焊接方法与设备其他焊接方法实用教案

1、2022-5-101第一节 电渣焊第1页/共59页第一页，共60页。2022-5-102第一节 电渣焊-原理(yunl)及分类 定义：利用电流通过(tnggu)液态熔渣产生的电阻热进行焊接的方法。第2页/共59页第二页，共60页。2022-5-103第一节 电渣焊-原理(yunl)及分类第3页/共59页第三页，共60页。2022-5-104第一节 电渣焊-原理(yunl)及分类第4页/共59页第四页，共60页。2022-5-105第一节 电渣焊-原理(yunl)及分类第5页/共59页第五页，共60页。2022-5-106第二节 螺柱焊第6页/共59页第六页，共60页。2022-5-107第二节

2、 螺柱焊-定义(dngy)及原理 将螺柱的一端与板件表面接触，通电(tng din)引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定的压力完成焊接的方法称为螺柱焊。螺栓(lushun)板接触面电弧熔化区力力第7页/共59页第七页，共60页。2022-5-108第二节 螺柱焊-特点(tdin)及分类 焊接时间短（1s） 熔深浅 节省材料 设备简单 全位置焊接 冷却速度(sd)快，影响接头延性第8页/共59页第八页，共60页。2022-5-109第二节 螺柱焊-特点(tdin)及分类 电弧(dinh)螺柱焊 电容储能螺柱焊 短周期螺柱焊第9页/共59页第九页，共60页。2022-5-1010第二节 螺柱焊-特点(

3、tdin)及分类第10页/共59页第十页，共60页。2022-5-1011第二节 螺柱焊-特点(tdin)及分类第11页/共59页第十一页，共60页。2022-5-1012第二节 螺柱焊-特点(tdin)及分类第12页/共59页第十二页，共60页。2022-5-1013第二节 螺柱焊-特点(tdin)及分类第13页/共59页第十三页，共60页。2022-5-1014第二节 螺柱焊-特点(tdin)及分类第14页/共59页第十四页，共60页。2022-5-1015第三节 高能(gonng)束焊接第15页/共59页第十五页，共60页。2022-5-1016第三节 高能(gonng)束焊接-电子束焊

4、第16页/共59页第十六页，共60页。2022-5-1017第三节 高能(gonng)束焊接-电子束焊 电子束 极高的功率密度（加速电压：30-150kV,焦点直径小） 精确(jngqu)、快速的可控性第17页/共59页第十七页，共60页。2022-5-1018第三节 高能(gonng)束焊接-电子束焊 焊接方法的优点： 深宽比大 速度快、热影响区小、变形小 焊缝质量(zhling)高（真空作用） 适应性强（材料，板厚） 可达性好 可控性好第18页/共59页第十八页，共60页。2022-5-1019第三节 高能(gonng)束焊接-电子束焊 焊接方法的缺点 设备贵 装配(zhungpi)严格

5、真空室限制 电磁干扰 射线第19页/共59页第十九页，共60页。2022-5-1020第三节 高能束焊接(hnji)-激光焊第20页/共59页第二十页，共60页。2022-5-1021一、激光(jgung)焊接原理 热导焊接(hnji) 深熔焊接(hnji) 热导焊焊缝 深熔焊焊缝 激光焊接激光焊接(hnji)原理及应原理及应用用第21页/共59页第二十一页，共60页。2022-5-1022二、激光深熔焊的几何特征(tzhng)(tzhng)、熔池流动、小孔对光吸收 激光深熔焊几何(j h)特征1 激光束 2 焊接熔池 3 小孔 4 焊缝宽度 5 熔池深度激光深熔焊腔内液体金属的流动(lidn

6、g)1 激光束 2 小孔后部流动(lidng)区 3 小孔内流动(lidng)区 小孔内激光的吸收过程1 激光束 2 等离子体3 熔池后部熔化区4 焊件运动方向 第22页/共59页第二十二页，共60页。2022-5-1023激光束基本(jbn)(jbn)特性 单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。1、单色性 激光中单色性最好的是气体激光器产生的激光。 He-Ne激光器产生的632.8nm谱线，线宽只有10-9nm。 普通光源中单色性最好的用来作为长度基准(jzhn)器的氪灯(Kr86)，其谱线宽度为4.710-3nm。 激光的单色性比一般光要高出106107倍以上 . 自然光由波场范围较宽的光

7、构成，激光自然光由波场范围较宽的光构成，激光的谱线展宽极小，具有很好的单色性。的谱线展宽极小，具有很好的单色性。 单色性决定物质对激光能量单色性决定物质对激光能量(nngling)的的吸收和精细聚焦的可能性；吸收和精细聚焦的可能性；CO2：10.6m CO： 5.4m YAG：1.06m 准分子：准分子：0.24m；激光自然光波长能量第23页/共59页第二十三页，共60页。2022-5-10242、方向性好、亮度高、方向性好、亮度高 从光源发出的激光平行传播的程度成为方向从光源发出的激光平行传播的程度成为方向性。性。 激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于激光器输出的光束发散角度很小，可

8、以小于或等于10-310-5弧度。弧度。 激光通过激光通过(tnggu)直径为直径为D的孔径时，由于衍射会产生一定发散：的孔径时，由于衍射会产生一定发散：激光的方向性带来两个结果： 光源表面(biomin)的亮度高；被照射地方光的照度大。 一个具有10mW功率的He-Ne激光器可产生比太阳高几千倍的亮度，可在屏幕上形成面积很小但照度很大的光斑。第24页/共59页第二十四页，共60页。2022-5-10253、相干性好、相干性好 以适当方法将统一光源发出的光分成两束，以适当方法将统一光源发出的光分成两束，再再 使两束光重使两束光重 合便产生明暗相间的条纹，合便产生明暗相间的条纹，这就是这就是 光

9、的干涉。光的干涉。 自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的杂乱光，合成后不能形成的杂乱光，合成后不能形成(xngchng)整齐有序的大振整齐有序的大振幅光波。幅光波。 激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成(xngchng)相位整齐、规则有序的大振幅光波。相位整齐、规则有序的大振幅光波。 第25页/共59页第二十五页，共60页。2022-5-1026第三节 高能束焊接(hnji)-激光焊 优点 能量(nngling)集中、热影响区小、应力变形小 深宽比大 适应性强 可达性好、易传输 不受电

10、磁干扰 不用真空室、无射线第26页/共59页第二十六页，共60页。2022-5-1027远距离焊接系统(xtng)原理第27页/共59页第二十七页，共60页。2022-5-1028激光焊接的主要问题：激光焊接的主要问题：设备贵设备贵反射问题反射问题组装定位组装定位合金元素的挥发合金元素的挥发 焊接过程中一些高挥发性的合金元素焊接过程中一些高挥发性的合金元素(如硫和如硫和磷磷)从熔池中挥发出来，会导致气孔的产生，而且有很可能产生从熔池中挥发出来，会导致气孔的产生，而且有很可能产生咬边。咬边。冷却速度非常快冷却速度非常快 材料的含碳量成为一个非常重要材料的含碳量成为一个非常重要(zhngyo)的的

11、影响参数，对材料的脆化、微裂纹及疲劳强度都会有影响。影响参数，对材料的脆化、微裂纹及疲劳强度都会有影响。第28页/共59页第二十八页，共60页。2022-5-1029第三节 高能束焊接(hnji)-激光焊 原理(yunl) 自由辐射 受激吸收 受激辐射 条件 粒子集居数反转（粒子数反转）第29页/共59页第二十九页，共60页。2022-5-1030第三节 高能(gonng)束焊接-激光焊激光的形成过程 工作物质 激励、受激辐射 自激振荡增益 外界(wiji)(wiji)能量注入（泵浦） 光学谐振腔 第30页/共59页第三十页，共60页。2022-5-1031第三节 高能束焊接(hnji)-激光

12、焊第31页/共59页第三十一页，共60页。2022-5-1032CO2激光(jgung)的产生1. 激光束2. 切向排风机3. 气流方向4. 热交换器5. 后镜6. 折叠镜7. 高频(o pn)电极8. 输出镜9. 输出窗口 CO2激光器系统(xtng) 一般气流的流动速度较慢一般气流的流动速度较慢, ,将热量从放电腔中带走。将热量从放电腔中带走。第32页/共59页第三十二页，共60页。2022-5-1033YAG激光(jgung)的产生根据工作物质分类：根据工作物质分类： 红宝石：激活离子红宝石：激活离子(lz)Cr3+，波长：，波长：694.3nm，三能级；，三能级； Nd:YAG：激活离

13、子：激活离子(lz)：Nd，波长：，波长：1.06m，四能级；，四能级； 钕玻璃：钕玻璃： 激活离子激活离子(lz)：Nd，波长，波长:1.06m，四能级，四能级 脉冲宽度：脉冲宽度：100500ns，频率：几百，频率：几百62kHz。 第33页/共59页第三十三页，共60页。2022-5-1034YAG激光(jgung)的产生灯泵浦Nd:YAG激光器 大功率激光器中，典型大功率激光器中，典型(dinxng)(dinxng)的的Nd:YAGNd:YAG棒一般是长棒一般是长150mm150mm，直径，直径710mm710mm。泵浦过程中激光棒发热，限制了每个棒的最大输出功率。单棒。泵浦过程中激光

14、棒发热，限制了每个棒的最大输出功率。单棒Nd:YAGNd:YAG激光器的功率范围约为激光器的功率范围约为50800W50800W。 第34页/共59页第三十四页，共60页。2022-5-1035灯泵浦Nd:YAG体激光器 将几个将几个Nd:YAGNd:YAG棒串联棒串联(chunlin)(chunlin)起来起来可获得高功率的激光束，每个独立的棒可通可获得高功率的激光束，每个独立的棒可通过透镜引导并规则的排列起来。过透镜引导并规则的排列起来。 目前的目前的Nd:YAGNd:YAG激光器系统多达激光器系统多达8 8个腔。个腔。输出输出4kW4kW功率。功率。 1kW的脉冲(michng)Nd:Y

15、AG激光器YAG激光(jgung)的产生第35页/共59页第三十五页，共60页。2022-5-1036激光(jgung)(jgung)TIGTIG复合electrodearclaser beam旁轴激光(jgung)与TIG复合 双束激光(jgung)与TIG同轴复合 多电极TIG与激光(jgung)同轴复合laser beam 1lensarclaser beam 2第36页/共59页第三十六页，共60页。2022-5-1037激光(jgung)(jgung)MIGMIG复合利用利用(lyng)填丝提高熔深、改善焊缝成型和接头性能填丝提高熔深、改善焊缝成型和接头性能。对间隙、错边、对中的适应

16、性更好，可焊接厚板。对间隙、错边、对中的适应性更好，可焊接厚板。适合焊接铝合金、镁合金、铜合金材料适合焊接铝合金、镁合金、铜合金材料第37页/共59页第三十七页，共60页。2022-5-1038激光(jgung)(jgung)等离子弧复合加热区更窄，对外界加热区更窄，对外界(wiji)敏感更小，引燃性好。敏感更小，引燃性好。密度更大，弧长更长。密度更大，弧长更长。可旁轴复合，也可同轴复合。可旁轴复合，也可同轴复合。适合薄板对接、高速焊、镀锌板、铝合金焊接。适合薄板对接、高速焊、镀锌板、铝合金焊接。环状电极(dinj)同轴复合Laser beamPlasma torchPlasma arcWor

17、kpieceLaser beamPlasma torchPlasma arcWorkpiece空心电极同轴复合第38页/共59页第三十八页，共60页。2022-5-1039激光双电弧激光双电弧(dinh)(dinh)复合复合能量输入比普通能量输入比普通(ptng)(ptng)激光激光MIGMIG复合减少，熔深增大。复合减少，熔深增大。焊接速度更高，焊接过程更稳定。焊接速度更高，焊接过程更稳定。相互之间位置的排布非常重要。相互之间位置的排布非常重要。尤其适合焊接厚板。尤其适合焊接厚板。激光(jgung)(jgung)双MIGMIG复合第39页/共59页第三十九页，共60页。2022-5-1040

18、第四节 摩擦(mc)焊第40页/共59页第四十页，共60页。2022-5-1041第四节 摩擦(mc)焊 定义：在压力作用下，通过待焊界面的摩擦界面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性(sxng)提高、界面氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性(sxng)变形和流动，通过界面的扩散及再结晶而实现焊接的固态焊接方法第41页/共59页第四十一页，共60页。2022-5-1042第四节 摩擦(mc)焊 原理 机械能转化为热能(rnng) 塑性变形 顶锻保持 扩散再结晶第42页/共59页第四十二页，共60页。2022-5-1043第四节 摩擦(mc)焊 优点 质量好 异种金属焊接 效率高、质量稳定 节电

19、、干净(gnjng)、设备操作简单 缺点 设备贵 非圆构件、薄件第43页/共59页第四十三页，共60页。2022-5-1044第四节 摩擦(mc)焊第44页/共59页第四十四页，共60页。2022-5-1045第四节 摩擦(mc)焊第45页/共59页第四十五页，共60页。2022-5-1046第四节 摩擦(mc)焊第46页/共59页第四十六页，共60页。2022-5-1047第四节 摩擦(mc)焊第47页/共59页第四十七页，共60页。2022-5-1048第五节 高频(o pn)焊第48页/共59页第四十八页，共60页。2022-5-1049第五节 高频(o pn)焊 定义：利用流经焊件连接面的高频电流所产生的电阻热作为热源，使该表面达到熔化或者塑性状态，同时施加或者不施加顶锻力，使金属(jnsh)结合的一种方法。第49页/共59页第四十九页，共60页。2022-5-1050第五节 高频(o pn)焊 集肤效应（控制电流密度） （现象(xinxing)、频率、电阻率、磁导率） 邻近效应（控制位置、路径）第50页/共59页第五十页，共60页。2022-5-1051第五节 高频(o pn)焊 高频焊特点 速度高、无跳焊现象 热