第七章连结成形基础
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《连接成形》课件
激光焊工艺
总结词
一种利用激光光束进行焊接的方法
详细描述
激光焊工艺是利用激光光束进行焊接的方法。它通常需要一个激光器、光束传输系统和工件。激光器产生高能光 束，通过光束传输系统将光束传输到工件上，通过光束产生的热量和压力，实现连接。
摩擦焊工艺
总结词
一种利用摩擦热能进行焊接的方法
详细描述
摩擦焊工艺是利用摩擦热能进行焊接的方法。它通常需要一 个夹具、旋转轴和工件。夹具将工件固定在一起，旋转轴将 工件旋转并施加压力，通过摩擦产生的热量，实现连接。
04
连接成形的材料与设备
连接成形常用材料
金属材料
01
如不锈钢、铝合金、铜等，具有良好的导电导热性能和机械强
度。
非金属材料
02
如塑料、陶瓷、玻璃等，具有优异的绝缘性能和化学稳定性。
复合材料
03
由两种或多种材料组成，具有各组成材料的优点，如强度高、
重量轻等。
连接成形设备介绍
电阻焊机
利用电流通过电阻产生热量实现焊接，适用于金 属材料的连接。
未来连接成形技术展望
未来连接成形技术的发展将更加注重环保、高效、智能化和个性化。如激光3D打印技术等新型连接成形 技术将进一步拓展应用领域，提高生产效率和产品质量。
02
连接成形的基本原理
熔化焊接的原理
01
熔化焊接是通过加热使两个材料熔化，然后冷却凝 固后连接在一起的方法。
02
熔化焊接需要使用热源将两个材料熔化，然后通过 毛细作用或重力作用将熔化的金属相互连接。
激光焊接的原理
激光焊接是利用高能激光束照射在材料表面，使材料 熔化并快速冷却凝固，从而实现连接的方法。
激光焊接需要使用高能激光器，将激光束聚焦到材料 表面，使材料熔化并形成熔池，同时通过精确控制激
连接成形(电弧焊)
Ch3 连接成形
§1 熔焊成形基础
二、焊接接头的组织和性能
（二）熔合区和热影响区的组织和性能
（3）正火区 在1100℃～Ac3之间，宽约1.2～ 4.0mm。焊后空冷使该区的金属进行了正火处理， 故其组织为均匀而细小的铁素体和珠光体，力学 性能优于母材。 （ 4 ）不完全重结晶区 也称部分正火区，温度在 Ac3～Ac1之间。焊接时，只有部分组织转变为奥氏 体；冷却后获得细小的铁素体和珠光体，其余部 分仍为原始组织，因此晶粒大小不均匀，力学性 2017/9/4 14
Ch3 连接成形
§1 熔焊成形基础
二、焊接接头的组织和性能
焊接时电弧的高温使被焊金属局部加热熔化， 同时加入填充金属（焊条或焊丝），形成金属液 体熔池。
当电弧移开时，由于周围冷态金属的导热，使 熔池的温度迅速降低，熔池即凝固成焊缝。焊缝 周围的母材金属，被电弧加热到不同温度（从室 温直至熔化温度），相当于受到一次不同规范的 热处理，电弧移开后又冷却下来，组织和性能发 生了变化，形成热影响区。
Ch3 连接成形
§1 熔焊成形基础
2017/9/4
16
2017/9/4
焊缝和热影响区统称为焊接接头。
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Ch3 连接成形
§1 熔焊成形基础
二、焊接接头的组织和性能
接头由焊缝金属、熔合区和焊接热影响区组成。
（一）焊缝金属的组织和性能
焊缝金属在结晶时，以熔池和母材金属交界处 的半熔化金属晶粒为晶核，沿着垂直于散热面方 向反向生长为柱状晶，最后这些柱状晶在焊缝中 心相接触而停止生长。由于焊缝组织是铸态组织， 故晶粒粗大、成分偏析，组织不致密。
2017/9/4 7
Ch3 连接成形
§1 熔焊成形基础
金属的连接成型基础课件
金属的连接成型基础课件1. 引言金属的连接成型是指通过不同的方法和技术将金属材料连接在一起形成具有一定结构和功能的零件或构件的过程。
金属连接的质量和可靠性在工程实践中具有重要的意义。
本课件旨在介绍金属的连接成型的基础知识，包括常用的连接方法和工艺，以及其在工程实践中的应用。
2. 常用金属连接方法在金属的连接成型中，常用的连接方法包括焊接、螺纹连接、铆接和黏接等。
下面对每种连接方法进行详细介绍：2.1 焊接焊接是将金属材料通过加热、熔化或迅速加热并压合的方法，使其形成永久性的连接。
常见的焊接方法包括电弧焊、气体焊、激光焊和电阻焊等。
焊接具有连接强度高、连接性能稳定和适用于多种金属材料的优点，被广泛应用于航空、航天、汽车和建筑等领域。
2.2 螺纹连接螺纹连接是通过螺纹的配合使两个或多个金属零件相互连接的方法。
螺纹连接通常需要使用螺纹刀具对金属材料进行螺纹加工，并通过螺纹的配合紧固螺纹连接件。
螺纹连接具有拆卸方便、连接可靠和适用于高温和高压环境的特点，常用于机械设备和管道系统的连接。
2.3 铆接铆接是通过在两个或多个金属材料之间插入和压紧铆钉或铆钉组件，形成永久性连接的方法。
铆接是一种非常常见的连接方法，适用于不同类型和厚度的金属材料的连接。
铆接连接具有高强度、耐腐蚀和抗振动的特点，在航空、航天和汽车等领域得到广泛应用。
2.4 黏接黏接是通过使用黏合剂将两个或多个金属材料粘结在一起形成永久性连接的方法。
黏接方法适用于金属材料与其他材料（如塑料、陶瓷等）的连接，黏接剂的选择和使用非常关键。
黏接连接具有连接轻便、连接面积大和不会对金属材料造成热损伤的优点，被广泛应用于航空、航天和电子工业等领域。
3. 金属连接的工艺和注意事项在进行金属的连接成型过程中，需要注意一些工艺和注意事项，以确保连接质量和可靠性。
3.1 清洁和准备工作在进行金属连接之前，需要对连接表面进行清洁和准备工作，以去除污垢和氧化物。
常用的清洁方法包括机械清洗、溶剂清洗和电解清洗等。
连接成型知识点总结
连接成型知识点总结一、概述连接成型是一种制造工艺，它将多个零部件通过连接件进行固定，从而完成整体装配过程。
连接成型工艺具有广泛的应用范围，在机械、汽车、航空航天、家电等领域都有着重要的作用。
连接成型工艺的质量直接关系到产品的安全性、可靠性和使用寿命，因此对连接成型的工艺技术和质量要求非常严格。
二、连接成型的类型1. 机械连接机械连接是指通过螺纹连接、键连接、销连接等方式将零部件固定在一起的连接成型工艺。
机械连接通常需要使用各种连接件，如螺栓、螺母、螺钉、挤压销等。
2. 焊接连接焊接连接是指通过熔化材料，使得被连接零部件产生永久性结合的连接成型工艺。
焊接连接可以分为气焊、电弧焊、激光焊、等离子焊等不同类型。
3. 粘接连接粘接连接是指通过使用粘合剂或者胶水将零部件固定在一起的连接成型工艺。
粘接连接具有良好的密封性和抗震性，适用于需要减小连接面积或者连接表面不规则的场合。
4. 钳合连接钳合连接是指通过利用夹具将零部件压合在一起的连接成型工艺。
钳合连接通常应用于要求连接部位平整度高、尺寸精度要求高的场合。
5. 压接连接压接连接是指通过利用压力将零部件连接在一起的连接成型工艺。
压接连接通常用于连接面积较大、要求承载能力高的场合。
三、连接成型的工艺流程1. 设计连接形式在进行连接成型之前，首先要确定连接形式，选择适当的连接件或者连接工艺。
在进行机械连接时，需要对连接部位进行结构设计，确定螺纹、键槽、销槽等连接形式，以及选用合适的连接件。
2. 材料准备根据连接成型的要求，选用合适的连接件或者连接材料。
在进行焊接连接时，需要准备焊接材料、焊接设备、电极等；在进行粘接连接时，需要准备胶水、粘合剂等。
3. 过程控制连接成型的过程控制非常重要，它直接影响到连接质量。
在进行机械连接时，需要控制螺纹工艺、键槽加工、销的安装等过程；在进行焊接连接时，需要控制焊接温度、焊接时间、焊接压力等过程；在进行粘接连接时，需要控制胶水固化时间、固定压力等过程。
冶金连接成形基础
3、对熔化金属的保护和冶金处理
①对焊接区采取机械保护，防止空气污染熔化金属。如采用 焊条药皮、焊剂或保护气体等，使焊接区的熔化金属被熔 渣和气体保护，与空气隔绝，避免熔化金属受到污染；
②对熔池采用冶金处理，去除有害杂质，增加合金元素。为 了除去已经进入熔池中的有害杂质，可通过在焊条药皮或 焊剂中加入铁合金等对熔化金属进行脱氧、脱硫、去氢和 渗合金等，以保证和调整焊缝金属的化学成分。
（1）焊接变形的种类
焊接纵向收缩变形
焊接横向收缩变形
焊接角变形
焊接弯曲变形
焊接波浪变形
2)控制焊接变形的措施
采用反变形法
刚性固定法
选择合理的装配焊接顺序 选择合理的焊接方法和焊接工艺参数
合理
不合理
3) 矫正焊接变形的方法
四、金属的焊接性
1、金属焊接性的含义
金属焊接性：指金属材料对焊接加工的适应能力。主要 是指在一定焊接工艺条件下(焊接方法、焊接材料、焊接工 艺、结构型式)，焊接成符合设计要求、满足使用要求的构 件的难易程度。焊接性包括两个方面： 结合性能：是指某种材料在给定的焊接工艺条件下，形成 完整而无缺陷的焊接接头的能力。
CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%)
冷裂纹敏感系数 除化学成分外，板厚（刚性约束）、焊缝含氢量等也对 焊接性有影响。
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B
Pw=Pcm+H/60 + d/600 (%) T=1440Pw-392 (℃)
易淬火钢热影响区构成示意图
①对焊接区采取机械保护，防止空气污染熔化金属。如采用 焊条药皮、焊剂或保护气体等，使焊接区的熔化金属被熔 渣和气体保护，与空气隔绝，避免熔化金属受到污染；
②对熔池采用冶金处理，去除有害杂质，增加合金元素。为 了除去已经进入熔池中的有害杂质，可通过在焊条药皮或 焊剂中加入铁合金等对熔化金属进行脱氧、脱硫、去氢和 渗合金等，以保证和调整焊缝金属的化学成分。
（1）焊接变形的种类
焊接纵向收缩变形
焊接横向收缩变形
焊接角变形
焊接弯曲变形
焊接波浪变形
2)控制焊接变形的措施
采用反变形法
刚性固定法
选择合理的装配焊接顺序 选择合理的焊接方法和焊接工艺参数
合理
不合理
3) 矫正焊接变形的方法
四、金属的焊接性
1、金属焊接性的含义
金属焊接性：指金属材料对焊接加工的适应能力。主要 是指在一定焊接工艺条件下(焊接方法、焊接材料、焊接工 艺、结构型式)，焊接成符合设计要求、满足使用要求的构 件的难易程度。焊接性包括两个方面： 结合性能：是指某种材料在给定的焊接工艺条件下，形成 完整而无缺陷的焊接接头的能力。
CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%)
冷裂纹敏感系数 除化学成分外，板厚（刚性约束）、焊缝含氢量等也对 焊接性有影响。
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B
Pw=Pcm+H/60 + d/600 (%) T=1440Pw-392 (℃)
易淬火钢热影响区构成示意图
材料成形技术基础焊接成形技术ppt课件
三 钨极氩弧焊 (Tungsten Inert—Gas Arc Welding TIG ) 1.基本原理 也称非熔化极氩弧焊，利用惰性气体作保护气体，电极用 难熔金属（钨或钨合金）棒，焊件作为另一个电极。通过 钨极与焊件之间产生的电弧加热和熔化焊件及填充金属， 形成焊接接头
TIG原理示意 1-钨极电极夹头，2-钨电极，3-焊 枪手把，4-氩气瓶，5-焊接电源， 6-电弧，7-保护气体，8-焊枪气体
生产效率高，比手工定弧焊高1～3倍 明弧无渣、抗锈能力强，降低焊缝含氢量 焊接成本低，只有手工电弧焊的40%～50% 适用面广，可用于各种位置焊接 熔滴过渡形式：滴状过渡、短路过渡、潜弧射滴过渡
§7-1 典型弧焊方法
5.药芯焊丝气体保护焊
综合了手工电弧焊和普通熔化极气体保护焊特点 优点：
§7-1 典型弧焊方法
•钼及铬钼耐热钢焊条：R×××（R：耐热钢焊条； ×：熔敷金属化学成分等级；×：不同牌号编号；×： 焊接电流种类和药皮类型焊接电流种类和药皮类型） 例：R317 •不锈钢焊条：G×××或A×××。G或A表示不锈 钢焊条；（×：焊缝金属主要化学成分组分等级；× ：不同牌号编号；×：焊接电源种类和药皮类型） 例：G202、A137
3.熔滴过渡类型： • 自由过渡－熔滴从焊丝端头脱落后，通过电弧空间自由 运动一段距离后落入熔池。又分为：滴状过渡和喷射过 渡两种 • 滴状过渡熔滴直径大于焊丝直径，它分为：轴向滴状过 渡和非轴向滴状过渡两种 • 喷射过渡熔滴直径等于或小于焊丝直径，熔滴沿焊丝轴 线过渡 • 短路过渡－特点是弧长短。一般短路频率 20～200次 • 混短合路过过渡渡－的较混大合电过流渡CO2焊及药芯焊丝焊属自由过渡和
易烧损。 • 工件接电源负，熔深浅，一般不推荐使用。 DC脉冲： • 采用可控的脉冲电流加热工件，输入热量小，工件变形
TIG原理示意 1-钨极电极夹头，2-钨电极，3-焊 枪手把，4-氩气瓶，5-焊接电源， 6-电弧，7-保护气体，8-焊枪气体
生产效率高，比手工定弧焊高1～3倍 明弧无渣、抗锈能力强，降低焊缝含氢量 焊接成本低，只有手工电弧焊的40%～50% 适用面广，可用于各种位置焊接 熔滴过渡形式：滴状过渡、短路过渡、潜弧射滴过渡
§7-1 典型弧焊方法
5.药芯焊丝气体保护焊
综合了手工电弧焊和普通熔化极气体保护焊特点 优点：
§7-1 典型弧焊方法
•钼及铬钼耐热钢焊条：R×××（R：耐热钢焊条； ×：熔敷金属化学成分等级；×：不同牌号编号；×： 焊接电流种类和药皮类型焊接电流种类和药皮类型） 例：R317 •不锈钢焊条：G×××或A×××。G或A表示不锈 钢焊条；（×：焊缝金属主要化学成分组分等级；× ：不同牌号编号；×：焊接电源种类和药皮类型） 例：G202、A137
3.熔滴过渡类型： • 自由过渡－熔滴从焊丝端头脱落后，通过电弧空间自由 运动一段距离后落入熔池。又分为：滴状过渡和喷射过 渡两种 • 滴状过渡熔滴直径大于焊丝直径，它分为：轴向滴状过 渡和非轴向滴状过渡两种 • 喷射过渡熔滴直径等于或小于焊丝直径，熔滴沿焊丝轴 线过渡 • 短路过渡－特点是弧长短。一般短路频率 20～200次 • 混短合路过过渡渡－的较混大合电过流渡CO2焊及药芯焊丝焊属自由过渡和
易烧损。 • 工件接电源负，熔深浅，一般不推荐使用。 DC脉冲： • 采用可控的脉冲电流加热工件，输入热量小，工件变形
-连接成形
钎焊：母材不熔化，仅靠焊料熔化填入间隙与母材作用
从冶金的角度，根据焊区特点可分为三大类：
液相焊接：
利用热源加热待焊部位，使之熔化，利用液相的相容而实 现原子间结合。
固相焊接：
利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使 待焊表面的温度升高，（但一般低于母材金属熔点），通 过调节温度、压力和时间以充分进行扩散而实现原子间结 合。
1、 矿石… 钛铁矿、大理石、长石
等
2、金属或合金… 锰铁、硅铁、铝粉等 3、化工制品… 钛白粉、水玻璃等 4、有机物… 淀粉、木粉等
焊丝：（实芯焊丝）
焊丝中常加Mn、Si、Mo，含碳小于0.10％
用CO2气体保护焊时CO2具有强氧化作 用，焊丝中必须含有足够量的脱氧合金元 素。
H08Mn2SiA用于焊接低碳钢及16Mn钢， H08Mn2SiMoA可用于焊接σt≥600MPa低 合金高强钢。
焊接裂纹：
热裂：严格控制S、P
填满弧坑
减慢焊接速度（减小最后结晶区应力） 改善焊缝形状（避免熔深过大的梨形焊缝） 冷裂：主要是氢致脆性（延迟裂纹） 气孔：清除焊件锈、油
烘干焊条
提高高温熔池保持时间，让气体排除。 降低焊接电流，避免气剂过早分解。 采用短弧焊
第二节
一、电阻焊
压力焊
二、摩擦焊
三、扩散焊
熔化焊：
焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊、
电子束焊、激光焊
压焊：
电阻焊、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊
钎焊： 扩散焊：
一般扩散焊、瞬间液相扩散焊、超塑性成扩散焊
焊
焊接的实质
接
焊接的实质是借助加热或加压、或同时加热和加 压，以实现原子结合。
焊接过程的本质就是通过适当的物理及化学过程，使两个分离表面 的金属原子接近到晶格距离（0.3~0.5nm），形成金属键，从而使两 金属连为一体，达到焊接的目的。 加热源包括：
连接成形概要课件
引入自动化设备
使用自动化设备可以减少人工操作，提高连接效率和质量稳定性。
05 连接成形发展趋势与挑战
新材料的应用挑战
1 2 3
高强度钢的应用
高强度钢具有较高的强度和硬度，可以显著提高 连接件的承载能力，但同时也增加了焊接过程中 裂纹、气孔等缺陷的风险。
铝合金的应用
铝合金具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但铝合 金的熔点较低，焊接过程中易产生热裂纹和气孔 。
飞机胶接案例分析
总结词
高强度、耐高温、密封性好
详细描述
飞机胶接案例展示了如何利用高性能胶黏剂将各个零部件连 接在一起。这种连接方式能够提供高强度、耐高温和良好的 密封性能，确保飞机在各种环境下的安全性和可靠性。
建筑机械连接案例分析
总结词
快速、灵活、坚固
VS
详细描述
建筑机械连接案例展示了如何利用快速、 灵活和坚固的螺栓连接方式将各个零部件 连接在一起。这种连接方式能够提高建筑 机械的工作效率和稳定性，确保建筑过程 中的安全性和可靠性。
形成牢固的连接。
连接成形工艺可以生产出重量轻 、强度高、性能可靠的连接部件
。
连接成形的特点
01
02
03
04
高效性
连接成形工艺可以在短时间内 完成大量零件的连接，生产效
率高。
灵活性
连接成形工艺适用于不同形状 、尺寸和材料的金属零件，具
有广泛的灵活性。
可靠性
连接成形工艺可以获得牢固的 连接，具。
连接成形的历史与发展
连接成形工艺起源于20世纪初 ，最初用于航空工业的制造。
随着科技的不断进步，连接成 形工艺不断发展，逐渐应用于 汽车、电子、建筑等领域。
现代连接成形工艺已经实现了 自动化和数字化，提高了生产 效率和产品质量。
使用自动化设备可以减少人工操作，提高连接效率和质量稳定性。
05 连接成形发展趋势与挑战
新材料的应用挑战
1 2 3
高强度钢的应用
高强度钢具有较高的强度和硬度，可以显著提高 连接件的承载能力，但同时也增加了焊接过程中 裂纹、气孔等缺陷的风险。
铝合金的应用
铝合金具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但铝合 金的熔点较低，焊接过程中易产生热裂纹和气孔 。
飞机胶接案例分析
总结词
高强度、耐高温、密封性好
详细描述
飞机胶接案例展示了如何利用高性能胶黏剂将各个零部件连 接在一起。这种连接方式能够提供高强度、耐高温和良好的 密封性能，确保飞机在各种环境下的安全性和可靠性。
建筑机械连接案例分析
总结词
快速、灵活、坚固
VS
详细描述
建筑机械连接案例展示了如何利用快速、 灵活和坚固的螺栓连接方式将各个零部件 连接在一起。这种连接方式能够提高建筑 机械的工作效率和稳定性，确保建筑过程 中的安全性和可靠性。
形成牢固的连接。
连接成形工艺可以生产出重量轻 、强度高、性能可靠的连接部件
。
连接成形的特点
01
02
03
04
高效性
连接成形工艺可以在短时间内 完成大量零件的连接，生产效
率高。
灵活性
连接成形工艺适用于不同形状 、尺寸和材料的金属零件，具
有广泛的灵活性。
可靠性
连接成形工艺可以获得牢固的 连接，具。
连接成形的历史与发展
连接成形工艺起源于20世纪初 ，最初用于航空工业的制造。
随着科技的不断进步，连接成 形工艺不断发展，逐渐应用于 汽车、电子、建筑等领域。
现代连接成形工艺已经实现了 自动化和数字化，提高了生产 效率和产品质量。
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CO2气体保护焊示意图
和车辆制造。
4）.气焊 气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧 时放出的热量为热源的焊接工艺。
它主要用于铜、铝等有色金属的焊接、黑 色金属薄板的焊接以及野外无电源不能电 焊的场合。
2
压 力 焊
压力焊（俗称固态焊）是在压力（或同时加热）作 用下，在被焊的分离金属结合面产生塑性变形而使金属
点焊形成过程示意图
滚焊形成过程示意图
对焊
对 焊 是
利用电阻热将 两个工件的整 个端面焊接起 来的一种焊接
方法。
对焊示意图
摩擦焊
摩擦焊是利用工件之间的相互摩擦产生的热量同时
加压使工件连接到一起的焊接方法。
摩擦焊示意图
爆炸焊
爆炸焊是利用爆炸产生的巨大冲击波能量，使界面
在大的接触压力下焊接在一起。
1—4—3—2
1— 4 — 5 — 2 — 3 — 6
（5）焊后矫正处理 包括机械矫正和火焰矫正。
（6）采用焊前刚性固定组装焊接，限制产生焊接 变形，但这样会产生较大的焊接应力。采用定位 焊组装也可防止焊接变形。
7.3粘接成形
7.3.1胶接及其应用
胶接是利用胶粘剂在一定条件下把预制的元件联接在一起， 并具有一定的联接强度的不可拆联接
(1)粘接技术的优点： ①可以有效地应用于不同种类的金属或非金属之间的连接，这是 焊接难以做到的。 ②胶粘剂可均匀地分布于粘接面，没有焊点、螺栓连接或铆钉连 接所存在的应力集中问题。 ③粘接结构可以节省铆钉、螺栓(母)等标准件的应用，能够减轻 产品的重量。 ④粘接件中的连接缝具有对水、空气或其它环境介质的优良密封 性，这是铆接和螺栓连接不具备的。 ⑤粘接技术可以节省金属材料、密封材料，提高工作效率，综合 经济效益比较客观。 (2)粘接技术的缺点： ①粘接强度还不够高，外界环境或职工熟练程度对粘接效果影响 较大。 ②胶粘剂大多属于合成有机高分子物质，其耐高低温的性能是有 限的，一般胶粘剂只能在-50～100℃的温度范围内正常工作。 ③在光、热、空气及其它因素的作用下，胶粘剂会产生老化、断 裂、气泡等现象，影响使用寿命。 ④大部分胶粘剂属有毒物质，操作过程中会挥发出有刺激性的气 体或气味，危害人体健康
键
销 铆钉 粘结 弹性卡 接 焊接 榫接
轴和轴上零件的固定
组合装配时的辅助零件，用来固定零件 之间的相对位置 桥梁框架、飞机等 连接金属与非金属，某些脆性材料 包装、容器盖 铁及其合金，铜及其合金，铝及其合金 的连接 建筑、家具设计
构造简单，装拆方便
承受载荷不大 抗震，耐冲击和牢固可 靠 不引起应力集中，表面 平整，耐腐蚀 使用方便 焊缝强度高，工作效率 高，工艺简单 结构稳定性好
7.2.2工业设计中常用的焊接方法简介
1 熔 化 焊
熔化焊是焊接最基本的焊接方法。根据焊接能源种 类、能源传递介质和方式的不同，熔化焊可分为电弧焊、 气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。
熔化焊的基本原理
熔化焊的基本原理是指将填充材料（如焊丝）和工
件的连接区基体材料共同加热至熔化状态，在连接处形
成熔池，熔池中的液态金属冷却凝固后形成牢固的焊接
接头，使分离工件连接成为一个整体。
1）.焊条电弧焊
利用电弧所产生的热量将被焊金属和焊条金属 熔化，并形成一种永久接头的过程，称为电弧焊。
焊接电弧
焊接电弧是在电极和 工件间的气体介质中常时间 放电的现象。 电弧引燃时，弧柱中充 满了高温电离气体，发出大
焊接方法的应用：
（1）制造金属结构件； （2）制造机器零件和工具； （3）修复
退出
焊接方法
手弧焊
电弧焊
气体保护焊 埋弧焊
电阻焊 摩擦焊 软钎焊
电渣焊
熔 焊
等离子弧焊
压 力 焊
超声波焊 爆炸焊 扩散焊
钎 焊
硬钎焊
电子束焊
激光焊
高频焊
熔化焊
接头局部加热 至熔化状态，通过 结晶凝固而连接成 不可拆卸的整体主 要包括电弧焊等。
氩弧焊分为： 熔化极氩弧焊； 不熔化极氩弧焊。
适于焊接各类合金 钢、不锈钢、耐热 钢，非铁金属及锆、 钽、钼等有色金属 材料；但氩气较贵， 相对成本高。广泛 用于造船和车辆制 造。
CO2气体保护焊
用焊丝作电
极，焊丝自 动送进并熔 化，用CO2 气体保护熔 池金属，隔 离空气。 应用 广泛用于造船
埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）
焊丝与焊剂
焊接材料 相当 于药 皮
相当 于焊 芯 焊 丝 熔炼 焊剂
焊 剂
陶瓷 焊剂
埋弧焊主要特点
a焊缝质量好，焊缝均匀美观； b 焊接效率高。电流大，熔深大，焊接速度 快，焊丝自动进给。 c 节省焊接材料，中厚板不开坡口，一次焊 透，多余焊剂回收使用，降低了损耗。 d 劳动条件较好，暗弧操作，实现了机化， 减少了烟尘。 e 应用范围比较窄 一般限于平焊位置、形状简单的 长焊缝。主要用于焊接碳钢、低合金高强度钢，也可 用于焊接不锈钢。
硬钎焊
硬钎焊是指使用的钎料熔点高于450℃的钎焊。其主
要加热方式有：火焰加热、电阻加热、感应加热、炉内加
热、盐浴加热等。软钎焊的接头强度不高（＞500MPa）。
硬钎焊所用的钎剂主要有：硼砂、硼酸和氟化物等。 硬钎料主要用于钎焊受力大，工作温度较高的工件。
7.2.3金属材料的焊接
1.金属材料的焊接性能 金属材料的焊接性能又称为可焊性。是指金属材料 在一定的条件下通过焊接形成优质接头的性能。
焊条电弧焊的特点
优点：焊条电弧焊因其设备简单，能广泛应用。对不规则的 焊缝、短焊缝、仰焊缝、高空和狭窄位置的焊缝。采用焊条 电弧焊。可以通过工艺调整来减小变形和改善应力分布。 缺点：生产效率低，焊接质量受焊工水平影响，劳动强度大， 不适于特殊金属以及薄板焊接
2）.埋弧自动焊
埋弧自动焊是利用专门的机械设备自动完成手工电 弧焊中的引燃电弧、送进焊条以及移动电弧等焊接动作，
•当拘束很大时（如大平板对接），则会产生残余应力，无 残余变形。 •当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生残余应力，又产 生残余变形。
焊件焊后的变形形式主要有： 尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。
焊接变形与应力的危害
工件焊接后产生变形和应力对结构的制造和使用会产 生不利影响。
产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困 难，间隙大小不一致等，从而影响焊件质量。 焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降低承载能 力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，应力的存在会诱发 应力腐蚀裂纹。 残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产 生一定的变形，使构件尺寸不稳定，所以减少和防止焊 接变形和应力是十分必要的。
7.2焊接成型工艺
焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或 不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。 焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。 焊接结构的优点： （1）接头构造合理，应力集中系数较小，接头的 工作效能比较高； （2）节省金属，减轻结构本身质量； （3）水密性和气密性好。 （4）设计比较简单 （5）制造周期短，成本低，经济效益好。
钢焊条焊接钢材时的焊接电弧
量的光和热。
手工电弧焊的焊接过程
焊 条 焊 芯 电 弧 药 皮 电 弧
焊缝附近 基体金属
熔化
熔 渣
CO2↑
焊 缝
保护熔池
电焊条
焊条组成：电焊条由焊芯和药皮组成。
焊芯的作用：导电与充填焊缝。 药皮的作用：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金
属的有害作用，保证焊缝金属的脱氧和加入合金元素。
防止或减小焊接变形措施
（1）结构设计合理； （2）采用正当焊接工艺； 如：刚性固定法 反变形法
用夹具防止焊件变形示意图
（3）焊缝分散，不宜密集和过于交叉；焊缝设 计时应尽可能对称布置。
（4）合理安排焊接次序；对于长焊缝，可 许时应分段施焊。
3 3 1 2
3 2 1 4 5 6
4
2 1 1—2—3—4 4
连接成为整体的焊接工艺。
1 电阻焊
电阻焊是利用电流通过被焊工件以及接触部分产生 电阻热，使接触部位达到塑性或局部熔化状态，加压焊
合而使工件焊接在一起的焊接方法。主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊来自焊接分类电阻焊
根据焊接接头
点 焊
形式的差异
滚 焊
对 焊
点焊和滚焊（缝焊）
工艺步骤：
加 压 通 电 断电保压 去 压
3
钎
焊
钎焊是利用熔点比被焊接金属熔点低的金属作钎料， 将钎料与工件一起加热到钎料熔化状态，借助毛细管作 用将其吸入到固态间歇内，使钎料与固态工件表面发生
原子的相互扩散、溶解和化合而连成整体的焊接方法。
钎焊接头的形成过程
钎焊接头的形成包括两个过程：⑴ 钎料熔化和流入、
填充接头间歇形成钎料充满焊缝的过程；⑵ 液态钎料与 钎焊金属相互作用。
软钎焊和硬钎焊
软钎焊
软钎焊是指使用的钎料熔点低于450℃的钎焊，通常
用烙铁加热。软钎焊的接头强度不高（＜70MPa）。 含少量锑的锡铁合金钎料应用最广泛。 软 钎 焊 所 用 的 钎 剂 主 要 有 ： 松 香 、 ZnCl2 溶 液 、 ZnCl2钎剂膏等（钎剂主要用来清除氧化物，保护钎焊区， 增加润湿性）。 软钎料主要应用于焊接受力不大的常温工作的仪表、 导电元件等。
角 接 接 头
3.低碳钢的焊接
低碳钢的焊接性能良好，不需要采用特殊的工艺 措施就可以获得良好的接头。
4.低合金钢的焊接
对于普通低合金钢，强度等级低的可焊性良好， 强度等级高。可焊性差，需采用一定工艺措施保 证质量，焊前预热焊后热处理。
7.2.4 焊接变形和焊接应力
和车辆制造。
4）.气焊 气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧 时放出的热量为热源的焊接工艺。
它主要用于铜、铝等有色金属的焊接、黑 色金属薄板的焊接以及野外无电源不能电 焊的场合。
2
压 力 焊
压力焊（俗称固态焊）是在压力（或同时加热）作 用下，在被焊的分离金属结合面产生塑性变形而使金属
点焊形成过程示意图
滚焊形成过程示意图
对焊
对 焊 是
利用电阻热将 两个工件的整 个端面焊接起 来的一种焊接
方法。
对焊示意图
摩擦焊
摩擦焊是利用工件之间的相互摩擦产生的热量同时
加压使工件连接到一起的焊接方法。
摩擦焊示意图
爆炸焊
爆炸焊是利用爆炸产生的巨大冲击波能量，使界面
在大的接触压力下焊接在一起。
1—4—3—2
1— 4 — 5 — 2 — 3 — 6
（5）焊后矫正处理 包括机械矫正和火焰矫正。
（6）采用焊前刚性固定组装焊接，限制产生焊接 变形，但这样会产生较大的焊接应力。采用定位 焊组装也可防止焊接变形。
7.3粘接成形
7.3.1胶接及其应用
胶接是利用胶粘剂在一定条件下把预制的元件联接在一起， 并具有一定的联接强度的不可拆联接
(1)粘接技术的优点： ①可以有效地应用于不同种类的金属或非金属之间的连接，这是 焊接难以做到的。 ②胶粘剂可均匀地分布于粘接面，没有焊点、螺栓连接或铆钉连 接所存在的应力集中问题。 ③粘接结构可以节省铆钉、螺栓(母)等标准件的应用，能够减轻 产品的重量。 ④粘接件中的连接缝具有对水、空气或其它环境介质的优良密封 性，这是铆接和螺栓连接不具备的。 ⑤粘接技术可以节省金属材料、密封材料，提高工作效率，综合 经济效益比较客观。 (2)粘接技术的缺点： ①粘接强度还不够高，外界环境或职工熟练程度对粘接效果影响 较大。 ②胶粘剂大多属于合成有机高分子物质，其耐高低温的性能是有 限的，一般胶粘剂只能在-50～100℃的温度范围内正常工作。 ③在光、热、空气及其它因素的作用下，胶粘剂会产生老化、断 裂、气泡等现象，影响使用寿命。 ④大部分胶粘剂属有毒物质，操作过程中会挥发出有刺激性的气 体或气味，危害人体健康
键
销 铆钉 粘结 弹性卡 接 焊接 榫接
轴和轴上零件的固定
组合装配时的辅助零件，用来固定零件 之间的相对位置 桥梁框架、飞机等 连接金属与非金属，某些脆性材料 包装、容器盖 铁及其合金，铜及其合金，铝及其合金 的连接 建筑、家具设计
构造简单，装拆方便
承受载荷不大 抗震，耐冲击和牢固可 靠 不引起应力集中，表面 平整，耐腐蚀 使用方便 焊缝强度高，工作效率 高，工艺简单 结构稳定性好
7.2.2工业设计中常用的焊接方法简介
1 熔 化 焊
熔化焊是焊接最基本的焊接方法。根据焊接能源种 类、能源传递介质和方式的不同，熔化焊可分为电弧焊、 气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。
熔化焊的基本原理
熔化焊的基本原理是指将填充材料（如焊丝）和工
件的连接区基体材料共同加热至熔化状态，在连接处形
成熔池，熔池中的液态金属冷却凝固后形成牢固的焊接
接头，使分离工件连接成为一个整体。
1）.焊条电弧焊
利用电弧所产生的热量将被焊金属和焊条金属 熔化，并形成一种永久接头的过程，称为电弧焊。
焊接电弧
焊接电弧是在电极和 工件间的气体介质中常时间 放电的现象。 电弧引燃时，弧柱中充 满了高温电离气体，发出大
焊接方法的应用：
（1）制造金属结构件； （2）制造机器零件和工具； （3）修复
退出
焊接方法
手弧焊
电弧焊
气体保护焊 埋弧焊
电阻焊 摩擦焊 软钎焊
电渣焊
熔 焊
等离子弧焊
压 力 焊
超声波焊 爆炸焊 扩散焊
钎 焊
硬钎焊
电子束焊
激光焊
高频焊
熔化焊
接头局部加热 至熔化状态，通过 结晶凝固而连接成 不可拆卸的整体主 要包括电弧焊等。
氩弧焊分为： 熔化极氩弧焊； 不熔化极氩弧焊。
适于焊接各类合金 钢、不锈钢、耐热 钢，非铁金属及锆、 钽、钼等有色金属 材料；但氩气较贵， 相对成本高。广泛 用于造船和车辆制 造。
CO2气体保护焊
用焊丝作电
极，焊丝自 动送进并熔 化，用CO2 气体保护熔 池金属，隔 离空气。 应用 广泛用于造船
埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）
焊丝与焊剂
焊接材料 相当 于药 皮
相当 于焊 芯 焊 丝 熔炼 焊剂
焊 剂
陶瓷 焊剂
埋弧焊主要特点
a焊缝质量好，焊缝均匀美观； b 焊接效率高。电流大，熔深大，焊接速度 快，焊丝自动进给。 c 节省焊接材料，中厚板不开坡口，一次焊 透，多余焊剂回收使用，降低了损耗。 d 劳动条件较好，暗弧操作，实现了机化， 减少了烟尘。 e 应用范围比较窄 一般限于平焊位置、形状简单的 长焊缝。主要用于焊接碳钢、低合金高强度钢，也可 用于焊接不锈钢。
硬钎焊
硬钎焊是指使用的钎料熔点高于450℃的钎焊。其主
要加热方式有：火焰加热、电阻加热、感应加热、炉内加
热、盐浴加热等。软钎焊的接头强度不高（＞500MPa）。
硬钎焊所用的钎剂主要有：硼砂、硼酸和氟化物等。 硬钎料主要用于钎焊受力大，工作温度较高的工件。
7.2.3金属材料的焊接
1.金属材料的焊接性能 金属材料的焊接性能又称为可焊性。是指金属材料 在一定的条件下通过焊接形成优质接头的性能。
焊条电弧焊的特点
优点：焊条电弧焊因其设备简单，能广泛应用。对不规则的 焊缝、短焊缝、仰焊缝、高空和狭窄位置的焊缝。采用焊条 电弧焊。可以通过工艺调整来减小变形和改善应力分布。 缺点：生产效率低，焊接质量受焊工水平影响，劳动强度大， 不适于特殊金属以及薄板焊接
2）.埋弧自动焊
埋弧自动焊是利用专门的机械设备自动完成手工电 弧焊中的引燃电弧、送进焊条以及移动电弧等焊接动作，
•当拘束很大时（如大平板对接），则会产生残余应力，无 残余变形。 •当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生残余应力，又产 生残余变形。
焊件焊后的变形形式主要有： 尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。
焊接变形与应力的危害
工件焊接后产生变形和应力对结构的制造和使用会产 生不利影响。
产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困 难，间隙大小不一致等，从而影响焊件质量。 焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降低承载能 力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，应力的存在会诱发 应力腐蚀裂纹。 残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产 生一定的变形，使构件尺寸不稳定，所以减少和防止焊 接变形和应力是十分必要的。
7.2焊接成型工艺
焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或 不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。 焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。 焊接结构的优点： （1）接头构造合理，应力集中系数较小，接头的 工作效能比较高； （2）节省金属，减轻结构本身质量； （3）水密性和气密性好。 （4）设计比较简单 （5）制造周期短，成本低，经济效益好。
钢焊条焊接钢材时的焊接电弧
量的光和热。
手工电弧焊的焊接过程
焊 条 焊 芯 电 弧 药 皮 电 弧
焊缝附近 基体金属
熔化
熔 渣
CO2↑
焊 缝
保护熔池
电焊条
焊条组成：电焊条由焊芯和药皮组成。
焊芯的作用：导电与充填焊缝。 药皮的作用：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金
属的有害作用，保证焊缝金属的脱氧和加入合金元素。
防止或减小焊接变形措施
（1）结构设计合理； （2）采用正当焊接工艺； 如：刚性固定法 反变形法
用夹具防止焊件变形示意图
（3）焊缝分散，不宜密集和过于交叉；焊缝设 计时应尽可能对称布置。
（4）合理安排焊接次序；对于长焊缝，可 许时应分段施焊。
3 3 1 2
3 2 1 4 5 6
4
2 1 1—2—3—4 4
连接成为整体的焊接工艺。
1 电阻焊
电阻焊是利用电流通过被焊工件以及接触部分产生 电阻热，使接触部位达到塑性或局部熔化状态，加压焊
合而使工件焊接在一起的焊接方法。主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊来自焊接分类电阻焊
根据焊接接头
点 焊
形式的差异
滚 焊
对 焊
点焊和滚焊（缝焊）
工艺步骤：
加 压 通 电 断电保压 去 压
3
钎
焊
钎焊是利用熔点比被焊接金属熔点低的金属作钎料， 将钎料与工件一起加热到钎料熔化状态，借助毛细管作 用将其吸入到固态间歇内，使钎料与固态工件表面发生
原子的相互扩散、溶解和化合而连成整体的焊接方法。
钎焊接头的形成过程
钎焊接头的形成包括两个过程：⑴ 钎料熔化和流入、
填充接头间歇形成钎料充满焊缝的过程；⑵ 液态钎料与 钎焊金属相互作用。
软钎焊和硬钎焊
软钎焊
软钎焊是指使用的钎料熔点低于450℃的钎焊，通常
用烙铁加热。软钎焊的接头强度不高（＜70MPa）。 含少量锑的锡铁合金钎料应用最广泛。 软 钎 焊 所 用 的 钎 剂 主 要 有 ： 松 香 、 ZnCl2 溶 液 、 ZnCl2钎剂膏等（钎剂主要用来清除氧化物，保护钎焊区， 增加润湿性）。 软钎料主要应用于焊接受力不大的常温工作的仪表、 导电元件等。
角 接 接 头
3.低碳钢的焊接
低碳钢的焊接性能良好，不需要采用特殊的工艺 措施就可以获得良好的接头。
4.低合金钢的焊接
对于普通低合金钢，强度等级低的可焊性良好， 强度等级高。可焊性差，需采用一定工艺措施保 证质量，焊前预热焊后热处理。
7.2.4 焊接变形和焊接应力