【正文】 正面角焊縫 斜向角焊縫 側(cè)面角焊縫 正面角焊縫的工作應(yīng)力分布（ 1） ? 在正面角焊縫的搭接接頭中，應(yīng)力分布很不均勻，在角焊縫的根部和焊趾都有較大的應(yīng)力集中，其數(shù)值與許多因素有關(guān)。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 F F F F 側(cè)面角焊縫的工作應(yīng)力分布（ 2） ? 當(dāng)兩個(gè)被連接件的截面積不相等時(shí)，切應(yīng)力的分布不對稱于焊縫中點(diǎn)，而是靠近小斷面一端的應(yīng)力高于斷面大一端。1aFlt?????? ??t1 t2 l F F 對接接頭受剪切力 ? 對接接頭受剪切力時(shí)，按焊縫許用拉應(yīng)力 [τ’ ]演算其強(qiáng)度： 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 39。 ? 隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，以及焊接檢驗(yàn)方法的日益改進(jìn)，焊接接頭的可靠性不斷提高，焊縫的許用應(yīng)力也相應(yīng)增大。圖 a 結(jié)構(gòu)不合理；ｂ結(jié)構(gòu)合理。 ? 一般二層板連接的板材厚度差小于 。 ? 電阻焊可能產(chǎn)生的缺陷有：未熔合或未完全熔合、裂紋、氣孔、縮孔、結(jié)合線伸入、燒傷、燒穿、邊緣漲裂、過深壓痕、火口未閉合和過熱組織等。 ? 點(diǎn)焊時(shí)，可用低慣性電極和增加鍛壓力的方法來克服此種缺陷，也可采用減緩冷卻速度的規(guī)范措施。 ? 結(jié)合線伸入減小了熔核的有效直徑，會(huì)降低接頭強(qiáng)度。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素 ?應(yīng)力集中 ?近縫區(qū)金屬性能變化 ?殘余應(yīng)力 ?焊接缺陷 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素（ 1） ? 應(yīng)力集中 ： 焊接結(jié)構(gòu)中，在接頭部位由于具有不同的應(yīng)力集中，它們會(huì)對接頭的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生不同程度的不利影響。 ? 當(dāng)采用角焊縫時(shí)，采取機(jī)械加工焊縫端部、合理選擇角接板形狀、焊縫根部保證熔透等綜合措施，來提高接頭的疲勞強(qiáng)度。 ? 由于具有很高的焊接速度，所以這種焊接 只能在機(jī)器人和自動(dòng)焊接上實(shí)現(xiàn) 。 ? 焊接裝置與焊件無機(jī)械接觸，可降低對工件的污染。 ? 而現(xiàn)代電力電子（逆變）技術(shù)和基于微處理器 MCU、數(shù)字信號處理器 DSP和可編程邏輯控制器 PLC等的數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展為優(yōu)質(zhì)、高效、精密的鋁合金脈沖電弧焊接技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 焊接新工藝簡介 ?高速、高效焊接技術(shù) ?鋁（鎂）合金新型焊接工藝 ?復(fù)合熱源焊接技術(shù) ?焊縫跟蹤技術(shù) 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 鋁合金新型焊 接工藝 ? 近年來，隨著鋁合金在國防、航空、航天、汽車、船舶、高速列車、容器、電子、輕工、娛樂和體育器材等制造領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，鋁合金焊接技術(shù)也在突飛猛進(jìn)地發(fā)展。 ? 激光焊接從 1966年開始用于汽車工業(yè)，進(jìn)入 20世紀(jì) 80年代后，應(yīng)用逐步形成規(guī)模。 ? 不同頻率相位任意。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素（ 4） ? 焊接缺陷： 焊接缺陷對疲勞強(qiáng)度的影響程度與缺陷的種類、尺寸、方向和位置有關(guān)。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 汽車焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂及預(yù)防措施 ? 疲勞斷裂是金屬結(jié)構(gòu)失效的一種主要形式。某些產(chǎn)品輕微噴濺是允許的（如汽車零件非暴露部件），不作為缺陷處理。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 氣孔和縮孔 ? 是一種常見缺陷。一般一部整車上有 300多只 20多種螺栓，它們的長度、直徑、螺紋和處理方式等各不相同。 ? ④ 焊接順序變換法 安排焊接順序時(shí)應(yīng)盡可能考慮焊縫自由伸縮，對稱截面梁焊接次序要交替進(jìn)行。又如對壓力容器應(yīng)使焊縫避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角處，采用碟形封頭結(jié)構(gòu)較合理。當(dāng)可焊到性差時(shí)，焊接接頭強(qiáng)度有所降低，取m=。 ? 焊縫計(jì)算長度取實(shí)際長度，計(jì)算厚度取兩板中較薄者。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 兩種不同受力情況的側(cè)面搭接接頭 F F F F 側(cè)面角焊縫的工作應(yīng)力分布（ 2） ? 對于左圖，當(dāng)按等強(qiáng)設(shè)計(jì)側(cè)面搭接接頭時(shí)，假設(shè)正應(yīng)力的許用值為 [σ]，切應(yīng)力的許用值為 [τ’ ]= [σ]，焊角 K=板厚 t，則焊縫的最小長度為l=（板寬） 。 ? 丁字（十字）接頭應(yīng)盡量避免在其板厚方向承受高拉應(yīng)力，因軋制板材常有夾層缺陷，尤其厚板更易出現(xiàn)層狀撕裂，應(yīng)將工作焊縫轉(zhuǎn)化為聯(lián)系焊縫。 ? 通常焊縫略高于母材板面（加強(qiáng)高或余高），或進(jìn)行變板厚板材加工。在板厚相等的情況下， V形坡口形狀簡單，加工方便； ? X形坡口比 V形坡口需要的填充金屬少，生產(chǎn)率高，并且焊后角變形小，但是 X形坡口需要雙面焊。 ? 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接： 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼由于化學(xué)成分不同，焊接性也不同。 ? 轎車上的弧焊接頭一般有對焊、搭接焊、塞焊和開槽焊等。 ? 埋弧焊 用于半橋套管、法蘭、天然氣汽車的壓力容器等的焊接。 ? 氧化焰 是氧氣與乙炔混合比大于 時(shí)燃燒所形成的火焰。有銅基、鋁基、銀基、鎳基釬料等，常用的為銅基。但縫焊分流現(xiàn)象嚴(yán)重，焊接相同厚度的工件，其焊接電流為點(diǎn)焊的 ～ 2倍。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 電阻焊方法 ? 【壓焊】是指在焊接過程中必須對工件施加壓力（加熱或不加熱）以完成焊接的方法。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 埋弧焊的特點(diǎn) ? 埋弧焊可以使用較大的電流，焊接速度可以很快，生產(chǎn)率較高； ? 焊接時(shí)采用渣保護(hù)，沒有飛濺，焊接質(zhì)量好；勞動(dòng)條件好。熔焊在多數(shù)情況下同時(shí)還要向焊接部位加入熔化狀態(tài)的填充金屬，待冷卻凝固后，兩部分被焊金屬即結(jié)合成不可分離的整體。 ? 焊接不僅可以連接各種鋼材，而且還可以連接鋁、鎂、鈦、銅等有色金屬及鋯等特種金屬及其合金，廣泛應(yīng)用于金屬產(chǎn)品的加工制造中。 ? 焊接后易產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形，導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 埋弧自動(dòng)焊 ? 【埋弧焊】是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 CO２ 氣體保護(hù)焊 ? CO２ 氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)是焊接熱量集中，焊件變形小，質(zhì)量較高；焊絲送進(jìn)自動(dòng)化，電流密度大，焊速快，生產(chǎn)率高；二氧化碳?xì)怏w比較便宜，焊接成本僅是埋弧自動(dòng)焊的 40%左右，成本低；操作簡便，適用范圍廣。提高焊點(diǎn)質(zhì)量可以通過合理選取 焊接電流、通電時(shí)間、電極壓力和提高工件表面清理質(zhì)量 等方法實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。按氧和乙炔混合 ( 容積 ) 比例不同火焰分三種。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 電弧焊在汽車焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 ? CO2氣體保護(hù)電弧焊 可用于車廂、后橋、車架、減振器閥桿、橫梁、后橋殼管、傳動(dòng)軸、液壓缸等的焊接。 ? 載貨汽車上常用的焊接結(jié)構(gòu)包括：點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)、弧焊結(jié)構(gòu)、凸焊結(jié)構(gòu)和螺栓焊結(jié)構(gòu)等。 ? 中、高碳鋼的焊接： 中碳鋼的含碳量較高，當(dāng) ％時(shí)，焊接接頭易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋傾向，焊縫金屬熱裂傾向較大。常見對接接頭的坡口形式有 I 形坡口、 V 形坡口、 X 形坡口、 U 形坡口等四種。 ? 設(shè)計(jì)不合理的焊接接頭，如斷面的突變、加蓋板的對接接頭等，會(huì)造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。 ? 丁字（十字）接頭當(dāng)其焊縫不承受工作應(yīng)力時(shí)，在角焊縫根部的 A點(diǎn)處和焊趾 B點(diǎn)處亦有應(yīng)力集中。焊縫中既有正應(yīng)力，又有切應(yīng)力，且切應(yīng)力沿側(cè)面焊縫長度上的分布是不均勻的，它與焊縫尺寸、斷面尺寸和外力作用點(diǎn)的位置等因素有關(guān)。 ? 設(shè)計(jì)時(shí)，工作焊縫的強(qiáng)度必須計(jì)算，而聯(lián)系焊縫的強(qiáng)度無須計(jì)算。2 , tL m m???? ? ??? 塞焊接頭 ? 塞焊接頭也承受剪切力，也作用于焊縫金屬與母材接觸面上，因此容許載荷能力也取決于焊縫金屬與母材接觸面積的大小。若改造為下圖ｂ、 c結(jié)構(gòu)，采用型材和沖壓件減少焊縫，可簡化焊接工藝和減少焊接變形。 ? ② 反變形法 用經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算方法，估計(jì)焊后可能發(fā)生的變形大小和方向，焊前將工件安放在與焊接變形方向相反的位置上。裝配各種總裝零件的螺母，也可以采用凸焊焊在車身上。 ? 避免裂紋的主要措施為減緩冷卻速度和及時(shí)加壓，以減小熔核結(jié)晶時(shí)的內(nèi)部拉應(yīng)力。 ? 該種缺陷不影響接頭的強(qiáng)度，但影響接頭的表面質(zhì)量和耐腐蝕性能。這是一種嚴(yán)重的缺陷?？墒?，如果在硬夾軟接頭中的軟夾層中有嚴(yán)重的應(yīng)力集中因素時(shí)，其疲勞強(qiáng)度大大降低。 Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing, China TWIN或 TANDEM雙絲焊接技術(shù) TANDEM雙絲焊接技術(shù) ? Tandem 焊接時(shí)，兩根焊絲都可使用脈沖電弧，給用戶提供了足夠的條件來使用不同的脈沖頻率焊接。 ATIG焊接熔深增加機(jī)理 ? 表面張力溫度梯度改變理論 ? 熔深增加是由于電弧與熔池表面相互作用的結(jié)果，陽極根部增加的電流密度引起的電磁力驅(qū)動(dòng)了循環(huán)流所致。 ? 激光釬焊屬于高溫釬焊，釬料熔點(diǎn)高于 900oC ? 釬焊焊縫外觀好，采用激光釬焊焊接車頂?shù)霓I車不需要密封飾條，而且強(qiáng)度和鋼度高，體現(xiàn)了高新技術(shù)的應(yīng)用。 ? 另外，受交流變換原理的影響，實(shí)際陰極清理的頻率也是不可調(diào)整的。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 激光焊接工藝 ? 可進(jìn)行兩層或三層雙面鍍鋅鋼板間的激光焊接。 ? 對施焊材料的微量元素波動(dòng)不敏感，焊接熔深穩(wěn)定。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度的措施（ 2） ? 對結(jié)構(gòu)或元件整體處理（如整體退火或超載預(yù)拉伸法），消除接頭應(yīng)力集中處的殘余拉應(yīng)力，提高接頭的疲勞強(qiáng)度。 ? 搭接接頭 的疲勞強(qiáng)度也是很低的。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 過燒組織和過熱組織 ? 這種缺陷出現(xiàn)在接頭的熱影響區(qū)中，在鋁合金點(diǎn)焊和縫焊接頭中，當(dāng)焊接參數(shù)不當(dāng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)過燒組織；高溫合金接頭中會(huì)產(chǎn)生局部熔化組織。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 壓痕過深 ? 在質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，點(diǎn)焊和縫焊的壓痕深度一般規(guī)定應(yīng)小于板材厚度的 15%，最大不超過 2025%。 ? 缺陷特征： 未熔合缺陷，在宏觀金相試件上看不到熔核和焊縫，而是呈塑性粘合。如，不采用 。焊接時(shí)，由于工件是不均勻的局部加熱和冷卻，造成焊件的熱脹冷縮速度和組織變化先后不一致，從而導(dǎo)致焊接應(yīng)力和變形的產(chǎn)生。 采用已經(jīng)規(guī)定的具體數(shù)值 ? 普通檢查方法：外觀檢查、測量尺寸和鉆孔檢查等； ? 精確檢查方法：在普通檢查的基礎(chǔ)上，用射線和超聲波進(jìn)行補(bǔ)充檢查。21216 Mlt?????? ??t1 t2 l M2 M2 長焊縫小間距搭接接頭 ? 作用力 F與焊縫垂直： ? 作用力 F與焊縫平行： MQ? ? ???合先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 F L K l h F L K h l 22MQ? ? ?合23 , FL FK l K l???? 短焊縫大間距搭接接頭 ? 作用力 F與焊縫平行： ? 作用力 F與焊縫垂直： MQ? ? ???合先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 F L K h l F L K l h 22MQ? ? ?合 , FL FK lh K l???? 開槽焊接頭 ? 開槽焊接頭承受剪切力，它作用于焊縫金屬與母材接觸面上，因此容許載荷能力取決于焊縫金屬與母材接觸面積的大小。 ? 增添正面角焊縫后，由于正面焊縫比側(cè)面焊縫剛度大，變形小，承擔(dān)了一部分外力，斷面上的正應(yīng)力分布較為均勻，并且側(cè)面焊縫的應(yīng)力分布也得到改善，最大切應(yīng)力降低。為了減少彎曲應(yīng)力，兩條正面角焊縫之間的間距應(yīng)不小于板厚的四倍。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 t1 t2 l 丁字（十字）接頭工作應(yīng)力分布（ 1） ? 丁字（十字）接頭焊縫向母材過渡較急劇，接頭在外力作用下力線扭曲很大，造成應(yīng)力分布極不均勻，在角焊縫的根部和過渡處都有很大的應(yīng)力集中。因此，一般應(yīng)盡可能將工件放在平焊位置進(jìn)行施焊。 ? 鋁及其合金的焊接性： 鋁及鋁合金的焊接較為困難，焊接鋁及鋁合金，目前以氬弧焊較為理想。 先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 焊接技術(shù)研究中心 鋼焊接性的評定 ? 【碳當(dāng)量】 鋼的焊接性很大一部分取決于碳的含量。 ? 氧乙炔焊 用于車身總成的補(bǔ)焊。 ? 在汽車及零部件的制造中，所應(yīng)用的焊接方法包括電阻焊（點(diǎn)焊和多點(diǎn)焊、凸焊和滾凸焊、縫焊、對焊）、電弧焊（焊條電弧焊、 CO2氣體保護(hù)焊、氬弧焊、埋弧焊、氬氣或混合氣體保護(hù)焊）、釬焊、氧乙炔氣焊和摩擦焊、電子束焊、激光焊和超聲波焊等。軟釬焊常用的釬劑為松香、氯化鋅溶液。 ? 閃光對焊在焊接前對工件端面清理要求不嚴(yán)格，因?yàn)樵诤附?