西安工大焊接冶金学基本原理-绪论

焊接工艺学第1章焊接电弧西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering材料加工基础课群主讲：张文兴西安工业大学材化学院2015年9月第4篇——焊接原理西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论参考书目西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论主要内容•1、焊接与现代制造技术•2、焊接原理•3、焊接方法的分类•4、焊接的发展•5、焊接的应用焊接的地位焊接是什么西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论1、焊接与现代制造技术现代制造技术的重要内容•成形：铸造、锻造（热加工）；车、铣、刨、磨（冷加工）•连接：焊接、铆接……•改性：热处理•装配：简单零部件基本零部件完整设备从材料角度细分为冶金（熔铸和粉末冶金）和成型（铸造和加工成形）两个部分；*热加工：铸、锻、焊；冷加工：机械加工西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论粗钢产量（百万吨）国家/地区2007200820092010201120122012/2011全球13471341.21235.11431.71529.21547.81.2中国489.7512.3577.1638.7694.8716.53.1欧盟210.2198.2139.3172.8177.7169.4-4.7苏联124.2114.396.9108.2112.7111.3-1.2日本120.2118.787.5109.6107.6107.2-0.3美国98.191.458.280.586.488.62.5大洋洲8.88.468.17.25.8-19.9•从2009年开始中国钢产量约占占世界产量的一半西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论焊接的应用、特点和地位•发达国家，50-60%钢材焊接，（我国30%多）•关键技术，与发达国家差距巨大•永久连接，等强、刚、塑、韧•独立学科，多学科基础交叉高技术、重要产业西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论中国第一台万吨水压机1961年12月，上海江南造船厂12000吨。机身高33.65米，机上有13个特大件，即3座横梁、4根立柱和6只工作缸。3座横梁的重量是100～300吨，4根立柱各长18米，直径1米，重80吨，立柱上的螺丝帽一个就有五六吨重。解决电力、冶金、重型机械和国防工业的大型锻件生产，结束大型锻件只能依赖进口的局面。目前最大水压机为8万吨，为德阳二重建造，美国最大的只有7万吨（二十世纪四十年代）。西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论1.现代连接方法材料（金属、陶瓷和塑料）连接是通过适当的手段，使两个或两个以上分离的固态物体产生形成一个整体，从而实现物理量的传导。实现方法称为连接技术。主要连接方法铆接钎接机械连接西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论1.现代连接方法1.1螺栓（纹）连接互换性与修复西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论1.现代连接方法1.2铆接搭接缝单盖板对接缝西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论1.现代连接方法1.3(金属）焊接强度高，密封性好，接头重量轻，加工简单，节约材料。西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论1.现代连接方法1.4钎焊接头表面光洁，气密性好，形状和尺寸稳定。钎料熔化而焊件不熔化，焊件组织不变化。可连接相同的或不相同的金属及部分非金属。电力、电子行业西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论主要内容•1、焊接与现代制造技术•2、焊接原理•3、焊接方法的分类•4、焊接的发展•5、焊接的应用西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论熔化焊过程示意图(熔化极气体保护焊)保护气体焊丝母材焊缝溶池（TIG焊视频1）（CO2保护焊视频2）2、焊接原理(1).焊接过程西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论通过加热或加压或两者并用，使被焊材料达到原子间结合，从而形成永久性连接的工艺。被焊材料称为母材或工件。三个要点：一是途径，即加热或加压；二是本质，微观上达到原子间的结合；三是效果，宏观上永久性连接。(2).焊接(Welding)定义：2、焊接原理西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论rA（3）焊接的障碍金属表面只有个别微观点接触；材料表面存在着氧化膜、油、杂质、污物、锈等。2、焊接原理r0rr原子间作用力和势能与举例的关系1—斥力2—引力3—合力相引力相斥力西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论解决方法：加热加热到熔化状态——熔化焊加压（加热或不加热）——压力焊西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论（4）.焊接接头焊接接头是指整个焊接区，不仅包括结合区，也包括其周围区域。结合区即是焊缝（WM：weldmeltal），结合区邻近区即是母材中组织或性能发生变化的区，称为热影响区（HAZ：heataffectedzone）。过渡区是指母材与焊缝交界处，也称为熔合区。接头的质量包括焊缝、热影响区与熔合区。2、焊接原理西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论主要内容•1、焊接与现代制造技术•2、焊接原理•3、焊接方法的分类•4、焊接的发展•5、焊接的应用西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论3、焊接方法的分类分三类：熔化焊、压力焊、钎焊一是熔化焊：电弧焊：手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊。气焊电渣焊等离子焊真空电子束焊激光焊特点：母材加热熔化西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论3、焊接方法的分类二是压力焊：电阻焊：点焊、（点焊点形成）、缝焊、对焊、闪光焊等。摩擦焊超声波焊、爆炸焊扩散焊特点：施加压力扩散结合法（复合材料制备）西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论搅拌摩擦焊（FSW)•首先应用于火箭发动机燃料储箱。西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论3、焊接方法的分类三是钎焊：真空钎焊、火焰钎焊、感应钎焊等。•软钎焊(soldering)：熔点＜450℃，强度＜70MPa•硬钎焊(brazing)：熔点＞450℃，强度＞200MPa特点：母材不熔化，钎料熔化西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论焊接方法总结焊接压力焊钎焊熔化焊电焊化学能焊高能束焊非熔化极熔化极电阻焊冷压焊摩擦焊扩散焊闪光焊超声焊爆炸焊气电焊焊条焊埋弧焊药芯焊电渣焊钨极氩弧焊等离子弧焊激光焊电子束焊西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论主要内容•1、焊接与现代制造技术•2、焊接原理•3、焊接方法的分类•4、焊接的发展•5、焊接的应用西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论4、焊接的发展（1）从古老到现代在古代锻焊曾是金属连接的方式。西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论4、焊接的发展（2）近代焊接方法•1881年碳弧焊俄罗斯•1885—1900年电阻焊美国•1900年铝热焊西德、美国氧乙炔法国•1907—1910年手工电弧焊瑞典•1908年电渣焊ESW俄罗、斯美国、乌克兰•1909等离子焊接PAW德国、美国•1920钨极惰性气体保护电弧焊TIG美国•1930熔化极惰性气体保护电弧焊MIG美国埋弧焊SAW美国•一战期间，舰船等装备的需求刺激了一批廉价、快捷的焊接技术的发展；西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论4、焊接的发展（3）新焊接方法仍在发现•1953年活性气体保护电弧焊MAG俄罗斯•1956年摩擦焊俄罗斯超声波焊•1950年末真空扩散焊•1959年爆炸焊•1961年电子束焊法国•1970年激光焊接LBW英国•1991年搅拌摩擦焊FSW英国•………•二战期间，航空业有色金属（镁、铝）连接的需求刺激了新的焊接技术的产生。西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论汽车零件汽车制造工程机械10其它我国焊接机器人分布锅炉摩托车路铁（4）趋势之一：自动化机械臂焊接机器人（1），（2）4、焊接的发展西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论焊接发展趋势之二：协同化汽车车体焊接装配生产线西安工业大学材化学院SchoolofMaterialScienceandChemicalEngineering焊接冶金学—基本原理绪论美国与德国专家对21世纪焊接技术发展的预测：焊接仍将是制造业的重要加工工艺，它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。西安工业大学材化学院SchoolofMaterialSciencean