《焊接成形技术》PPT课件.ppt
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1、焊接成形技术,7-1 典型弧焊方法,一、手工电弧焊,1.原理及特点 用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊法,手工电弧焊原理示意1-熔渣,2-熔融渣,3-保护气体,4-焊芯,5-药皮,6-熔滴,7-工件,8-熔池,9-焊缝,手工电弧焊优缺点:优点:简便灵活,适应性强 设备简单,易于移动 本成低缺点:对焊工操作技术要术高 劳动条件差 生产率低,2.焊条,焊条型号:是在国家标准及权威性国际组织(ISO)的有关法规中,根据焊条特性指标明确划分规定的,是焊条生产、使用、管理及研究等有关单位必须遵守执行的。,7-1 典型弧焊方法,7-1 典型弧焊方法,例:GB/T51171995碳钢焊条,E x x x x,焊
2、条,焊接位置,最小抗拉强度bMPa或N/mm2,第三位及第四位数字组合表示药皮类型和焊接电源种类,有关焊条型号的主要标准还有:,GB/T983-1995低合金钢焊条GB/T3670-1995铜及铜合金焊条GB/T983-1995不锈钢焊条GB/T13814-1992镍及镍合金焊条JB/T6964-93特细碳钢焊条,牌号焊条:对焊条产品的具体命名,由焊条生产厂家制定。属于同药皮类型,符合相同焊条型号、性能的产品命名为一个牌号。并同时注明“符合GB E型或相当于GB E型”结构钢焊条:J(J:结构钢焊条;:焊缝金属抗拉强度等级;:焊接电流种类和药皮类型)例:J422、J507,7-1 典型弧焊方法
3、,钼及铬钼耐热钢焊条:R(R:耐热钢焊条;:熔敷金属化学成分等级;:不同牌号编号;:焊接电流种类和药皮类型焊接电流种类和药皮类型)例:R317不锈钢焊条:G或A。G或A表示不锈钢焊条;(:焊缝金属主要化学成分组分等级;:不同牌号编号;:焊接电源种类和药皮类型)例:G202、A137,7-1 典型弧焊方法,手工电弧焊焊接位置:平焊、立焊、横焊、仰焊、船形焊接、全位置焊,7-1 典型弧焊方法,手工电弧焊焊接位置示意,当今生产效率较高的机械化焊接方法之一1.基本原理:电弧在焊剂下燃烧进行焊接的方法,它是利用电气及机械装置控制送丝和移动电弧的一种焊接方法,二、埋弧自动焊,7-1 典型弧焊方法,埋弧自动
4、焊原理示意1-焊剂,2-焊丝,3-电弧,4-金属熔池,5-熔渣,6-焊缝,7-工件,8-渣壳,7-1 典型弧焊方法,2.焊丝及焊剂 焊丝:普遍使用26mm实心焊丝。己有用于碳素结构钢、合金结构钢、高合金钢、各种有色金属及堆焊用特殊合金焊丝。例:碳素结构钢焊丝,焊剂:在焊接时被加热熔化形成熔渣,对熔化金属起保护和冶金作用,它是埋弧焊接过程中保证焊缝质量的重要材料 保证电弧稳定燃烧 保证焊缝金属得到所需的成分和性能 减少焊缝中产生气孔和裂纹的可能性 有利成形和脱渣 不易吸潮并有一定的颗粒度和强度 焊接时无有害物质析出,7-1 典型弧焊方法,焊剂牌号及型号:,焊剂牌号:炼焊熔剂牌号表示:HJ:焊剂中
5、氧化锰含量,:焊剂中二氧化硅含量,:同一类型焊剂牌号编号。例:HJ431(高锰高硅低氟熔炼焊剂)烧结焊剂牌号表示:SJ:焊剂的渣系,:同一渣系中不同牌号焊剂。例:SJ501(铝钛型烧结焊剂)熔炼焊剂与烧结焊剂优缺点比较见教材表72 熔炼焊剂用途及配用焊丝见教材表7 3,7-1 典型弧焊方法,7-1 典型弧焊方法,碳素钢用焊剂型号:GB5293-85碳素钢埋弧焊用焊剂规定型号划分是依据焊缝金属力学性能。,低合金钢用焊剂型号:GB12470-90低合金钢埋弧焊用焊剂规定型号划分依据焊缝金属力学性能和焊剂渣系,7-1 典型弧焊方法,3.主要优缺点及应用范围 优点:生产效率高;焊缝成形美观,质量高;劳
6、动条件好;缺点:一般只适合于平焊及平角焊位置;设备复杂,灵活性不及手工电弧焊。,7-1 典型弧焊方法,应用场合:适用于碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢及多种有色金属(Ni、Ti、Cu)焊接;特别适用于中厚板结构的长焊缝的焊接;也可以在金属表面堆焊耐磨或耐蚀合金。,三 钨极氩弧焊(Tungsten InertGas Arc Welding TIG),1.基本原理 也称非熔化极氩弧焊,利用惰性气体作保护气体,电极用难熔金属(钨或钨合金)棒,焊件作为另一个电极。通过钨极与焊件之间产生的电弧加热和熔化焊件及填充金属,形成焊接接头,7-1 典型弧焊方法,TIG原理示意1-钨极电极夹头,2-钨电极,3-焊枪
7、手把,4-氩气瓶,5-焊接电源,6-电弧,7-保护气体,8-焊枪气体,分类:按操作方式可分为:手工TIG与自动TIG 按电源种类可分为:,7-1 典型弧焊方法,各种电流TIG特点及应用,DC正接:w电极接电源负,发热量小,电极许用电流大。电极不易烧损,电弧稳定,应用广泛。工件接电源正,熔深大,生产率高。DC反接:w电极接电流正,具有“阴极清理作用”。电极发热量大易烧损。工件接电源负,熔深浅,一般不推荐使用。DC脉冲:采用可控的脉冲电流加热工件,输入热量小,工件变形小,可焊淬火倾问大的钢。,7-1 典型弧焊方法,正弦AC:焊接电流负半波(工件为负)电弧有明显清理作用,焊接电流正半波(工件为正),
8、相当于DC正接。主要用于铝、镁及合金和铝青铜焊接。矩形波AC:电流为正、负半波不对称的矩形波。采用较长正半波持续时间,增加熔深。在保证足够阴极清理作用下,适当缩短负半波持续时间。这样既保证了具有阴极清理作用又可获得较合理的两电极热量分配。,7-1 典型弧焊方法,2.特点 优点:氩气不和金属产生化学反应,又不溶于金属,且比空气重,能有效隔绝电弧和周围空气,保护效果好,焊接质量高;焊接应力变形小;熔池可见度好,便于控制,易于实现机械化、自动化和全位置焊接;直流正接电弧稳定,小电流(10A)下仍可稳定燃烧,特别适用于薄板、超薄板焊接。,7-1 典型弧焊方法,缺点:,钨电极承受电流小,熔深浅,熔敷小,
9、生产率低;Ar气贵,比手弧焊、埋弧焊、CO2焊成本高;对焊件表面清理要求严。,7-1 典型弧焊方法,3.应用:除低熔点(低沸点)和易蒸发的Pb、Sn、Zn不能焊外,几乎可焊所有金属厚壁压力容器及管道要求焊透焊缝的打底焊厚板窄间隙对接接头的多层或多层多道焊,四、熔化极气体保护焊,可分为:熔化极惰性气体保护焊(Metal Inert-Gas Arc Welding MIG)熔化极活性气体保护焊(Metal Active-Gas Arc Welding MAG),7-1 典型弧焊方法,1.基本原理:用连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属,通过焊枪喷嘴输送保护气体。,熔化
10、极气体保护焊原理示意1-焊丝盘,2-送丝滚轮,3-焊丝,4-导电嘴,5-保护气体喷嘴,6-保护气体,7-熔池,8-焊缝,9-电弧,10-工件,2.分类:MIG Ar、HeMAG Ar+O2、Ar+CO2、Ar+CO2+O2、CO2或CO2+O2管状焊丝CO2或CO2+Ar,7-1 典型弧焊方法,3.熔滴过渡类型:自由过渡熔滴从焊丝端头脱落后,通过电弧空间自由运动一段距离后落入熔池。又分为:滴状过渡和喷射过渡两种滴状过渡熔滴直径大于焊丝直径,它分为:轴向滴状过渡和非轴向滴状过渡两种喷射过渡熔滴直径等于或小于焊丝直径,熔滴沿焊丝轴线过渡短路过渡特点是弧长短。一般短路频率 20200次混合过渡较大电
11、流CO2焊及药芯焊丝焊属自由过渡和短路过渡的混合过渡,4.实芯焊丝气保护焊工艺特点:,MIG MAG可焊所有金属铝,铜及合金,不锈钢效率高焊丝作为电极电流密度大,熔深大,熔敷速度快直流反接阴极雾化 熔滴过渡形式:喷射过渡、脉冲喷射过渡、短路过渡。铝及合金采用:亚射流过渡(射滴短路)CO2气体保护焊生产效率高,比手工定弧焊高13倍明弧无渣、抗锈能力强,降低焊缝含氢量焊接成本低,只有手工电弧焊的40%50%适用面广,可用于各种位置焊接 熔滴过渡形式:滴状过渡、短路过渡、潜弧射滴过渡,7-1 典型弧焊方法,5.药芯焊丝气体保护焊,综合了手工电弧焊和普通熔化极气体保护焊特点优点:采用气、渣联合保护,电
12、弧稳定,飞溅小,成形好熔敷效率、生产率较高可焊材料广有更强的抗气孔性能缺点:成本高对送丝机构要求高焊丝外皮易生锈中焊,焊丝剂易吸潮多用于半自动焊。主要用干碳钢、低合金钢、不锈钢和铸铁。,7-1 典型弧焊方法,第二节 高效弧焊技术,一、高效埋弧焊 1.多电源串列双(多)丝埋弧焊,多电源串列双(多)丝埋弧焊 1一电源1 2一电源2 3一工件 4一焊缝 5一电弧 6一焊剂 7一导电嘴,7-2 高效弧焊技术,2.单电源并列双(多)丝埋弧焊,单电源并列双(多)丝埋弧焊 1一电源 2一工件 3一焊缝 4一电弧 5一焊剂 6一焊丝 7一导电嘴,7-2 高效弧焊技术,3.热丝填丝埋弧焊,热丝填丝埋弧焊1一焊件
13、 2一焊缝 3一焊剂 4一热丝 5一导电嘴 6一熔池 7一电弧 8一电源,7-2 高效弧焊技术,4.窄间隙埋弧焊,与传统埋弧焊相比,总效率可提高50%80%,可节约焊丝38%50%、焊剂56%64.7%窄间隙埋弧焊主度要用于水平或接近水平位置的焊接。分有单丝和双丝窄间隙埋弧焊两种厚板焊接时,采用I形坡口,间隙1535mm,其中尤其以2030mm用得更多,7-2 高效弧焊技术,二、活性焊剂作用下钨极氩弧焊,活性焊剂作用下钨极氩弧焊则被简称为A-TIG焊焊前在待焊区域涂敷的活性焊剂使熔池金属的表面张力减小,电弧的径向截面缩小,电弧能密增加,电弧对熔池作用力增大,使熔池表面下凹增加,致焊缝熔宽减小、
14、熔深大幅增加用“I”形坡口,无需添加填充丝。对于厚10mm以下的奥氏体不锈钢板、厚12mm以下的碳锰钢板可一次焊透,实现单面焊双面成形,7-2 高效弧焊技术,三、高效气体保护焊,1.熔化极气体保护窄间隙焊 用于平焊、垂直焊、横向焊以及全位置焊可焊黑色金属,也可焊接有色金属它又分为:实芯焊丝气保护窄间隙焊和药芯焊丝气保护窄间隙焊两种,7-2 高效弧焊技术,2.高熔敷率气体保护焊1)高熔敷焊 增大焊接电流(最大700A),提高送丝速度(250m/min),加大焊丝伸出长度(2535mm),采用(5%Ar26.5%He8%C020.5%02)多元保护气体,实现高熔敷率(最大450g/min)的高速、
15、高效焊接熔滴的过渡形式可为:短路过渡、射流过渡和旋转射流过渡,所以可以焊各种板厚的工件主要用实芯焊丝,药芯焊丝的使用比例很小可焊低碳钢、低合金钢、细晶结构钢(b为890N/mm2)、高温耐热钢(13CrMo44)、低温钢、高强钢(HY80)等,2)热丝TIG/MIG焊 利用电流流经送进中的焊丝所产生的电阻热,将焊丝加热到较高温度再进入电弧区,提高焊丝的熔化速度,增加熔敷率预热焊丝的电流一般由另外的附加电源提供,但也可直接利用焊接电源,7-2 高效弧焊技术,3)双丝熔化极气体保护焊,双丝单弧填丝焊 在熔池插入另一丝,插入丝接电源的连工件端起分流作用。插入丝在分流作用下被预热到较高温度,增加焊丝的
16、熔敷率。可提高生产效率一倍以上单熔池双丝双弧焊 用两套焊接电源、两套送丝系统和一把焊枪。两个送丝机通过两根送丝管将两根焊丝送进一把焊枪中的两个独立的导电嘴,两个燃烧的电弧形成一个熔池。两根丝用相同或不相同频率的脉冲电流进行焊接分离双丝双弧焊 此方法不共熔池,小电流电弧在前形成 较浅熔深和起预热作用,大电流电弧在后起增加熔深和热处理作用,7-2 高效弧焊技术,4)复合双弧焊,TIGMIG复合双弧焊 它常常被应用于堆焊。它采用一个焊接电源,电弧在钨电极(TIG)和焊丝(MIG)中交替燃烧,共同形成一个焊接熔池,TIG-MIG复合双弧焊,7-2 高效弧焊技术,等离子MIG复合双弧焊,(a),(b),
17、等离子一MIG复合双弧焊,7-2 高效弧焊技术,激光电弧复合双弧焊,激光TIG弧焊示意图,图7一21 激光一等离子弧示意图,7-2 高效弧焊技术,非真空电子束等离子复合双弧焊,非真空电子束-等离子复合双弧焊示意图,7-2 高效弧焊技术,电阻焊分类与组合,7-3 压力焊及钎焊,一、电阻焊,焊件组合后通过电极施加压力,利用电流流过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到融化或塑性状态,使之在压力条件下形成接头的焊接方法。,1点焊:将焊件装配成搭接接头,并压紧在两极之间,接通电流后利用电阻热将焊件局部熔化,形成焊点的方法。是一种高速、经济的连接方法。适用于可以采用搭接接头不要求气密性,厚度3mm
18、冲压、轧制的薄板结构。可焊材料为低碳钢,淬火钢,镀锌钢板,不锈钢,铝合金和铜合金等。,7-3 压力焊及钎焊,各种点焊方法原理示意,2缝焊:是焊件搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间,滚轮加压焊件并转动连续或断续放电,从而产生一连串熔核,相互搭叠得密封焊缝的电阻焊方法。,广泛应用在家用电器(电冰箱壳体),交通运输(汽车,拖拉机油箱)及航空航天(燃油油箱)等工业中要求密封性的接头制造。被焊材料厚度通常在0.12mm.可焊材料为低碳钢,合金结构钢,不锈钢,耐热钢,铝合金和钛合金等。铜不能缝焊,黄铜也难以缝焊。,7-3 压力焊及钎焊,缝焊原理示意,3凸焊:,是在一个焊件的贴合面上预先加工出一个或多个凸起
19、点,使其与另一焊件表面相接触加压并通电加热,凸点焊塌后,使这些触点形成焊点的一种电阻焊方法。分为:单点,多点凸焊;环焊;T焊;滚凸焊和线材交叉凸焊五类。用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。除可进行板件凸焊外,还可进行螺帽,螺钉类零件的凸焊,线材交叉凸焊,管子凸焊和板材T型凸焊。板件凸焊最佳厚度为0.54mm.凸焊不适宜于铝,铜,鎳等软金属。,7-3 压力焊及钎焊,凸焊基本类型,4对焊:把两焊件端部相对放置,利用焊接电流加热,然后加压完成焊接的电阻焊方法。可分为电阻对焊和闪光对焊两类对焊应用范围:工件接长,如带钢、型材、石油和天然气输送管道的对焊接长;环形工件的焊接,如自行车、摩托车轮圈、链环对焊
20、;部件的组焊,将锻造、冲压,轧制,机械加工零件拼焊成复杂零件;异种金属对焊,如刀具刃部(高速钢)与柄部(中碳钢),铜,铝导电接头对接焊等。,7-3 压力焊及钎焊,电阻对焊先压紧工件通电顶锻力加热沿径向不均,轴向较均匀,且低于熔点。适用于焊接截面F250mm2,端面形状相同(如棒、厚壁管金属型材),氧化物易于挤出的材料,如碳素钢、不锈钢、铜和铝等。它具有接头光滑,毛刺小,焊接过程简单的特点闪光对焊先接通电源工件靠近闪光顶锻闪光对焊分为连续闪光焊和预热闪光焊两种连续闪光焊:闪光阶段和顶锻阶段是连读完成的。适用于断面为1000mm2左右的闭合拼口焊,如车圈,铝窗等 预热闪光焊:在闪光前先连读几次短时
21、通电加热(预热)工件端面,再进入闪光和顶锻阶段。适合于焊500010000mm2大型截面零件。可焊材料有低碳钢,低合金钢,工具钢,不锈钢,铜合金,铝合金,镁合金和钛合金,甚至可以焊许多异种金属组件,7-3 压力焊及钎焊,二、摩擦焊1.原理:利用焊接接触面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热使工件端部达到热塑性状态,然后迅速顶锻,完成焊接的一种压焊的方法2.分类:根据工件相对摩擦运动轨迹可分为:旋转摩擦焊和轨道摩擦焊根据机械供给方式可分为:连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊两种,摩擦焊示意图(a)旋转摩擦焊(b)轨道摩擦焊,7-3 压力焊及钎焊,3特点:可代替锻造、铸造和部分机械加工;生产率高,成本低;易实
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