《金属工艺学》课程教学课件（讲稿）第三章 金属材料的液态成形工艺-part3-金属材料的连接工艺——焊接1/2

第三节金属材料的连接工艺金属、陶瓷和塑料等材质的构件以一定的方式组合成一个整体，需要用到连接技术（JoiningTechnology)。本章主要讨论在工业中非常重要的焊接技术，特别是广泛应用的熔化焊技术，此外也简要介绍铆接和胶接等永久性连接技术的原理和工艺

第三节 金属材料的连接工艺 1 金属、陶瓷和塑料等材质的构件以一定的方 式组合成一个整体，需要用到连接技术(Joining Technology)。 本章主要讨论在工业中非常重要的焊接技术 ，特别是广泛应用的熔化焊技术，此外也简要介 绍铆接和胶接等永久性连接技术的原理和工艺

焊接（Welding）焊接的定义可以概括为：同种或异种材质的工件，通过加热或加压或二者并用，并且用或者不用填充材料，使工件达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺称为焊接。焊接特点1.节约金属材料，产品密封性好2以小拼大，化复杂为简单：3.便于制造双金属结构4.缺点：焊接接头处易产生缺陷和应力集中，力学性能降低

焊接（Welding） 2 焊接的定义可以概括为：同种或异种材质的工件，通过加 热或加压或二者并用，并且用或者不用填充材料，使工件 达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺称为焊接。 焊接特点 1. 节约金属材料，产品密封性好； 2. 以小拼大，化复杂为简单； 3. 便于制造双金属结构； 4. 缺点：焊接接头处易产生缺陷和应力集中，力学性能 降低

焊接自动连接处局部加气焊半自动热至熔化，不电渣焊焊条电弧焊CO2焊加压电弧焊埋弧焊熔焊氩弧焊气体保护焊电子束焊激光焊加压（加热等离子弧焊电阻点焊金属主要焊接方法分类电阻焊缝焊电阻对焊对焊摩擦焊闪光对焊爆炸焊压焊扩散焊冷压焊超声波焊熔点低于母材锡焊的钎料熔化、软钎焊钎焊铜焊扩散硬钎焊银焊3

焊接 3 连接处局部加 热至熔化，不 加压 加压（加热） 熔点低于母材 的钎料熔化、 扩散

焊接焊接过程熔化电权焊剂药皮焊芯形成保护气体电熔渣焊缝金属焊接熔泡母材

焊接 4 焊接过程

焊接热过程一1．焊接热过程的特点焊接热过程包括焊件的加热、焊件中的热传递及冷却三个阶段。焊接热过程具有如下特点：（1）加热的局部性（2）焊接热源是移动的。（3）具有极高的加热速度和冷却速度

一、焊接热过程 5 1. 焊接热过程的特点 焊接热过程包括焊件的加热、焊件中的热传递及 冷却三个阶段。焊接热过程具有如下特点： (1) 加热的局部性。 (2)焊接热源是移动的。 (3)具有极高的加热速度和冷却速度

焊接热过程一2.焊接热源现代焊接生产对于焊接热源的要求主要是：（1）能量密度高，并能产生足够高的温度。高能量密度和高温可以使焊接加热区域尽可能小，热量集中，并实现高速焊接，提高生产率。（2）热源性能稳定，易于调节和控制。热源性能稳定是保证焊接质量的基本条件。（3）高的热效率，降低能源消耗。尽可能提高焊接热效率，节约能源消耗有着重要技术经济意义

一、焊接热过程 6 2. 焊接热源 现代焊接生产对于焊接热源的要求主要是： (1) 能量密度高，并能产生足够高的温度。高能量密度 和高温可以使焊接加热区域尽可能小，热量集中，并实现高 速焊接，提高生产率。 (2) 热源性能稳定，易于调节和控制。热源性能稳定是 保证焊接质量的基本条件。 (3) 高的热效率，降低能源消耗。尽可能提高焊接热效 率，节约能源消耗有着重要技术经济意义

焊接热过程表6-1各种热源的主要特性正常焊接工艺热源最小加热面最大功密度Wlem?积参数下的温度em1022×10乙快火焙3200℃100104金属极电弧6000K10-31.5X104钙极氩弧S000K(TIG)104104~105熔化极氩弧(MIG)104101--10CO气体保护焊1032×104埋弧焊6400K10-2104电渣焊2000℃10*1.5X10*等离子焰18000~24000K10-710710电子東10-107-10激光束

一、焊接热过程 7

二、焊接化学冶金熔化焊时，伴随着母材被加热熔化，在液态金属的周围充满了大量的气体，有时表面上还覆盖着熔渣。这些气体及熔渣在焊接的高温条件下与液态金属不断地进行着一系列复杂的物理化学反应，这种焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程，称为焊接化学冶金过程冶金特点冷却快，化学成分不均匀+大气下，合金元素烧损，使塑韧性（FeO、MnO、SiO,、Fe.N、Fe,N)氢脆：焊缝中吸氢导致接头塑韧性气孔、夹渣

二、焊接化学冶金 8 熔化焊时，伴随着母材被加热熔化，在液态金属的周围充满 了大量的气体，有时表面上还覆盖着熔渣。这些气体及熔渣在焊 接的高温条件下与液态金属不断地进行着一系列复杂的物理化学 反应，这种焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程，称 为焊接化学冶金过程。 冶金特点 冷却快，化学成分不均匀 大气下，合金元素烧损，使塑韧性↓ （FeO、MnO、SiO2、Fe4N、Fe2N） 氢脆：焊缝中吸氢导致接头塑韧性↓ 气孔、夹渣

二、焊接化学冶金焊接化学冶金反应从焊接材料（焊条或焊丝）被加热、熔化开始，经熔滴过渡，最后到达熔池，该过程是分区域（或阶段）连续进行的。以焊条电弧焊为例，可划分为三个冶金反应区（1）药皮反应区焊条药皮被加热时，固态下其组成物之间也会发生物理化学反应。（2）熔滴反应区熔滴反应区包括熔滴形成、长大到过渡至熔池中的整个阶段。（3）熔池反应区熔滴金属和熔渣以很高的速度落入熔池，并与熔化后的母材金属相混合或接触，同时各相间的物理化学反应继续进行，直至金属凝固，形成焊缝

二、焊接化学冶金 9 焊接化学冶金反应从焊接材料(焊条或焊丝)被加热、熔化开始，经 熔滴过渡，最后到达熔池，该过程是分区域(或阶段)连续进行的。以焊 条电弧焊为例，可划分为三个冶金反应区 （1）药皮反应区 焊条药皮被加热时，固态下其组成物之间也会发生物理化学反应。 （2）熔滴反应区 熔滴反应区包括熔滴形成、长大到过渡至熔池中的整个阶段。 （3）熔池反应区 熔滴金属和熔渣以很高的速度落入熔池，并与熔化后的母材金属相 混合或接触，同时各相间的物理化学反应继续进行，直至金属凝固，形 成焊缝

二、火焊接化学冶金焊接接头-焊接组合的结点：焊缝区、熔合区、热影响区图6-5焊接接头的组织变化焊缝区(°℃)1.熔合区熔融金属熔合区和过热区1500性能最差，应尽热影响区2.过热区13002./量减小其宽度11003.正火区9004.部分相变区热影响区过热区700正火区500部分相变区3001000.82Wc/%10

二、焊接化学冶金 10 焊接接头-焊接组合的结点：焊缝区、熔合区、热影响区 熔合区和过热区 性能最差，应尽 量减小其宽度 焊缝区 热 影 响 区 热 影 响 区 过热区 正火区 部分相变区