西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT
材料及热加工工艺—第十章 焊接
特点 厚件可一次 焊成 生产率高 成本低
适用范围 焊件厚大 性能要求 不高 例 如 水压机、 水压机、轧钢机 等重型设备
焊缝金属 比较纯净
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
电渣焊、摩擦焊、 电渣焊、摩擦焊、等离子弧焊
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
钎焊接头形式、 钎焊接头形式、钎剂及钎焊的应用 钎剂（熔剂）的作用： 钎剂（熔剂）的作用： （1）清除母材和钎料表 面的氧化物及其它杂质; 面的氧化物及其它杂质; （2）隔离空气起保护作 用,保护钎料及焊件不被 氧化; 氧化; （3）改善液态钎料对工 件金属的浸润性，增大钎 件金属的浸润性， 料的填充能力。 料的填充能力。
材料及热加工工艺—第十章 焊接
一、电渣焊 电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热 将填充金属和母材熔化，凝固后形成焊接接头。 源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成焊接接头。 焊丝起弧后不断加入少量固体焊剂， 焊丝起弧后不断加入少量固体焊剂，利用电弧的热量 使之熔化， 使之熔化，形成 液态熔渣， 液态熔渣，待熔渣 达到一定深度一定 深度时， 深度时，将使焊丝 插入渣池， 插入渣池，电弧熄 灭，从而转入电渣 焊焊接过程。 焊焊接过程。
等离子弧焊接时工作气体为氩气， 等离子弧焊接时工作气体为氩气，电极一般 用钨极，具有以下特点 特点： 用钨极，具有以下特点： 能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，10～ 能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，10～ 12mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形， mm厚度钢材可不开坡口 12mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形， 焊接速度快，生产率高，应力变形小； 焊接速度快，生产率高，应力变形小； 电流小到0.1A 电弧仍能稳定燃烧， 电流小到0.1A，电弧仍能稳定燃烧，并保持良 0.1 好的挺直度和方向性，因而可以焊接金属薄箔； 好的挺直度和方向性，因而可以焊接金属薄箔； 设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。 设备比较复杂，气体工艺—第十章 焊接
1、电阻焊（接触焊） 电阻焊（接触焊） 定义： 定义：利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻 将焊件局部加热到塑性或熔化状态， 热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压 力的作用下形成焊接接头的焊接方法。 力的作用下形成焊接接头的焊接方法。 热量： R较小 较小； 0.01～几秒； 热量：Q = I2Rt (J) R较小；t极短 0.01～几秒； 所以电流大，5000A 几万A 所以电流大，5000A～几万A； 接头质量高，焊接变形小； 特点： 特点 （1）接头质量高，焊接变形小； 生产率高，易实现机械化和自动化； （2）生产率高，易实现机械化和自动化； 不需另加焊接材料； （3）不需另加焊接材料； 劳动条件好； （4）劳动条件好； 但设备复杂，设备投资大，耗电量大， 但设备复杂，设备投资大，耗电量大，适用 的接头形式与可焊工件的厚度受到限制。 的接头形式与可焊工件的厚度受到限制。
焊后须 热处理
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
二、摩擦焊 摩擦焊： 摩擦焊：利用焊 件接触端面相对 旋转运动中相互 摩擦所产生的热， 摩擦所产生的热， 使端面达到热塑 性状态， 性状态，然后迅 速顶锻， 速顶锻，完成焊 接的一种压焊方 法。
硬钎焊---钎料熔点在450℃以上，有铜基、银基、 ---钎料熔点在450℃以上 （1）硬钎焊---钎料熔点在450℃以上，有铜基、银基、镍 基等合金。焊接强度较高，用于焊接刀头、铜合金等。 基等合金。焊接强度较高，用于焊接刀头、铜合金等。 软钎焊---钎料熔点在450℃以下，常用锡铅合金， ---钎料熔点在450℃以下 （2）软钎焊---钎料熔点在450℃以下，常用锡铅合金，锡 接头强度低，用于焊接导电元件、仪表等。 焊。接头强度低，用于焊接导电元件、仪表等。
施压（ 施压（ 压紧） 压紧）→ 通电加热 （至塑性 状态） 状态）→ 断电施压 焊合） （焊合） →卸压 点接触 通电→ →通电→ 接触点 熔化后闪 光并飞溅 →断电施 压（焊合 ）→卸压
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
点焊的特点和应用 特点：焊接接头质量高、内应力与变形小， 特点：焊接接头质量高、内应力与变形小，不需 填充材料，生产率高，劳动条件好。但所需设备 填充材料，生产率高，劳动条件好。 功率大，接头质量检验较困难， 功率大，接头质量检验较困难，且非导电材料无 法焊接。 法焊接。 应用：主要适用于厚度为 的薄板、 应用：主要适用于厚度为0.05mm—6mm的薄板、 的薄板 冲压结构及线材的焊接。 冲压结构及线材的焊接。 目前，点焊已广泛用于制造汽车、飞机、 目前，点焊已广泛用于制造汽车、飞机、车厢 等薄壁结构以及罩壳和轻工、生活用品等。 等薄壁结构以及罩壳和轻工、生活用品等。
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
四、压力焊
(3)对焊 (3)对焊
对焊：指把两工件端部相对放置， 对焊：指把两工件端部相对放置，利用焊接电流加 然后加压完成焊接的电阻焊方法。 热，然后加压完成焊接的电阻焊方法。
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
点焊的分流现象 当焊接下一个焊 点时， 点时，有一部分 电流会流经已焊 好的焊点， 好的焊点，使焊 接处电流变小。 接处电流变小。
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
特 点
(1)焊接质量稳定，焊件尺寸精度高; (1)焊接质量稳定，焊件尺寸精度高; 焊接质量稳定 (2)不仅可焊同种金属，也可以焊接异种金属; (2)不仅可焊同种金属，也可以焊接异种金属; 不仅可焊同种金属 (3)焊接操作简单，不需焊接材料， (3)焊接操作简单，不需焊接材料，容易实现 焊接操作简单 自动控制，生产率高。 自动控制，生产率高。 (4)电能消耗少。 (4)电能消耗少。 电能消耗少 (5)设备投资大； (5)设备投资大；焊接接 设备投资大 头的断面受到限制。 头的断面受到限制。
应用： 应用：钎焊主要用于制 造精密仪表、 造精密仪表、异种金属构 件以及复杂薄板结构。 件以及复杂薄板结构。
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
电阻焊、 电阻焊、钎焊
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
四、压力焊
(2)缝焊（滚焊） (2)缝焊（滚焊） 缝焊
缝焊过程与点焊相似， 缝焊过程与点焊相似，只是用盘状滚动电极代替了 柱状电极。焊接时， 柱状电极。焊接时，转动的盘状电极压紧并带动焊 件向前移动，配合断续通电，形成连续重叠的焊点。 件向前移动，配合断续通电，形成连续重叠的焊点。 缝焊的分流现象比点焊 严重 ， 在焊接同样厚 度的焊件时 ， 焊接电 流为点焊的1 流为点焊的1.5-2倍。 缝焊主要适用于焊接厚 mm以下 以下、 度 3mm以下 、要求密封 性的容器和管道等。 性的容器和管道等。
等离子弧发生装置原理图
磁收缩：弧柱电流本身产生的磁场对弧柱有压缩 磁收缩： 作用；电流密度愈大，磁收缩作用愈强。 作用；电流密度愈大，磁收缩作用愈强。
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
摩擦焊广泛用于圆形工件、 摩擦焊广泛用于圆形工件、 棒料及管子的对接。 棒料及管子的对接。
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材料及热加工工艺—第十章 焊接
三、等离子弧焊与切割
电弧受到三种压缩作用： 电弧受到三种压缩作用： 种压缩作用 机械压缩： 机械压缩：利用水冷喷嘴 孔道限制弧柱直径， 孔道限制弧柱直径，来提高 弧柱的能量密度和温度。 弧柱的能量密度和温度 热压缩： 热压缩：由于水冷喷嘴温 度较低， 度较低，从而在喷嘴内壁建 立起一层冷气膜， 立起一层冷气膜，迫使弧柱 导电断面进一步减小。 导电断面进一步减小。
材料及热加工工艺—第十章 焊接
五、钎焊 一般不用于承载件 钎焊：利用熔点比母材低的填充金属（称为钎料）， 钎焊：利用熔点比母材低的填充金属（称为钎料）， 经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材， 经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间 隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。 隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。 较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化； 较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化； 较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。 较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。 根据钎料熔点不同，钎料分为软钎焊和硬钎焊。 根据钎料熔点不同，钎料分为软钎焊和硬钎焊。