第4章 材料的连接工艺
常用的连接方法



机械连接:主要指螺栓连接,铆钉连接,销和键连接等. 特点是连接件是标准件,有良好的互换性,选用方便,易 于检修;但成本高,影响外观. 胶接:借助于胶粘剂使两个分离的表面依靠化学力和机械 力作用把物体结合的连接方法. 可连接同种金属(或异种金属,或非金属)的各种接头; 特别适用于异型,异质,复杂形状的连接;但接头力学性 能低,耐热老化和气候老化性能差. 焊接:通过加热或加压(或两者并用),并且用(或不用)填充 材料,使焊件达到原子间结合的连接方法。
三、焊接接头金属组织与性能
1. 焊接热循环
2. 焊接接头金属组织与性能的变化
焊接接头 焊缝区 熔合区 热影响区
1）焊缝区

铸态组织，强度不低于母材
2)熔合区
是焊缝和母材金属的交 界区。 （0.1-1mm）
成分及组织极不均匀： 粗晶＋铸态组织
加热温度： T液~T固
强度、塑性、韧性极差，是 裂纹和局部脆断的发源地。
3） 焊接热影响区
焊缝两侧的母材，由于焊接 热的作用，其组织和性能发 生变化的区域。 过热区 正火区 部分相变区 再结晶区
过热区
具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm） 加热温度： T固~1100 ℃ 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。
正火区
正火组织（1.2-4mm） 加热温度： 1100 ℃~AC3 力学性能优于母材。
二、熔焊过程冶金特点
1. 熔池金属温度高于一般冶金温度
使金属元素强烈蒸发、烧损。 10s 2. 熔池金属冷却快，处于液态的时间短 化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。 3. 空气对焊缝的影响严重 1） O2 ： O2 C+[O] Mn+ [O] [O] CO MnO Fe+ [O] Si+ [O] FeO SiO2
1 . 焊接电弧的概念
是在电极与工件之间的 气体介质中长时间的放电现 象，即在局部气体介质中有 大量电子流过的导电现象。
2.电弧的构造及热量分布
阴极区： 2400k 2600k 阳极区： 36% 42%
弧柱区： 5000~8000k 21%
3.电弧的极性
直流电源接正极：正接法 直流电源接负极：反接法
Ⅰ Ⅱ L0
焊接应力状态： 焊缝区域—拉应力 两侧冷金属—压应力 焊件整体缩短 L 焊接变形：
2、焊接变形的基本形式
3、焊接应力与变形的防止
1. 焊接应力的防止及消除措施 1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。
1 . 焊接应力的防止及消除措施
1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 2）合理选择焊接顺序。
2000K
①合金元素被烧损； 氧化的结果 2）N2 ： 3）H2 ： N2 ②焊缝产生夹渣的缺陷； ③形成CO气孔。 [N] Fe4N [H] 氢脆 使接头的塑性、韧性下降。 Fe + [N]
H2 氢气孔
熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施
1. 减少有害气体进入熔池； 2. 渗入合金元素； 3. 清除已进入熔池的有害元素。
概
一、金属焊接成形概念
述
用加热、加压等工艺措施，使两分 离表面产生原子间的结合与扩散作用， 从而获得不可拆卸接头的材料成段，将工件的焊接处加热到熔化 状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝的焊接方法。熔 化焊简称熔焊。 压力焊:是在焊接过程中对工件加压（加热或不加热）完成焊 接的方法。压力焊简称压焊。 钎焊:是利用熔点比母材低的填充金属熔化以后，填充接头间 隙并与固态的母材相互扩散实现连接的焊接方法。 焊接广泛用于汽车、造船、飞机、锅炉、压力容器、建 筑、电子等工业部门。全球钢产量的50％～60％要经过焊接 才最终投入使用。
①（Ⅰ—Ⅱ）—Ⅲ ②（Ⅰ—Ⅲ） （Ⅱ—Ⅲ） 1 Ⅰ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅱ 2
3）锤击或碾压焊缝
4）采用小能量、多层焊 5）焊前预热（150 ℃ ~350 ℃） 6）焊后热处理（去应力退火） 可消除应力80%左右
Ⅲ
2. 焊接变形的防止及矫正措施
1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 2）合理选择焊接顺序。
部分相变区
晶粒大小不一，发生了部分相变。 加热温度： AC3~AC1 力学性能较母材稍差。 力学性能最差的区域： 熔合区和过热区
减小和消除焊接热影响区的方法：
① 小电流、快速焊接；
② 采用先进的焊接方法； ③ 焊前预热、焊后热处理（正火）
四、焊接应力与变形
1. 焊接应力与变形产生的原因 焊接应力与变形产生的根本原因是： 焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。
3 2
3
1
4 2
1
1—4—3—2 1—2—3—4
4
3）加裕量法。 4）反变形法。 5）采用焊前刚性固定法。 6）采用合理的焊接规范（小 电流、快速焊接）。
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7）焊接变形的矫正
① 机械矫正 ② 火焰矫正
焊接的分类
气焊 熔化焊 电弧焊 电渣焊 电子束焊 激光焊
焊条电弧焊 气体保护焊 埋弧焊
氩弧焊 CO2气体保护焊
常用焊接方法
压力焊
电阻焊 摩擦焊 扩散焊 高频焊 烙铁钎焊 火焰钎焊 炉中钎焊
点焊 缝焊 对焊
钎 焊
4.1 金属焊接成形工艺基础
一、焊接电弧
手工电弧焊焊接过程 ①引弧 ② 形成熔池 ③形成焊缝