《金属焊接技术》课件

金属焊接技术本课件将带您深入了解金属焊接技术的原理、工艺和应用，帮助您掌握焊接的基本知识和操作技能引言焊接技术概述焊接技术的优势焊接技术是一种将两个或多个金属工件以原子结合的方式连接在•提高产品强度和可靠性一起的技术它被广泛应用于各种领域，包括制造业、建筑业、•降低生产成本航空航天业和能源行业•提高生产效率•促进产品创新焊接的基本原理熔化焊压力焊钎焊利用电弧、气焰或电子束等热源将焊利用压力将焊件加热至塑性状态，然利用熔点低于母材的钎料在低于母材件和焊丝加热至熔化状态，并使熔化后施加压力使其相互压接，冷却后形熔点温度下填充在焊件接缝处，使焊金属相互融合，冷却后形成焊缝熔成焊缝压力焊主要包括电阻焊、摩件接合的一种焊接方法钎焊广泛应化焊是应用最为广泛的一种焊接方法擦焊、超声波焊等，适用于金属材料用于各种金属和非金属材料的连接，，包括手工电弧焊、气焊、氩弧焊、的接合例如电子元件、仪器仪表、热交换器等离子弧焊、激光焊接、电子束焊接等等金属的熔点和沸点金属熔点°C沸点°C铁Fe15382750铝Al6602467铜Cu10832567金Au10642856银Ag9622162熔点是指物质从固态转变为液态时的温度，沸点是指物质从液态转变为气态时的温度金属的熔点和沸点是焊接过程中重要的参数，它们决定了焊接温度和焊接过程中的相变焊接时金属的相变过程固态1熔化2结晶3固态4在焊接过程中，金属材料会经历一系列相变过程首先，热量输入使金属从固态转变为液态，称为熔化随后，熔化的金属冷却并再次结晶，最终形成焊缝熔化过程通常发生在焊接热源作用的区域，例如电弧或激光照射区域结晶过程则是在熔池冷却过程中进行，形成新的金属结构金属的表面张力和润湿性表面张力润湿性表面张力是液体表面的一种现象，它使液体表面像一层薄膜一样润湿性是指液体与固体接触时，液体在固体表面铺展的能力在，具有收缩的趋势在金属焊接过程中，熔融金属的表面张力会金属焊接过程中，焊料的润湿性是指焊料熔化后能够充分润湿母导致熔池收缩，影响焊缝的形状和尺寸材表面的能力，这是保证焊接质量的关键因素之一焊接电弧的形成和特性焊接电弧是在焊接过程中，由焊接电源提供的电流在电极与工件之间产生的高温等离子体通道它是焊接热能的主要来源，对焊接质量起着决定性作用焊接电弧具有以下特性•高温焊接电弧温度可达3000-6000℃，可使金属熔化并形成熔池•高能量焊接电弧具有很高的能量密度，可用于切割、焊接、熔化和表面处理等•强电磁场焊接电弧周围存在着强大的电磁场，会对周围环境产生影响•不稳定性焊接电弧受多种因素的影响，例如焊接电流、电压、电极材料、气体环境等，因此其稳定性较差焊接电弧的稳定性电流稳定性电压稳定性12焊接电弧的电流稳定性是指电焊接电弧的电压稳定性是指电流变化的幅度和频率稳定的压变化的幅度和频率稳定的电流可以保证电弧的稳定燃烧电压可以保证电弧的稳定燃烧，防止电弧熄灭或过渡燃烧，，防止电弧过渡燃烧，从而确从而确保焊接质量保焊接质量电弧长度稳定性3焊接电弧的长度稳定性是指电弧长度变化的幅度和频率稳定的电弧长度可以保证焊接熔池的稳定，防止熔池过热或过冷，从而确保焊接质量熔化电极焊的工作过程电弧燃烧1电极与工件之间建立电弧，产生高温熔化金属2高温电弧熔化电极和工件表面熔池形成3熔化的金属形成熔池，并填充焊缝冷却凝固4熔池冷却凝固，形成焊接接头熔化电极焊是一种常见的焊接方法，其工作过程包括以下步骤•首先，在电极和工件之间建立电弧，电弧的高温会使电极和工件表面熔化•熔化的金属会形成熔池，熔池会逐渐填充焊缝•随着电弧移动，熔池不断向前推进，最终形成焊接接头•最后，熔池冷却凝固，焊接接头完成熔化电极焊是一种高效、可靠的焊接方法，广泛应用于各种金属材料的焊接钨极氩弧焊的工作原理电弧的产生钨极氩弧焊是利用在钨电极和工件之间产生的电弧来熔化工件，并用氩气作为保护气体的一种焊接方法电弧的稳定性氩气是一种惰性气体，不会与熔化的金属发生反应，可以有效地保护焊接区域免受氧气和氮气的氧化熔池的形成焊接电弧的热量使工件表面熔化形成熔池，并与熔化的焊丝或焊剂混合形成焊缝焊缝的冷却熔池冷却后，焊缝凝固形成焊接接头，氩气继续保护焊缝防止氧化等离子体焊接技术等离子体焊接是一种利用等离子体弧作为与传统的焊接方法相比，等离子体焊接具等离子体焊接主要应用于精密焊接，例如热源的焊接方法等离子体弧是由高频电有更高的焊接速度，更小的热影响区，更电子元器件、医疗器械、航空航天部件的场使气体电离而形成的，其温度可达高的焊接质量，以及更小的焊接变形焊接10,000-30,000摄氏度，具有极高的能量密度和良好的焊接性能激光焊接技术高能量密度窄热影响区激光束具有极高的能量密度，可激光焊接产生的热量集中在极小实现精确、高效的焊接，适用于的区域，使热影响区窄，能有效精密零件的焊接控制材料变形和热裂纹自动化程度高激光焊接过程易于自动化，适合批量生产，提高效率和精度电子束焊接技术电子束焊接利用高能电电子束焊接的热量集中电子束焊接适用于各种子束轰击工件表面，使，焊接速度快，焊缝窄材料的焊接，特别是高其快速熔化，从而形成而深，变形小，焊后热熔点、高强度、高纯度焊缝处理需求低金属材料的焊接阻力焊接技术点焊缝焊对接焊点焊是将工件叠放在一起，在两电极之间缝焊是将工件叠放在一起，在两电极之间对接焊是将两个工件的端面或边缘对接在施加压力，并通以大电流，使接触面金属施加压力，并通以脉冲电流，使接触面金一起，在两电极之间施加压力，并通以大熔化，形成焊点的一种焊接方法点焊主属熔化，形成连续焊缝的一种焊接方法电流，使接触面金属熔化，形成连续焊缝要用于连接薄板，例如汽车车身、家电外缝焊主要用于连接薄板，例如汽车车身、的一种焊接方法对接焊主要用于连接厚壳等管道等板、钢管等点焊与缝焊点焊缝焊12点焊是一种将两块金属工件在缝焊是一种将两块金属工件沿局部接触面上施加压力，并通直线或曲线接触面施加压力，入电流，利用电流产生的热量并通入电流，利用电流产生的使接触面熔化，形成焊点的焊热量使接触面熔化，形成连续接方法点焊适用于薄板件的焊缝的焊接方法缝焊适用于连接，例如汽车车身、家电外厚板件的连接，例如压力容器点焊与缝焊的应用3壳等、管道等点焊和缝焊在工业生产中有着广泛的应用，它们分别适用于不同的焊接需求点焊更适合用于薄板件的快速连接，而缝焊则更适合用于厚板件的可靠连接焊缝的组织结构焊缝的组织结构是指焊缝金属内部各种组织的排列方式，它直接影响焊缝金属的性能焊缝的组织结构主要由以下因素决定•焊接方法•焊接材料•焊接工艺参数•冷却速度常见的焊缝组织结构有•晶粒组织•枝晶组织•共晶组织•回火组织焊缝金属的冶金特性晶粒尺寸相组成显微组织焊缝金属的晶粒尺寸会影响其力学性能焊缝金属的相组成会影响其耐腐蚀性和焊缝金属的显微组织包括晶粒、相、夹晶粒尺寸越小，强度和硬度越高，但高温性能例如，奥氏体不锈钢的焊接杂物等显微组织的均匀性和完整性会韧性降低焊接过程中的冷却速度和热，需要控制焊缝金属中的铁素体含量以影响焊缝金属的力学性能和耐腐蚀性输入都会影响晶粒尺寸确保其良好的耐腐蚀性焊接工艺和焊材选择都会影响显微组织焊缝金属的力学性能强度焊缝金属的强度是指其抵抗外力破坏的能力，主要体现为抗拉强度、屈服强度和抗剪强度影响焊缝金属强度的因素包括母材的化学成分和力学性能，焊接工艺参数，焊缝的组织结构以及焊后热处理等塑性焊缝金属的塑性是指其在受到外力作用时发生塑性变形而不被破坏的能力，主要体现为伸长率和断面收缩率影响焊缝金属塑性的因素包括母材的化学成分和力学性能，焊接工艺参数，焊缝的组织结构以及焊后热处理等韧性焊缝金属的韧性是指其抵抗冲击载荷的能力，主要体现为冲击韧性影响焊缝金属韧性的因素包括母材的化学成分和力学性能，焊接工艺参数，焊缝的组织结构以及焊后热处理等硬度焊缝金属的硬度是指其抵抗物体压入表面的能力，主要体现为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度影响焊缝金属硬度的因素包括母材的化学成分和力学性能，焊接工艺参数，焊缝的组织结构以及焊后热处理等焊接过程中的应力与变形热应力1焊接过程中的高温会使焊缝区域发生热膨胀，而周围未焊区域温度较低，保持相对尺寸当焊接冷却时，焊缝区域会发生收缩，而周围未焊区域则会阻止其收缩，从而在焊缝区域产生拉应力这种应力被称为热应力残余应力2焊接完成后，焊接件的温度会逐渐降低，热应力会逐渐减小，但不会完全消失，并最终形成残余应力残余应力可以是拉应力，也可以是压应力，取决于焊接条件和材料的特性焊接变形3由于焊接过程中产生的热应力，焊接件会发生变形变形的大小和形状取决于焊接条件、材料的特性和焊件的结构焊接变形会导致焊件尺寸发生改变，影响焊件的精度和使用性能焊缝的热处理消除应力改善性能调整硬度123焊接过程中产生的热量会造成焊缝热处理可以改变焊缝金属的组织结热处理可以调整焊缝金属的硬度，及其周围金属的热应力，这会导致构，提高其力学性能，例如抗拉强以满足不同的使用要求例如，对焊件变形甚至开裂热处理可以消度、抗冲击强度和韧性例如，淬焊缝进行调质处理可以使其具有适除或降低这些应力，提高焊件的稳火可以提高焊缝金属的硬度，回火宜的硬度和韧性，适合承受各种负定性和强度可以提高其韧性荷焊接缺陷的形成原因焊接裂纹气孔夹渣焊缝未熔合焊接裂纹的形成主要是由于焊焊接气孔是指焊缝中存在的空焊接夹渣是指焊缝中存在熔渣焊接未熔合是指焊缝与母材之接过程中产生的热应力或冷应洞，这些空洞是由于焊接过程的现象，由于熔渣没有完全排间没有完全熔合，由于焊接过力超过了金属材料的抗拉强度中熔池中的气体来不及逸出而出焊缝而被金属所包裹，导致程中热量不足或焊接工艺参数，导致金属材料发生断裂而形形成的，常见的气体来源包括焊缝强度降低，影响焊缝的性不合理，导致焊缝与母材之间成的缺陷空气、氢气、氮气等能存在间隙焊接缺陷的检测方法视觉检测射线检测超声波检测磁粉检测这是最常用的方法，主要依利用X射线或γ射线穿透焊缝利用超声波在焊缝中传播，利用磁粉在磁场中分布的原靠肉眼观察焊缝的外观，判，在感光片上形成影像，可根据反射波的特征判断缺陷理，检测焊缝中的裂纹等缺断是否有裂纹、气孔、夹渣以清晰地显示内部缺陷这的存在这种方法速度快，陷这种方法适用于铁磁性等缺陷这种方法简单易行种方法灵敏度高，可以检测灵敏度高，可以检测到各种材料的焊缝，操作简单，成，但对操作人员的经验要求到肉眼无法发现的缺陷，但类型的缺陷，但对操作人员本低廉，但对缺陷的尺寸和较高设备价格昂贵，操作复杂的技能要求较高方向有一定的局限性焊缝的质量控制严格执行焊接工艺规程对焊缝进行全面的检验建立焊接质量控制体系，确保每道工序的规范，包括外观检查、无损，对焊接过程进行监控操作检测等，及时发现和处和管理，确保焊接质量理焊接缺陷的稳定性焊材的选择与配合材质匹配焊材的材质应与被焊接金属的材质相匹配，以确保焊缝金属具有良好的性能例如，焊接碳钢时，应选择碳钢焊条；焊接不锈钢时，应选择不锈钢焊条性能要求根据焊接接头的使用要求，选择具有相应强度、韧性、耐腐蚀性等性能的焊材例如，焊接承重结构时，应选择高强度的焊材；焊接耐腐蚀环境中的部件时，应选择耐腐蚀的焊材焊接工艺焊材的选择应与所采用的焊接工艺相适应例如，采用手工电弧焊时，应选择适合手工电弧焊的焊条；采用气体保护焊时，应选择适合气体保护焊的焊丝经济因素在满足性能要求的前提下，应选择价格合理的焊材，以降低焊接成本例如，在焊接强度要求不高的结构时，可以选择价格相对低廉的焊材焊接工艺的选择焊接工艺的选择取决于选择合适的焊接工艺可常见的焊接工艺包括多种因素，包括材料的以确保焊接质量，提高手工电弧焊、气体保护类型、厚度、形状、尺生产效率，降低生产成焊、等离子体焊、激光寸、以及焊接环境等本焊、电子束焊、摩擦焊等机械焊与自动焊机械焊自动焊机械焊是指由焊工手动操作焊接设备，将焊丝或焊条送入熔池，自动焊是指利用自动化设备进行焊接，将焊丝或焊条自动送入熔并将焊缝熔合在一起的焊接方法机械焊通常需要焊工具备一定池，并将焊缝熔合在一起的焊接方法自动焊通常采用机器人或的技能和经验，才能保证焊缝质量它适用于各种焊接工作，包自动焊机进行操作，可以提高焊接效率和焊缝质量自动焊广泛括手工焊、半自动焊和全自动焊应用于工业生产中，例如汽车制造、船舶制造、航空航天等领域焊接设备的选型焊接电源焊接工具12焊接电源是焊接设备的核心，焊接工具包括焊钳、焊枪、焊它将电能转换为焊接所需的热嘴、焊丝等，这些工具需要与能焊接电源的类型很多，包焊接电源配合使用，才能完成括直流电源、交流电源、脉冲焊接工作焊接工具的选择要电源等，需要根据具体的焊接考虑焊接工艺、材料和焊接环工艺和材料选择合适的电源类境等因素焊接辅助设备3型焊接辅助设备包括焊接台、焊接夹具、焊接防护用品等，这些设备可以提高焊接效率，保障焊接安全焊接辅助设备的选择要根据具体的焊接工艺和环境进行选择焊接工艺规程的制定工艺参数的选择根据焊接材料、焊件厚度、焊接接头形式、焊接位置、焊接质量要求等因素，选择合适的焊接电流、电压、焊接速度、焊丝直径、气体流量等工艺参数焊接方法的选择选择合适的焊接方法，如手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊、激光焊等，以满足焊接质量要求和生产效率的要求焊缝的坡口设计根据焊件厚度、焊接接头形式等因素，设计合适的焊缝坡口形式和尺寸，以保证焊缝的质量和强度焊接顺序的确定根据焊件的结构和焊接工艺要求，确定合理的焊接顺序，以避免焊接应力集中和变形焊接质量检验制定焊接质量检验标准和检验方法，对焊接过程进行严格的质量控制，确保焊接质量符合要求不同材料的焊接特点碳钢不锈钢铝合金碳钢是应用最广泛的金属材料之一，焊不锈钢具有优异的耐腐蚀性和耐高温性铝合金具有轻质、高强度的优点，但焊接性能良好，易于熔化和成形但焊接，但焊接难度较大，易出现焊缝开裂、接过程中易出现焊缝开裂、气孔和夹渣过程中易出现裂纹、气孔和夹渣等缺陷气孔和夹渣等缺陷焊接不锈钢时，应等缺陷焊接铝合金时，应使用专门的在焊接碳钢时，应选择合适的焊接材使用专门的不锈钢焊条，并控制焊接热铝合金焊丝，并控制焊接热输入，防止料和焊接工艺参数，以确保焊缝质量输入，防止焊接材料发生相变铝合金熔化后发生氧化碳钢的焊接碳钢焊接特点焊接工艺选择焊缝的组织结构碳钢是应用最广泛的金属材料之一，具有碳钢焊接常用的焊接工艺包括手工电弧碳钢焊接的焊缝组织结构主要包括熔合良好的焊接性能碳钢焊接的特点包括焊、气体保护焊、埋弧焊等具体选择哪区、热影响区和母材熔合区是焊接熔化良好的熔化性和流动性，焊接接头强度高种工艺取决于焊接材料的厚度、焊接位置的金属凝固形成的，热影响区是焊接热量，易于焊接，但焊接过程需要严格控制，、焊接质量要求等因素影响到的母材部分，母材是未被焊接热量防止焊接缺陷的产生影响的金属不锈钢的焊接不锈钢的特点焊接工艺焊材选择焊缝质量控制不锈钢具有优异的耐腐蚀性常用的不锈钢焊接方法包括焊接不锈钢时，需要选择与焊接完成后，需要对焊缝进、耐高温性、强度高和易加氩弧焊、等离子焊、激光焊不锈钢材质相匹配的焊材，行质量检验，确保焊缝强度工性等特点，广泛应用于各等焊接过程中需要控制焊并根据焊接工艺的要求选择、耐腐蚀性、气密性等指标种领域焊接不锈钢时需要接参数，如电流、电压、焊相应的焊丝或焊条符合要求常用检验方法包选择合适的焊接材料和焊接接速度等，以确保焊缝熔合括X射线探伤、超声波探伤等工艺，以确保焊缝质量和材良好，避免产生焊接缺陷料性能铝合金的焊接特点焊接工艺焊接材料•铝合金具有良好的导热性和导电性•氩弧焊最常用的焊接方法，可分•焊接丝常用的焊接丝有铝硅合金焊丝和铝镁合金焊丝，焊接时热量传递快，容易产生熔为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种•焊接剂常用的焊接剂有铝焊条和铝焊粉池过热•铝合金的熔点较低，焊接时需要采•等离子弧焊适用于较厚的铝合金用特殊的焊接工艺和焊接材料板材的焊接，焊接速度快，焊缝质量高•铝合金表面容易氧化，焊接前需要•激光焊接适用于薄壁铝合金的焊进行表面清理，以保证焊接质量接，焊接速度快，焊缝美观，但成本较高镁合金的焊接特点焊接方法镁合金具有重量轻、强度高、导热性能好等优点，在航空航镁合金的焊接方法主要有气体保护焊、等离子体焊、激光焊天、汽车制造等领域得到广泛应用但镁合金的焊接难度较等其中，气体保护焊是应用最广泛的方法，通常采用氩气大，主要是因为其熔点低、蒸汽压高、易氧化、流动性差等或混合气体作为保护气体特性焊接工艺焊后处理镁合金的焊接工艺要求严格，需要控制焊接电流、焊接速度焊接后，需要对焊缝进行清理，以去除氧化物和杂质，并进、焊丝速度、保护气体流量等参数，以确保焊缝质量行必要的热处理，以改善焊缝的性能钛合金的焊接钛合金焊接过程需要高钛合金在高温下容易与钛合金焊接后需要进行温，这会导致钛合金发氧气发生反应，形成氧热处理，以消除焊接应生相变，影响其力学性化膜，影响焊接质量力和提高焊缝强度能异种金属的焊接挑战工艺焊接不同金属时，会遇到许多挑战，例如焊接异种金属需要使用特殊的工艺，例如•熔点差异•过渡层焊接•热膨胀系数差异•间隙材料焊接•金属间化合物形成•熔敷焊材料选择合适的焊材和焊接参数至关重要，以确保焊接质量焊接安全技术措施个人防护防火防爆安全操作佩戴焊接面罩、手套、焊接作业场所应配备灭严格遵守焊接安全操作防护服等个人防护用品火器等消防器材，并做规程，确保焊接设备和，避免焊接弧光、高温好通风，防止火灾和爆工具完好无损，避免操金属飞溅等伤害炸事故的发生作失误导致事故应急处理熟悉焊接事故的应急处理方法，配备急救箱，并及时进行处理焊接设备的维护与保养定期检查清洁保养安全防护定期检查焊接设备的各个部件，例如电焊接设备使用后，应及时清洁，清除焊在进行焊接设备维护保养时，应注意安源、焊枪、电缆、气瓶等，确保其处于渣、油污等对于焊枪等易损部件，应全防护，佩戴防护眼镜、手套等防护用正常工作状态检查内容包括观察设定期进行维护保养，更换磨损的部件，品，避免触电、灼伤等意外事故的发生备是否有异常声音、气味、漏电、漏气保持设备清洁和良好的工作状态等现象，并及时排除故障焊工的基本操作技能安全操作设备操作焊接工艺质量检验焊工必须严格遵守安全操作规熟悉焊接设备的性能和操作方掌握各种焊接工艺的原理、特熟练运用各种检验方法，包括程，佩戴防护眼镜、手套和工法，正确使用焊接电源、焊接点和操作方法，包括电弧焊、目视检验、X射线检验、超声作服，避免接触高温物体，防枪、焊接材料等，确保焊接设气焊、气体保护焊、激光焊等波检验等，对焊接质量进行严止电气触电和气体中毒备的安全稳定运行，根据不同的焊接对象和要求格检验，确保焊接质量符合标选择合适的焊接工艺准要求焊工的防护措施眼睛和面部防护1焊接过程中产生的紫外线和红外线辐射会对眼睛和皮肤造成严重伤害因此，焊工必须佩戴专门的焊接护目镜或面罩，以有效阻挡有害光线呼吸道防护2焊接过程会产生烟雾和有毒气体，对呼吸道造成危害焊工应佩戴防尘口罩或呼吸器，确保呼吸安全皮肤防护3焊接过程中产生的高温和飞溅会灼伤皮肤，焊工应穿戴耐高温的防护服，并佩戴手套，保护皮肤免受伤害其他防护措施4焊工还需注意安全用电，避免触电事故在进行焊接操作前，应确保工作场所通风良好，并配备必要的灭火器等安全设施焊接工艺的创新与发展自动化与智能化焊接机器人和自动化系统正在改变焊接行业，提高效率，降低成本，并提高焊接质量新材料焊接随着新材料如高强度钢、铝合金和复合材料的出现，焊接工艺也在不断创新，以满足新的焊接需求绿色焊接环境保护意识的增强推动了绿色焊接技术的研发，旨在减少污染，提高资源利用率数字孪生与虚拟现实数字孪生和虚拟现实技术可以模拟焊接过程，优化焊接工艺，减少试验成本本课程的重点与难点重点1本课程主要介绍了金属焊接技术的基础知识、工艺原理、设备操作、质量控制等内容，旨在帮助学生掌握基本的焊接理论和实践技能，为从事焊接相关工作打下坚实的基础难点2本课程的难点在于焊接工艺参数的选取、焊接过程中的质量控制以及不同金属材料的焊接特点学生需要深入理解焊接原理，并能够根据不同的焊接材料、焊接工艺、焊接环境等因素选择合适的焊接参数和工艺，才能有效地控制焊接质量。