【正文】 welding 第四章 金屬連接成形 金屬連接成形的基本原理 焊接成形的方法及設(shè)備 金屬焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì) 焊接成形新技術(shù) 工程實(shí)例 — 貯液器的生產(chǎn)過程 本章小結(jié) welding 金屬連接成形的基本原理 ? 金屬連接概述 ? 焊接的定義及分類 ? 焊接成形的基本原理 ? 常用金屬材料的焊接性能 ? 焊接缺陷與及其檢驗(yàn)方法 welding ?在制造金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)器過程中，經(jīng)常要把兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件組合起來，而構(gòu)件之間的組合必須通過一定的連接方式，才能成為完整的產(chǎn)品。 ?金屬的連接有很多種方法，按拆卸時(shí)是否損壞被連接件可分為可拆連接和不可拆連接。 金屬連接概述 welding ?可拆連接 :不必?fù)p壞被連接件或起連接作用的連接件就可以完成拆卸，如鍵連接和螺栓連接，只需將鍵打出，或?qū)⒙菽杆砷_抽出螺栓，就可以完成拆卸。螺紋聯(lián)接是應(yīng)用最廣泛的可拆連接。 ?不可拆連接 :必須損壞或損傷被連接件或起連接作用的連接件才能完成拆卸，如焊接和鉚接。 ?在鋼結(jié)構(gòu)中，常用連接方法主要有鉚接、膠接、脹接、焊接、螺紋連接等。 金屬連接概述 welding ?鉚接的基本形式 ?搭接是鉚接結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的疊合方式，它是將板件邊緣對(duì)搭在一起用鉚釘加以固定連接的結(jié)構(gòu)形式，如圖 41(a)所示。 ?對(duì)接是將連接的板件置于同一個(gè)平面，上面覆蓋有蓋板，用蓋板把板件鉚接在一起。這種連接可分為單蓋板式和雙蓋板式兩種對(duì)接形式，如圖 41(b)所示。 ?角接是互相垂直或組成一定角度板件的連接。這種連接要在角接處覆以搭疊零件一角鋼。角接時(shí)，板件上的角鋼接頭有一側(cè)或兩側(cè)兩種形式，如圖 41(c)所示。 金屬連接概述 welding 金屬連接概述 (a) 搭接 (b) 對(duì)接 (c) 角接 圖 41 鉚接的基本形式 welding ?膠接 ?膠接是借助于一層非金屬的中間體材料，通過化學(xué)反應(yīng)或物理凝固等作用，從而把兩個(gè)物體緊密地接合在一起的連接方法，也是一種不可拆連接。作為中間連接體的材料稱為膠粘劑。 金屬連接概述 welding ?常見膠接基本形式 金屬連接概述 welding ?脹接 ?脹接是利用脹管器使管子產(chǎn)生塑性變形，同時(shí)管板孔壁產(chǎn)生彈性變形，利用管板孔壁的回彈對(duì)管子施加徑向壓力，使管子和管板變形達(dá)到密封和緊固的一種連接方法。 ?進(jìn)行脹接操作稱為脹管，有專用的脹管器。 金屬連接概述 welding 金屬連接概述 ?脹接的結(jié)構(gòu)形式 （ a）光孔脹接 （ b）翻邊脹接 （ c）開槽脹接 welding ?焊接： 通過加熱、加壓或兩者并用，用或不用填充材料，借助于金屬原子的擴(kuò)散和結(jié)合，使分離的材料牢固地連接在一起的加工方法。 。 ?實(shí)質(zhì)： 利用加熱或加壓，或兩者并用的手段，借助原子間的擴(kuò)散和結(jié)合，使分離的金屬牢固地連接起來。 焊接的定義及分類 welding ?焊接的特點(diǎn) ?與鉚接等其他加工方法相比，優(yōu)點(diǎn)為： ?具有減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省材料 ?生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 ?接頭密封性好，力學(xué)性能高 ?工作過程中無噪音等 。 ?不足： ?會(huì)引起焊接接頭組織、性能的變化，同時(shí)焊件還會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形。 焊接的定義及分類 welding ?焊接分類 ?熔焊 :將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。如焊條電弧焊、氣焊等。 ?壓焊 :必須對(duì)焊件施加壓力（加熱或不加熱）以實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。如電阻焊等。 ?釬焊 :采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件接合處和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)但低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。 焊接的定義及分類 welding 焊接的定義及分類 welding ?焊接的應(yīng)用 ?金屬結(jié)構(gòu)件 —— 建筑結(jié)構(gòu)、 自行車三角架、鋼窗、鍋爐、壓力容器、管道、船舶、車輛等； ?機(jī)器部件 —— 重型機(jī)械的機(jī)架、底座、箱體、 軸、齒輪、刀具等。 焊接的定義及分類 welding 汽車一廠車身車間 POLO底盤 焊接 焊接的定義及分類 welding 1．熔焊的冶金原理 ?熔焊三要素 ?熱源 能量要集中，溫度要高，以保證金屬快速熔化，減小熱影響區(qū)。滿足要求的熱源有電弧、等離子弧、電渣熱、電子束和激光。 ?填充金屬 要保證焊縫填滿并添加有益的合金元素，以達(dá)到力學(xué)性能等使用性能的要求，主要有焊芯和焊絲。 焊接成形的基本原理 welding ?對(duì)熔池的保護(hù)方式 焊接成形的基本原理 （ a）渣保護(hù) （ b）氣保護(hù) （ c)渣 — 氣保護(hù) welding 焊接成形的基本原理 2．焊接接頭的組織和性能 ?焊接熱循環(huán)曲線 焊接時(shí)，熱源沿著工件逐漸移動(dòng)并對(duì)工件進(jìn)行局部加熱，故在焊接過程中，焊縫及其附近的母材經(jīng)歷了一個(gè)加熱和冷卻的過程。 welding ?焊接接頭 ?由焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)三部分組成的。 1焊縫； 2熔合區(qū)； 3熱影響區(qū)； 4母材 焊接成形的基本原理 welding ?焊縫 是指在焊接接頭橫截面上由熔池金屬形成的區(qū)域。 ?熔合區(qū)也稱半熔化區(qū)，是指位于熔合線兩側(cè)的一個(gè)很窄的焊縫與熱影響區(qū)的過渡區(qū)。 ?熱影響區(qū) 是指焊縫附近的母材因焊接熱作用而發(fā)生組織或性能變化的區(qū)域。 焊接成形的基本原理 welding ?低碳鋼的焊接接頭 焊接成形的基本原理 welding 3．焊接應(yīng)力和焊接變形 ?焊接應(yīng)力 ?焊接時(shí)一般采用集中熱源對(duì)焊件進(jìn)行局部加熱，因此，焊接過程中工件不均勻的加熱和冷卻以及存在剛性約束是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的根本原因，焊后使焊縫及其附近區(qū)域的縱向受拉應(yīng)力，遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域受壓應(yīng)力。 焊接成形的基本原理 welding ?平板對(duì)接焊接應(yīng)力的產(chǎn)生 焊接成形的基本原理 welding ?焊接變形 ?常見焊接變形基本形式 焊接成形的基本原理 （ a） 收縮變 (b) 角變形 (c) 彎曲變形 (d) 扭曲變形 (e) 波浪變形 welding ?減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施 ?反變形法 (a) 焊前未反變形 (b) 焊前反變形 焊接成形的基本原理 welding (c) 焊前預(yù)彎曲反變形 (d）焊后 焊接成形的基本原理 welding ?剛性固定法 焊接成形的基本原理 (a) 剛性固定 (b) 定位焊點(diǎn)固定焊件 welding ?加熱減應(yīng)區(qū) 焊接成形的基本原理 (a) 焊前 (b) 焊后 welding ?合理選擇焊接順序 焊接成形的基本原理 welding ?常用焊接變形矯正方法 焊接成形的基本原理 (a) 機(jī)械矯正 (b) 火焰矯正 welding 常用金屬材料的焊接性能 ?金屬在一定的 焊接 方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式等條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 ?它包括兩方面內(nèi)容： ?接合性能：即在一定的焊接工藝條件下，形成焊接缺陷的敏感性。 ?使用性能：即在一定的焊接工藝條件下，焊接接頭對(duì)使用要求的適應(yīng)性。 welding (%)1556 CuNiVMoCrMnCC eq ???????式中： C、 Mn、 Cr、 Mo、 V、 Ni、 Cu為鋼中該元素含量的百分?jǐn)?shù)。 常用金屬材料的焊接性能 ?鋼焊接性的評(píng)定 鋼的焊接性取決于碳及合金元素的含量，其中碳含量影響最大。把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量，用符號(hào) Ceq 或 WCE表示，它可作為評(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)，計(jì)算公式： welding 當(dāng)： WCE%時(shí)，焊接性優(yōu)良。 WCE=%時(shí)，焊接性較差。 WCE%時(shí)，焊接性差，須焊前預(yù)熱和嚴(yán)格的工藝措施。 常用金屬材料的焊接性能 welding 注意 當(dāng)量法估算是粗略的，因?yàn)殇摬牡暮附有赃€受結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度等因數(shù)影響，實(shí)際工作中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行 抗裂試驗(yàn) 及焊接接頭使用焊接性的試驗(yàn)。 常用金屬材料的焊接性能 welding 常用金屬材料的焊接性能 ? 常用金屬材料的焊接 ?低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能最好 ?一般焊接結(jié)構(gòu)都選用低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼 １）低碳鋼的焊接 低碳鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) Wc＜ 0． 25%，塑性好，焊接性優(yōu)良。焊前一般不需預(yù)熱，適應(yīng)各種不同接頭、不同位置、不同焊接方法和交直流弧焊機(jī)的焊接。 ２）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接 強(qiáng)度級(jí)別較低的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，當(dāng) WCE＜0． 4％時(shí)，焊接性良好。當(dāng) WCE＞ 0． 4％時(shí)，焊接性較差，焊前需預(yù)熱；焊接時(shí)增大焊接電流，減慢焊接速度，選用低氫型焊條，減少冷裂紋；焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行熱處理，以消除應(yīng)力。 we