焊接、铆接、胶接

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正接角焊缝
潘存云教授研制 潘存云教授研制
焊缝
工件2
潘存云教授研制
双面式 封 底 焊 缝 潘存云教授研制 V型焊缝
潘存云教授研制
单面式
搭接角焊缝
榫头式
对接角焊缝
潘存云教授研制
潘存云教授研制
卷边焊缝
塞焊缝
作者: 潘存云教授
新疆大学专用
三、焊接件常用材料 在机械制造中,最常用的被焊件材料是低碳钢和低 合金钢(如Q215、Q235、15、20、16Mn等) 。焊条的 材料最好与被焊件的材料相同。
第7章 铆接、焊接、胶接和过盈联接
§7-1 铆接 §7-2 焊接 §7-3 胶接
§7-4 过盈联接
新疆大学专用
作者: 潘存云教授
一、概述 铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而成 的联接方式。其联接部分称为铆缝。 铆缝的结构分类: 按接头 型式分 分 类 按铆钉 排数分
§7-1 铆接
搭接缝
单盖板对接缝 双盖板对接缝 单 排 双 排 多 排 强固铆缝 --满足强度要求 强密铆缝 --满足强度和紧密性要求 紧密铆缝 --满足紧密性要求的。
A
B k
k M
k
B---B
h
F
F
F
B
F
五、焊接件的工艺及设计注意要点 1.焊缝应按被焊件厚度制成相应坡口,或进行一般的 侧棱、修边工艺。在焊接前,应对坡口进行清洗整 理; 坡口型式及适用的焊件厚度:
20~50 0~15 ≤5 70˚
潘存云教授研制 潘存云教授研制
35~45˚
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5~40
70˚ 12~40
▲ X光探伤;
▲ 超声波探伤;
▲ 放射同位素摄影; ▲ 激光全息摄影。
新疆大学专用 作者: 潘存云教授
六、胶接的特点 与铆接、焊接相比,胶接的主要优点: ▲ 联接件的材料范围宽广; ▲ 联接后的重量轻,材料的利用率高; ▲ 成本低; ▲ 在全部胶接面上应力集中小,故耐疲劳性能好; ▲ 有良好的密封性、绝缘性和防腐性。
§7-3 胶 接
胶接组合蜗轮
螺纹接套与管件胶接
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蒙皮与型材胶接
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蜂窝结构填料
作者: 潘存云教授
二、胶粘剂 胶粘剂的品种繁多,通常按其使用目的分为三类: 结构胶粘剂; 非结构胶粘剂;
种类
其它胶粘剂
1)结构胶粘剂 在常温下的抗剪强度一般不低于80MPa,能经受 一般高、低温或化学作用,而不降低其性能,胶接件 能承受较大的载荷。
2~3
2~4
2~4
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2~3
≥50
20~50
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2.在满足强度条件下,焊缝的长度应按实际结构的情 况尽可能地取得短些或分段进行焊接,并应避 免 焊缝交叉;
3.在焊接工艺上采取措施,使构件在冷却时能有微 小自由移动的可能; 4.焊缝在焊后应经热处理(如退火),消除残余应力; 5.在焊接厚度不同的对接板件时,应使对接部位厚度 一致,以利于焊缝金属均匀熔化; 6.设计焊接件时,注意恰当选择母体材料和焊条;
许用应力/Mpa
被铆件许用拉应力[σ] 元件材料
Q215 Q235 Q255
说 明
采用冲孔或各被铆件分 开钻而不用样板时, [σ]、[σp] 降低20%; 角钢单边铆接时,各许 用应力降低25%。
作者: 潘存云教授
200
210
被铆件许用挤应力[σp] 400 被铆件许用切应力[τ]
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420
k u≥ 4δ l
A---A
B
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k
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A A
正面角焊缝 正面角焊缝通常只用来承受拉力; 侧面角焊缝和混合角焊缝可用 来承受拉力或弯矩。 M 实践证明,在静载荷作用 下,搭接角焊缝的破裂通常从 沿着与垂直平分线重合的最小 剖面上开始。 新疆大学专用
侧面角焊缝 B A h L
作者: 潘存云教授 潘存云教授研制
潘存云教授研制 潘存云教授研制 作者: 潘存云教授
二、铆钉的主要类型和标准 铆钉有空心的和实心的两大类,且大部分都以标准化。 (GB863.1-86 、 GB876-86)。 在设计铆接结构时应优先选用已标准化的铆钉。 铆钉头的结构:
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铆接后的结构:
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潘存云教授研制 潘存云教授研制 作者: 潘存云教授
按铆缝 性能分
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一、概述 铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而成 的联接方式。其联接部分称为铆缝。 铆缝的结构分类: 按接头 型式分 分 类 按铆钉 排数分
§7-1 铆接
搭接缝
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按铆缝 性能分
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单盖板对接缝 双盖板对接缝 单 排 双 排 多 排 强固铆缝 --满足强度要求 强密铆缝 --满足强度和紧密性要求 紧密铆缝 --满足紧密性要求的。
主要缺点: ▲ 抗剥离、抗弯曲及抗冲击振动性能差;
▲ 耐老化及耐介质(如酸、碱等)性能差;
▲ 胶粘剂对温度变化敏感,影响胶接强度;
▲胶接件的缺陷有时不易发现。
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七、胶接接头的设计要点
▲ 针对工作要求正确选择粘结剂; ▲ 合理选择接头形式;
▲ 恰当选择工艺参数;
▲ 充分利用胶缝的承载特性,尽可能使胶缝承受剪
作者: 潘存云教授
铆接工艺分冷铆和热铆: 热铆接----直径 d≥12mm 的钢制铆钉; 冷铆接----直径 d < 12mm 的钢制铆钉、塑性较好 的有色金属及其合金制成的铆钉。 特点:
▲工艺设备简单;
▲工艺过程比较容易控制, 质量稳定; ▲铆接结构抗振、耐冲击,联接牢固可靠。
因此,在承受严重冲击和振动载荷的金属结构的 联接中,如桥梁、建筑、造船、重型机械及飞机制造 等工业部门中得到应用。
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圆柱形接头
板件接头
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锥形及盲孔接头
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角接头
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四、胶接接头的受力状况
F
F
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F
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F
拉伸 F
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剪切
F
F
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剥离
扯离
F
实践表明,胶接接头的抗剪切及抗拉伸能力强, 抗剥离和扯离能力弱。设计接头时应尽可能使接头承 受剪切或拉伸载荷。
180 180
一、概述 焊接是利用局部加热(或加压)的方法使被联接件接头 处的材料熔融联接成一体。 熔化焊 --电弧焊、气焊、电渣焊。 分类: 压力焊 --电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。 钎 焊 --锡焊、铜焊。 焊枪、焊条 在机械制造中最常用的是电弧 焊。电弧焊是利用焊条与焊件间 产生电弧热将金属加热并熔化的 利用电焊机的低压电流,通过点焊条与被 焊接方法。 焊件之间形成的电路,在两极间引起电弧,
▲ 联接的横向力F通过铆钉组形心,一组铆钉中
各个铆钉受力均等;
▲ 被铆件危险剖面上的拉(压)应力,铆钉的剪应力,
工作挤压应力都是均匀分布的。
▲ 被铆件结合面摩擦力略去不计;
▲ 铆缝不受弯矩作用;
强度计算主要是材料力学的基本公式。
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作者: 潘存云教授
单排搭接铆缝的静强度分析: 取图中宽度等于垂直与受载方 向的钉距t的阴影部分进行计算。 设:e—边距; t—节距; F δ--板厚;d—铆钉直径; F—阴影部分载荷。 (1)由被铆件的拉伸强度确 定的铆缝承受的静载荷: ( t-d )δ为板的截面积
四、 焊缝的受力及破坏形式 1.对接焊缝 对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉 (压)力或弯矩,对接焊缝的破坏形式是沿焊缝断裂;
F F
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Leabharlann Baidu
l
δ
F
F
δ δ
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l
F
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2.搭接角焊缝
正面角焊缝 受力方向与焊缝垂直; 按受力方向分为: 侧面角焊缝 受力方向与焊缝平行; 混合角焊缝 受力与焊缝成一角度;
融化被焊部分的金属和焊条,使熔融的金 属混合并填充解缝面而形成焊缝。
§7-2 焊接
工件1
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工件2
搭铁
接焊接 发电机
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与铆接相比较,焊接结构重量轻,节约金属材料, 施工方便,生产率高,易实现自动化,且焊接结构的成 本低,应用很广。
作者: 潘存云教授
二、电弧焊缝的基本形式 工件1 焊缝--焊接件经焊接后形成的结合部分。 电弧焊常见的焊缝形式: 角焊缝----两被焊件不在同一平面内; 对接焊缝----两被焊件在同一平面内;
切和拉伸载荷,而避免承受扯离,特别是剥离载 荷,不宜采用胶接接头;
▲ 从结构上采取防止剥离的措施; ▲ 减少胶缝处的应力集中,如板材端部切成斜角;
▲ 当有较大冲击、振动时,应在胶接面之间增加玻
璃布层等缓冲材料
新疆大学专用
作者: 潘存云教授
一、过盈联接的特点及应用 作用: 过盈联接是利用被联件间的过盈配合直接把被 联接件联接在一起。 优点:构造简单、定心性好、承载能力高,在振动下 能可靠地工作。 缺点:装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。 应用:主要用于轮圈与轮芯、轴与毂、滚动轴承的装 配联接。
新疆大学专用 作者: 潘存云教授
三、铆缝的受力与破坏形式
F
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F
剪 断 F
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F
F
F
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潘存云教授研制 潘存云教授研制
压溃
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F
板边剪坏 F
拉断 F
撕裂
F
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四、铆缝的设计要点 设计铆缝时,先根据铆缝的破坏形式进行强度计算。 强度计算的假设前提:
新疆大学专用 作者: 潘存云教授
主要性能: 胶接强度----耐热性、耐介质性、耐老化性等; 固化条件----温度、压力、保持时间等。 影响粘接剂性能的因素: 胶接件的材料、环境温度、胶层厚度、工作时间、 工艺水平等。
胶接工件材料有:各种碳钢、合金钢、铝、镁、 钛等合金、玻璃、陶瓷等。
选用原则:根据胶接件的使用要求及环境条件等选择 综合性能良好的胶粘剂。 三、胶接接头的结构形式 与焊接相同,胶接接头分为对接、搭接和角接头三种。
新疆大学专用 作者: 潘存云教授
五、胶接的基本工艺过程 1)清除胶接件表面的油污或氧化层;方法有机械或化学处理 2)按配方比例配制胶粘剂;大多数胶都是多祖分的 3)采用适当方法涂胶(如喷涂、刷涂等),保证厚 薄合适、均匀无缺、无气泡; 4)清除表面多余的胶粘剂; 5)按一定条件进行固化;要综合考虑使用要求、接头形式、接头面积、温 度、压力、时间等因素。 6)质量检验,常用方法有:
在机械制造中常用的结构胶粘剂有如下两种: 环氧树脂胶粘剂; 酚醛树脂胶粘剂。
新疆大学专用 作者: 潘存云教授
2)非结构胶粘剂 正常使用时有一定的胶结强度,但在受到高温 或重载时,性能迅速下降。 常用的品种有: 聚胺脂胶粘剂; 酚醛-氯丁橡胶胶粘剂。
2)其它胶粘剂 具有特殊用途的胶粘剂,例如:防锈、绝缘、导电、 透明、超高温、超低温、耐酸碱等。 品种有: 环氧导电胶粘剂; 环氧超低温胶粘剂。
d
t
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F
e
(2)由被铆件上孔壁的挤压强 度确定的被铆件能承受的静载荷:
F F δ 1 (t d )
δ
F
F2 d [ p ]
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dδ为挤压面积
πd2/4为铆钉截面积
(3)由铆钉的剪切强度确定的铆 钉能承受的静载荷:
F3
d 2 [ ]
4
作者: 潘存云教授
F F2 d [ p ] F3 1 (t d )
d 2 [ ]
4
式中:[σ]--许用拉应力; [σp]-- 许用挤压应力; [τ]--许用剪切应力。 对于一般的强固铆缝,上述式中的许用应力可根据 组成铆缝各元件的材料选取。
组成强固铆缝各元件的静载荷许用应力
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焊接齿轮
新疆大学专用 作者: 潘存云教授
一、概述 胶接用于木材由来已久。随着新型胶粘剂的发展,胶接在金属构件的联接中也日渐增多。 胶接是用胶粘剂直接把被联接件联接在一起且具 有一定强度且不可拆卸的联接,利用胶粘剂凝固后出 现的粘附力来传递载荷。 应用实例:
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7.合理布置焊缝及长度; 8.对于那些有强度要求的重要焊缝,必须按照有关行 业的强度规范进行焊缝尺寸校核,明确工艺要求和 技术条件,并在焊后仔细进行质量检验。
新疆大学专用 作者: 潘存云教授
六、焊接在机器零件中的应用 由于焊接具有强度高、工艺简单、因联接而增加 的质量小等特点,焊接技术的应用日益广泛。 在技术革新、单件生产、新产品试制等情况下, 采用焊接制造箱体、机架等,一般比较经济。 随着焊接技术的发展,许多零件已改变了它们的 传统制造方法。一向是铸造出的机座、机壳、大齿轮 等零件,已有很大一部分改用了焊接。
A A-A
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§7-4 过盈联接
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