《工程材料与热加工基础》第十一章 焊接 机械工程系  金工教研室 二、 气体保护电弧焊 用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。  （一） 氩弧焊  1. 定义：氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。  2. 特点：  1）焊件不易氧化；  2）便于操作，容易实现全位置自动化；  3）焊接热影响区小，焊件不易变形；  4）焊缝致密，成形美观；  5）焊接成本高。  3. 应用：主要用于焊接易氧化的有色金属和合金钢，如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。为了防止保护气流破环，氩弧焊只能在室内进行。 （二） 二氧化碳气体保护焊  1. 定义：利用CO2作为保护气体的气体保护焊，简称CO2焊。  2. 特点：  1）电流密度大，生产效率高；  2）焊接热影响区小，焊件不易变形；  3）焊缝氢的质量分数低，接头抗裂性好；  4）焊接成本低。  3. 应用： 适合于各种位置的焊接，目前，CO2焊已在全国广泛普及，大有在短时间内取代焊条电弧焊的发展势头。 三、 电渣焊 1. 定义：电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。  2. 特点：  1）厚大截面可一次焊成，生产效率高；  2）焊缝金属比较纯净；  3）接头组织粗大，焊后需进行正火处理。  3. 应用：适用于板厚40mm以上结构的焊接。一般用于直缝焊接，目前，电渣焊已在我国水轮机、水压机、轧钢机、重型机械等大型设备制造中得到广泛使用。 四、 等离子弧焊 1. 定义：借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法称为等离子弧焊。  2. 特点：  1）焊件不易氧化；  2）便于操作，容易实现全位置自动化；  3）焊接热影响区小，焊件不易变形；  4）焊缝致密，成形美观；  5）电弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁结构；  6）弧柱温度高，焊接速度快，生产率高。  3. 应用：等离子弧焊接已日益广泛应用于生产中，特别是国防工业和尖端技术所用铜合金、合金钢、钨、钼、钴、钛等金属的焊接。如钛合金的导弹壳体、波纹管及膜盒、微型继电器、电容器的外壳封接及飞机上一些薄壁容器等均可用等离子弧焊。       图11-5 等离子弧焊 五、 电子束焊 定义：利用加速和聚焦电子束轰击置于真空或非真空中焊件所生的热能进行焊接的方法称为电子束焊。  2. 特点：  1）焊缝金属纯度高；  2）焊缝表面质量好，内部熔合性好；  3）焊接热影响区小，焊件不易变形；  4）控制灵活，精度高，适应性强。  3. 应用：电子束焊应用广泛，从微型电子线路组件、真空膜盒、钼箔蜂窝结构、原子燃料器件到大型的导弹外壳都可以采用电子束焊接。此外，熔点、导热性、溶解度相差很大的异种金属，在真空中使用的器件和内部要求真空的密封器件等，用真空电子束焊接也能得到良好接头。             图11-6 电子束焊 六、 激光焊 1. 原理：利用激光器受激产生的激光束，通过聚焦系统聚焦到十分微小的焦点，当调焦到焊件接头处时，光能转换为热能，从而使金属熔化形成接头。  2. 特点：  1）焊接热影响区极小，焊件难于变形；  2）焊件不易被氧化，可在空气中焊接；  3）焊接设备与焊件间无接触，可焊接难于接近的接头。  3. 应用：激光焊比较容易实现异种金属和异种材料的焊接，目前已广泛用于电子工业和仪表工业中微型件的焊接。              图11-7 激光焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法称为压焊。  一、 电阻焊  二、摩擦焊  三、钎焊 第四节 压焊与钎焊     工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊。 电阻焊分为对焊、点焊和缝焊。  (一)对焊      对焊是使用两个被焊工件沿整个接触面焊合的电阻工艺。按工艺不同可分为电阻对焊和闪光对焊。见图3-8。  1. 电阻对焊 电阻对焊是将工件装配成对接接头，使其端面紧密接   触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法。电阻对焊适用于直径20mm以下的棒料和管材的焊接。  2. 闪光对焊 工件装配成对接接头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法，称为闪光对焊。 闪光对焊广泛应用于建筑、机械制造、电气工程等部门，如钢筋、钢管、汽车轮缘、自行车轮圈、切削刀具，以及铝铜电缆过渡接头的焊接等。 一、 电阻焊           图11-8 对焊 (二)电阻点焊      电阻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，形成焊点的电阻焊方法，见图11-9。 电阻点焊主要适用于各种薄板、板料冲压结构及钢筋构件，广泛应用于飞机、汽车、拖拉机、农机、轻工、电子器件、仪表和日常生活用品的生产中。         图11-9 点焊 (三)胶接点焊      胶接点焊是以胶接加强电阻点焊强度的连接方法。它是近年来发展起来的新工艺。与电阻点焊相比，胶接点焊接头的搭接抗剪强度可提高3倍，疲劳强度可提高9倍。  (四)缝焊      工件装配成搭接接头、对接接头、T形接头、角接接头等接头形式（如图3-11所示），并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法称为缝焊，见图3-10。 缝焊主要应用于焊缝较规则，有密封要求的3mm以下薄壁结构，如消声器、油箱、小型容器等。        图11-11 常用焊接接头形式（a）      图11-11 常用焊接接头形式(b)     图11-11 常用焊接接头形式(c)    图11-11 常用焊接接头形式(d)     摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。      摩擦焊的特点：焊接表面不易氧化，接头质量稳定，不易产生夹渣、气孔等缺陷，废品率低，无需焊条、焊剂及填充金属，操作简单、成本低、生产率高，易于实现机械化，自动化。同种金属及异种金属均可施焊。摩擦焊适用于圆形截面的棒材或管材，亦可将管材焊在平板上。实心焊件截面直径为2mm-100mm，空心焊件最大外径可达几百毫米。 二、摩擦焊     钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化温度，利用液态钎料料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。常用钎焊设备见图11-12、11-112。 三、钎焊          图11-12 网带式钎焊炉         图11-13 保护气氛铜钎焊炉 根据钎料的熔点不同，钎焊分为以下两类。  硬钎焊 使用硬钎料（熔点高于450℃）进行的钎焊称为硬钎焊。常用的钎料有铜基、银基、铝基、镍基等合金。钎剂常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。加热方法有火焰加热、盐浴加热、炉内加热、电阻加热、高频感应加热等。硬钎焊接头强度较高，可达490 MPa，适用于受力较大及工作温度较高的焊件，如自行车车架，切削刀具等。   软钎焊 使用软钎料（熔点低于450℃）进行的钎焊称为软钎焊。常用的钎料为锡、铅钎料。焊剂为松香、松香酒精溶液、氯化锌溶液等。多用烙铁加热，接头强度较低，在40Mp
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