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,项目五 其他焊接方法介绍,XX专业组,某某,项目五 其他焊接方法介绍,气焊,电阻焊,埋弧焊,钎焊,电渣焊,碳弧气刨,摩擦焊,高能束焊,任务一 气焊,气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧产生的气体火焰的热量作为热源，进行金属材料焊接的加工工艺方法。气焊在电弧焊广泛应用之前，是一种应用比较广泛的焊接方法。尽管现在电弧焊及先进焊接方法迅速发展和广泛应用，气焊的应用范围越来越小，但在铜、铝等非铁金属及铸铁的焊接领域仍有其独特优势。,任务一 气焊,工业上常见的气焊方法如图5-1-1所示：乙炔焊,任务一 气焊,气焊是利用可燃气体和氧气通过焊炬按一定的比例混合，获得所要求的火焰能力和性质的火焰作为热源，熔化焊缝金属和填充金属，使其形成牢固的焊接接头。气焊时，先将焊接的焊接处金属加热到融化状态形成熔池，并不断地融化焊丝向熔池中填充，气体火焰覆盖在融化金属的表面上起保护作用，随着焊接过程的进行，熔化金属冷却形成焊缝，过程如图4-1-2所示。,任务一 气焊,图5-1-2气焊原理图,任务一 气焊,02,可以焊接薄板、小直径薄壁管、焊接铸铁、非金属、低熔点金属及硬质合金时质量较好。,01,操作方便，成本低，适应性强，在无电力供应的地方可方便焊接。,任务一 气焊,01,02,气焊火焰温度低，加热分散，热影响区宽，焊件变形大和过热严重，接头质量不如焊条电弧焊容易保证；,生产率低，不易焊较厚的金属；难以实现自动化。,任务二 电阻焊,电阻焊就是将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。电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。,任务二 电阻焊,对焊,缝焊,点焊,01,熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单。,02,电阻焊金属加热时间短，热量集中，故热影响区小，变形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理工序。,03,不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊接材料，焊接成本低。,04,操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件。,任务二 电阻焊,05,生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上。,任务二 电阻焊,任务二 电阻焊,随着航空航天、电子、汽车、家用电器等工业的发展，电阻焊越加受到广泛的重视。同时，对电阻焊的质量也提出了更高的要求。可喜的是，中国微电子技术的发展和大功率可控硅、整流器的开发，给电阻焊技术的提高提供了条件。中国已生产了性能优良的次级整流焊机。由集成电路和微型计算机构成的控制箱已用于新焊机的配套和老焊机的改造。恒流、动态电阻，热膨胀等先进的闭环监控技术已开始在生产中推广应用。这一切都将有利于提高电阻焊质量，并扩大其应用领域。,电阻焊的发展状况,任务二 电阻焊,（1）点焊机 点焊机是由机座，加压机构，焊接回路，电极，传动机构和开关及调节装置组成，其中主要部分是加压机构，焊接回路和控制装置。如图5-2-2所示。,图5-2-2点焊机,任务二 电阻焊,（2）缝焊机 采用悬臂结构，两悬臂梁焊接后退火去应力处理，保证横梁长期不变形。如图5-2-3所示。,图5-2-3缝焊机,任务二 电阻焊,（3）凸焊机 采用气压传动加压，其工作行程和辅助行程可均匀调节。下电极可在垂直方向进行有级调节，保证电极间压力稳定，该系列焊机构造主要由机身、焊接变压器、压力传动装置、kd7306系列微机控制器等组成。,图5-2-4凸焊机,任务二 电阻焊,（4）对焊机 对焊机是由机架，导轨，固定座板和动板，送进机构，夹紧机构，支点（顶座），变压器，控制系统几部分组成。其主要部分是，机架和导轨，送进机构，夹紧机构。如图5-2-5所示。,图5-2-5对焊机,任务三 埋弧焊,埋弧焊也是利用电弧作为热源的焊接方法。埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧不外露，埋弧焊由此得名。所用的金属电极是不间断送进的光焊丝。,任务三 埋弧焊,焊接电弧在焊丝与工件之间燃烧，电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂熔化。熔化的金属形成熔池，熔融的焊剂成为溶渣。熔池受熔渣和焊剂蒸汽的保护，不与空气接触。电弧向前移动时，电弧力将熔池中的液体金属推向熔池后方。在随后的冷却过程中，这部分液体金属凝固成焊缝。熔渣则凝固成渣壳，覆盖于焊缝表面。熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外，焊接过程中还与熔化金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。,任务三 埋弧焊,埋弧焊时，被焊工件与焊丝分别接在焊接电源的两极。焊丝通过与导电嘴的滑动接触与电源联接。焊接回路包括焊接电源、联接电缆、导电嘴、焊丝、电弧、熔池、工件等环节，焊丝端部在电弧热作用下不断熔化，因而焊丝应连续不断地送进，以保持焊接过程的稳定进行。,埋弧焊焊接过程示意图,任务三 埋弧焊,任务三 埋弧焊,埋弧自动焊的这些优点让其至今仍然是工业生产中最常用的一种焊接方法。适于批量较大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。广泛应用于化工容器、锅炉、造船、桥梁等金属结构的制造。,锅炉焊接,化工容器焊接,桥梁焊接,任务二 埋弧焊的不足,电阻焊也有自身的不足之处,任务四 钎焊,与熔焊相比钎焊具有许多自身的特点：,装配要求高,一次可焊多条焊缝，效率高,熔点比被焊金属低，变形小,任务四 钎焊,钎焊是采用比焊件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，低于焊件熔点的温度，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的方法，其操作如图5-4-1所示。,任务四 钎焊,要获得牢固的钎焊接头，首先必须使熔化的钎焊料能很好地流入并填满接头间隙，其次钎焊与焊件金属相互作用形成金属结合。如图5-4-2。液态钎料的填隙：要使熔化的钎焊能很好地流入并填满间隙，钎焊就必须具备润湿作用和流动性能两个条件。,图5-4-2钎焊过程示意图,（a）接头处安置钎料，并对焊件和钎料进行加热,（b）钎料熔化并流入钎缝间隙,（c）钎料填满整个钎缝间隙，凝固后形成钎焊接头,任务四 钎焊,润湿作用对钎焊接头的影响：,润湿作用钎焊时，液态钎料对焊件浸润和附着的作用称为润湿作用。液态钎料对焊件的润湿作用越强，焊件金属对液态钎料的吸附力就越大，液态钎料也就越容易在焊件上粉铺展，液态钎料就易顺利地填满缝隙。一般来说钎料与焊件金属能相互形成固溶体或者化合物时润湿作用较好。如图5-4-3为液态钎料的润湿情况。,（a）不润湿,（b）润湿作用强,必须注意的是，当钎料和钎焊工件表面存在氧化膜时，润湿作用较差，因此焊前必须做好清理工作。,液态钎料在填缝过程中，还会与焊件金属发生相互物理化学作用。一是固态焊件溶解于液态钎料，二是液态钎料向焊件扩散。,任务四 钎焊,这两个作用对钎焊接头的性能影响很大。当溶解与扩散的结果使它们形成固溶体时，则接头的强度与塑性都高。如果溶解与扩散的结果使它们形成化合物时则接头的塑性就会降低。,钎料与焊件金属的相互作用：,任务四 钎焊,按钎焊熔点不同，钎焊可分为软钎焊和硬钎焊。当所采用的钎料的熔点（或液相线）低于450时，称为软钎焊；当其熔点高于450时，称为硬钎焊。按照热源种类和加热方式不同钎焊可分为火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、电阻钎焊、电弧钎焊、激光钎焊、气相钎焊，烙铁钎焊等。最简单、最常用的是火焰钎焊和烙铁钎焊，火焰钎焊示意图如图5-4-4所示。,图5-4-4 火焰钎焊,任务四 钎焊,表5-4-1 常用钎焊方法的有确定及适用范围,任务四 钎焊,01,04,02,03,钎焊接头形式,钎焊焊接参数,钎焊焊后处理,钎焊焊前准备,任务四 钎焊,钎焊接头形式：,钎焊时钎缝的强度比母材低，若采用对接接头，则接头的强度比母材差。所以，钎焊大多采用增加搭接面积来提高承载能力的搭接接头，一般搭接接头长度为板厚的34倍，但不超过15mm。常用的钎焊接头形式如图4-3-5所示除火焰钎焊、烙铁钎焊外，大多数方法钎料都是预先放置在接头上的，使其熔化后，在重力与毛细作用下易填满钎缝。,图5-3-5钎焊接头,任务四 钎焊,钎焊焊前准备：,焊接前应使用机械方法或化学方法，除去焊件表面的氧化膜。为防止液态钎料随意流动，常在焊件的非焊接表面涂阻流剂。钎焊间隙应适当，间隙过小，钎料流入困难，在钎缝内形成夹渣或未焊透，导致接头强度下降；间隙过大，毛细作用减弱，钎料不能填满间隙使钎缝强度降低，同时钎缝过大也使钎料消耗过多。各种材料钎焊时，钎焊接头间隙见表5-4-2。钎料可在钎焊过程中送给，也可在焊前预先放置。大多数钎焊方法钎料都是预先放置在接头上的，使其熔化后在重力与毛细作用下易填满钎缝。,任务四 钎焊,表5-4-2 各种材料钎焊接头间隙,钎焊温度一般高于钎料熔点2560。,钎料与基本金属作用强的保温时间取短些；间隙大、焊件尺寸大的保温时间则取长些。,任务四 钎焊,钎料温度,保温时间,钎焊焊接参数：,任务四 钎焊,焊接焊后处理：,任务五 电渣焊,焊接制造中，有时会遇到大厚板（40mm）的焊接，如果采用常规电弧焊工艺，不仅生产效率低，而且质量也难于保证焊，此时使用电渣焊就能一次焊成，所以电渣焊是大厚板焊接经济而优质的一种焊接方法。电渣焊现已广泛应用于电站锅炉、大型水轮机、重型机械、大型冶金设备及核能装置等重型部件的制造中。电渣焊的操作如图5-5-1所示。本任务就是认识电渣焊，即了解电渣焊的原理、特点、工艺等内容。,图5-5-1电渣焊小车,任务五 电渣焊,一般适合于垂直位置的焊接,焊接接头晶粒粗大，这是电渣焊的主要缺陷，使焊接接头的塑性和冲击韧度降低，但是通过焊后热处理，满足对力学性能的要求。,05,02,03,04,任务五 电渣焊,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。焊接开始时，先在电极和引弧造渣阶段。随后进入正常焊接阶段，这时电流经过电极并通过渣池传到焊件。由于渣池中的液态熔渣电阻较大，通过电流时就产生大量的电阻热，将渣池加热到较高温度（17002000）使电极及焊件熔化，并下沉到底部形成金属熔池，而密度较熔点比金属小的熔渣始终浮于金属熔池上部起保护作用。随着焊接过程的连续进行，熔池金属的温度逐渐降低，在冷却滑块的作用下，强迫凝固形成焊缝。最后是引出阶段，即在焊件上部装有引出板，以便将渣池和收尾部分的焊缝引出焊件，以保证焊缝质量。,任务五 电渣焊,任务五 电渣焊,板极电渣焊,熔嘴电渣焊,电渣焊根据作用的电极形状分类,任务五 电渣焊,电渣焊焊剂 目前常用的电渣焊剂有HJ360、HJ170、HJ360是中锰高硅中氟焊剂，常用于焊接大型低碳钢和某些低和金刚结构。HJ170固态时具有导电性，用于电渣焊开始时形成渣池。除上述两种专用焊剂外，HJ431也广泛用于电渣焊焊接。,电渣焊的电极材料 电渣焊时，由于渣池的温度较低，熔渣与金属冶金反应较弱，焊剂的消耗量又少，故难以通过焊剂向焊缝渗合金吗，主要靠电极直接向焊缝渗合金。电渣焊的电极有焊丝、熔嘴、板极等。生产中多采用低合金结构钢焊丝或材料作为电极，常用的焊丝有H08MnA、H08Mn2SiA等，板极和熔嘴版的材料通常为Q295（09Mn2）等，熔嘴管为20无缝钢管。,任务五 电渣焊,电渣焊的焊接参数较多，但对焊缝成形影响较大的主要是焊接电流、焊接电压、装配间隙、渣池深度。,电渣焊的电极材料 电渣焊时，由于渣池的温度较低，熔渣与金属冶金反应较弱，焊剂的消耗量又少，故难以通过焊剂向焊缝渗合金吗，主要靠电极直接向焊缝渗合金。电渣焊的电极有焊丝、熔嘴、板极等。生产中多采用低合金结构钢焊丝或材料作为电极，常用的焊丝有H08MnA、H08Mn2SiA等，板极和熔嘴版的材料通常为Q295（09Mn2）等，熔嘴管为20无缝钢管。,焊接电流、焊接电压增大，渣池热量增多，故焊缝宽度增大。焊接电流过大，焊丝熔化加快，是渣池上升速度增加，反而会使焊缝宽度减小。焊接电压过大会破坏电渣过程的稳定性。,电流电压,装配间隙增大，焊缝宽度加大，间隙过大会降低生产率和提高成本。装配间隙过小，会给操作带来困难。渣池深度增加，增加电流分流，降低冷轧池温度，焊件边缘的受热量减小。股焊缝宽度减小。但渣池过浅，易于产生电弧，而破坏电渣焊过程。,间隙渣深,任务五 电渣焊,电渣焊的焊接参数较多，但对焊缝成形影响较大的主要是焊接电流、焊接电压、装配间隙、渣池深度。,任务五 电渣焊,电渣焊适用厚度大的焊件，目前可焊接的最大厚度大300mm以上。焊件越厚，焊缝越大，采用电渣焊越合理。推荐采用电渣焊的焊件厚度及焊缝长度见表5-5-1。,表5-5-1电渣焊的焊件厚度及长度,电渣压力焊具有电弧焊、电渣焊和压力焊的特点，属于熔化压力焊的范畴，主要用于钢筋混泥土建筑工程中竖向钢筋的连接，所以也叫钢筋电渣压力焊。钢筋电渣压力焊是将两根钢筋安放在竖直位置，采用对接形式，利用焊接电流通过端面间隙，在焊剂层下行程电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热熔化钢筋端部，最后加压完成连接的一种焊接方法。,任务五 电渣焊,钢筋电渣压力焊操作方便，效率高，质量好，成本低，适用于现浇混凝土结构竖向或斜向（倾斜度在4:1范围内）钢筋的连接，钢筋的级别为I、II级，直径为 14 40mm。钢筋电渣压力焊主要用于柱、墙、烟、水坝等现浇混凝土结构(建筑物、构筑物)中竖向受力钢筋的连接，但不得在竖向焊接之后再横置于梁、板等到构件中作水平钢筋之用，这是由其工艺特点和接头性能所决定的的。,电渣压力焊,任务六 碳弧气刨,在焊接作业现场，有时可以到用碳弧气刨开各种坡口（如U形坡口），清理焊根、清除焊缝缺陷便于返修及切割等工艺，碳弧气刨如图5-6-1所示。本任务就是认识碳弧气刨，即了解碳弧气刨的原理、特点、设备及工艺等内容。,图5-6-1碳弧气刨作业,任务六 碳弧气刨,碳弧气刨是使石墨棒与刨件间产生电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加工沟槽的方法，碳弧气刨的原理如图5-6-3所示。,图5-6-2碳弧气刨原理图,任务六 碳弧气刨,设备,1,5,2,4,3,电源,碳弧气刨枪,碳棒,电缆气管,空气压缩机,图5-6-3碳弧气刨结构示意图,任务六 碳弧气刨,碳弧气刨电源：,碳弧气刨一般采用具有陡降外特性的直流电源，由于使用电流较大，且连续工作时间较长，因此，应选用功率较大的弧焊整流器和弧焊发电，如ZX500、AX500等。,碳弧气刨枪：,碳弧气刨枪有侧面送风式气刨枪和圆送风式气刨枪两种。图5-6-4所示为侧面送风式碳弧气刨枪，它的特点是送风孔开在钳口附近的一侧，工作时压缩空气从这里喷出，气流恰好对准碳棒的后侧，将熔化的液态金属吹走，从而达到刨槽或切割的目的。,a 实物 b 结构1、电缆气管 2、枪体 3、喷嘴 4、喷气孔图5-6-4碳弧气刨枪,任务六 碳弧气刨,碳棒：,碳棒是碳弧气刨的电极材料，一般都采用镀铜实心碳棒，它是由石墨、碳粉和粘结剂混合后经挤压成型，焙烤后度一层铜制成。对碳棒的要求是耐高温、导电性良好、组织致密、成本低等。碳棒断面形成有圆形和扁形（矩形），一般多采用圆形，刨宽槽或平面时可采用扁形碳棒。圆形和扁形碳棒如图5-5-5所示。,图5-5-5碳棒,任务六 碳弧气刨,工艺参数,1,6,2,5,3,电源极性,压缩空气机压力,碳棒倾角,7,4,电流与碳棒直径,刨削速度,碳棒的伸出长度,电弧长度,任务六 碳弧气刨,碳弧气刨电源极性：,碳弧气刨一般都采用直流反极性，但铸铁和铜和铜合金采用直流正极性，这样刨削过程稳定，刨槽光滑。,碳弧气刨电流和碳棒直径：,碳棒直径根据被刨削金属的厚度来选择，见表4-5-1.被刨削的金属越厚，碳棒直径越大。刨削电流与碳棒直径成正比关系，一般可根据下面的经验公式选择刨削电流公式中I刨削电流（A），d碳棒直径（mm）I=(3550)d 碳棒直径还与创槽宽度有关，创槽越宽，碳棒直径应增大，一般碳棒直径应比创槽的宽度小24mm。,任务六 碳弧气刨,表5-6-1 钢板厚度与碳棒直径的关系（单位：mm）,任务六 碳弧气刨,碳弧气刨刨削速度：,刨削速度对刨槽尺寸和表面质量都有一定的影响。刨削速度太快会造成碳棒与金属相碰，使碳黏在刨槽的顶端，形成所谓“夹碳”的缺陷。刨削速度增大刨削深度减小，一般刨削速度为0.51.2m/min较合适。,碳弧气刨压缩空气机压力：,压缩空气的压力高，能迅速的吹走液体金属，使碳弧气刨顺利进行，一般压缩空气压力为0.40.6MPa。且刨削电流增大时，压缩空气的压力也应相应增加。电流与压缩空气的压力之间的关系见表5-6-2。,任务六 碳弧气刨,表5-6-2 不同刨削电流所对应的压缩空气的压力,任务六 碳弧气刨,碳弧气刨电弧长度：,电弧过长，引起操作不稳定，甚至熄弧。因此操作时要求尽量保持短弧，这样可以提高生产率，还可以提高碳棒的利用率，但电弧太短，又容易引起“夹碳”缺陷，因此，碳弧气刨电弧的长度一般在12mm。,碳弧气刨碳棒倾角：,碳棒与刨件沿刨槽方向的夹角称为碳棒倾角。倾角的大小影响刨槽的深度，倾角增大槽深增加，碳棒的倾角一般为2545如图5-6-6所示。,图5-6-6碳棒倾角,任务六 碳弧气刨,碳弧气刨碳棒的伸出长度：,碳棒从导电嘴到电弧端的长度称为伸出长度。碳棒伸出长度越长，就会使压缩空气吹到熔池的风力就不足，不能顺利的将熔化金属吹走，同时，伸出长度越长，碳棒的电阻增加，烧损也快。但伸出长度太短会引起操作不方便，一般碳棒伸出长度以80100mm为宜，当烧损至2030mm时，则需要及时调整。,任务六 碳弧气刨,任务六 碳弧气刨,特点：,1,2,碳弧气刨比采用风铲可提高生产率10倍，在仰位或立位进出时更具有优越性。,与风铲比较，噪声较小，并减轻了劳动强度，易实现机械化。,碳弧气刨广泛应用于清理焊根，清除焊缝缺陷，开焊接坡口（特别是U形坡口），清理铸件的毛边、浇冒口及缺陷，还可用于无法用氧乙炔气割的各种金属材料切割等。图5-6-7所示为碳弧气刨的主要应用实例。,应用：,任务六 碳弧气刨,图5-6-7碳弧气刨的应用范围,任务七 摩擦焊,摩擦焊是利用工件表面相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻形成焊接的一种压焊方法。搅拌摩擦焊如图5-7-1所示。,图5-7-1摩擦焊实例,任务7 摩擦焊,尺寸精度高 用摩擦焊生产的柴油发动机预燃烧室，全场误差为0.1mm，专用机可保证焊后的长度公差为0.2mm，偏心度为0.2mm。,04,03,01,任务7 摩擦焊,07,05,任务7 摩擦焊,01,任务七 摩擦焊,在压力作用下，待焊界面通过相对运动进行摩擦，机械能转变为热能。对于给定的材料，在足够的摩擦压力和足够的相对运动速度条件下，被焊材料的温度不断上升。随着摩擦过程的进行，工件产生一定的塑形变量，在适当时刻停止工件间的相对运动，同时施加较大的顶链力并维护一定的时间，即可实现材料间的固相连接。,摩擦焊原理示意图,从焊接过程可以看出，摩擦焊接头是在被焊金属熔点以下形成的，所以摩擦焊属于固相焊接。摩擦焊过程的特点是工件高速相对运动，加压摩擦，直至红热状态后工件旋转停止的瞬间，加压顶锻。整个焊接过程在几秒至几十秒内完成因此，具有相当高的焊接效率。摩擦焊过程中无需加任何填充金属，也不需焊剂和保护气体因此，摩擦焊也是一种低耗材的焊接方法。,任务七 摩擦焊,根据工件相对运动和工艺特点,任务七 摩擦焊,（1）连续驱动摩擦焊：,焊接时，两待焊工件分别固定在旋转夹具（通常轴向固定）和移动夹具内。工件被夹紧后移动夹具持工件向旋转端移动，旋转段工件开始旋转，代两边工件接触后开始摩擦加热，当达到一定摩擦时间或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）时停止旋转，开始顶断并维持一定时间以便接头牢固连接，最后夹具松开、退出，取出工件，焊接过程结束。,任务七 摩擦焊,（2）惯性摩擦焊：,惯性摩擦时，工件的旋转断，工件的旋转端被夹持在飞轮里，焊接过程开始时，首先将飞轮和工件的旋转端加速到一定的转速，然后飞轮与主电动机断开，同时，工件的移动端向前移动，工件接触后，开始摩擦加热。在摩擦加热过程中，飞轮受摩擦扭矩的制动作用，转速逐渐降低，当转速为零时，焊接过程结束。,任务七 摩擦焊,（3）搅拌摩擦焊：,搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型的固相连接技术，由英国焊接研究所于1991年发明。搅拌摩擦焊最初应用于铝合金，随着研究的深入，搅拌摩擦焊适用于材料的范围正在逐渐扩展。除了铝合金以外，还可以用于镁、铜、钛、钢等金属及其合金的焊接。搅拌摩擦焊是一种公认的最具潜力和应用前景的先进连接方法。搅拌摩擦焊的原理如图5-7-2所示，一个带有轴肩和搅拌针的特殊形状的搅拌工具旋转着插入被焊工件，通过搅拌工具与工件的摩擦产生热量，把工件加热到塑性状态，然后搅拌工具带动塑化材料沿着焊缝运动，在搅拌工具高速旋转摩擦和挤压作用下形成固相连接的接头。,任务七 摩擦焊,搅拌摩擦焊过程通常分为旋转、插入、热塑化、焊接四步，如图所示。,搅拌摩擦焊的一般过程,旋转：主轴带动搅拌头以一定速度旋转。,插入：搅拌头在旋转的同时沿工件法线方向开始进给，并逐渐压入工作。,热塑化：搅拌头压入到制定位置后停留一段时间，对焊接局部区域进行加热。,焊接：等周围材料充分塑化后，搅拌头开始沿焊接方向移动。,任务八 高能束焊,高能束焊也称高能焊、高能密度焊，是用高能量密度束流（激光束、电子束、等离子弧）作为焊接热源，实现对材料和构件焊接的特种焊接方法。高能束焊功率密度比一般钨极氩弧焊或熔化极气体保护焊要高一个数量级以上，等离子弧仅能达到高能束焊功率密度的下限。所以通常所说的高能束焊指电子束焊和激光焊。,任务八 高能束焊,激光与普通光不同，它具有能量密度高，单色性好与方向性强的特点。激光焊就是利用这些特点把其聚焦到直径10um的焦点上，能量密度达到106W/cm2yishang 以上，通过光学转变为热能，从而熔化金属进行焊接。,1,激光焊的焊接性：能准确聚焦为很小的光束（直径10um），焊缝极为窄小，变形极小，热影响区极窄；功率密度高，加热集中，可获得深宽比大的焊缝（目前已达12:1）不开破口弹道焊刚板的厚度达50mm；焊接过程非常快，焊件不易氧化。另外，不论是在真空、保护气体或空气中都能焊接，,激光焊接有上述特点，所以它被用于机器、微型电子工业中的超小型元件及航天技术中的特殊材料的焊接。可以焊接同种或异种材料，其中包括铅、铜、银、不锈钢、镍、铬、铌及难容金属钽、钼、钨等。,2,激光焊的不足之处是设备的一次性投资大，设备较麻烦；对高反射率的金属直接进行焊接较困难。,任务八 高能束焊,激光焊接与切割应用：,箱体的焊接,板材的切割,板材的焊接,任务八 高能束焊,电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。真空电子束焊是电子束焊的一种，是目前发展较成熟的一种先进工艺。现已在核能、航空、航天、仪表、工具制造等工业上获得了广泛应用。,任务八 高能束焊,电子束是从电子枪中产生的，如图5-8-2所示。电子枪的阴极通电加热到高温而发射出大量电子，电子在加速电压的作用下达到0.30.7倍的光速，经电子枪静电透镜和电磁透镜的作用，汇聚成一束能量（动能）极大地电子束。这种电子束以极高的速度撞击焊件的表面，电子的动能转变为热能，使金属迅速融化和蒸发。强烈的金属气流将熔化的金属排干，使电子束继续撞击深处的固态金属，很快在焊件上“钻”出一个锁形小孔（匙孔），如图5-8-3所示。小孔被周围的液态金属包围，随着电子束与焊件的性对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部逐渐冷却、液固才、形成焊缝。,真空电子束焊的原理：,01,电子束功率很高，约为电弧焊的500010000倍，焊接速度快；电子束穿透能力强，焊缝深宽比大，可达50:1，比电弧焊节省数十倍材料和能量消耗。,03,真空环境下焊接，不仅可防止熔化金属受到氢、氧、氮气体的污染，而且有利于焊缝金属的出气和净化。,02,焊接时的电子束电流很小，焊接的热影响区和变形极小。,04,真空电子束焊能焊接用其他焊接工艺难于或根本不能焊接的形状复杂的焊件，能焊接特种金属、难容金属和某些非金属材料，也适用于异种金属以及金属与非金属件的焊接及热处理后的零件与缺陷的修补。,任务八 高能束焊,真空电子束焊的特点特点及应用：,真空电子束焊的主要缺点是设备复杂，成本高，使用维护较困难，对接头装备质量要求严格急需要防护X射线等。,任务八 高能束焊,电子束焊接过程：,（a）冲击点熔化（b）行程中的匙孔（c）穿透匙孔及液膜（d）焊缝成形电子束焊接过程示意图,