第一章 焊接技术概论

主要教材

出 版 社： 机械工业出版社

提问：连接方法有哪些？现代工业中的连接方法有： 螺栓、键、 销钉(可拆卸) 铆接、焊接、粘接(不可拆卸) 连接范围(1)金属和金属(同种或异种)连接。

(2)非金属和非金属(同种或异种)连接。(3)金属和非金属连接。

想一想

焊接技术的应用石 油 石 化

你所知道的 焊接应用有 哪些？

房 屋 建 造

舰 船 制 造

汽 车 制 造

航 空 航 天

飞 机 制 造

桥 梁 建 造

在现代工业中，金属是不可缺少的重要材料。高速行驶的汽 焊接在现代工业生产中具有十分重要的作用，世界每年钢材 消耗量的 50%都有焊接工序的参与，在现代制造工业中，广泛应 车、火车、载重万吨至几十万吨的轮船、耐腐耐压的化工设备以 用于金属结构件的生产。例如桥梁、船体、车厢、容器、电子产 至宇宙飞行器等都离不开金属材料。在这些工业产品的制造过程 品等，都离不开焊接。 中，需要把各种各样的加工好的零件按设计要求连接起来制成产 品，焊接就是将这些零件连接起来的一种高效的加工方法。 焊接在制造大型结构件或复杂机器，优越性突出，它可以化 大为小、化复杂为简单来备料，然后逐次焊接拼小成大，拼简单 为复杂，是其他工艺方法难以做到的。 它还可以对不同种材料进行焊接，不同金属间或金属与非金 属间进行焊接。

教材内容

焊接方法与设备 (电弧焊、埋弧焊等焊接工艺介绍) 金属材料焊接 (金属焊接性、钢材及有色金属的焊接) 焊接结构 (焊接应力与变形)

第一章§1.1§1.2

焊接技术概述焊接及发展概况常用焊接热源

§1.3 焊接安全技术与劳动保护

§1.1

焊接及发展概况

一、焊接原理

二、焊接的分类三、焊接的特点

四、连接技术的应用与发展五、本书的内容和学习方法 六、焊接工艺与艺术

学习目标1.深入了解焊接在现代工业中的地 位及其发展概况；

2.掌握焊接方法的本质及特点；3.熟悉本教材的内容和学习方法。

一、 焊接的原理(一)金属连接的方式按能否拆卸可分为：可拆卸连接(临时)不用于制造，而用于装配和定位

例如：螺栓连接、销连接、键连接

不可拆卸连接(永久) (二)焊接定义

用于金属结构制造或零件制造中

例如：焊接连接、铆接、粘接

从微观上来说，可以给出焊接的定义如下：两种或两种以上材料(同

种或异种)通过适当的物理或化学方法使其达到原子或分子之间的结合形成永久性连接的工艺过程。

一般也可以通俗地给出焊接的定义：通过加热或者加压，或 两者并用，用或不用填充

材料，使两工件达到原子间结合的加 工工艺方法。

基本概念1.焊接技术——各种焊接方法、焊接工艺、焊接材 料及焊接设备等及其基础理论的总称。 2.焊件——焊接对象的总称。 3.焊接结构——用焊接方法制造的结构。焊接的本质特点是 通过焊接使达到结合从而将原来分开的物体形成 永久性连接的整体。

为什么说要加热或加压？从理论上来说 ，两块分离的材料的两个表面靠得足够紧密， 两者之间的距离能够接近到一个原子的距离，亦即0.4到0.5个 nm时，两块材料就能连接在一起。实际上，在常温下这种情况 一般不会发生，因为即使这两个要结合的表面经过精密加工， 从微观上来看，这个表面依然是凹凸不平的，而且由于材料表 面存在氧化膜及水分、油等吸附层杂质，这种氧化膜和杂质极 大地阻碍材料的连接。 因此，焊接过程的物理本质就是采用施加外部能量的办法，

去除阻碍原子键结合的一切表面氧化膜和吸附层杂质，促使分离 材料的原子接近，形成原子键的结合，得到一个优质的焊接接头。 常用的施加外部能量的方法主要有加热和加压两种。 加热是把材料加热到熔化状态，或者把材料加热到塑性状态；加压使材料产生塑性流动。

焊接原理过程示意图电弧 焊应 用非 常普 遍

二、焊接分类按焊接时母材金属所处的状态可分为

(一)熔焊 特征1:注意到晶格距离并形成结合力。

熔焊、 压焊、 钎焊。

将被连接金属局部熔化，然后冷却结晶使分子或原子彼此达

需要一个能量集中，热量足够的热源。

能量集中性：就是在金属电极中单位面积所通过的电流越大，能量集中性越好。

特征2:

焊接部位必须采取有效的隔离空气保护，使焊接部位不能和空气 接触，以免造成焊道的成分和性能不良。

保护方式有三种: 气、渣、真空。

常用的熔焊方法熔焊电弧焊 气焊 铝热焊 电渣焊 电子束焊 激光焊熔化极 手工焊 CO2焊 埋弧焊 MAG焊 MIG焊

非熔化极

TIG焊 等离子弧焊

熔

焊

机

(二)压焊定义： 焊接过程中必须要施加压力，可能加热也可能不加热才能完成的焊接。 其加热的主要目的是为使金属软化，靠施加压力使金属塑 变,让原子接近到相互稳固吸引的距离，这一点与熔焊时 的加热有本质的不同。

特点：

是焊接变形小、裂纹少、易实现自动化

常用方法：电阻焊、摩擦焊、超声波焊、冷压焊、爆炸焊、扩散焊等。

电阻焊机、超声波焊机

(三)钎 焊定义： 将熔点比母材低的钎料加热至融化，但加热温度低于母材的熔点，用融化的钎料填充焊缝、润湿母材并与母 材相互扩散形成一体的焊接方法。

特

点：

母材不熔化，只是钎料熔化

分类： 硬钎焊和软钎焊。硬钎焊: 加热温度大于450度，抗拉强度大于200 MPa ,经常 用银基、铜基钎料，适于工作应力大，环境温度高的场合，比 如硬质合金车刀、地质钻头的焊接。 软钎焊: 加热温度小于450度，抗拉强度小于70 MPa 适于应力 小，工作温度低的环境。比如电路的锡基钎焊 。

熔 化 焊

焊 接 分 类

焊条电弧焊 埋弧焊 电弧焊 熔化剂焊 气体保护焊 碳弧焊 非熔化剂焊 钨极氩弧焊 原子氢焊 氧-乙炔焊 气焊 氧氢焊 石油液化气焊

特点：熔化母材 与焊丝，传递热量

热溶剂焊

铝热焊 镁热焊 特点：不传递热量火焰 电阻炉 感应 电弧 摩擦 电子束 盐浴 接触 激光

固 相 焊

钎 焊 2016/2/27

锻焊 冷压焊 超声波焊 电阻对焊 摩擦焊 爆炸焊 高频焊 扩散焊

特点：焊件不熔化 填料比母材熔点低19

三、焊接特点

(一) 特点 1. 与铆接、螺栓连接工艺比:

① 接头可靠 ② 水密性、密封性好 焊 — 不打铆钉孔 ③ 重量轻、节约材料 焊 — 不用辅料 铆：S 50m m ④ 厚度不限： 焊：S 无限制 ⑤ 结构设计简化：对接、角接都可 ⑥ 制造时间短、费用少：厂内预制部分部件 现场组装2016/2/27

接头断裂强度 焊 100% 母材断裂强度 铆 100%

2. 与铸件比： ① 焊省去木、砂模，工艺简单，周期短 ② 省材，比铸铁轻50%—60%; 比铸钢轻20%—30%;(二).焊接的优点 通过焊接材料的选择，适应产品使用性能的要求。 (三).焊接的缺点 (1)产生焊接应力与变形 (2)存在一定数量的缺陷 (3)焊接过程中会产生有毒有害物质21

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