焊接冶金-绪论第一讲.ppt
焊接冶金与金属焊接性 高等职业教育“十一五”规划教材（焊接专业）,辽宁石油化工大学机械工程学院 办公室：机械楼 503 主讲：史艳华 15040818431,目 录,绪 论 第1章 焊接材料的组成及作用 第2章 焊接化学冶金 第3章 焊接接头的组织和性能 第4章 焊接缺陷及其控制 第5章 焊接性及其试验方法 第6章 低合金高强度钢的焊接 第7章 不锈钢及耐热钢的焊接 第8章 有色金属的焊接,课程简介,1、本课程的任务,本课程分上下两篇，上篇主要论述材料在熔焊条件下化学冶金和物理冶金的基本理论，包括焊接材料的组成及作用，焊接化学冶金，焊接接头的组织和性能，焊接缺陷及其控制，下篇主要论述典型材料的焊接性及焊接工艺要点，包括焊接性及其试验方法，低合金高强钢的焊接，不锈钢及耐热钢的焊接，有色金属的焊接。,2、课程的目的 掌握材料熔焊的基本理论 培养分析材料焊接性的能力及方法 为焊材选用、制定工艺及开展焊材研究打基础,3、课程考核方法与要求,本课程为材料成型与控制专业考试课. 学时：64学时（授课16周32次） 学分：4学分 旷课累计达到该门课程总课时的1/5（13学时）将取消考试资格。 在一学期内因其他原因请假导致缺课超过上课总学时1/3 （21学时），将取消其考试资格。 考核：平时20%+期末考试80% 平时成绩：考勤10%，课堂笔记10%,4、教学参考书 张文钺主编,焊接冶金学,机械工业出版社； 刘会杰主编,焊接冶金与焊接性,机械工业出版社；,焊接技术是材料工程领域的主要加工工具之一。 已广泛应用在航天，航空，能源，交通，化工，武器，医药，机械，电子以及各种金属结构等工业部门。 随着科学技术不断的发展和各种新材料的不断出现，焊接技术在我国科学事业，经济建设和国防建设上将起到越来越重要的作用。,第一讲：绪 论,已知的加工工艺有哪些？,焊接、冶金、铸造、热处理,抚顺石化设备厂生产车间车削加工与钻床加工,焊接制造的成就,长江三峡水利工程，水轮机转轮直径10.7m,高5.4m,重达440吨,是世界最大、最重的不锈钢焊接转轮。 每个转轮需要消耗12吨焊丝。,焊接制造的 成就,“世界第一拱桥”上海卢浦大桥，2003年建成，全长3900m,跨度550m. 为世界跨度最大的全焊钢结构拱桥，用3.5万吨厚度为30-100mm的细晶粒钢焊接而成。 黄浦江上第一座钢结构拱桥。 总设计师：林元培,焊接制造的成就,中国国家大剧院 2007.9建成。 世界最大的穹顶 长轴212.2m, 高46.28m， 短轴143.64m, 钢结构的总重量达6475吨. 北京最深的建筑 最深处为-32.5米（负10楼）,法国建筑师保罗·安德鲁,西气东输一线 2002.72004.10,第一条高强度钢的长距离管线,应用自动化焊接技术和其他新型焊接材料和工艺。,焊接制造的成就,新疆塔里木盆地的轮南到上海的输送天然气的管线，全长约4,200km。管线采用X70钢，直径1016 mm（40英寸）的焊接螺旋管和焊接直缝管。,焊接制造的成就,航空、航天工业的发展 铝合金、钛合金,“神舟” 载人飞船和长征系列运载火箭的燃料箱，都是全焊接的铝合金结构。,神舟1号,神舟3号,神舟5号,神舟8、9号,鸟巢,焊接制造的成就,瑞士赫尔佐格、 德梅隆 + 中国李兴刚,面积25.8万平方米,容80000人,总用钢量11万吨,其中焊缝总长320km. 主支撑用钢Q460E-Z35,厚110mm,400吨,诺亚方舟,什么是焊接？ 如何实现焊接？,1.焊接的本质和途径,（1）焊接的概念及内涵 焊接概念：通过加热或加压或两者并用，使被焊材料达到原子间的结合，从而形成永久性连接的工艺。 它包括三方面的含义： 焊接的途径，即加热或加压或二者并用； 焊接的本质，即微观上达到原子间的结合； 焊接的结果，即宏观上形成永久性的连接。,（2）实现焊接的途径：加热或加压或两者并用。 能量是实现焊接的基本条件，根据能量的基本性质，分为热能和机械能。 机械能(加压)：破坏金属表面氧化膜； 热能：加热。,热能形式 电弧热（气体放电产热、等离子焰等） 化学热（氧化生热等） 电阻热（电渣、导电、高频感应等） 摩擦热 电子束（动能热能） 光能（激光、太阳能等） 波能（微波等）,各种热能的能量密度 火焰：2×103w/cm3 , 3400-3500K 电弧：104-105w/cm3 , 6000-8000K 等离子弧：105w/cm3 , 18000-24000K 电子束：107-109w/cm3 激光：107-109w/cm3,本课程研究熔焊区 -高压焊接区 -电阻焊区 -熔焊区 -不可焊区,纯铁焊接时所需要的温度及压力,*区别理解：钎焊是焊接吗？,答：在微观上有原则性区别，钎焊只是钎料熔化，母材不熔化，不会形成共同晶粒。钎料与线材之间形成有相互原子渗透的机械结合。铜、铝,什么是粘接？,靠粘结剂与母材之间的粘合作用。一般没有原子相互渗透或扩散。,*问题？ 什么是焊接接头？ 焊接接头由几部份组成？ 形成过程？ 什么样材料会发生固态相变,2.焊接接头及其形成过程,（1）焊接接头：被焊材料经焊接之后发生组织和性能变化的区域. （2）焊接接头的组成：,焊缝：由熔化的被焊材料与填充材料经凝固而形成； 热影响区：超过了使母材组织和性能发生变化的温度，并且未熔化的母材区域。 （Hot Affected Zone HAZ） 熔合区：熔合线、部分熔化区、半熔化区。,（3）焊接接头的形成过程： 焊接热过程： 加热与冷却； 固液状态演变过程： 固液及液固转变； 焊接化学冶金过程： 在焊缝对应的焊接区，金属、熔渣、气相在较高温度下发生的冶金反应过程。包括：氧化、还原、渗氢、除氢、去C，脱硫、脱氮、合金化 各过程是相互联系，不是孤立进行的，甚至共同发生发展。,焊缝强韧化途径： 合金化 添加韧化元素V、Mo、Nb、Ti、Re； 净化焊缝 降低C，除S、P、O、N、H-韧化 *这是目前接焊领域研究的重点！,（4）什么样材料有固态相变过程？,具有同素异构转变的材料,(1)熔焊方法的种类 气焊：是利用可燃气体燃烧所释放出的化学热来实现焊接的方法。,3.焊接方法的种类及特性,电弧焊：是以气体介质放电所产生的电弧作为热源的焊接方法。（应用最大） 手工电弧焊 埋弧自动焊惰性气体保护焊（TIG钨极惰性气体保护焊、MIG熔化极惰性气体保护焊）熔化极气体保护焊（MAG CO2+O2）等离子弧焊,电弧：是一种气体放电现象，是指两电极间存在电位差，电荷通过电极之间的气体空间的一种导电现象。,高能束流焊：是以电子束或激光束与被焊材料局部表面相互作用而产生的热能作为热源的焊接方法。,电渣焊：是以熔渣作为导电介质（高R值导体），利用电流通过熔渣产生的电阻热作为热源的焊接方法。 高阻值导体-电阻焊,（2）熔焊方法的特点 1）气焊： 设备简单，便宜，在电力供应困难的偏远地区起重要作用。但其能量密度低，焊速低，不适于焊接活性材料(Al、Mg及其合金)。 2）焊条电弧焊： 设备较为简单，便携带，不适于焊接活性材料，由于焊条长度和药皮过热和脱落的限制，降低了焊接生产率。,3）埋弧焊： 消除了飞溅，焊缝洁净，熔敷效率高，仅限于平焊。 4）熔化极气体保护焊MIG： 惰性气体保护时，它可用于焊接活性材料。与钨极气体保护焊相比，它具有相当高的熔敷率。缺点是受焊枪尺寸的限制，难于达到狭小的区域或角落。,熔化极气体保护焊,5）钨极气体保护焊TIG： 适用于焊接薄板(3mm以下)，焊接活性材料，其缺点是熔敷效率低，过大的焊接电流易造成焊缝夹钨。多用于厚工件焊接时的氩弧焊打底。 6）等离子弧焊： 电弧放电产生高度电离的离子流，具有大量热能和动能。电弧挺直，对弧长变化不敏感，焊接速度快，缺点设备费用高。,7）真空电子束焊： 真空中利用高压高速运动的电子猛烈轰击金属表面，动能转化为热能。因其能量密度高能实现全熔透的穿孔型焊接，可焊厚度大，焊速快，焊接热影响区窄，焊接变形小(深宽比40)，可焊多种类型的材料，缺点设备造价高，同时需要真空环境和X射线防护设施，对工件装配和对中要求高.,真空电子束焊,8）激光束焊： 靶材受到激发辐射放射出强光，Laser，经过聚集产生能量高度集中的激光束，做为热源实现高速焊接。形成深而窄的全熔透焊缝，热影响区和焊接变形小，缺点金属表面的反射作用降低了激光的利用率，设备造价高，需对工件准确的装配和对中。,9）电渣焊：熔敷效率高，多厚工件均单道焊完，无角变形，缺点只适于垂直焊接，易造成焊缝及热影响区晶粒严重粗化，降低接头韧性。高度机械化、自动化。 *厚度大于25mm钢板。 *20世纪50年代，乌克兰的巴顿电焊研究所发明电渣焊，代替埋弧焊来焊接厚壁压力容器的纵向焊缝。 熔化槽内一对在焊接过程中交替上移的铜滑块支撑。-高度机械化自动化,小 结,1、什么是焊接？ 2、焊接接头、组成、形成过程？ 3、焊接方法种类及特征？ 4、焊接接头的形成过程有（-）、（-）、（-）。 5、电渣焊适用于（-），埋弧焊适用于（-），适用于活性材料焊接的方法有（-），（-）适用于薄板焊接。 6、焊接接头由（-）（-）（ -）组成。,
