1、1机械制造基础教案 机械制造基础教案第 4 章焊接导读：就爱阅读网友为您分享以下“机械制造基础教案第 4 章焊接”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对 的支持!机械制造基础授课时间 授课方式 （请打） 第四章 焊接 第 周 星期 第课程教案节 课次 课时 安排 8 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他授课题目（教学章、节或主题） ： 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次） ： 1 熟悉焊接冶金过程和热过程及其对焊接组织、性能和焊件焊接应力、变形的影响，获得优质 焊件的措施。2 掌握常用焊接方法的特点，具有较合理选用焊接方法及相关焊接材料的能力。 3 了解金属的焊接性能，熟悉常用金属的焊接特点
2、。 4 熟悉常用焊接接头型式和坡口型式，确定焊缝布置的主要原则。具有分析焊件结构工艺性的 初步能力。 5. 了解焊接新工艺、新技术及其发展趋势。 教学重点及难点： 重点：电弧焊的焊接过程，焊接2冶金过程特点，焊接规范。焊缝和热影响区的组织变化及其对接 头性能影响。焊接应力与变形产生原因减少措施。常用金属的焊接，电焊条选用要求。焊接零件 的结构设计 难点：焊接应力与变形产生原因减少措施。焊接零件的结构设计 教 学 基 本 内 容 方法及手段第四章 概焊接 述一、金属焊接成形 用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结合与扩散作用，从 而获得不可拆卸接头的材料成形方法。 二、焊接成形的分类
3、 1熔化焊： 电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊） 、电渣焊、电子束 焊、激光焊、等离子弧焊等。 2压力焊：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等。3钎焊：软钎焊、硬钎焊。 三、焊接成形的特点 1接头 牢固、封性好。 2可化大为小、以小拼大。 3可实现异种金属的连接。 4重量轻、加工装配简单。 5焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。3课程教案（续）教 学 基 本 内 容 方法及手段一 1 金属焊接成形工艺基础 手工电弧焊的焊接过程一、手工电弧焊的特点 1 . 设备简单、应用灵活方便。 2 . 劳动条件差、生产率低、质量不稳定。 二、手工电弧焊焊接过程
4、引弧 形成熔池 形成焊缝 三、焊接电弧 1 . 焊接电弧的概念 在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象。 形成焊接电弧必须具备两个条件 使气体电离 阴极发射电子当焊条末端和工件接触时，接触电阻 R 急剧增大，短路电流 I 也急剧增大。 使电阻热：Q=I2Rt 急剧增大。电场强度： E=V/d 急剧增大。 从而使热的金属气体和空气产生热电离和碰撞电离。 焊接电弧的稳定燃烧 就是带点粒子产生、运动、复合、产生的动态平衡过程。2 . 电弧的构造及热量分布 阴极区：2400k 36% 阳极区：2600k 42% 弧柱区：中心 50008000k 21% 3 . 电弧的极性 直流
5、电源正接极：工件正极（阳极） ； 极（阴极） 。 直流电源反接极：工件负极（阴极） ；焊条正极（阳极） 。焊条负2 焊接接头金属的组织与性能一、熔焊过程冶金特点 1 . 熔池金属温度高于一般冶金温度。使金属元素强烈蒸发、烧损。 2 . 熔池金属冷却快，处于液态的时间短。 化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。 3 .空气对焊缝4的影响严重。 1） O2 ： O2 O C+O CO ； Fe+O FeO ； Mn+O MnO ； Si + O SiO2 氧化的结果：合金元素被烧损；焊缝产生夹渣的缺陷； 形成 CO 气孔。 2 2）N2 ：N N Fe + N Fe4N ； 使接头的塑性、
6、韧性下降。53）H2 ： H2 H ； 氢气孔 氢脆 二、熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施 1. 减少有害气体进入熔池； 2. 渗入合金元素； 3. 清除已进入熔池的有害元素。 三、电焊条 1. 电焊条的组成及作用 焊条芯 电焊条 药皮 焊缝的填充材料 填充焊缝 导电电极传导电流机械保护的作用 冶金的作用 稳定电弧的作用药皮的种类： 氧化钛型；氧化钛钙型；钛铁矿型；氧化钛型；纤维素 型；低氢钾型；低氢钠型；石墨型；盐基型。 2. 电焊条的分类 结构钢焊条J； 钼和铬耐热钢焊条R； 低温钢焊条W； 不锈钢焊条A ； 堆焊焊条D ； 铸铁焊条Z； 镍及镍合金焊条Ni ； 铜及铜合金焊条T； 铝及铝
7、合金焊条L； 特殊用途焊条 TS 酸性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主（TiO2、SiO2、Fe2O3） 碱性焊条：在熔渣中以碱性氧化物为主（K2O 、Na2O、CaO、MnO） 三、电焊条的选用 1. 根据被焊工件的强度选用； 2. 根据被焊工件的化学成分选用； 3. 根据被焊工件工作条件和结构选用； 4. 根据实际生产状况选用。 四、焊接接头金属组织与性能 1. 焊接热循环 2. 焊接接头金属组织与性能的变化 焊接接头：1）焊缝区；2）焊接热 影 响 区。 1） 焊缝区 熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。 2） 焊接热影响区 焊缝两侧的母材， 由于焊接热的作用， 其组织 和性能发生变化的区域
8、。 熔合区：是焊缝和母材金属 的6交界区。 （0.1-1mm） 加热温度：T 液T 固 强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断 的发源地。 过热区：在热影响区内具有过热组织或晶7粒显著粗大的区域。 （1-3mm） 加热温度：T 固1100 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。 正火区：在热影响区内相当于受到正火处理的区域。 （1.2-4mm） 加热温度：1100 AC3 ； 力学性能优于母材。 部分相变区：在热影响区内发生部分相变的区域。 加热温度：AC3AC1 ； 力学性能较母材稍差。 力学性能最差的区域：熔合区和过热区 3）减小和消除焊接热影响区的方法： 小电流、快速焊接； 采用先进的焊接方法
9、； 焊前预热、焊后热处理（正火） 。 五、焊接应力与变形 （一）焊接应力与变形产生的原因 焊接应力与变形产生的根本原因是： 焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。 L0 焊接应力状态： 焊缝区域拉应力 两侧冷金属 压应力 焊接变形：焊件整体缩短 L （二）焊接变形的基本形式 1 . 收缩变形；2 . 角变形；3 . 弯曲变形；4 . 扭曲变形；5 . 波浪形变形（三）焊接应力与变形的防止 1 . 焊接应力的防止及消除措施 1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 2）合理选择焊接顺序。 （）；（）（）81 2 3）锤击或碾压焊缝。 4）采用小能量、多层焊。 5）焊前预热
10、（150 350 ） 。 6）焊后热处理（去应力退火） 。可消除应力 80%左右 2 . 焊接变形的防止及矫正措施 1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 2）合理选择焊接顺序。 3 234 2 1 4114323 2 1 4 5 612341 4 5 2 3 6 3）加裕量法。 4）反变形法。 5）采用焊前刚性固定法。 6）采用合理的焊接规范（小电 流、快速焊接） 。 7）焊接变形的矫正： 机械矫正； 火焰矫正。六、金属材料的焊接性 1. 金属材料的焊接性 指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下， 获得优质焊接接头的难易程度。9焊接性 工艺焊接性：
11、焊接接头产生工艺缺陷的倾向。 尤其指出现各种裂纹的可能性。 使用焊接性：焊接接头在使用中的可靠性。 包括力学性能及其它特殊性能。2. 影响焊接性的因素 1）焊接方法；2）焊接材料；3）焊件化学成分；4） 工艺参数。 3. 焊接性的评定方法 1）实验法 十字接头试验法、 Y 型坡口试验法、 “小铁研”试验法等。 2）碳当量估算法 C 影响最显著 基本元素 其它元素 折合成碳的相当含量对焊接性的影响 CE = C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15CE0.4%具有良好的焊接性； CE=0.4%0.6%焊接性较差； CE0.6%焊接性差。二金属的焊接成形方法 1 熔化焊一、埋弧自动焊 1
12、. 埋弧自动焊设备及焊接过程 设备： 1）焊接电源； 2）控制箱；3）焊接小车。 焊接热源：电弧热 溶池保护：焊剂（气、渣） 2. 埋弧自动焊工艺 1）焊前准备 板厚在 2025mm 以下的工件可不开坡口；但在 际生产中，板厚在 1422mm 应开 Y 型坡口，半厚在 2250mm，可开双 Y 型坡口或 U 型坡口。环焊缝： 丝起弧点应与环的中心偏离一定距离 a； （a=2040mm） 。直径小于 250mm 一般不采用埋弧实 焊 焊。102)采取防漏措施 双面焊；手工电弧焊封底；焊剂垫；采用锁底坡口；水冷铜垫板。 3)要有引弧板和引出板3. 埋弧自动焊工艺特点 1）生产率高（手弧焊的 510
13、 倍）。 2）焊接质量高且稳定。 3）节约金属材料、生产成本低。 4）劳动条件好。 5）只能在水平位置焊接。 应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径的环形焊缝焊接。如压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊缝、船舶和潜艇壳体、 其重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。 二、气体保护焊 1 . 氩弧焊 利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。 焊接热源：电弧热；保护介质： Ar。 Ar：不与金属发生化学反应不产生夹渣缺陷； 不溶解于液体金属中不产生气孔缺陷； 比重大于空气（25%） 。1）熔化极氩弧焊：适于 25mm 以下的工件。 2）非熔化极氩弧焊：适于 6mm 以下工件的焊接。3）氩弧焊的特点及应用 机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观，焊接质量优良。 电弧燃烧稳定，飞溅小。 焊接热影响区和变形小。 可进行全位置焊接。 氩气昂贵，设备造价高。 应用：适用所有金属材料的焊接。
