过加热或加压（或两者并用），用或不用填充金属，使焊件形成原子间结合或不用填充金属，使焊件形成原子间结合的一种连接方法。的一种连接方法。焊接的特点及应用焊接的特点及应用 焊接生产的特点：焊接生产的特点： 优点是：优点是：连接性能好；省工省料成本低；重量连接性能好；省工省料成本低；重量轻；可简化工艺。轻；可简化工艺。 缺点是：缺点是：不可拆卸；焊接接头组织和性能要变不可拆卸；焊接接头组织和性能要变坏；要产生焊接应力、变形和缺陷。坏；要产生焊接应力、变形和缺陷。 焊接生产的应用：焊接生产的应用： 制造金属结构制造金属结构 机器零部件和工具机器零部件和工具 修补修补焊接与铆接相比焊接与铆接相比优点：优点：1、节约金属材料，便于、节约金属材料，便于制造双金属制造双金属 结构。结构。2、减轻结构重量、减轻结构重量,以小以小拼大，化复拼大，化复 杂为简单。杂为简单。3、构件质量高、构件质量高,产品密产品密封性好。封性好。4、焊接的材料厚度不受、焊接的材料厚度不受限制。限制。5、减轻劳动强度、提高、减轻劳动强度、提高生产力。生产力。缺点：缺点：1.焊接结构的应力集中比焊接结构的应力集中比较大。较大。2.有较大的焊接应力和变有较大的焊接应力和变形。形。3.焊缝中存在一定数量的焊缝中存在一定数量的焊接缺陷。焊接缺陷。4.焊接结构具有较大的性焊接结构具有较大的性能不均匀性。能不均匀性。5.焊接接头的整体性。焊接接头的整体性。 焊接的应用焊接的应用 1、制造金属结构、制造金属结构 2、制造金属零件或毛坯、制造金属零件或毛坯 3、连接电器导线、连接电器导线 第二节第二节 焊接方法分类焊接方法分类 金属连接的障碍金属连接的障碍 金属表面只有个别微观点接触；金属表面只有个别微观点接触； 材料表面存在着氧化膜、油、杂质、污材料表面存在着氧化膜、油、杂质、污物、锈等。物、锈等。 解决的方法解决的方法 加热（加热到熔化状态）加热（加热到熔化状态）熔化焊熔化焊 加压（加热或不加热）加压（加热或不加热）压力焊压力焊焊接方法分类焊接方法分类等离子弧焊非熔化极TIG激光焊电子束焊钎焊钎焊电渣焊MAG压力焊压力焊铝热焊气焊CO2MIG 电弧焊电弧焊 熔化极熔化极手工焊埋弧焊熔化焊接熔化焊接 焊接分类焊接分类一、冶金角度分：一、冶金角度分：液相焊接：液相焊接： 指熔化焊，利用热源加热侍焊指熔化焊，利用热源加热侍焊部位，使之发生熔化，利用液相的部位，使之发生熔化，利用液相的相溶，达到原子间的结合。它包括相溶，达到原子间的结合。它包括电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊等。激光焊等。 固相焊接：固相焊接： 指压力焊，是焊接时必须使用压指压力焊，是焊接时必须使用压力，使待焊部位的表面在固态下达力，使待焊部位的表面在固态下达到紧密接触，并使待焊表面的温度到紧密接触，并使待焊表面的温度升高（一般低于材料的熔点），通升高（一般低于材料的熔点），通过调解温度、压力和时间，造成接过调解温度、压力和时间，造成接头处材料进行扩散，实现原子间的头处材料进行扩散，实现原子间的结合。它包括电阻焊、磨擦焊、超结合。它包括电阻焊、磨擦焊、超声波焊等。声波焊等。 固固-液相焊接：液相焊接： 待焊表面并不直接接触，通过待焊表面并不直接接触，通过两者毛细间隙中的中间液相联系。两者毛细间隙中的中间液相联系。在待焊的同质或异质材质固态母材在待焊的同质或异质材质固态母材与中间液相之间存在两个固与中间液相之间存在两个固- -液界液界面，由于固液相间能充分进行扩散，面，由于固液相间能充分进行扩散，可实现原子间的结合。可实现原子间的结合。 二、从焊接方法上分：二、从焊接方法上分： 熔化焊：熔化焊： 将焊件接头加热至熔化状态，不加压将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。力完成焊接的方法。 它包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光它包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊、电子束焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊、电子束焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊等。焊等。焊接热源种类及其特性焊接热源种类及其特性热源的发展热源的发展上个世纪上个世纪80年代发现碳弧焊；年代发现碳弧焊；1891年金属极电弧焊；年金属极电弧焊；本世纪初薄皮焊条电弧焊和氧乙炔气焊；本世纪初薄皮焊条电弧焊和氧乙炔气焊；30年代，厚皮焊条电弧焊、氢原子焊、氦气保护焊；年代，厚皮焊条电弧焊、氢原子焊、氦气保护焊；40年代，埋弧焊和电阻焊；年代，埋弧焊和电阻焊；50年代，年代，CO2气体保护焊和电渣焊；气体保护焊和电渣焊；60年代，电子束焊和等离子弧焊与切割；年代，电子束焊和等离子弧焊与切割；70年代，激光焊焊接与切割；年代，激光焊焊接与切割；80年代，逐步完善电子束焊接和激光焊接工程；年代，逐步完善电子束焊接和激光焊接工程；90年代，寻找新能源，如太阳能、微波等。年代，寻找新能源，如太阳能、微波等。 从发展的趋势来看，焊接技从发展的趋势来看，焊接技术逐步向高效率、高质量、低成术逐步向高效率、高质量、低成本、自动化、低消耗方向发展。本、自动化、低消耗方向发展。焊接热源要能量高度集中，快速焊接热源要能量高度集中，快速实现焊接过程，并保证得到致密实现焊接过程，并保证得到致密而强韧的焊缝和热影响区。而强韧的焊缝和热影响区。熔化焊的基本方法熔化焊的基本方法（热源种类）热源种类）1.气焊气焊 气焊是利用可燃气体和助燃气体混合燃烧的火焰去气焊是利用可燃气体和助燃气体混合燃烧的火焰去熔化工件接缝处的金属和焊丝，而达到金属间牢固连接的熔化工件接缝处的金属和焊丝，而达到金属间牢固连接的方法。利用化学反应能转变成热能的一种熔化焊接方法。方法。利用化学反应能转变成热能的一种熔化焊接方法。设备简单、操作方便、实用性强等特点。在各工业部门的设备简单、操作方便、实用性强等特点。在各工业部门的制造和维修中得到广泛的使用。制造和维修中得到广泛的使用。 可燃气体主要有乙炔、液化石油气（丙烷、可燃气体主要有乙炔、液化石油气（丙烷、 丁烷、丙烯等）和氢气；助燃气体有氧气。丁烷、丙烯等）和氢气；助燃气体有氧气。 请观看请观看“气焊气焊”视频视频.电焊工操作电焊工操作（视频）（视频）清华大学的焊接视频教清华大学的焊接视频教程程气焊气焊.wmv2.电弧热：电弧热： 利用气体介质放电过程所利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。产生的热能作为焊接热源。3.化学热：化学热： 利用可燃和助燃气体或铝、利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。热能作为热源。关于铝热剂关于铝热剂 什么是铝热剂什么是铝热剂 通常把铝粉和氧化铁的混合物叫铝热剂通常把铝粉和氧化铁的混合物叫铝热剂 用某些金属氧化物用某些金属氧化物(如如V2O5，Cr2O3，MnO2等等)代替氧化铁也可以做铝热剂代替氧化铁也可以做铝热剂 有什么特性有什么特性 难熔的金属氧化物与混合物中的铝反应时放难熔的金属氧化物与混合物中的铝反应时放出大量热出大量热焊接钢轨焊接钢轨 原理原理 铝热反应公式示例：使用铝粉可还原氧化铁铝热反应公式示例：使用铝粉可还原氧化铁 Fe2O3 + 2 Al = 2Fe + Al2O3 还原反应产生大量的热能，无需外部的能源，还原反应产生大量的热能，无需外部的能源，就能熔化金属，可以用来焊接钢轨就能熔化金属，可以用来焊接钢轨 优点优点 这些原料完全彻底地和合金元素混合在一起这些原料完全彻底地和合金元素混合在一起形成铝热剂，它可以组成与钢轨化学、冶金、形成铝热剂，它可以组成与钢轨化学、冶金、和机械方面相匹配的焊接接头和机械方面相匹配的焊接接头焊接钢轨焊接钢轨 过程过程铝热剂被投入到一个耐火铝热剂被投入到一个耐火坩埚中，用点火器点燃，坩埚中，用点火器点燃，开始铝热反应。开始铝热反应。反应结束后，液态钢自动反应结束后，液态钢自动从坩埚底部释放到耐火模从坩埚底部释放到耐火模具，从而连接钢轨的两端。具，从而连接钢轨的两端。模具带有几何形状特征，模具带有几何形状特征，能控制铸造和固化的过程。能控制铸造和固化的过程。当铝热钢冷却下来后，进当铝热钢冷却下来后，进行进一步的热处理来提高行进一步的热处理来提高它的机械特性。它的机械特性。 铝热焊设备铝热焊设备铝铝热焊热焊设备设备铝热剂的其它用途铝热剂的其它用途 冶炼难熔金属冶炼难熔金属 军事用途军事用途 在炮弹导弹弹头一但装进铝热剂成分，可极在炮弹导弹弹头一但装进铝热剂成分，可极大地提高杀伤力。大地提高杀伤力。 在前苏联科学家编写的在前苏联科学家编写的火箭炮火箭炮一书中，一书中，谈到火箭炮弹头装药就有铝热剂的成分。谈到火箭炮弹头装药就有铝热剂的成分。 在中国人民革命军事博物馆里，展品中就有在中国人民革命军事博物馆里，展品中就有美军的钢盔、卡宾枪、被烧熔在一起，除了美军的钢盔、卡宾枪、被烧熔在一起，除了火箭弹以外，其它炸弹没有如此大的能量。火箭弹以外，其它炸弹没有如此大的能量。4.电阻热：电阻热： 利用电流通过导体时产生的电利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。阻热作为热源。5.点焊点焊 局部高温焊合局部高温焊合 分流现象分流现象 焊点的分布最小距离限制焊点的分布最小距离限制 电阻点焊机电阻点焊机 点焊的接头形式点焊的接头形式 硬规范硬规范 软规范软规范 电极压力电极压力 表面清洗表面清洗 接头形式接头形式 .电焊工操作（视频）电焊工操作（视频）清华大学的焊接清华大学的焊接视频教程视频教程点焊点焊.wmv6.缝焊缝焊 .电焊工操作（视频）电焊工操作（视频）清华大学的清华大学的焊接视频教程焊接视频教程缝焊缝焊.wmv7.对焊对焊对焊接头形式对焊接头形式 .电焊工操作（视频）电焊工操作（视频）清华大学的清华大学的焊接视频教程焊接视频教程对焊对焊.wmv 电阻对焊机电阻对焊机 .电焊工操作（视频）电焊工操作（视频）清华大清华大学的焊接视频教程学的焊接视频教程电阻电阻焊焊.wmv8.高频感应热：高频感应热： 对于有磁性的金属对于有磁性的金属 材料可利用材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊源，在局部集中加热，实现高速焊接。如高频焊管等。接。如高频焊管等。9.摩擦热：摩擦热： 由机械摩擦而产生的热能作由机械摩擦而产生的热能作为热源。为热源。摩擦焊摩擦焊摩擦焊的接头形式摩擦焊的接头形式 .电焊工操作（视频）电焊工操作（