焊接基本原理
焊接：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺。
比热流：单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。
焊接温度场：焊件上包括内部某瞬时的温度分布称为温度场。
稳定温度场：焊接温度场各点的温度不随时间而变动时，称为稳定温度场；随时间而变动时，称为非稳定温度场。
准稳定温度场：经过一段时间后达到饱和状态，形成暂时稳定的温度场。
焊接线能量：电弧在单位焊缝长度上所释放的能量。
熔滴比表面积：熔滴的表面积与其质量之比 .
R V
A ρρ
/ 3/
S
=
=
短渣：随温度升高粘度急剧下降，随温度下降粘度急剧上升。（适
用所有焊）
长渣：随温度升高粘度下降缓慢的熔渣。
联生结晶：焊接过程中，焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半融
化的晶粒为核心
向
内生长，生长方向为散热最快方向，最终长成柱状晶粒。晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式为联生结晶。
竞争生长：晶粒长大具有一定结晶位向，当晶粒最大结晶位向与散热最快方向一致，最有利于晶粒长大，晶粒优先得到生长，当这两个
方向不一致时，晶粒长大停止。
短段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在50至400mm，在这种情况下，前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。
长段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在1m以上，在这种情况下，前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。
焊接热循环：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。碳当量：把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。
焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。
焊接拘束度：R单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需要的力。
焊接拘束应力：热应力、组织应力、结构自身拘束条件所造成的应力，三种应力的综合作用统称为拘束应力。
焊接的优点：成形方便、生产成本低、适应性强
1、节省材料，减轻结构重量，经济效益好；
2、生产周期短、效率高；
3、结构强度高，接头密封性好；
4、易实现机械化和自动化。
1、CO2气体保护焊接低合金钢应采用何种焊丝？为什么？
答：CO2保护可防N，但不能去O。根据硅锰联合脱氧原则应采用Si,Mn高的焊丝或药芯焊丝，以利于脱氧。
2、焊接化学冶金过程的特点是什么？
答：1、焊条熔化及熔池形成；（焊条的加热及熔化、熔池的形成）
2、焊接过程中对金属的保护；（保护的必要性、保护的方式和效果）
3、焊接化学冶金反应区及其反应条件；（药皮、熔滴和熔池反应区）
4、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系；（熔合比与熔滴过渡特性的影响）
5、焊接化学冶金系统及其不平衡性；
3、低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？
答：低氢焊条的特点是焊缝金属含氢量极低，焊缝的塑性、韧性较高，适用于各种重要焊接结构和大多数低合金钢。由于这类焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池将很难脱出。
4、焊接时为什么要进行保护，常用措施有哪些？
答：无保护的危害：
1、焊接工艺性能变差、
2、焊缝成分显著变化（有益合金元素减少、有害杂质增加）
3、焊缝力学性能降低、
措施：1)、气体保护（惰性气体、CO2、混合气体）
2)、熔渣保护（埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯焊丝焊接）
3)、渣气联合保护
4)、真空保护
5)、自保护
5、熔池的形状和尺寸和焊接工艺参数的关系？
答：
6、熔渣的作用
1)、机械保护作用；
2)、改善焊接工艺性能作用；
3)、冶金处理作用
7、选择脱氧剂的原则
1)、脱氧剂在焊接温度下对氧的亲和力应比被焊金属对氧的亲和力大；
2)、脱氧的产物应不溶于液态金属，其密度也应小于液态金属密度；
3)、必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性能的影响8、焊接时金属氧化的途径有哪些？焊条电弧焊时熔滴过渡特性焊接区气体的来源？
答：金属氧化途径：
1、自由氧对金属的氧化、
2、CO2对金属的氧化、
3、水蒸气对金属的氧化、
4、混合气体对金属的氧化
焊接区气体的来源：
1、焊接材料、
2、热源周围空气、
3、焊条和焊件表面存在铁锈、油漆和吸附水等
4、母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体
9、为什么不锈钢焊条的长度较短？
答：不锈钢电阻较大，焊接过程中产生的电阻热较高，导致焊条药皮发红乃至脱落，焊接区得不到保护，导致焊接工艺性能、冶金性能和机械性能变差。
10、为什么酸性焊条用Mn脱氧而碱性焊条用Si、Mn、Ti联合脱氧？
答：酸性焊条含SiO2多，与MnO2形成复合氧化物降低氧含量，使渣中MnO2含量降低，浓度降低，从而使熔敷金属中的氧化物向渣中过度，达到脱氧目的。
在碱性渣中MnO的活度系数较大，不利于Mn脱氧，而碱性渣中Si的脱氧效果较好，Si的脱氧能力比Mn大，但生成的SiO2熔点高，不易聚合为大的质点，不易从钢中分离易造成夹杂，Mn和Si按适当比例加入金属中进行联合脱氧时可以得到较好的脱氧效果。
11、S、P对焊接质量的危害？控制措施？为什么碱性渣有利于脱S、P。
答：
S的危害：降低冲击韧性和抗腐蚀性、产生结晶裂纹倾向更大。
措施：1)、限制焊接材料含S量：母材、焊丝、药皮或焊剂
2)、用冶金方法脱S
P的危害：减弱晶粒间结合力、冲击韧度降低、脆性转变温度升高。
措施：限制母材、填充金属、药皮和焊剂中的含P量。（药皮和焊剂中的锰矿是导致焊缝增磷的主要来源）
脱S：碱度大，则MnO、CaO等碱性氧化物就多，从而与系统中的S形成CaS等不溶于钢液的物质，有利于脱S。
脱P:增加熔渣的碱性可减少焊缝中的含P量。
12、N、H、O对焊接质量有哪些影响？控制焊缝中N、H、O量的主要措施是什么？
答：N促使焊缝产生气孔、促使焊缝金属时效脆化、提高焊缝金属强度、降低塑性韧性。
措施：1、焊接区的保护（主要来源于周围的空气）
2、焊接工艺参数（尽量采用短弧焊、增加焊接电流和焊丝直径）
3、合金元素（增加焊丝和药皮中的含C量可降低焊缝中的含N量）
H对焊缝的影响：氢脆（室温或低于室温发生）、白点（鱼眼）、气孔、冷裂纹。
措施：1、减少氢的来源（限制焊接材料中的H、清除气体中的水份、清除焊件表面的油污和杂质）
2、焊接过程中利用冶金加以去除（药皮焊剂中加入氟化
物、加入稀土）3、工艺处理 4、焊后脱氢处理
O对焊缝的影响：随着含氧量的增加，其强度、塑性、韧性都明显下降、引起热脆、冷脆和时效硬化、形成气孔、影响焊接过程的稳定性。（为了减少焊缝含氢量，改进电弧特性有时故意加入一定量的氧化剂）
措施：1、纯化焊接材料 2、控制焊接工艺参数 3、脱氧
13、手工电弧焊冶金过程分几个阶段，个反应阶段条件有何不同，主要进行哪些物理化学反应？
答：1、药皮反应区，主要物化反应：水分的蒸发、某些物质的分解、铁合金的氧化。
2、熔滴反应区，特点：熔滴温度高、接触面积大、时间短、熔滴与熔渣发生强烈混合。
主要反应：气体的分解和溶解、金属的蒸发、金属及其合金成分的氧化还原。
3、熔池反应区：温度高，接触面积小、时间长、熔池温度分布不均匀。
14、焊条型号牌号，如E4207 J557
答：第三位数表示焊条焊接位置，0、1用于全位置焊；2适用于平焊及横角焊；4用于向下立焊。
E4207:焊条型号，熔敷金属的最低抗拉强度为420MPa，适用于全位置焊的焊条。
J557:焊条牌号，熔敷金属抗拉强度不低于550MPa的结构钢焊
条。
15、药皮的作用：1、机械保护作用 2、冶金处理作用 3、改善工艺性能。
16、焊芯的作用：导电、填充金属。
17、焊芯的要求：1、碳含量尽量低 2、锰的含量合适
3、硅含量尽可能少
4、硫、磷严格控制
5、电阻率低，夹杂物少。
18、焊条的工艺性能包括哪些方面，对焊接质量有何影响？
答：1、焊接电弧的稳定：影响焊接过程的连续性和焊接质量。
2、焊缝形成：影响焊接接头的力学性能。
3、各种位置焊接的适应性：工艺性能良好的焊条能适应空间全位置焊接。
4、飞溅：过多的飞溅会破坏正常焊接过程，降低焊条的熔敷效率，增加清理工作量。
5、脱渣性：脱渣性差不仅清渣困难，降低焊接生产率，还会产生夹渣的缺陷。
6、焊条熔化速度：加入铁粉，可以提高焊条的熔化系数。
7、焊条药皮发红：药皮发红引起焊接工艺性能恶化，严重影响焊接质量。
8、焊接烟尘：烟尘含有各种致毒物质，污染环境，危害焊工健康。
19、焊缝中的气孔的种类及分布特征？
答：析出型气孔：氢气孔、氮气孔
氢气孔：焊缝表面，断面形状多为螺钉状，从焊缝表面看呈圆喇叭口形，气孔的四周有光滑内壁。
氮气孔：焊缝表面，蜂窝状，表面光滑。
反应型气孔：CO气孔
CO气孔：焊缝内部，条虫状，表面光滑。
20、熔池的凝固特点？
答：1、熔池体积小，冷却速度大；
2、熔池中的液态金属处于过热状态；
3、熔池是在运动状态下结晶。
21、焊缝金属中的偏析主要有哪几种？
答：焊缝中的化学成分不均匀性：1、显微偏析；
2、区域偏析；
3、层状偏析。
22、稀土元素在焊接冶金过程中的作用？
答：1、脱氧、脱氢、脱氮；2、改变夹渣物形态，提高焊缝性能
3、减少裂纹
4、细化晶粒，提高接头强度和塑性。
23、简述熔池结晶形态，并分析结晶速度、温度梯度和浓度对结晶形态的影响？
答：结晶形态分为柱状晶（平面晶、胞晶、树枝状晶）、等轴晶（树枝状晶）。
平面晶→胞状晶→胞状树枝晶→树枝状晶→等轴晶
R为结晶速速；ο
C为溶质浓度；
G为温度梯度：G>0时形成平面晶；G<0时形成树枝状晶。
当R和G不变时，随着ο
C的提高，成分过冷增加，结晶形态从平面晶到等轴晶。
当G和ο
C一定时，结晶速度R越快，成分过冷的程度越大，结晶形态从平面晶到等轴晶。
当ο
C和R一定时，随着G的提高，成分过冷程度减小，结晶形态从等轴晶到平面晶。
24、焊缝金属中夹杂主要有哪几种，如何控制？
答:夹杂主要为：氧化物、氮化物和硫化物。
措施：1、最重要是正确选择焊条、焊剂，使之更好的脱硫、脱氧；
2、控制其来源，严格控制母材和焊材中杂质含量；
3、选用合适的焊接工艺参数，以利于熔渣浮出；
4、多层焊时，应注意清除前层焊缝的熔渣；
5、焊条要适当的摆动，以便熔渣浮出；
6、操作时注意保护熔池，防止空气进入。
25、焊缝中的气孔的危害及控制措施？
答:气孔的危害：1、减小有效截面积；2、应力集中；
3、塑形韧性下降；
4、疲劳强度下降；
5、致密性。
措施：1、降低母材和电极金属中气体含量；
2、消除和减少被金属吸收的气体和焊接材料中的水分，表面油污、水分和铁锈等。
3、选择合适的焊接工艺参数、电流种类及操作技巧。焊接时规
范要保持稳定，并适当配合摆动，利于气体逸出。
26、由焊缝边缘到焊缝中心，结晶形态变化趋势？
答：R和
C增大，G减小，结晶形态由平面晶到等轴晶。
27、焊接热过程的主要特点是什么？
答:1、加热温度高；2、加热速度快；3、高温停留时间短；
4、自然条件下连续冷却；
5、局部加热。
28、焊接热循环的主要参数有哪些？
答：1、加热速度； 2、加热的最高温度；
3、在相变温度以上的停留时间；
4、冷却速度和冷却时间。
29、热影响区过热区脆化的原因？
答： 1、粗晶脆化：焊接过程中由于受热的影响程度不同，在过热区发生严重的晶粒粗化。
2、组织脆化：由于热影响区出现M-A组元、上贝氏体、粗大魏氏体等脆性组织造成。
3、热影响区的热应变时效脆化：由加工的局部应变、塑性变形等引起。
30、对于易淬火钢，为了降低HAZ淬硬倾向，应适当增加焊接线能量还是减少焊接线能量？
答：适当增加焊接线能量。易淬火钢易产生淬硬的M组织，而M组织的形成和冷却速度有关，冷却速度越慢形成M组织可能性越小。适当增加能量，有利于减缓冷却速度，阻止M淬硬组织的形成，降低HAZ淬硬倾向。（对于不易淬火钢：应适当减少焊接线能量。不易淬
火钢产生淬硬倾向的原因是近缝区晶粒过热粗大造成，适当减少能量有利于减少近缝区晶粒在高温的停留时间，减小晶粒粗化程度，降低HAZ淬硬倾向。）
31、焊接条件下组织转变与热处理条件下组织转变有何不同？
答：
32、不易淬火钢和易淬火钢HAZ脆化的主要原因分别是什么？
答：
33、比较在相同条件下焊接和热处理45钢，哪种的近缝区淬硬倾向大，为什么？
答：焊接的大。对于不含碳化物合金元素的不易淬火钢45钢，不存在碳化物溶解过程，不易形成淬硬组织M，因此热处理淬硬倾向小；在焊接条件下，峰值温度高导致近缝区晶粒严重粗化，提高了淬硬倾向，故淬硬倾向焊接比热处理条件下要大。
34、比较在相同条件下焊接和热处理40Cr钢，哪种的近缝区淬硬倾向大，为什么？
答：热处理的大。根据金属学原理可知，碳化物合金元素只有充分溶解在奥氏体的内部，才会增加奥氏体的稳定性，易形成淬硬组织M,即增加淬硬倾向。在热处理条件下，有充分的时间使碳化物合金元素向奥氏体内部溶解，形成淬硬组织M。而在焊接条件下，由于加热速度快，高温停留时间短，合金元素不能充分溶解在奥氏体中，不易形成淬硬组织M,因此降低了淬硬倾向。
34、为什么高强钢焊接时易在近缝区产生冷裂纹？
答：高碳钢的碳当量高，淬硬倾向大，因而冷裂纹倾向大。
由于焊缝金属的含碳量低，相变温度高，在较高的温度下会发生A向F及P的转变，而此时含碳量较高的近缝区金属仍为A组织，H在F、P中的溶解度小扩散速度大，在A中溶解度大扩散速度小，故当焊缝相变时会析出大量H往A的近缝区扩散聚集，使其成为富H区，在随后的相变中，以过饱和状态残留于形成的M中，促进该区脆化，在焊接应力作用下开裂成为裂纹。(P244)
35、结晶裂纹的主要特征？他是如何产生的？影响因素及控制施？
答：特征：低熔共晶液态膜消弱晶间联结，在拉伸应力作用下开裂；沿A晶界开裂；
产生：由于凝固金属收缩，残余液体金属不足而不能及时填充，在应力作用下发生沿晶开裂。
措施：1、控制焊缝中有害杂质的含量；细化晶粒；
2、减少拉应力；
3、妥善安排焊接次序；
36、冷裂纹的主要特征？他是如何产生的？影响因素及控
制措施？
答：特征：1、晶间断裂、穿晶断裂、晶间和穿晶混合断裂；
2、断口具有金属光泽的脆性断裂特征；
产生：焊后冷至较低温度产生；M转变温度附近由于拘束应力、淬硬组织和H的共同作用下产生。
影响因素：1、化学成分：C越大，缝越大；
2、拘束应力：板厚越大，拘束度越大；
3、焊接工艺；
措施：提高强度同时，要有足够韧性；低氢；
37、为什么延迟裂纹形成于HAZ?
答：延迟裂纹主要与钢种的淬硬倾向、焊接接头的应力状态和熔敷金属中的扩散氢的含量有关。
热影响区中的过热区晶粒严重长大，使金属的塑性、韧性急剧降低，是焊接接头中最薄弱的地带。
焊接技术发展趋势.doc
焊接技术发展趋势 2007-10-20 焊接技术的发展水平，是一个国家机械制造和科学技术发展水平的标志之一。目前焊接技术的发展趋势具有如下特点： ⑴随着新的焊接材料和结构的不断出现，需要开发新的焊接工艺方法。 ⑵改进常用的普通焊接工艺方法，提高焊接过程机械化、自动化水平，提高焊接质量和生产率。 ⑶采用电子计算机控制焊接过程，大力推广焊接机器人、焊接中心。 ⑷发展专用成套焊接设备。 下面介绍部分成熟的焊接新技术： 一、超声波焊接 【超声波焊接】是指利用超声波的高频振荡能对工件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的一种压焊方法。进行超声波焊接时，焊件表面无变形，表面不需严格清理，焊接质量高。超声波焊接适合于焊接厚度小于0.5mm 的工件。目前广泛应用于无线电、仪表、精密机械及航空工业等部门。 二、爆炸焊 【爆炸焊】是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速碰撞，实现连接工件的一种压焊方法。爆炸焊的质量较高、工艺操作简单，爆炸焊主要用GF 生产复合材料。美国“阿波罗”登月宇宙飞船的燃料箱用钛板制成，它与不锈钢管的联结采用了爆炸焊方法。 三、等离子弧焊 【等离子弧焊】是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力强，焊接质量高，生产率高，焊缝深宽比大。但其焊炬结构复杂，对控制系统要求较高，等离子弧焊广泛用于航空航天等尖端技术所用的铜合金、钛合金、合金钢等金属的焊接。 四、扩散焊 【扩散焊】是指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊接方法。扩散焊的特点是焊接接头质量高，焊件变形小，它能焊接同种和异种金属材料，特别是不适于熔焊的材料，还可用于金属与非金属间的焊接，能用小件拼成力学性能均一和形状复杂的大件，以代替整体锻造和机械加工。 五、激光焊 【激光焊】是指以聚焦的激光束轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。其特点是：能量密度高，焊接速度快；焊缝可极为窄小，变形很小；灵活性较大，并可实现一般焊接方法难以接近的接头或无法安置的接焊点及远距离焊接，多用于仪器、微电子工业中超小型元件及空间技术中特种材料的焊接。此外，激光还可以 E 用来切割各种金属与非金属材料。 六、磁力脉冲焊 【磁力脉冲焊】是指依靠被焊工件之间脉冲磁场相互作用而产生冲击的结果来实现金属之间连接的焊接方法，其工作原理与爆炸焊相似，适合于焊接薄壁管材和异种金属。 七、电子束焊 【电子束焊】是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。其焊接特点是：能量利用率高，速度快，焊缝窄而深，焊接变形很小，焊缝金属纯净，焊接质量很高，但焊接设备复杂、造价高、使用与维护要求技术高。在原子能、航空航天等尖端技术部门应用日益广泛。
直流高频电阻焊基本原理介绍
直流高频电阻焊基本原理介绍高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所；接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（E；质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等；所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，；电流；集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时；分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中；方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比；钢板的表面； 高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。 1高频焊接的基本原理 所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。那么，这两个效应是怎么回事呢？集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，
集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，
(机械)(焊接)焊接冶金学(基本原理)习题
焊接冶金学（基本原理）习题 绪论 1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？ 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？ 4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？ 5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？ 6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？ 7.什么是焊接，其物理本质是什么？ 8.焊接冶金研究的内容有哪些 第一章焊接化学冶金 1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？ 2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？ 3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？ 4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？ 5.氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？ 6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？ 7.氢对焊接质量有哪些影响？ 8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？ 9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。 10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？ 11. 氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？ 12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？ 13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？ 14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。 15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？ 16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？ 17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？ 18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。 19.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。 20.什么是焊接化学冶金过程，手工电弧焊冶金过程分几个阶段，各阶段反应条件有何不同，主要进行哪些物理 化学反应？ 21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义？
连续驱动摩擦焊基本原理
连续驱动摩擦焊基本原理 1．焊接过程 连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过 程结束。 对于直径为16mm的45号钢，在2000r/min转速、8.6MPa摩擦压力、0.7s摩擦时间和161MPa的顶锻压力下，整个摩擦焊接过程如图10所示。从图中可知，摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。摩擦加热过程又可以分成四个阶段，即初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车阶段。顶锻焊接过程也可以分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。 （1）初始摩擦阶段（t1）此阶段是从两个工件开始接触的a点起，到摩擦加热功率显着增大的b 点止。摩擦开始时，由于工件待焊接表面不平，以及存在氧化膜、铁锈、油脂、灰尘和吸附气体等，使得摩擦系数很大。随着摩擦压力的逐渐增大，摩擦加热功率也慢慢增加，最后摩擦焊接表 面温度将升到200～300℃左右。 在初始摩擦阶段，由于两个待焊工件表面互相作用着较大的摩擦压力和具有很高 的相对运动速度，使凸凹不平的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象。塑性变形破坏了界面的金属晶粒，形成一个晶粒细小的变形层，变形层附近的母材也沿摩擦方向产生塑性变形。金属互相压入部分的挖掘，使摩擦界面出现同心圆痕迹，这样又增大了塑性变形。因摩擦表面不平，接触不连续，以及温度升高等原因，使摩擦表面产生振动，此时空气可能进入摩擦表面，使高温下的金属氧化。但由于t1时间很知，摩擦表面的塑性变形和机械挖掘又可以破坏氧化膜，因此，对接头的影响不大。当焊件断面为实心圆时，其中心的相对旋转速度为零，外缘速度最大，此时焊接表面金属处于弹性接触状态，温度沿径向分布不均匀，摩擦压力在焊接表面上呈双曲线分布，中心压力最大，外缘最小。在压力和速度的综合影响下，摩擦表面的加热往往从距圆心半径2/3 左右的地方首先开始。 （2）不稳定摩擦阶段（t2）不稳定摩擦阶段是摩擦加热过程的一个主要阶段，该阶段从摩擦加热功率显着增大的b点起，越过功率峰值c点，到功率稳定值的d点为止。由于摩擦压力较初始摩擦阶段增大，相对摩擦破坏了焊接金属表面，使纯净的金属直接接触。随着摩擦焊接表面的温度升高，金属的强度有所降低，而塑性和韧性却有很大的提高，增大了摩擦焊接表面的实际接触面积。这些因素都使材料的摩擦系数增大，摩擦加热功率迅速提高。当摩擦焊接表面的温度继续增高时，金属的塑性增高，而强度和韧性都显着下降，摩擦加热功率也迅速降低到稳定值d点。因此，摩擦焊接的加热功率和摩擦扭矩都在c点呈现出最大值。在45号钢的不稳定摩擦阶段，待焊表面的温度由200～300℃升高到1200～1300℃，而功率峰值出现在600～700℃左右。这时摩擦表面的机械挖掘现象减少，振动降低，表面逐渐平整，开始产生金属的粘结现象。高温塑性状态的
焊接的定义与分类
任务1 焊接的定义及分类 【任务目标】 了解焊接的定义及分类 【任务要点】 1、了解焊接本质含义 2、了解焊接的分类 【任务内容】 一、焊接的定义 1、引子 在机械制造工业中，使两个或两个以上零件联接在一起的方法，有螺钉连接、铆钉连接和焊接等。前两种连接都是机械连接，是可拆卸的。而焊接则是利用两个物体原子间产生的结合利用来实现连接的，连接后不能再拆卸。 为了实现焊接，必须使两个被焊物体(通常是金属)相互接近到原子间的力能够发生作用的程度，也就是说，要接近到像在金属内部原子间的距离一样。因此，焊接就需要采用加热、加压或加压同时也加热的方法来促使两个被焊金属的原子间达到能够结合的程度，以获得永久牢固的连接 2、焊接的定义 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。 二、焊接的分类 在工业生产中应用的焊接方法种类很多，根据焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接分为熔化焊、压焊和钎焊三大类（具体分类见图 1-1）。
图1-1 焊接分类图 熔化焊：利用局部加热使连接处的母材金属熔化，加入（或不加入）填充金属而结合的方法，是工业生产中应用最广泛的焊接工艺方法。熔化焊的特点是焊件间的结合为原子结合，焊接接头的力学性能较高，生产率高，缺点是产生的应力、变形较大。 压焊：在焊接过程中，必须对焊件施加压力，加热或不加热完成焊接的方法。虽然压焊件焊缝结合亦为原子间结合，但其焊接接头的力学性能较熔化焊稍差，适合于小型金属件的加工，焊接变形极小，机械化、自动化程度高。 钎焊：采用熔点比母材金属低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点温度，利用液态的钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊的特点是加热温度低，接头平整、光滑，外形美观，应力及变形小，但是钎焊接头强度较低，装配时对装配间隙要求高。 三、思考题 1、焊接的本质是什么？ 2、焊接的主要分类有哪些？
焊接技术发展趋势.doc
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焊接技术发展趋势 2007-10-20 焊接技术的发展水平，是一个国家机械制造和科学技术发展水平的标志之一。目前焊接技术的发展趋势具有如下特点： ⑴随着新的焊接材料和结构的不断出现，需要开发新的焊接工艺方法。 ⑵改进常用的普通焊接工艺方法，提高焊接过程机械化、自动化水平，提高焊接质量和生产率。 ⑶采用电子计算机控制焊接过程，大力推广焊接机器人、焊接中心。 ⑷发展专用成套焊接设备。 下面介绍部分成熟的焊接新技术： 一、超声波焊接 【超声波焊接】是指利用超声波的高频振荡能对工件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的一种压焊方法。进行超声波焊接时，焊件表面无变形，表面不需严格清理，焊接质量高。超声波焊接适合于焊接厚度小于0.5mm 的工件。目前广泛应用于无线电、仪表、
精密机械及航空工业等部门。 二、爆炸焊 【爆炸焊】是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速碰撞，实现连接工件的一种压焊方法。爆炸焊的质量较高、工艺操作简单，爆炸焊主要用GF 生产复合材料。美国“阿波罗”登月宇宙飞船的燃料箱用钛板制成，它与不锈钢管的联结采用了爆炸焊方法。 三、等离子弧焊 【等离子弧焊】是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力强，焊接质量高，生产率高，焊缝深宽比大。但其焊炬结构复杂，对控制系统要求较高，等离子弧焊广泛用于航空航天等尖端技术所用的铜合金、钛合金、合金钢等金属的焊接。 四、扩散焊 【扩散焊】是指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊接方法。扩散焊的特点是焊接接头质量高，焊件变形小，它能焊接同种和异种金属材料，特别是不适于熔焊的材料，还可用于金属与非金属间的焊接，能用
点焊基本原理
点焊基本原理 1．1 点焊接头的形成 电阻点焊原理和接头形成如图1所示。可简述为：将焊件3压紧在两电极2之间，施加电极压力后，阻焊变压器1向焊接区通过强大的焊接电流，在焊件接触面上形成真实的物理接触点，并随着通电加热的进行而不断扩大。塑变能与热能使接触点的原子不断激活，消失了接触面，继续加热形成熔化核心4，简称熔核。熔核中的液态金属在电动力作用下发生强烈搅拌，熔核内的金属成分均匀化，结合界面迅速消失。加热停止后，核心液态金属以自由能最低的熔核边界半熔化晶粒表面为晶核开始结晶，然后沿与散热相反方向不断以枝晶形式向中间延伸。通常熔核以柱状晶形式生长，将合金浓度较高的成分排至晶叉及枝晶前端，直至生长的枝晶相互抵住，获得牢固的金属键合，接合面消失了，得到了柱状晶生长较充分的焊点，如图2所示。或因合金过冷条件不同，核心中心区同时形成等轴晶粒，得到柱状晶与等轴晶两种凝固组织并存的焊点，如图3所示。同时，液态熔核周围的高温固态金属，在电极压力作用下产生塑性变形和强烈再结晶而形成塑性环①〔注：塑性环（corona bond）熔核周围具有一定厚度的塑性金属区域称为塑性环，它也有助于点焊接头承受载荷〕，该环先于熔核形成且始终伴随着熔核一起长大，如图4所示。它的存在可防止周围气体侵入和保证熔核液态
金属不至于沿板缝向外喷溅。 熔核凝固组织为全部柱状晶者，以65Mn熔核为例，其形成过程模型如图5所示。图中： 图5a 凝固前，在熔合线上（固－液相界面）有许多晶粒处于半熔化状态，显然熔核的液态金属能很好的润湿取向不同的半熔化晶粒表面，为异质成核进行结晶提供了有利条件。 图5b 液态熔核的温度降低时，由于成分过冷较大，以半熔化晶粒作底面沿<100>向长出枝晶束。 在电极与母材的急冷作用下，凝固界面前形成较大的温度梯度，因而使枝晶主干伸入液体中较远，枝晶生长很快，枝晶臂间距H与冷却速度V间存在以下关系。 一次枝晶臂间距H1∝V-? 二次枝晶臂间距H2∝V-（?～?） 由于薄件脉冲点焊熔核尺寸小，电极与母材的急冷作用强，液体金属的冷却速度极快，因此枝晶臂的间距甚小。 图5c 枝晶继续生产、凝固层向前推进，液体向枝晶间充填。 枝晶间的液体逐渐向枝晶上凝固，使枝晶变长变粗，靠近母材处由于温度低，液体向枝晶上凝固快，以至形成连续的凝固层。由于65Mn合金具有较宽的凝固温度范围，故凝固层呈锯齿形起状，由于晶界在凝固层内形成，这就造成柱状
电子束焊接技术在工业中的应用和发展
电子束焊接技术在工业中的应用和发展 摘要:本文介绍了电子束焊接及主要特点,总结了近年来电子束焊接在航空航天、电子与仪表、汽车等工业领域中应用现状,并对其发展作了展望。 关键词: 电子束焊接应用现状发展 电子束焊接(EBW)是以高能密度电子束作为能量载体对材料和构件实现焊接和加工的新型特种加工工艺方法和现代焊接技术,自50年代首先应用于核工业,经过四十多年的发展,电子束焊接不仅在一些高新技术领域充分应用,而且已成为一般工业部门的一种重要加工手段。 一、电子束焊接的特征 由于高能量密度的电子束流集中作用的结果,使电子束焊接熔池“小孔”形成机理与其他熔化焊有所不同。电子束焊接过程是,高压加速装置形成的高功率电子束流,通过磁透镜会聚,得到很小的焦点(其功率密度可达104~109W/cm2),轰击置于真空或非真空的焊件时,电子的动能迅速转变为热能,熔化金属,实现金属焊接的目的。电子束焊接的特点可概括如下: (1)电子束斑点直径小,加热功率密度大,焊接速度快,热影响区小; (2)可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时可以不开坡口一次成形; (3)多数构件是在真空条件下焊接,焊缝纯洁度高; (4)规范参数易于调节,工艺适应性强; (5)适于焊接多种金属材料; (6)焊接热输入低,焊接热变形小。 但是电子束焊接方法也有一些不足,如: (1)电子束焊机结构复杂,控制设备精度高,所需费用高; (2)焊接前对接头加工、装配要求严格,以保证接头位置准确、间隙小而且均匀; (3)真空电子束焊接时,被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制,每次装卸工件要求重新抽真空; (4)冷却过程中快速凝固,引起焊接缺陷,如气孔、焊接脆性等; (5)电子束易受杂散电磁场的干扰,影响焊接质量; (6)电子束焊接时产生的X射线需要严加防护,以保证操作人员的健康和安全。 二、电子束焊接的分类 1、根据焊件所处真空度的差异可分为: (1)高真空电子束焊接(真空度为10-4～10-1Pa):该方法电子散射小,作用在工件上的功率密度高,穿透深度大,焊缝深 宽比大,适宜于活性金属、难熔金属及质量要求高的工件焊接,应用最为广泛。
(完整word版)焊接冶金学(基本原理)习题总结
焊接冶金学（基本原理） 部分习题及答案 绪论 一、什么是焊接，其物理本质是什么？ 1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。 2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 1、对被焊接的材质施加压力：目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2、对被焊材料加热(局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？ 钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。 1. 温度场定义，分类及其影响因素。 1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类： 1) 稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动； 3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素： 1) 热源的性质 2) 焊接线能量 3) 被焊金属的热物理性质 a. 热导率 b. 比热容 c. 容积比热容 d. 热扩散率 e. 热焓 f. 表面散热系数 4) 焊件厚板及形状
第一章 二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？ 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。(100-1200℃) 1) 水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出 2) 某些物质分解:形成Co ，CO2，H2O ，O2等气体 3) 铁合金氧化 ：先期氧化，降低气相的氧化性 2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1) 温度高：1800－2400℃ 2) 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg 3) 时间短速度快：0.01-0.1s ；0.0001-0.001s 4) 熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合. 3、熔池反应区 1) 反应速度低 熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg ；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s 2) 熔池温度不均匀的突出特点 熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应 3) 具有一定的搅拌作用 促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而，没有熔滴阶段激烈。 三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？ 1、种类： 金属及熔渣蒸气 2、来源： 1) 焊接材料 2) 气体介质 3) 焊丝和母材表面上的油锈等杂质 4) 金属和熔渣的蒸发产生的气体 3、供给途径：一部分是直接输入或侵入的原始气体；另一部分是通过物化反应所生成的气体。 1) 有机物的分解和燃烧:纤维素的氧化分解 2) 碳酸盐和高价氧化物的分解 四、为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？ 电弧中受激的氮分子，特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多；电弧中的氮离子N +在氧化性电弧气氛中形成NO ，遇到温度较低的液态金属它分解为N 和O ，N 迅速溶于金属。 五、氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？ 61052222()71210m C H O mO mCO mH +=+23lg (/)8920/7.54 p CO CaCO T =-+32CaCO CaO CO =+32MgCO MgO CO =+23lg (/)5785/ 6.27p CO MgCO T =-+22222N O O H H CO CO 、、、、、
焊接基本原理要点
焊接：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺。 比热流：单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。 焊接温度场：焊件上包括内部某瞬时的温度分布称为温度场。 稳定温度场：焊接温度场各点的温度不随时间而变动时，称为稳定温度场；随时间而变动时，称为非稳定温度场。 准稳定温度场：经过一段时间后达到饱和状态，形成暂时稳定的温度场。 焊接线能量：电弧在单位焊缝长度上所释放的能量。 熔滴比表面积：熔滴的表面积与其质量之比 . R V A ρρ / 3/ S = = 短渣：随温度升高粘度急剧下降，随温度下降粘度急剧上升。（适 用所有焊） 长渣：随温度升高粘度下降缓慢的熔渣。 联生结晶：焊接过程中，焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半融 化的晶粒为核心 向 内生长，生长方向为散热最快方向，最终长成柱状晶粒。晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式为联生结晶。 竞争生长：晶粒长大具有一定结晶位向，当晶粒最大结晶位向与散热最快方向一致，最有利于晶粒长大，晶粒优先得到生长，当这两个
方向不一致时，晶粒长大停止。 短段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在50至400mm，在这种情况下，前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。 长段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在1m以上，在这种情况下，前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。 焊接热循环：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。碳当量：把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。 焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。 焊接拘束度：R单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需要的力。 焊接拘束应力：热应力、组织应力、结构自身拘束条件所造成的应力，三种应力的综合作用统称为拘束应力。 焊接的优点：成形方便、生产成本低、适应性强 1、节省材料，减轻结构重量，经济效益好； 2、生产周期短、效率高； 3、结构强度高，接头密封性好； 4、易实现机械化和自动化。
焊接方法发展概述及焊接的本质及其分类
焊接方法发展概述及焊接的本质及其分类 电弧焊是指利用电弧作为热源的焊接方法，简称弧焊。它是熔焊中最重要的、应用最广泛的焊接方法。 一、焊接方法发展概况 焊接是指通过适当的物理化学过程(加热、加压或两者并用)使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体的连接方法。被连接的两个物体可以是各种同类或不同类的金属、非金属(石墨、陶瓷、玻璃、塑料等)，也可以是一种金属与一种非金属。 早期的焊接，是把两块熟铁(钢)加热到红热状态以后用锻打的方法连接在一起的锻接；用火烙铁加热低熔点铅锡合金的软钎焊，已经有几百年甚至更长的应用历史。现代焊接方法的发展是以电弧焊和压力焊为起点的。电弧作为一种气体导电的物理现象，是在19世纪初被发现的，但只是到19世纪末电力生产得到发展以后，人们才有条件研究电弧的实际应用。． 1885年俄国人别那尔道斯发明了碳极电弧，起初主要用作强光源，可把它看作是电弧作为工业热源应用的创始。而电弧焊真正用于工业，则是在1892年发现金属极电弧后，研制出结构简单、使用方便、成本低廉的交流电弧焊机，特别是
1930年前后出现了薄皮和厚皮焊条以后才逐渐开始的。厚皮焊条的出现，使手工电弧焊技术进入成熟阶段，它熔深大、效率高、质量好、操作方便等突出优点是气焊方法无法比拟的，于是手工电弧焊很快被广泛应用于车辆、船舶、锅炉、起重设备和桥梁等金属结构的制造。钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊也是在30年代先后研究成功的，成为焊接有色金属和 不锈钢等材料的有效方法。这一时期，工业产品和生产技术的发展速度较快，迫切要求焊接过程向机械化、自动化方面发展，而且当时的机械制造、电力拖动与自动控制技术也已为实现这一目标提供了技术和物质基础。于是便在30年代 中期研究成功了变速送丝式埋弧焊机，以及与之匹配的颗粒状焊剂和光焊丝，从而实现了焊接过程自动化，显著提高 了焊接效率和焊接质量。． 进半个世纪以来，正是现代工业和科学技术迅猛发展的时代，一方面，这些工业和科学技术的发展不断提出了各种使用要求(动载、强韧性、高温、高压、低温、耐蚀、耐磨等)、各种结构形式及各种黑色和有色金属材料的焊接问题。例如，造船和海洋开发工业的发展要求解决大面积拼板大型立体 框架结构自动焊及各种低合金高强钢的焊接问题；石化工业的发展要求解决各种耐高、低温及耐各种腐蚀性介质的压力容器焊接；航空航天业则要求解决大量铝、钛等轻质合金结构的焊接；电子及精密仪表制造业则要求解决大量微型精密
激光焊接技术应用及发展趋势
激光焊接技术应用及其发展趋势 摘要：本文论述了激光焊接工艺的特点、激光焊接在汽车工业、微电子工业、生物医学等领域的应用以及研究现状，激光焊接的智能化控制，论述激光焊接需进一步研究与探讨的问题。关键词：激光焊接；混合焊接；焊接装置；应用领域 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的Y AG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 一、激光焊接的质量与特点 激光焊接原理：激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种： 1、热传导焊接 当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。 2、激光深熔焊 当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在—起。 这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。 1、激光焊接的焊缝形状 对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形
焊接冶金学(基本原理)
绪论 一、焊接过程的物理本质 1.焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。 物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性）2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。 为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施： 1)对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 二、焊接热源的种类及其特征 1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。 2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。3）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。 4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。如高频焊管等。 5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。 6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。 7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。 8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。 三、熔焊加热特点及焊接接头的形成 （一）焊件上加热区的能量分布 热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区； 1)活性斑点区活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位，并把电能转为热能； 2)加热斑点区在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。在该区内热量的分布是不均匀的，中心高，边缘低，如同立体高斯锥体. （二）焊接接头的形成： 熔焊时焊接接头的形成，一般都要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变，直至形成焊接接头。 （l）焊接热过程：熔焊时被焊金属在热源作用下发生局部受热和熔化，使整个焊接过程自始至终都是在焊接热过程中发生和发展的。它与冶金反应、凝固结晶和固态相变、焊接温度场和应力变形等均有密切的关系。
焊接原理
焊接原理 一、锡焊、是将表面清洁的焊件与焊料加热到一定温度，焊料熔化并湿润焊件表面，在其界面上发 生金属扩散并形成结合层，从而实现金属的焊接；焊件表面的清洁，焊件的加热是达到其扩散的基本条件。 二、焊接的工具与材料 工具： 1、电烙铁（常用的是直热式） 2、调温及恒温烙铁（不受电源电压、环境温度的影响；升温时间快；烙铁不会过热） 3、吸锡器 工具的选用：烙铁头的温度的高低，可以用热电偶或表面温度计测量，一般可根据助焊剂发烟状态粗略估计，温度低，冒烟小。 焊件及工作性质烙铁头温度（室温220V）选用烙铁 一般印刷电路，安装导线20W内热式，30W外热式， 恒温式 集成电路250℃---400℃20W 内热式，恒温式 焊片，电位器，2-8W电阻，大电解功率管350℃---450℃ 35-50W内热式，调温式 50-75W外热式 8W以上大电阻，φ2以上导线等较大的元器件400℃---550℃ 100W内热式，150-200W外 热式 金属板550℃---630℃300W以上外热式观察法估计烙铁温度 观 察 时 间 烟细长，持续时 间长，>20S 烟稍大，持续时 间10-15S 烟大，持续时间 短，约7-8S 烟很大，持续时 间短，3-5S 估计温度小于200℃230-250℃300-350℃大于350 焊接达不锡焊温度PCB及小型焊点导线焊接、预热 等较大焊点 粗导线、板材及 大焊点 注意：烙铁通电后一定要立刻蘸上松香，否则表面会生成难镀锡的氧化层。
三、焊料 1、一般电子产品装配中主要使用锡铅焊料。成分一般是含锡量为60%-65%锡铅合金。 2、焊剂一般是优质松香添加一定活化剂。 四、手工锡焊基本操作 1、焊接操作姿势 一般烙铁离开鼻子的距离应不小于30CM，通常以40CM时为宜，因为烟气对人体有害。 电烙铁拿法有三种：A，反握法，适于大功率烙铁的操作；B，正握法，适于中等功率的烙铁或带弯头的电烙铁的操作；C，握笔法，焊件时多采用的一种方法。 使用烙铁一定要稳妥放在烙铁架上，并注意导线等物不要碰烙铁头。 2、焊接五步 A、准备施焊：准备好锡丝和烙铁，特别强调烙铁头要保持干净，即可以沾上烛焊锡；（俗 称吃锡） B、加热焊件：将烙铁接触焊点，注意先要保持烙铁加热焊件各部分，例如PCB板上引脚 和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触较大的焊件， 烙铁头的侧面或边缘部分接触较小的焊件，以保持焊件均匀受热； C、熔化焊料：当焊件加热到能熔化焊料的温度后将锡丝置于焊点，焊料开始熔化并湿润 焊点； D、移开焊锡：当熔化一定量的焊锡后交将锡线移开； E、移开烙铁：当焊锡完全湿润焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大约45度的 方向； 这一过程，对一般焊点大约2-3秒。 3、手工焊锡要点： A、掌握好加热时间：锡焊时可以采用不同的加热速度，在大多数情况下延长加热时间对 电子产品装配都是有害的，一般为2-3秒；这是因为： 1）焊点的结合层由于长时间加热会超过合适的厚度引起焊点性能劣化； 2）塑料等材料受热过多会变形、老化； 3）元器件受热后性能变化甚至失效； 4）焊点表面由于助焊剂挥发，失去保护而氧化。 B、保持合适的温度：一般经验是烙铁头温度比焊料熔化温度高50℃较为适宜。 C、用烙铁头对焊点施力是有害的：烙铁头把热量传给焊点主要靠增加接触面积，用烙铁 头对焊点加力对加热是无用的，很多情况下会造成焊件的损伤。 4、锡焊操作要领 A、焊件表面处理 手工烙铁焊接中遇到的焊件都要进行表面的清理工作，去除焊接面上的锈迹，油污，
电子束加工技术及其应用
广东白云学院 先进制造技术论文 题目：电子束加工技术及其应用 专业：机械设计制造及其自动化（数控方向） 班级： 07数控本科 姓名：林华英 学号： 0701012229
摘要 (1) 引言 (1) 一.电子束技术在国内外的发展现状 (1) 多轴控制的基本概念： (2) 二.多轴控制特点 (2) 1、 5轴控制加工中心的加工特点： (2) 2、 6轴控制加工中心的加工特点： (3) 3、 6轴控制特点如下： (3) 三.发展趋向。 (3) 1、用5轴控制加工的NURBS插补 (3) 2、利用二次曲面头立铣刀作5轴控制加工 (4) 四.结论 (4) 五.参考文献 (4)
摘要 电子束加工技术是近年发展起来的一种先进制造技术,其在材料表面改性、机械加工等方面的应用已受到广泛关注。主要介绍电子束在表面工程、打孔和焊接等方面的应用。 关键词：电子束;加工原理;工业应用 引言 近年来,许多国家对电子束加工原理及方法进行了大量的实验研究,并在工业上得到一定的实际应用,使得该技术得到了飞速发展。本文主要针对电子束加工技术的研究现状和应用进行理论分析和探讨。 发展、 一.电子束技术在国内外的发展现状 1948 年 ,德国物理学家Steigerwald K. H 发明了第一台电子束加工设备 (主要用于焊接) 。1949年 ,德国首次利用电子束在厚度为0. 5mm 的不锈钢板上加工出直径为<0. 2mm 的小孔。从而开辟了电子束在材料加工领域的新天地。1957年法国原子能委员会萨克莱核子研究中心研制成功世界上第一台用于生产的电子束焊接机,其优良的焊接质量引起人们广泛重视。 20世纪60年代初期,人们已经成功地将电子束打孔、铣切、焊接、镀膜和熔炼等工艺技术应用到各工业部门中，促进了尖端技术的发展。微电子学的发展对集成电路元件的集成度要求不断提高,因而对光刻工艺提出了更高的要求，扫描电子束曝光机研制成功，并在20世纪70年代进入市场 ,使得制造掩膜或器件所能达到的最小线宽已小于 0. 5 μm。 近年来，国外对电子束焊接及其他电子束加工技术的研究主要在于以下几个方面：1）完善超高能密度电热源装置；2）掌握电子束品质及与材料的交换行为特性，改进加工工艺技术；3）通过计算机CNC控制提高设备柔性以扩大应用领域。 我国自20世纪60年代初期开始研究电子束加工工艺，经过多年的实践，在该领域也取得了一定成果。大连理工大学三束材料改性国家重点实验室，采用电子束对材料表面进行照射，研究其对材料表面的改性。郝胜志等以纯铝材为基础研究材料，深入研究不同参数的脉冲电子束轰击处理对试样显微结构和力学性能的影响规律，进而获得强流脉冲电子束表面改性的一些微观物理机制，通过载能电子与固体表面的相互作用过程，建立较为合理的实际加工中的物理模型，利用二维模型数值计算方法模拟计算试样
常用焊接方法办法
常用焊接方法手册 一、什么是钎焊？钎焊是如何分类的？钎焊的接头形式有何特点？ 钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起。 依照钎料熔点的不同，将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。 （1）软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450°C，接头强度较低(小于70 MPa)。 （2）硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于450°C，接头强度较高(大于200 MPa)。 钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此，钎焊一般采纳搭接接头和套件镶接，以弥补钎焊强度的不足。 二、电弧焊的分类有哪些，有什么优点？
利用电弧作为热源的熔焊方法，称为电弧焊。可分为手工电弧焊、埋弧自动焊和气体爱护焊等三种。手工自动焊的最大优点是设备简单，应用灵活、方便，适用面广，可焊接各种焊接位置和直缝、环缝及各种曲线焊缝。尤其适用于操作不变的场合和短小焊缝的焊接；埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量好、劳动条件好等特点；气体爱护焊具有爱护效果好、电弧稳定、热量集中等特点。 三、焊条电弧焊时，低碳钢焊接接头的组成、各区域金属的组织与性能有何特点？ （1）焊接接头由焊缝金属和热阻碍区组成。 1）焊缝金属：焊接加热时，焊缝处的温度在液相线以上，母材与填充金属形成共同熔池，冷凝后成为铸态组织。在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶，形成柱状晶组织。由于焊条芯及药皮在焊接过程中具有合金化作用，焊缝金属的化学成分往往优于母材，只要焊条和焊接工艺参数选择合理，焊缝金属的强度一般不低于母材强度。 2）热阻碍区：在焊接过程中，焊缝两侧金属因焊接热作用而产生组织和性能变化的区域。
国内外电子束焊接技术研究现状
国内外电子束焊接技术研究现状 摘要综述了电子束焊接技术的国内外研究发展动态。简述了电子束焊接基本原理及国内外研究者已取得的部分研究成果,并展望了异种材料电子束焊接技术的研究方向。 关键词电子束焊接 0引言 随着全球工业化步伐的加快及现代科学技术的突飞猛进,焊接这门古老而现代的技术也在不断地完善和发展,可以说焊接已在现代的生产生活中占有极为重要的地位。近代焊接技术,自1882 年出现碳弧焊开始,迄今已经历了100 多年的发展历程,为了适应工业发展及技术进步的需要,先后产生了埋弧焊、电阻焊、电渣焊及各种气体保护焊等一系列新的焊接方法。进入20 世纪60 年代后,随着焊接新能源的开发和焊接新工艺的研究,等离子弧切割与焊接、真空电子束焊接及激光焊接等高能束技术也陆续应用到各工业部门,使焊接技术达到了一个新的水平。特别是近年来,航空、航天、原子能等尖端工业的发展需求,不断提出了具有特殊性能材料的焊接问题,如高强钢、超高强钢、特种耐热耐腐蚀钢、高强不锈钢、特种合金及金属间化合物、复合材料、难熔金属及异种材料焊接问题。而电子束焊接技术以其与其它熔化焊相比独具的功率密度大、深宽比大、焊接区变形小、能耗低、易于控制实现自动化等优点,在航空、航天及原子能工业和其它军用、民用制造业中得到了高度重视及应用发展。为此,较系统、全面地了解当今电子束焊接技术的国内外的研究发展现状,以及电子束焊接技术及相关工艺应用的成果,对于电子束焊接技术领域研究发展方向的准确把握及其开展进一步研究工作有着极大的指导意义。 1 电子束焊接方法 电子束焊接( EBW) 是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25～300 kV) 加速电场作用下被拉出,并加速到很高的速度(0. 3～0. 7 倍光速) ,经一级或二级磁透镜聚焦后,形成密集的高速电子流,当其撞击在工件接缝处时,其动能转换为热能,使材料迅速熔化而达到焊接的目的,见图1 。