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工程材料第七章


第七章 材料连接技术

第七章 材料连接技术
构件以一定的方式组合成一个整体,需要用到连接技术(Joining Technology)。 本章主要讨论在工业中非常重要的焊接技术,特别是广泛应用的 熔化焊技术,此外简要介绍铆接和胶接等连接技术的原理和工艺。

第七章 材料连接技术

第一节 连接成形技术概述

r />一、连接技术及应用
常用的连接技术有焊接、胶接、铆钉连接、螺纹连接、键连接、销 连接、过盈配合连接及型面连接等。这些连接可分为可拆连接和永久性 连接两大类。

二、焊接技术概况
焊接是将同种或异种材质的工件,通过加热或加压或二者并用,使 工件达到原子间的结合而形成永久性结合的连接方法。

第七章 材料连接技术 第一节 连接成形技术概述 根据焊接过程的特点可将其分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

第七章 材料连接技术

第二节 熔化焊连接的基本知识

第二节熔化焊连接的基本知识
熔化焊是将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。 一、焊接热过程及焊接热源 1.焊接热过程的特点
熔化焊时对焊接区域进行加热和冷却的过程称为焊接热过程。 (1)加热的局部性 (2)焊接热源的移动性 (3)极高的加热速度和冷却速度

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第二节 熔化焊连接的基本知识

2. 焊接热源
现代焊接生产对于焊接热源的要求主要是: (1) 能量密度高,并能产生足够高的温度。高能量密度和高温可 以使焊接加热区域尽可能小,热量集中,并实现高速焊接,提高生产 率。 (2) 热源性能稳定,易于调节和控制。热源性能稳定是保证焊接 质量的基本条件。 (3) 高的热效率,降低能源消耗。尽可能提高焊接热效率,节约 能源消耗有着重要技术经济意义。 主要焊接热源有电弧热、化学热、电阻热、等离子焰、电子束和 激光束等等。

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第二节 熔化焊连接的基本知识

第七章 材料连接技术

第二节 熔化焊连接的基本知识

二、电弧焊基本知识
1.焊接电弧
焊接电弧是在具有一定电压的两电极间或电极与工件之间的气体介 质中,产生强烈而持久的放电现象,即在局部气体介质中有大量电子 流通过的导电现象。 (1)电弧的产生 (2)电弧构造

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第二节 熔化焊连接的基本知识
二、电弧焊基本知识 1.焊接电弧 (2)电弧构造

直流电源的正接与反接

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第二节 熔化焊连接的基本知识
二、电弧焊基本知识 2.电弧焊焊接过程

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第二节 熔化焊连接的基本知识
二、电弧焊基本知识 3. 焊接接头的金属组织和性能 ?(1)焊件上温度的变化与分布

焊缝区各 点温度变 化情况

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第二节 熔化焊连接的基本知识
二、电弧焊基本知识 3. 焊接接头的金属组织和性能 ?(2) 焊缝的组织和性能
焊缝是由熔池金属结晶形成的焊件结合部分。焊缝金属的结晶是
从熔池底壁开始的,由于结晶时各个方向冷却速度不同,因而形成 的晶粒是柱状晶,柱状晶粒的生长方向与最大冷却方向相反,垂直

于熔池底壁。焊缝金属的力学性能可高于基体金属 。

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第二节 熔化焊连接的基本知识
二、电弧焊基本知识 3. 焊接接头的金属组织和性能 ?(3) 熔合区
熔合区是焊接接头中,焊缝金属向热影响区过渡的区域,又称为 半熔化区。 ---具有明显的化学不均匀性,从而引起组织不均匀,其组织特征为 少量铸态组织和粗大的过热组织,因而塑性差,强度低,脆性大, 易产生焊接裂纹和脆性断裂,是焊接接头最薄弱的环节之一。

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第二节 熔化焊连接的基本知识
(4) 热影响区的组织和性能 在电弧热的作用下,焊 缝两侧处于固态的母材发生 组织和性能变化的区域,称 为焊接热影响区。按组织变 化特征,其热影响区可分为 过热区、正火区和部分相变 区。

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第二节 熔化焊连接的基本知识

(5)改善焊接接头组织性能的方法
---焊后热处理 ---正确选择焊接材料、方法、工艺

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第二节 熔化焊连接的基本知识

4、焊接应力与变形

首先,在设计焊接结构时, (1) 焊接应力和变形产生的原因 应尽可能选用塑性好的材料、 在焊接过程中,对焊件进行局部的不均匀加热和冷却是产生焊接 减少焊缝数量、长度和截面 应力和变形的根本原因。 尺寸,避免焊缝密集和交叉; 其次在施焊时应确定合理的 (2)减少与消除焊接应力的措施 焊接顺序,如焊前预热、加 (3) 焊接变形的基本形式 热“减应区”和焊后去应力 焊接变形的形式因焊接件结构形状、刚性和焊接过程不同而异。 退火方法等措施。

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第二节 熔化焊连接的基本知识
(4)防止和减少焊接变形的措施 1)合理设计焊接构件 2)选择合理的焊接顺序 在焊接过程中,选择合理的焊接顺序
能大大减少变形。 图7-8所示的拼板件,宜先焊错开的短焊缝,再焊直通的长焊缝, 使短焊缝有较大的横向收缩余地,从而减小残余应力。

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第二节 熔化焊连接的基本知识
(4)防止和减少焊接变形的措施 3)采取必要的工艺措施

反变形法

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第二节 熔化焊连接的基本知识
(4)防止和减少焊接变形的措施 3)采取必要的工艺措施
反变形法-预防
焊后局部加热-矫正

第七章 材料连接技术

第二节 熔化焊连接的基本知识
(4)防止和减少焊接变形的措施 3)采取必要的工艺措施
反变形法-预防
焊后局部加热-矫正 机械矫正

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法

第三节 常用熔化焊连接方法
一、焊条电弧焊 1.焊条电弧焊的应用特点
(1)操作灵活
(2)待焊接头装配要求低 (3)可焊金属材料广

(4)焊接生产率低
(5)焊缝质量依赖性强

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 一、焊条电弧焊 2.焊条
?(1)焊条的组成及其作用 ?(2)焊条的种类、型号和牌号 焊条的种类: 按化学成分划分有碳钢焊条、低合金焊条、堆焊焊条、不锈钢焊 条、铸铁焊条、铜和铜合金焊条、铝和铝合金焊条等。 按熔渣性质分为两大类:酸性焊条 碱性焊条 焊条的型号:国家标准中的焊条代号,E4303、E5015、E5016 焊条的牌号:焊条行业统一的焊条代号,J422、J507

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法

(3)焊条的选用原则
①低碳钢和低合金钢构件 ②同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选用 ③低碳钢与低合金钢焊接 ④铸钢件 ⑤焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法

二、埋弧自动焊
埋弧自动焊(Submerged Arc Automatic Welding)是电 弧在颗粒状焊剂层下燃烧的自动电弧焊接方法。 1.埋弧焊的原理及特点 (1)埋弧焊的焊接过程及原理

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法

一、埋弧自动焊
1.埋弧焊的原理及特点 (1)埋弧焊的焊接过程及原理

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法

一、埋弧自动焊
(2)埋弧焊的特点 1)焊接生产率高 2)焊缝质量高而且稳定 3)焊接成本较低 4)劳动条件好 5)难以在空间位臵施焊

6)对焊件装配质量要求高 7)不适合焊接薄板和短焊缝

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 2.埋弧焊的分类及应用范围 (1)分类

(2)应用

1)焊缝类型和焊件厚度 2)焊接材料种类

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 三、气体保护电弧焊 气体保护电弧焊(Gas Shielded Arc Welding)是利用外加气 体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。用作保护介质 的气体有氩气、氦气、二氧化碳,以及这些气体的混合气。 特点:
属明弧焊接,电弧和熔池可见性好,便于监视焊接过程,可进行全 位置焊接,没有熔渣,多层焊时可节省大量清渣工作而大大提高生产 率。另外,气体保护焊电弧热量集中,因而焊接热影响区窄,工件变 形小。

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 三、气体保护电弧焊 1.氩弧焊
(1)非熔化极氩弧焊--钨极氩弧焊 钨极气体保护电弧焊(Gas Tungsten Arc Welding,GTAW)是一种 不熔化极气体保护电弧焊,是利用高熔点的钨极和工件之间的电弧使 金属熔化而形成焊缝的。 非熔化极氩弧焊除具有气体 保护焊的共同优点外还具有如下 特点: 1)可焊金属种类多 2)适应能力强 3)焊接生产率低 4)生产成本较高

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 三、气体保护电弧焊 1.氩弧焊 (2) 熔化极氩弧焊 熔化极气体保护电弧焊(Gas Metal Arc Welding ,GMAW)以连 续送进的焊丝作为电极,并利用电弧热将焊件熔化,并由焊炬喷 嘴喷出的气体保护下形成焊缝。 与其他焊接方法相比,熔化 极氩弧焊有如下特点: 1)焊接质量好 2)焊接生产率高 3)适用范围广

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 三、气体保护电弧焊

2.二氧化碳气体保护电弧焊 简称CO2焊。是以CO2气体作为保护介质,用焊丝作电极,靠焊丝 与工件之间产生的电弧熔化工件金属与焊丝,形成熔池,凝固后 成为焊缝。

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 三、气体保护电弧焊 2.二氧化碳气体保护电弧焊
CO2焊除具有气体保护焊的共同优点外,还具有如下主要特点: 1)焊接生产率高 2)焊接成本低 3)焊接变形小 4)对铁锈敏感性小,焊缝含氢量少,抗裂性能好。 5)飞溅率较大,焊缝表面成形较差。 6)很难用交流电源进行焊接,焊接设备比较复杂。 7)不能焊接易氧化的有色金属。

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 四、电渣焊
电渣焊(Electro-slag Welding)是利用电流通过液态熔渣时所 产生的电阻热作为热源的一种熔化焊接方法。 电渣焊总是在垂直立焊位臵进行焊接。

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 五、电子束焊接 电子束焊接(Electron beam welding)是利用加速和聚焦 的电子束轰击置于真空或非真空中的工件所产生的热能进行焊 接的方法。

真空电子束焊接有以下优点: (1)焊接质量好。 (2)效率高,成本低。 (3)厚件也不必开坡口,焊 接时一般不必另填金属。 (4)电子束可控性好、适应 性强

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法

六、激光焊接
激光焊接(Laser welding)是以聚焦的激光束作为能源轰 击焊件所产生的热量进行熔焊的方法。

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法

激光焊接的特点是:
(1)激光辐射的能量释放极其迅速,点焊过程只有几毫秒。 这不仅提高了生产率,而且被焊材料不易氧化。因此可以在大气 中进行焊接,不需要气体保护或真空环境。 (2)激光焊接的能量密度很高、热量集中、作用时间很短, 所以焊接热影响区极小,工件不变形,特别适用于热敏感材料的 焊接。 (3)激光束可用反射镜或偏转棱镜将其在任何方向上弯曲或 聚焦,可以用光导纤维引到难以接近的部位。激光还可以通过透 明材料壁进行聚焦,因此可以焊接一般焊法难以接近或无法安臵 的焊点。 (4)激光可对绝缘材料直接焊接,焊接异种金属材料也比较 容易,甚至能把金属与非金属焊在一起。

第七章 材料连接技术 第三节 常用熔化焊连接方法 等离子弧焊除具有氩弧焊的优点外,

七、等离子弧焊

还有以下特点:
(1)等离子弧能量密度大,弧柱温度高, 穿透能力强,因此焊接厚度为12mm以下的 焊件可不开坡口,能一次焊透,实现单面焊 双面成形。 (2)等离子弧焊的焊接速度高,生产率高, 焊接热影响区小,焊缝宽度和高度较均匀一 致,焊缝表面光洁。 (3)当电流小到0.1A时,电弧仍能稳定燃 烧,并保持良好的直线和方向性,故等离子 弧焊可以焊接很薄的箔材。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

在固态下进行焊接时,可以利用压力将母材接头焊接,加热只起 着辅助作用,有时不加热,有时加热到接头的高塑性状态,甚至使接 头的表面薄层熔化,这便是压力焊接(Pressure Welding)。

一、 电阻焊
电阻焊(Resistance Welding)又称接触焊,它是利用电流通过焊 接接头的接触面时产生的电阻热将焊件局部加热到熔化或塑性状态, 在压力下,形成焊接接头的压焊方法。电阻焊按接头形式的不同,可 分为点焊、缝焊、凸焊和对焊等类型。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

一、 电阻焊
1.点焊
是焊件装配成搭接接头并压 紧在两电极之间,利用电阻 热熔化母材金属以形成焊点 的电阻焊方法。 点焊是一种高速、经济的焊接方法,主要用于焊接薄板冲压壳体结 构及钢筋等。焊件的厚度一般小于4mm,被焊钢筋直径小于25mm。 点焊可焊接低碳钢、不锈钢、铜合金及铝镁合金等材料。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

2.凸焊

凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

3.缝焊

缝焊广泛应用于家用电器、交通运输、及航空、航天工业中要求密 封性的薄壁结构件和管道接头制造上,有时也用来连接普通板金件。 被焊材料的厚度通常在0.1~4mm之间。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

4.对焊

(1)电阻对焊

(2)闪光对焊

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

与其他焊接方法相比较:
电阻焊具有生产率高,焊件变形小,劳动条件好,焊接时不需要

填充金属,易于实现机械化、自动化等特点。因此,在成批生产
的工业部门中得到日益广泛的应用。但电阻焊设备较复杂,耗电 量高,对接头型式与可焊工件厚度(或断面)有一定限制。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

二、摩擦焊 摩擦焊(Friction Welding)是利用工件接触面摩擦产生的热量为 热源,将工件端面加热到塑性状态,然后在压力下使金属连接在—起 的焊接方法。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

二、摩擦焊
摩擦焊的特点: ?(1)在摩擦过程中,工件接触表面的氧化膜与杂质被清除。因此接头 组织致密,不易产生气孔、夹渣等缺陷,接头质量好而且稳定。 ?(2)可焊接的材料范围较广,不仅可焊同种金属,也可以焊接异种金 属和非金属材料。 ?(3)焊接操作简单,不需焊接材料,容易实现自动控制,生产率高。 ?(4)设备简单、电能消耗少,但要求刹车及加压装置控制灵敏。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

三、超声波焊接
使焊件在较小的静压力作用下,利用换能器将 电磁能转换为超声振动的机械能,使两被焊工

件局部接触处产生强烈的摩擦、升温和变形,
从而去除工件表面的氧化膜等污物,使工件纯 净金属的原子充分靠近,形成冶金结合。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

四、扩散焊
1.扩散焊的原理
将两焊件压紧并臵于真空或保护气氛中加热,使接触面微观凸凹 不平处产生塑性变形而紧密接触,经过较长时间的保温和原子 扩散而形成固态冶金连接。

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

四、扩散焊 2.固态扩散焊过程

3.瞬时液相扩散焊过程

第七章 材料连接技术
第四节 压焊连接方法

四、扩散焊 4.扩散焊的特点
①焊接温度低(为焊件熔点的40%~80%),可焊接熔化焊难以 焊接的材料,如高温合金及复合材料; ②可焊接结构复杂、要求焊件表面十分平整和光洁及精度要求 高的焊件;

③可焊接各种不同材料;
④焊缝可与母材成分和性能相同,无热影响区。 扩散焊可用于高温合金蜗轮叶片、超音速飞机中钛合金构件、 钛一陶瓷静电加速管的焊接,异种钢、铝及铝合金、复合材料的 焊接,以及金属与陶瓷等的焊接。

第七章 材料连接技术 第五节 钎焊连接方法

在接头之间加入熔点远较母材低的合金,局部加热使这些合金 熔化,借助于液态合金与固态接头的物理化学作用而达到焊接的 目的。钎焊用的合金称为钎料。 根据钎料熔点的不同,钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两大类。

第七章 材料连接技术 第五节 钎焊连接方法

(1) 硬钎焊(Brazing) 钎料熔点高于450℃时的钎焊。 (2)软钎焊(Soldering) 钎料的熔点在450℃以下的钎焊。

钎焊构件的接头形式都采 用板料搭接和套件镶接。

第七章 材料连接技术 第五节 钎焊连接方法

? 钎焊与熔化焊相比有如下优点:
(1)焊接质量好。 (2)生产率高。 (3)用途广。 缺点: 接头强度比较低,耐热能力较差,钎焊前对焊件的清洗和装配要

求较高等。此外,钎料价格高,因此钎焊的成本较高。
应用: 钎焊适宜于小而薄,但角度要求高的零件,在机械、电机、无线电、 仪表、航空、原子能、空间技术及化工、食品等部门都有应用。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接 一、金属材料的焊接
1. 金属材料的焊接性(可焊性) (1)焊接性的概念 一定焊接技术条件下,获得优质焊接接头的难易程度,即金属材 料对焊接加工的适应性。 (2)碳当量法
CE=[?(C)+

?( Mn)
6



?(Cr )+?( Mo)+?( V)
5



?( Ni )+?(Cu )
15

) 100% ?

碳当量越大,钢材的焊接性越差。 CE<0.4%时,钢材的塑性良好,淬硬倾向不明显,焊接性良好。 CE=0.4~0.6%时,钢材的塑性下降,淬硬倾向增加,焊接性较差。 CE>0.6%时,钢材的塑性变差。淬硬倾向和冷裂倾向大,焊接性差。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

2.常用的金属焊接
(1)低碳钢的焊接 低碳钢的CE小于0.4%,塑性好,一般没有淬硬倾向,对焊接热过 程不敏感,焊接性良好。 低温下焊接刚性较大的结构,应考虑采取焊前预热,以防止裂纹 的产生。厚度大于50mm的结构或压力容器等重要构件,常用大电流多 层焊,焊后要进行去应力退火处理。电渣焊的焊件,焊后要进行正火 处理。 焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构,可选用E4313(J421)、E4303 (J422)、E4320(J424)焊条。焊接动载荷结构、复杂结构或厚板结 构时,应选用E4316(J426)、E4315(J427)、E5015(J507)。 埋弧焊时,一般采用H08A或H08MnA焊丝配焊剂431进行焊接。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接
(2)中、高碳钢的焊接
中碳钢的CE一般为0.4%~0.6%,随着CE的增加,焊接性能逐渐 变差。实际生产中,主要是焊接中碳钢的铸件与锻件。中碳钢焊接的 特点是: 1)热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹。 2)焊缝金属产生热裂纹的倾向较大。 3)焊缝易产生气孔。 措施: 1)焊前预热、焊后缓冷 2)尽量选用抗裂性好的碱性低氢焊条,也可选用比母材强度等级 低一些的焊条,以提高焊缝的塑性。 3)选择合适的焊接方法和规范。 高碳钢的CE一般大于0.6%,焊接性能更差。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

3.低合金结构钢的焊接
①普通低合金钢(低强度等级),CE≤0.4%,焊接性能接近低碳钢。 对锅炉、压力容器等重要构件,当厚度大于20mm时,焊后必须进行 退火处理,以消除内应力。 ②高强度等级(屈服强度≥392MPa)低合金钢,CE=0.4-0.6%,有一定 的淬硬倾向,焊接性较差。 措施: (1)选用低氢型焊条或使用碱度高的焊剂配合适当的焊丝; (2)焊条烘干,清理坡口、防止氢进入焊接区; (3)焊前预热,一般超过150℃; (4)调整焊接参数,以控制热影响区的冷却速度不宜过快; (5)焊后消氢处理、去应力退火。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

3.低合金结构钢的焊接
钎焊低合金结构钢时,为不使焊件因退火而软化,钎焊温度不应高 于700℃。钎焊后要进行热处理。对于不能进行热处理的焊件最好用 含有银、铜、镍的钎料,钎焊温度控制在600℃左右。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

4.奥氏体不锈钢的焊接
可焊性好,主要应防止晶界腐蚀和热裂纹 措施: ①选用超低碳焊条 ②合理的焊接过程和规范 固溶化处理:将焊件加热到1050~1150℃,淬火 ③焊后热处理

稳定化处理: 将焊件加热到850~950℃保温2~4h ④采用小电流、快速焊,不横向摆动,以减少母材向熔池的过渡,以 防焊接接头热裂纹。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接 5.铸铁的焊补
问题: ①易产生白口组织 ②易产生裂纹 ③易出现气孔 位置:平焊。 方法:气焊、焊条电弧焊,对焊接接头强度要求不高时,也可 采用钎焊,个别大件可采用电渣焊。 分类: (1)热焊法 焊前将工件整体或局部加热到600~700℃,焊补后缓慢冷却。 (2)冷焊法 不预热或只进行400℃以下的低温预热。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

6.有色金属的焊接
(1)铝及铝合金的焊接
工业中主要对纯铝、铝锰合金、铝镁合金和铸铝件进行焊接。 问题: ①易氧化; ②焊缝易产生气孔 ; ③易产生焊接应力与变形,并可能产生裂纹 ; ④易造成温度过高、焊缝塌陷、烧穿等缺陷 。 常用方法:氩弧焊、气焊、电阻焊,偶尔也用钎焊。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接 6.有色金属的焊接

(2)铜及铜合金的焊接
问题: ①导热性很强--易造成焊不透的缺陷; ②线膨胀系数及收缩率都较大,并且由于导热性好--使焊接热影响 区变宽,导致焊件焊接应力大、易产生变形; ③极易氧化--易引起热裂纹; ④易吸氢--焊缝中形成气孔及氢脆。 方法:氩弧焊。对质量要求不高时,也常采用气焊,焊条电弧焊和 钎焊等。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接 6.有色金属的焊接 (3)钛及钛合金的焊接
焊接性能较差,因为钛及其合金的化学性质非常活泼,极易出现多 种焊接缺陷,而且极易吸收各种气体,使焊缝出现气孔,接头性能

变脆,在焊接应力作用下,会出现冷裂纹,有时会出现由氢引起的
延迟裂纹。 方法:氩弧焊,还可采用等离子弧焊、真空电子束焊和钎焊等。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

二、塑料的焊接
将分离的塑料用局部加热或加压等手段,利用热熔状 态的塑料大分子在焊接压力作用下相互扩散,产生范德华 作用力,从而紧密地连接在一起,形成永久性接头的过程 称为塑料的焊接。

1. 热气焊 利用热气体(在大多数情况下即热风)对塑料表面加热 ,并通过手动或机械方式对焊接区施加焊接压力,从而进 行焊接的方法称为热气焊。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

2. 超声波焊接 3. 摩擦焊 4. 挤塑焊

挤塑焊的特点: (1) 以塑化装臵(挤出机)挤出的棒状熔料作为焊接填料; (2) 焊接填料混合均匀,并且已充分塑化; (3) 焊接表面必须预加热至焊接温度; (4) 焊接时必须施加压力。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

自动挤塑焊
挤塑焊方法主要用于焊接聚乙烯和聚丙烯塑料,要求挤塑焊的填充 焊料应与母材一致,禁止用成分不明的塑料,禁用再造的各类塑料。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

5. 光致热能焊接
以一束聚焦但频带不相干的光源对被焊材料的表面加热,以光致 热能熔化表面层塑料,同时手动或机械操纵作用焊接压力,从而实现 焊接的方法称为光致热能焊接。

6. 热工具焊
利用一个或多个发热工具对被焊塑料的表面进行加热,直至其表 面层充分熔化,然后在压力作用下进行焊接的方法称为热工具焊。热 工具焊是应用最广泛的塑料焊接方法。

第七章 材料连接技术 第六节 常用材料的焊接

三、异种材料的连接
真空钎焊、扩散焊

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
一、焊接结构材料的选择
焊接结构材料选择的原则是: ?1)在满足使用性能要求的前提下,首先要选择焊接性能 较好、价格低廉的材料。 ?2)要注重材料的冶金质量。 ?3)异种材料焊接,必须注意它们的焊接性及其差异。 ?4)焊接结构应尽量选用轧制的型材,以减少焊缝的数量 和简化焊接工艺,增加结构件的强度和刚性。 ?5)焊接构件最好采用相等厚度的金属材料,以便获得优 质的焊接接头。

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
不同厚度金属材料对接时允许的厚度差
较薄板的厚度 (mm) 2~5 1 6~8 2 9~11 3 ≥12 4

允许厚度差( mm)

不同厚度的金属材料对接接头的过渡形式

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计

不同厚度的角接与T形接头的过渡形式

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
二、焊接方法的选择
选择焊接方法时应遵循以下原则: 1.焊接接头使用性能及质量要符合要求。 2.提高生产率,降低成本。 3.可行性。 参见P288 表7-5常用焊接方法的特点和应用

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
三、焊缝的布臵
1. 焊缝位臵应方便焊接操作和检验 焊缝布臵应考虑焊接操作时有足够的空间,以便于施焊和检验。

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
2. 焊缝应尽量分散布臵,避免密集和汇交 密集交叉的焊缝容易导致接头组织和性能恶化,产生应 力集中和焊接变形。

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
3. 焊缝布臵应尽量对称
对称的焊缝布臵,可使焊接变形互相约束、抵消而减轻变形 程度。

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
4. 应避免母材厚度方向工作时受拉
因母材厚度方向强度较低,受拉时易产生裂纹,应合理安排焊缝。

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
5. 焊缝布臵应避开最大应力和应力集中位臵
对于受力较大、较复杂的焊接构件,在最大应力和应力集 中的位臵不应布臵焊缝。

大跨度焊接横梁的焊缝的布臵

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
5. 焊缝布臵应避开最大应力和应力集中位臵
对于受力较大、较复杂的焊接构件,在最大应力和应力集 中的位臵不应布臵焊缝。

压力容器的焊缝的布臵

构件截面急剧变化 位臵的焊缝布臵

第七章 材料连接技术

第七节 焊接结构工艺设计
6. 焊缝布臵应避开机械加工表面
如果焊接结构的某些部位要求较高精度,而且必须在加工以 后才能进行焊接,此时焊缝布臵应避开机械加工的表面,使已加 工表面的加工精度不受影响。

第七章 材料连接技术 第八节 材料的铆接连接

将铆钉穿过被连接件(通常 为板材或型材)的预制孔中经 铆合而成的连接方式称为铆钉 连 接 , 简 称 铆 接 (Rivet Joint) 。

图7-47为开口型扁圆头抽芯 铆钉(GB/T12615-90)的铆接过 程。

第七章 材料连接技术 第九节 材料的胶结连接

1. 概述 胶接(Adhesion Bonding)是利用胶粘剂直接把 被连接件连接在一起。
与铆接、焊接相比,胶接的主要优点是: (1)被连接件的材料范围广; (2)连接后的重量轻,材料的利用率高; (3)成本低; (4)在全部胶接面上应力集中小,故耐疲劳性能好: (5)有良好的密封性、绝缘性和防腐性。 其缺点是:抗剥离、抗弯曲及抗冲击振动性能差;耐老化及 耐介质(如酸、碱等)性能差:胶粘剂对温度变化敏感,影响胶 接强度;胶接件的缺陷有时不易发现。

第七章 材料连接技术 第九节 材料的胶结连接

2. 常用胶粘剂 (1) 环氧胶粘剂 环氧胶粘剂是目前使用量最大,使用面最广泛的一种 结构胶粘剂,它是通过环氧树脂的环氧基与固化剂的活性 基团发生反应,形成胶联体系,从而达到胶接目的。 (2)聚氨酯胶粘剂 聚氨酯胶粘剂是以异氰酸化学反应为基础,用多异氰 酸酯及含羟、胺等活性基团的化合物作为主要原料来制造 的。

第七章 材料连接技术 第九节 材料的胶结连接

(3)橡胶胶粘剂 橡胶胶粘剂的主体材料是天然橡胶和合成橡胶。 (4)丙烯酸酯胶粘剂 丙烯酸酯胶粘剂是以丙烯酸酯及其衍生物为主要单体,通 过自由基聚合反应或者离子型聚合反应来制备。 (5)杂环高分子胶粘剂 杂环高分子胶粘剂又称高温胶粘剂,属航空航天用高温结 构胶粘剂。

第七章 材料连接技术 第九节 材料的胶结连接

适用于几种材料的胶粘剂

第七章 材料连接技术 第九节 3. 胶接工艺
胶接工艺过程主要包括:设计和加工胶接接头、被粘材料表面处理 、胶粘剂的准备、涂胶、晾臵以及装配、固化、检验、修整等。 (1) 胶接接头的基本类型及应用 所有胶接接头可以概括为如下图所示的四种基本类型:角接、T形 接、对接与表面接。

材料的胶结连接

第七章 材料连接技术 第九节 材料的胶结连接

(2) 胶接件的表面处理 1)溶剂清洗法 主要是除油,其次是表面的其他污物。 2)机械处理法 对被粘表面进行机械处理,既可除掉金属表面锈蚀层、油污,也是 为了使表面粗糙以利胶接。 3)化学处理法 化学处理法是用配好的酸、碱液或某些无机盐溶液将被粘材料表面 的一切油污杂质清除掉。 4)电化学酸洗除锈处理 电化学酸洗除锈处理是将被处理工件浸在酸或金属盐处理液中作电 极,通以直流电而使工件上的覆盖物通过侵蚀而去掉的方法。 (3)涂胶 (4)固化


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