连接成型
连接 可拆连接
螺栓连接 过盈配合连接
键连接
不可拆连接
铆接 焊接
胶接
焊接是通过加热、 加压，或两者并用， 使两工件产生原子间 结合的加工工艺和联 接方式。
焊接应用广泛， 既可用于金属，也可 用于非金属。
连接成型：焊接、胶结、
机械连接。
焊接
熔焊 压焊 钎焊
熔焊
熔焊是在焊接过程中将 工件接口加热至熔化状态， 不加压力完成焊接的方法 （通常还加入填充金属）。 熔焊时，热源将待焊两工 件接口处迅速加热熔化， 形成熔池。熔池随热源向 前移动，冷却后形成连续 焊缝而将两工件连接成为 一体。
焊缝冷却速度快，加上焊条药皮 的渗合金作用，焊缝中Mn、Si等 合金元素含量可能比基体金属的 高，故焊缝性能不比基体金属低。
热影响区－焊缝两侧因焊接热作用而发生组
织性能变化的区域
熔合区、过热区、正火区、部分相变区
熔合区 焊缝和基体金属的交界区，温度处于液 相线与固相线之间。 组织： 局部熔化（半熔化区） 性能：强度、塑性、韧性下降，易引起应力集中
过热区 Ac3以上100－200ºC
固相线
组织：A急剧长大形成过热组织
性能：塑性、韧性下降，脆性大
正火区
Ac1— Ac3以上100－200ºC 组织：重结晶，晶粒均匀、细化（F＋P） 性能：改善，优于母材
部分相变区
相当于加热到Ac1— Ac3 组织： F＋P发生重结晶，晶粒细化，但部分F来 不及转变，但晶粒长大。冷却后晶粒大小不均匀 性能：比正火区稍差
二、焊条电弧焊的焊接过程
三、电弧焊的冶金过程特点
1、焊接电弧和熔池金属的温度高于一般的冶炼温度，因 此，使金属强烈蒸发，并使电弧区的气体分解成原子状 态，增大了气体的活泼性。
2、金属熔池体积小，故冷却速度快，致使各种化学反应 难于达到平衡状态，化学成分不够均匀，有时气体和杂 质来不及浮出，易产生气孔和夹渣等缺陷。
（2）以小拼大，化大为小，拼简成繁， 化繁为简。
（3）焊接接头具有良好的力学性能和密 封性。
（4）制造双金属结构。
（5）可以实现铸铁的焊补。
第一节 电 弧 焊
§9.1.1 焊接电弧
一、电弧是一种强烈而持久的气体放电现象。
产生：电源 短路 两极分离 电子发射 稳定电 位差 电弧形成。
电弧特点：电压低、 电流大、温度高、 能量密度大、移动 性好等，电弧的温 度可达5000K以上， 可以熔化各种金属。
影响热影响区宽度的因素：
加热的最高温度、相变温度以上的停留时间等。 如果焊件大小、厚度、材料、接头形式一定时， 焊接方法的影响也很大。
减小热影响区的 有效办法： 增加焊接速度 减少焊接电流
焊接低碳钢时热影响区的平均尺寸区
总宽度
手工电弧 焊
埋弧焊 电渣焊 气焊 电子束焊
2.2~3.0 0.8~1.2 18~20 21 -
1.5～2.5 0.8～1.7 5.0～7.0
4.0
—
2.2～3.0 0.7～1.0 2.0～3.0
2.0
—
5.9～8.5 2.3～3.9 25～30
27 0.05～ 0.75
三、改善焊接接头组织和性能措施
选择低碳、低硫磷含量的钢材。 对于低碳钢，采用细焊丝、小电流、
1
加热前
2
1
4
2
加热时
5
1
3
冷却后
能自由膨胀和收缩
不能膨胀和收缩
能自由膨胀和收缩
1－加热前位置，2－自由膨胀时位置，3－自由收 缩时位置，4－不能自由膨胀时位置，5－不能自由
＋
纵向应力
横向应力
二、 常见焊接变形的基本形式
变形 示意图
形式
收缩 变形
角变 形
弯曲 变形
扭曲 变形
波浪 变形
产生原因
由焊接后焊缝的纵向（沿焊缝长度方向） 和横向（沿焊缝宽度方向）收缩引起
受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材 组织或性能发生变化的区域，称为焊接热影 响区，熔焊焊缝和母材的交界线叫熔合线， 熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的 过渡区，叫熔合区。
二、焊接接头的组织和性能－低碳钢为例
低碳钢焊接接头温度分布与组织变化
焊缝金属
焊缝金属的结晶是从熔池底壁开 始的，由于结晶时各个方向的冷 却速度不同，因而形成柱状晶粒， （有铁素体和少量珠光体）柱晶 的成长方向约垂直底壁且有所细 化（电弧/气体吹动）。
气焊、电弧焊、电渣 焊、等离子弧焊、电子束 焊、激光焊。
压焊
压焊是在加压条件下（不论加 热与否），使两工件在固态下 实现原子间结合，又称固态焊 接。常用的压焊工艺是电阻对 焊，当电流通过两工件的连接 端时，该处因电阻很大而温度 上升，当加热至塑性状态时， 在轴向压力作用下连接成为一 体。
电阻焊、摩擦焊、冷压焊、 扩散焊、爆炸焊。
焊缝数量、焊缝 长度及焊缝面积， 厚大件尽可能两面坡口焊接； 2、使结构中所有焊缝尽量处于对称位置，避免密 集交叉； 3、尽量使用型材。冲压件代替板材拼焊；
由于焊缝横截面形状上下不对称，焊缝 横向收缩不均引起
T形梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊 缝纵向收缩引起
工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方 向不合理引起结构上出现扭曲
薄板焊接时，焊接应力使薄板局部失稳 而引起
三、应力及变形的防止和减少措施
进行合理的设计 1、在保证结构满足使用要求的前提下，尽量减少
**高温分离出的O、N、H非常有害，故在焊接过程中 应采取措施：
➢ 有效保护焊接区；
➢ 渗加合金元素；
➢ 脱氧、脱硫、脱磷。
§9.1.2 焊接接头组织和性能
一、焊接工件上温度的变化与分布
在焊接加热和冷却过程中，焊接接头上某 点的温度变化的过程叫焊接热循环。焊接接 头上不同位置的点所经历的热循环是不同的， 最高加热温度不同，加热速度和冷却速度也 不同。
钎焊
钎焊是使用比工件熔点低 的金属材料作钎料，将工 件和钎料加热到高于钎料 熔点、低于工件熔点的温 度，利用液态钎料润湿工 件，填充接口间隙并与工 件实现原子间的相互扩散， 从而实现焊接的方法。钎 焊过程中被焊工件不熔化， 一般没有塑性变形。
铜焊、锡焊、银焊等
焊接特点：
（1）节省金属材料，结构重量轻。
高焊速工艺。 对于易淬硬钢，在不出现M的情况
下，提高冷却速度。 采用多层焊。 进行焊后热处理－正火。
§9.1.3 焊接应力和变形
一、产生焊接应力的原因
焊接过程是一个低温
高温
各部分能达到的温度不同。
低温的过程。
焊接过程中，对焊件进行局部的不均匀的加热，是产 生焊接应力与变形的根本原因。
一个假设： 整个焊缝同时形成