焊接方法与设备使用-教学课件-作者-曹朝霞-齐勇田-主编-第7章-其他焊接方法.ppt

1、2l 掌握电阻焊、钎焊的原理、分类、特点及应用。掌握电阻焊、钎焊的原理、分类、特点及应用。l 了解电阻点焊的设备及焊接工艺。了解电阻点焊的设备及焊接工艺。l 掌握典型钎料的作用、分类、型号。掌握典型钎料的作用、分类、型号。l 能够制定钎焊的焊接工艺。能够制定钎焊的焊接工艺。l 了解激光焊、电子束焊以及摩擦焊、螺柱焊的原理、了解激光焊、电子束焊以及摩擦焊、螺柱焊的原理、特点及应用。特点及应用。3l 近年来，焊接技术得到了突飞猛进的发展，焊接方近年来，焊接技术得到了突飞猛进的发展，焊接方法种类很多，除了生产中常用的焊条电弧焊、埋弧焊、气法种类很多，除了生产中常用的焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧、

2、等离子弧焊接与切割外，还有一些适合于特体保护电弧、等离子弧焊接与切割外，还有一些适合于特殊焊接结构的焊接方法，如电阻焊、钎焊、激光焊、电子殊焊接结构的焊接方法，如电阻焊、钎焊、激光焊、电子束焊以及摩擦焊和螺柱焊等。束焊以及摩擦焊和螺柱焊等。l 这些方法与技术对保证产品质量，以及在一些特殊这些方法与技术对保证产品质量，以及在一些特殊领域起到了十分重要的作用领域起到了十分重要的作用。5 电阻焊是应用最广泛的一种压焊方法，电阻焊已在电阻焊是应用最广泛的一种压焊方法，电阻焊已在航空、汽车、车辆、建筑、量具、刃具及无限电器件航空、汽车、车辆、建筑、量具、刃具及无限电器件等工业中得到了广泛的应用。等工业中

3、得到了广泛的应用。电阻焊有电阻焊有三大显著特点三大显著特点：一一、焊接的热源是电阻热，故称电阻焊；焊接的热源是电阻热，故称电阻焊；二二、焊接时工件必须接触，因而也称接触焊；焊接时工件必须接触，因而也称接触焊；三三、焊接时需施加压力，故属于压焊焊接时需施加压力，故属于压焊；电阻焊是将工件组合后通过电极施加压力，利用电流电阻焊是将工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，英文简称为法，英文简称为RWRW。电阻焊时，产生的电阻电阻焊时，产生的电阻热通常由三部分组成，即工热通常由三部分组成，即工件之间的接

4、触电阻、电极与件之间的接触电阻、电极与工件间的接触电阻和工件本工件间的接触电阻和工件本身电阻，以点焊为例。身电阻，以点焊为例。1 1、基本原理、基本原理7.1 电阻焊电阻焊 （a）点焊 （b）缝焊 （c）凸焊（d）电阻对焊 （e）闪光对焊 按工艺特点按工艺特点可直接将电阻焊可直接将电阻焊分为点焊、凸焊分为点焊、凸焊、缝焊、电阻对、缝焊、电阻对焊和闪光对焊五焊和闪光对焊五类。类。2 2、分类、分类7.1 电阻焊电阻焊l优点：优点：（1）焊接生产率高）焊接生产率高 内部热源，损失少，热效率较高。内部热源，损失少，热效率较高。（2）焊接质量好）焊接质量好 冶金过程简单，不易受空气侵害，化冶金过程简单

5、，不易受空气侵害，化 学成分均匀，热影响区小，变形小，易于控制。学成分均匀，热影响区小，变形小，易于控制。（3）焊接成本较低）焊接成本较低 不用填充材料，一般不用保护气，不用填充材料，一般不用保护气，利用电能。利用电能。（4）劳动条件较好）劳动条件较好 不会产生有害气体，也没强光辐射不会产生有害气体，也没强光辐射 ，过程简单，易于实现机械化和自动化，降低工人，过程简单，易于实现机械化和自动化，降低工人 劳动强度。劳动强度。2 2、特点、特点7.1 电阻焊电阻焊l 缺点缺点 （1）对参数波动敏感）对参数波动敏感 过程很快，因某种因素发生波过程很快，因某种因素发生波 动，对焊接质量的稳定性有影响，

6、往往来不及调整。动，对焊接质量的稳定性有影响，往往来不及调整。（2）焊后难于无损检测重要的承力结构中使用要慎重。）焊后难于无损检测重要的承力结构中使用要慎重。（3）结构受较多限制点焊、缝焊一般只适用于薄板和搭）结构受较多限制点焊、缝焊一般只适用于薄板和搭 接接头，厚度太大则受到限制，搭接接头又浪费材料接接头，厚度太大则受到限制，搭接接头又浪费材料 ，降低承载能力。对薄板类零件焊接则比较困难。，降低承载能力。对薄板类零件焊接则比较困难。（4）设备功率大、复杂）设备功率大、复杂 需要大功率的供电系统，精度高需要大功率的供电系统，精度高 、刚度较大的机械系统，因此成本高。、刚度较大的机械系统，因此成

7、本高。2 2、特点、特点7.1 电阻焊电阻焊 电阻点焊、缝焊和凸焊由于焊接电流大（几千至几电阻点焊、缝焊和凸焊由于焊接电流大（几千至几万安培），通电时间短万安培），通电时间短(几周波至几秒几周波至几秒)，生产率高，适用，生产率高，适用于大批量生产，主要用于焊接厚度在于大批量生产，主要用于焊接厚度在3mm以下的薄板接以下的薄板接构。对焊主要用于对接直径在构。对焊主要用于对接直径在20mm以下的棒材或线材，以下的棒材或线材，不适合大断面对接和薄壁管子对接。不适合大断面对接和薄壁管子对接。电阻焊工件接头形式和厚度受到一定限制，但是适电阻焊工件接头形式和厚度受到一定限制，但是适用于电阻焊的结构和零件仍

8、然非常广泛。如飞机机身、高用于电阻焊的结构和零件仍然非常广泛。如飞机机身、高速铁路钢轨、汽车车身、自行车钢圈、锅炉钢管接头、轮速铁路钢轨、汽车车身、自行车钢圈、锅炉钢管接头、轮船的锚链、洗衣机和电冰箱的壳体等。电阻焊所能焊接的船的锚链、洗衣机和电冰箱的壳体等。电阻焊所能焊接的材料种类也很多，例如碳素钢、低合金钢、铝铜等非金属材料种类也很多，例如碳素钢、低合金钢、铝铜等非金属及其合金。及其合金。7.1 电阻焊电阻焊 焊接时，将工件放入两电极之间，电极施加压力压紧焊接时，将工件放入两电极之间，电极施加压力压紧工件后，电源通过电极向工件通电加热，在工件内部形成工件后，电源通过电极向工件通电加热，在工

9、件内部形成熔核。断电后熔核在电极压力作用下凝固结晶，形成点焊熔核。断电后熔核在电极压力作用下凝固结晶，形成点焊接头。接头。7.1 电阻焊电阻焊 凸焊是在一工件的接合面上预先加工出一个或多个凸凸焊是在一工件的接合面上预先加工出一个或多个凸起点，使其与另一工件表面相接触、加压，并通电加热，起点，使其与另一工件表面相接触、加压，并通电加热，凸起点压溃后，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。凸起点压溃后，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。7.1 电阻焊电阻焊 缝焊即连续点焊。缝焊就是将工件装配成搭接或对接缝焊即连续点焊。缝焊就是将工件装配成搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并转动，连续接头

10、并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。7.1 电阻焊电阻焊 对焊是一种高效率、易实现过程自动化的焊接方法。对焊是一种高效率、易实现过程自动化的焊接方法。它是把两工件相对放置，利用电阻热为热源，然后加压将它是把两工件相对放置，利用电阻热为热源，然后加压将两工件沿整个端面同时焊接起来的电阻焊方法。其主要特两工件沿整个端面同时焊接起来的电阻焊方法。其主要特点是效率高、易于实现自动焊。通常按加压和通电方式的点是效率高、易于实现自动焊。通常按加压和通电方式的不同将对焊分为电阻对焊、闪光对焊。不同将对焊分为电阻对焊、

11、闪光对焊。对焊主要用于型材的接长对焊主要用于型材的接长(钢轨等钢轨等)、闭合零件的拼口、闭合零件的拼口(轮圈等轮圈等)、异种金属对焊、异种金属对焊(刀具等刀具等)、部件的组焊、部件的组焊(后桥壳后桥壳体等体等)。由于生产率高、质量可靠、易于实现自动化，因。由于生产率高、质量可靠、易于实现自动化，因而获得了日益广泛的应用。而获得了日益广泛的应用。7.1 电阻焊电阻焊1、电阻对焊（、电阻对焊（resistance butt welding）电阻对焊是将工件电阻对焊是将工件装配成对接接头，使其装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电端面紧密接触，利用电阻热将工件端面加热到阻热将工件端面加热到塑性状态

12、，然后迅速施塑性状态，然后迅速施加预锻力完成焊接的方加预锻力完成焊接的方法法。7.1 电阻焊电阻焊2、闪光对焊（、闪光对焊（flash butt welding）闪光对焊是将工件装配对闪光对焊是将工件装配对正后，接通电源，并使工件端正后，接通电源，并使工件端面逐渐移近达到局部接触，利面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点（产用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面金属熔化，生闪光），使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达直至端部在一定深度范围内达到预热温度时，迅速施加顶锻到预热温度时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法。力完成焊接的方法。7.1 电阻焊电阻焊2、闪光对焊（、闪光对焊（

13、flash butt welding）7.2 钎焊（钎焊（braze welding）l 钎焊作为一种金属连接方法，已有几千年历史。随着钎焊作为一种金属连接方法，已有几千年历史。随着科学技术的进步，钎焊技术才有了较大的发展。目前钎焊科学技术的进步，钎焊技术才有了较大的发展。目前钎焊已成为现代焊接技术的三大重要组成部分之一，并在各工已成为现代焊接技术的三大重要组成部分之一，并在各工业部门中起着越来越重要的作用，特别是在机电、电子、业部门中起着越来越重要的作用，特别是在机电、电子、仪表及航空工业已成为一种不可取代的工艺方法。仪表及航空工业已成为一种不可取代的工艺方法。l 钎焊是采用比母材熔点低的金

14、属材料作钎料，将焊件钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、但低于母材熔点的温度，利和钎料加热到高于钎料熔点、但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。而实现连接焊件的方法。7.2 钎焊（钎焊（braze welding）钎焊与熔焊之间既有相同点，但也存在本质区别。钎焊与熔焊之间既有相同点，但也存在本质区别。钎焊时虽有钎料熔化而母材保持固态，钎料的熔点低于钎焊时虽有钎料熔化而母材保持固态，钎料的熔点低于母材熔点，熔化的钎料依靠润湿和毛细作用吸人并保持母材熔点，

15、熔化的钎料依靠润湿和毛细作用吸人并保持在母材间隙内，依靠液态钎料与固态母材间的相互扩散在母材间隙内，依靠液态钎料与固态母材间的相互扩散形成金属结合。形成金属结合。钎焊关键是如何获得一个优质接头。这样的接头只钎焊关键是如何获得一个优质接头。这样的接头只有在液态钎料充分地流入并致密地填满全部钎缝间隙，有在液态钎料充分地流入并致密地填满全部钎缝间隙，又能与钎焊金属很好地相互作用的前提下才可能获得。又能与钎焊金属很好地相互作用的前提下才可能获得。7.2 钎焊（钎焊（braze welding）随着钎焊技术的发展，钎焊方法的种类越来越多。钎随着钎焊技术的发展，钎焊方法的种类越来越多。钎焊可按以下多种方法

16、进行分类：焊可按以下多种方法进行分类：l（1）按钎焊温度分：）按钎焊温度分：低温钎焊（低温钎焊（450450以下）、中温钎以下）、中温钎焊（焊（450450950950）及高温钎焊（）及高温钎焊（950950以上）。将以上）。将450450以以下的钎焊称为软钎焊，下的钎焊称为软钎焊，450450以上的钎焊称为硬钎焊。以上的钎焊称为硬钎焊。l（2 2）按加热方法分：烙铁钎焊、火焰钎焊、炉中钎焊、）按加热方法分：烙铁钎焊、火焰钎焊、炉中钎焊、电阻钎焊、感应钎焊以及浸渍钎焊等。近年来，已采用了电阻钎焊、感应钎焊以及浸渍钎焊等。近年来，已采用了新的加热技术，如石英加热钎焊、红外线加热钎焊以及陶新的加热

17、技术，如石英加热钎焊、红外线加热钎焊以及陶瓷膜钎焊等。瓷膜钎焊等。7.2 钎焊（钎焊（braze welding）同熔焊方法比同熔焊方法比1.1.加热温度低于金属熔点，钎料熔化，焊件并不熔化，焊件加热温度低于金属熔点，钎料熔化，焊件并不熔化，焊件 金属的组织和性能变化很小。钎焊后，应力和变形很小。金属的组织和性能变化很小。钎焊后，应力和变形很小。2.2.某些钎焊方法，如自行车车架的焊接。还可以焊接其他方某些钎焊方法，如自行车车架的焊接。还可以焊接其他方 法无法焊接的结构形状复杂的工件。法无法焊接的结构形状复杂的工件。3.3.不但可以焊接同种金属，异种金属或合金以及金属与非金不但可以焊接同种金属

18、，异种金属或合金以及金属与非金 属的连接，例如原子能反应堆中的金属与石墨的钎焊。属的连接，例如原子能反应堆中的金属与石墨的钎焊。4.4.钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差。钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差。5.5.以搭接接头为主，使结构重量增加。以搭接接头为主，使结构重量增加。7.2 钎焊（钎焊（braze welding）钎料是钎焊时用作形成钎缝的填充金属。钎焊接头钎料是钎焊时用作形成钎缝的填充金属。钎焊接头的质量与性能在很大程度上取决于钎料。的质量与性能在很大程度上取决于钎料。钎剂是钎焊时使用的溶剂，它的主要作用是去除母钎剂是钎焊时使用的溶剂，它的主要作用是去除母材和液态钎料表面上的氧化

19、物，保护母材和钎料在加热材和液态钎料表面上的氧化物，保护母材和钎料在加热过程中不致进一步氧化，改善钎料对母材表面的润湿能过程中不致进一步氧化，改善钎料对母材表面的润湿能力。力。7.2 钎焊（钎焊（braze welding）7.2 钎焊（钎焊（braze welding）7.3 高能束流焊接高能束流焊接 高能束焊通常指功率密度达到高能束焊通常指功率密度达到105 Wcm2以上的焊接以上的焊接方法，其束流由电子、光子、离子或二种以上的粒子组合方法，其束流由电子、光子、离子或二种以上的粒子组合而成。它能大大改善材料的焊接性，使许多难以用其他方而成。它能大大改善材料的焊接性，使许多难以用其他方法焊接

20、的材料和结构得以焊接。是当今世界高科技与制造法焊接的材料和结构得以焊接。是当今世界高科技与制造技术相结合的产物，是制造工艺发展的前沿领域和重要方技术相结合的产物，是制造工艺发展的前沿领域和重要方向中不可缺少的特种焊接技术。我们只介绍激光焊和电子向中不可缺少的特种焊接技术。我们只介绍激光焊和电子束焊这两种方法。束焊这两种方法。激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击工件所产生的激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击工件所产生的热量进行焊接的方法。该焊接技术已广泛应用在航空、航热量进行焊接的方法。该焊接技术已广泛应用在航空、航天、造船、石化、机械和电子等行业。天、造船、石化、机械和电子等行业。7.3 高能束

21、流焊接高能束流焊接1、工作原理、工作原理 激光具有亮度高以及方向性、单色性、相干性好四大激光具有亮度高以及方向性、单色性、相干性好四大特点。激光上述的特性可以使激光能量在空间和时间上高特点。激光上述的特性可以使激光能量在空间和时间上高度集中，因而是进行焊接和切割的理想热源。度集中，因而是进行焊接和切割的理想热源。利用激光器受激产生激光利用激光器受激产生激光束，通过聚焦系统将其聚集束，通过聚焦系统将其聚集成半径微小的光斑，当调焦成半径微小的光斑，当调焦到被焊工件的接缝时，光能到被焊工件的接缝时，光能转换为热能，从而使金属熔转换为热能，从而使金属熔化形成焊接接头化形成焊接接头。7.3 高能束流焊接

22、高能束流焊接2 2、分类、分类l根据激光的输出方式，激光焊接可分为连续激光焊和根据激光的输出方式，激光焊接可分为连续激光焊和脉冲激光焊。脉冲激光焊。l连续激光焊可以使用大功率的钇铝石榴石激光器，但连续激光焊可以使用大功率的钇铝石榴石激光器，但用得最多的还是用得最多的还是CO2激光器。激光器。l根据实际作用在工件上的功率密度，激光焊接还可分根据实际作用在工件上的功率密度，激光焊接还可分为热传导焊接为热传导焊接(功率密度功率密度105W/cm2)和深熔焊接和深熔焊接(功率密功率密度度105W/cm2)。7.3 高能束流焊接高能束流焊接 3、特点、特点（1）功率密度高，加热集中，温度高、热影响区窄，

23、应）功率密度高，加热集中，温度高、热影响区窄，应 力和变形极小。力和变形极小。（2）深宽比大，目前已达）深宽比大，目前已达12:1，焊接速度高。，焊接速度高。（3）适宜于难熔金属、热敏感性强的金属以及热物理性）适宜于难熔金属、热敏感性强的金属以及热物理性 能相差悬殊、尺寸和体积悬殊工件的焊接，甚至可能相差悬殊、尺寸和体积悬殊工件的焊接，甚至可 以焊接陶瓷、有机玻璃等非金属材料。以焊接陶瓷、有机玻璃等非金属材料。（4）能透射、反射，有的还可以用光纤传输。）能透射、反射，有的还可以用光纤传输。7.3 高能束流焊接高能束流焊接（5）激光束不受电磁干扰，无磁偏吹现象，适宜于焊接）激光束不受电磁干扰，无

24、磁偏吹现象，适宜于焊接 磁性材料。磁性材料。（6）与电子束焊接相比，不需要真空室，不产生）与电子束焊接相比，不需要真空室，不产生X射线，射线，观察及对中方便。观察及对中方便。（7）一台激光器可以完成多种工作，既可焊接，还可以）一台激光器可以完成多种工作，既可焊接，还可以 打孔、切割、合金化和热处理等。打孔、切割、合金化和热处理等。注意注意：板厚超过：板厚超过19mm 19mm 时不适用于实际生产应用；处于时不适用于实际生产应用；处于激光束下的接头必须精确定位、装配；激光器的光电转激光束下的接头必须精确定位、装配；激光器的光电转换率一般小于换率一般小于1010；焊缝冷却速度快，易产生气孔和脆；焊

25、缝冷却速度快，易产生气孔和脆性；铝和铜由于传热率和反射率高，不适于激光焊。性；铝和铜由于传热率和反射率高，不适于激光焊。7.3 高能束流焊接高能束流焊接 电子束焊是利用加电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的置于真空或非真空中的工件所产生的热能进行工件所产生的热能进行焊接的方法。焊接的方法。7.3 高能束流焊接高能束流焊接 l优点优点:(1)焊缝深宽比大。焊缝深宽比大。(2)焊接速度快，热影响区小、焊接变形小焊接速度快，热影响区小、焊接变形小。(3)焊缝质量高焊缝质量高。(4)适应性强。适应性强。(5)焊接可达性好。焊接可达性好。(6)通过控制电子束的偏移

26、，可以实现复杂接缝的自动焊通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接，也可以通过电子束扫描熔池来消除缺陷，提高接接，也可以通过电子束扫描熔池来消除缺陷，提高接头质量。头质量。7.3 高能束流焊接高能束流焊接l缺点：缺点：(1)设备比较复杂，价格昂贵。设备比较复杂，价格昂贵。(2)焊前对接头加工、装配要求严格，必须保证接头位焊前对接头加工、装配要求严格，必须保证接头位 置准确、间隙小而均匀。置准确、间隙小而均匀。(3)真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常受到真真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常受到真 空室的限制。空室的限制。(4)电子束易受杂散电磁场干扰，影响焊接质量。电子束易受杂散

27、电磁场干扰，影响焊接质量。(5)电子束焊接时会产生电子束焊接时会产生X射线，需要严加防护以确保射线，需要严加防护以确保 操作人员的健康和安全。操作人员的健康和安全。7.3 高能束流焊接高能束流焊接l电子束焊的分类方法很多，通常多按照加速电压和工件电子束焊的分类方法很多，通常多按照加速电压和工件所处环境的真空度来分类。所处环境的真空度来分类。l按电子束加速电压的高低可分为高压电子束焊接按电子束加速电压的高低可分为高压电子束焊接(120kV(120kV以上以上)、中压电子束焊接、中压电子束焊接(60kV(60kV100kV)100kV)和低压电子束焊和低压电子束焊接接(40kV(40kV以下以下)

28、三类。三类。l按被焊工件所处环境的真空度可分为三种：高真空电子按被焊工件所处环境的真空度可分为三种：高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。7.3 高能束流焊接高能束流焊接 目前，非真空电子束焊接已开始在工业中应用，如薄目前，非真空电子束焊接已开始在工业中应用，如薄板高速焊接，特别是不等厚接头的焊接。当前世界上建立板高速焊接，特别是不等厚接头的焊接。当前世界上建立的最大的非真空焊接工作站的容积达到的最大的非真空焊接工作站的容积达到300m3，电子枪，电子枪在工作室内运动，工业电视和焊缝跟踪系统的帮助下进行在工作室内运动，工业电视和焊缝跟踪系统的帮助

29、下进行焊接。焊接。近近1010年来工业生产中对高精度、高质量连接技术需求年来工业生产中对高精度、高质量连接技术需求的不断扩大，电子束焊接在航空、航天、核、能源工业、的不断扩大，电子束焊接在航空、航天、核、能源工业、电子、兵器、汽车制造、机械等许多工业领域已经获得了电子、兵器、汽车制造、机械等许多工业领域已经获得了广泛应用。如能源工业，压缩机转子、鼓筒轴、叶轮组件广泛应用。如能源工业，压缩机转子、鼓筒轴、叶轮组件等；等；7.3 高能束流焊接高能束流焊接 在核能工业中，反应堆壳体、送料控制系统部件等；在核能工业中，反应堆壳体、送料控制系统部件等；在飞机制造业中，发动机机座、转子部件、起落架等；在在

30、飞机制造业中，发动机机座、转子部件、起落架等；在化工和金属结构制造业中，高压容器壳体等；在汽车制造化工和金属结构制造业中，高压容器壳体等；在汽车制造业中，齿轮组合体、后桥、传动箱体等；在仪器制造业中业中，齿轮组合体、后桥、传动箱体等；在仪器制造业中，各种膜片、继电器外壳。，各种膜片、继电器外壳。另外，电子束焊还是一种适合于在太空进行的焊接方另外，电子束焊还是一种适合于在太空进行的焊接方法，早在法，早在19841984年，人类已在太空环境中利用一种手工电子年，人类已在太空环境中利用一种手工电子束焊枪进行了焊接试验。电子束焊将成为太空环境中焊接束焊枪进行了焊接试验。电子束焊将成为太空环境中焊接人造

31、天体的一种重要的焊接方法人造天体的一种重要的焊接方法。7.4 摩擦焊（摩擦焊（friction welding）摩擦焊是在压力作用下，通过待焊界面的摩擦摩擦焊是在压力作用下，通过待焊界面的摩擦使界面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、使界面及其附近温度升高，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，伴随着材料产生塑塑性提高、界面的氧化膜破碎，伴随着材料产生塑性变形与流动，通过界面上的扩散及再结晶而实现性变形与流动，通过界面上的扩散及再结晶而实现连接的固态焊接方法。摩擦焊具有优质、高效、低连接的固态焊接方法。摩擦焊具有优质、高效、低耗能的突出优点，目前已在各种工具、工程机械以耗能的突出优

32、点，目前已在各种工具、工程机械以至在宇航、船舶、高速列车、汽车等制造领域获得至在宇航、船舶、高速列车、汽车等制造领域获得了广阔的应用前景。了广阔的应用前景。7.4 摩擦焊（摩擦焊（friction welding）在压力作用下，待焊界面通过相对运动进行摩擦，机在压力作用下，待焊界面通过相对运动进行摩擦，机械能转变为热能。对于给定的材料，在足够的摩擦压力和械能转变为热能。对于给定的材料，在足够的摩擦压力和足够的相对运动速度条件足够的相对运动速度条件下，被焊材料的温度不断下，被焊材料的温度不断上升。上升。随着摩擦过程的进随着摩擦过程的进行，工件产生一定的塑性行，工件产生一定的塑性变形量，在适当时刻

33、停止变形量，在适当时刻停止工件间的相对运动，同时工件间的相对运动，同时施加较大的顶锻力并维持施加较大的顶锻力并维持一定的时间，即可实现材一定的时间，即可实现材料间的固相连接。料间的固相连接。7.4 摩擦焊（摩擦焊（friction welding）通常根据工件相对摩擦运动的轨迹通常根据工件相对摩擦运动的轨迹,将摩擦焊分为将摩擦焊分为旋转式和轨道式两大类。旋转式和轨道式两大类。旋转式摩擦焊主要用于焊接接头部分具有圆形截面旋转式摩擦焊主要用于焊接接头部分具有圆形截面的工件，根据焊接过程中将机械能输入工件的方式，旋的工件，根据焊接过程中将机械能输入工件的方式，旋转式摩擦焊又分为连续驱动摩擦焊和惯性摩

34、擦焊。轨道转式摩擦焊又分为连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊。轨道式摩擦焊用于焊接非圆形截面的工件式摩擦焊用于焊接非圆形截面的工件。7.4 摩擦焊（摩擦焊（friction welding）l优点：优点：（1 1）接头质量高；）接头质量高；（2 2）适合异种材料的连接；）适合异种材料的连接；（3 3）效率高、质量稳定；）效率高、质量稳定；此外，摩擦焊还具有节此外，摩擦焊还具有节能省电；环境清洁，劳动条能省电；环境清洁，劳动条件好；设备操作简单，易实件好；设备操作简单，易实现机械化、自动化等优点。现机械化、自动化等优点。缺点与局限性：缺点与局限性：（l l）摩擦焊接头毛刺难以）摩擦焊接头毛刺难以 清除。

35、清除。（2 2）摩擦焊接头无损检测）摩擦焊接头无损检测 可靠性差。可靠性差。（3 3）对非圆截面焊接较困）对非圆截面焊接较困 难。难。（4 4）设备复杂，焊机的一）设备复杂，焊机的一 次性设备投资较大。次性设备投资较大。7.4 摩擦焊（摩擦焊（friction welding）专业性较强，具体形式已由原来的几种发展到现在的专业性较强，具体形式已由原来的几种发展到现在的十几种。起初主要用于杆、轴、管类零件的接长焊接，在十几种。起初主要用于杆、轴、管类零件的接长焊接，在这些领域中的应用具有其它焊接方法无可比拟的优越性。这些领域中的应用具有其它焊接方法无可比拟的优越性。摩擦焊所焊材料已由传统的金属材

36、料（包括不同种类摩擦焊所焊材料已由传统的金属材料（包括不同种类金属材料的组合）拓宽到粉末合金、复合材料、功能材料金属材料的组合）拓宽到粉末合金、复合材料、功能材料、难熔材料以及陶瓷金属等新型材料和异种材料领域。、难熔材料以及陶瓷金属等新型材料和异种材料领域。除了通常以连接为目的的焊接外，还用于零件的堆焊。除了通常以连接为目的的焊接外，还用于零件的堆焊。目前，摩擦焊已在各种工具、轴瓦、石油钻杆、电机目前，摩擦焊已在各种工具、轴瓦、石油钻杆、电机与电力设备、工程机械、交通运输工具以至于航空、航天与电力设备、工程机械、交通运输工具以至于航空、航天设备制造等方面获得了越来越广泛的应用。设备制造等方面获

37、得了越来越广泛的应用。7.4 摩擦焊（摩擦焊（friction welding）工业生产中较典型的摩擦焊接法有连续驱动摩擦焊工业生产中较典型的摩擦焊接法有连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、相位摩擦焊、径向摩擦焊、轨道摩擦焊、惯性摩擦焊、相位摩擦焊、径向摩擦焊、轨道摩擦焊和搅拌摩擦焊等。和搅拌摩擦焊等。7.4 摩擦焊（摩擦焊（friction welding）工业生产中较典型的摩擦焊接法有连续驱动摩擦焊工业生产中较典型的摩擦焊接法有连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、相位摩擦焊、径向摩擦焊、轨道摩擦焊、惯性摩擦焊、相位摩擦焊、径向摩擦焊、轨道摩擦焊和搅拌摩擦焊等。和搅拌摩擦焊等。7.5 螺柱焊（螺柱焊（stu

38、d welding）螺柱焊是将螺柱一端与板件（或管件）表面接触，通螺柱焊是将螺柱一端与板件（或管件）表面接触，通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定压力完成焊接的方电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定压力完成焊接的方法。它兼具熔焊和压焊的特征，是一种加压熔焊。目前，法。它兼具熔焊和压焊的特征，是一种加压熔焊。目前，螺柱焊已从单一的造船行业已扩展到汽车、机车、锅炉压螺柱焊已从单一的造船行业已扩展到汽车、机车、锅炉压力容器、电站、钢结构、建筑桥梁等诸多行业。力容器、电站、钢结构、建筑桥梁等诸多行业。螺柱焊的接头是螺柱焊的接头是T T字形接头，螺柱或类似螺柱的紧固字形接头，螺柱或类似螺柱的紧固件垂直于工

39、件的待焊表面。待焊表面主要是平的，也可以件垂直于工件的待焊表面。待焊表面主要是平的，也可以是斜面或曲面的。可在平焊、立焊或仰焊位置焊接。可以是斜面或曲面的。可在平焊、立焊或仰焊位置焊接。可以通过电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等多种焊接方法实现螺柱焊通过电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等多种焊接方法实现螺柱焊接。实际生产中应用较多的是接。实际生产中应用较多的是电弧法螺柱焊电弧法螺柱焊(Stud arc(Stud arc welding)welding)。7.5 螺柱焊（螺柱焊（stud welding）7.5.1 7.5.1 螺柱焊的分类螺柱焊的分类 电弧法螺柱焊根据所用焊接电源和接头形成过程的电弧法螺柱焊根据所

40、用焊接电源和接头形成过程的差别通常可分为电弧螺柱焊（也称作标准螺柱焊）、电差别通常可分为电弧螺柱焊（也称作标准螺柱焊）、电容储能螺柱焊（也称作电容放电螺柱焊）以及短周期螺容储能螺柱焊（也称作电容放电螺柱焊）以及短周期螺柱焊（也称作短时间螺柱焊）三种基本形式。柱焊（也称作短时间螺柱焊）三种基本形式。7.5 螺柱焊（螺柱焊（stud welding）图7-26 拉弧式拉弧式电容储能螺柱焊图7-25 预留间隙式电容储能螺柱焊图7-24 预接触式电容储能螺柱焊7.5.1 7.5.1 螺柱焊的分类螺柱焊的分类7.5 螺柱焊（螺柱焊（stud welding）7.5.2 7.5.2 螺柱焊的螺柱焊的特点特

41、点l1.1.优点优点（1 1）焊接时间短，焊件变形小、生产率高。）焊接时间短，焊件变形小、生产率高。（2 2）熔深浅，焊后无须清理。）熔深浅，焊后无须清理。（3 3）节省材料，减少连接部件所需的机械加工，成本低。）节省材料，减少连接部件所需的机械加工，成本低。（4 4）易于保证质量。）易于保证质量。（5 5）容易保证密封性要求。）容易保证密封性要求。（6 6）便且便于操作，焊接过程简单。）便且便于操作，焊接过程简单。（7 7）易于全位置焊接。）易于全位置焊接。l缺点缺点（1 1）设备不易调节。（）设备不易调节。（2 2）焊接表面需要清理。）焊接表面需要清理。7.5 螺柱焊（螺柱焊（stud w

42、elding）7.5.3 7.5.3 螺柱焊的应用螺柱焊的应用 螺柱焊是焊接紧固件的一种快速方法，不仅效率高螺柱焊是焊接紧固件的一种快速方法，不仅效率高，而且可以通过专用设备对接头质量进行有效的控制，而且可以通过专用设备对接头质量进行有效的控制，能够得到全断面熔合的焊接接头，保证接头良好的导电能够得到全断面熔合的焊接接头，保证接头良好的导电性、导热性和接头强度，在紧固件固定于工件上可以代性、导热性和接头强度，在紧固件固定于工件上可以代替铆接或钻孔螺丝紧固、焊条电弧焊、电阻焊、钎焊等替铆接或钻孔螺丝紧固、焊条电弧焊、电阻焊、钎焊等。它可以焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢、有色金属以。它可以焊接低碳钢

43、、低合金钢、不锈钢、有色金属以及带镀（涂）层的金属等，广泛应用于汽车、仪表、造及带镀（涂）层的金属等，广泛应用于汽车、仪表、造船、机车、航空、机械、锅炉、化工设备、变压器及大船、机车、航空、机械、锅炉、化工设备、变压器及大型建筑结构等行业。型建筑结构等行业。48【综合训练综合训练】（1 1）操作准备）操作准备 1 1）焊接设备）焊接设备:电阻点焊机，电阻点焊机，DN2-200,DN2-200,电极直径电极直径6.4mm6.4mm。2 2）实习焊件）实习焊件:低碳钢（低碳钢（Q235Q235），长），长200mm200mm，宽，宽100mm100mm，厚厚1.0mm1.0mm；每组两块。；每组两

44、块。3 3）焊接辅助材料）焊接辅助材料:砂轮或角磨机砂轮或角磨机1 1台、钢丝刷台、钢丝刷1 1把。把。49【综合训练综合训练】（2 2）操作要领）操作要领 1 1）焊前焊件表面需清理干净。）焊前焊件表面需清理干净。2 2）根据材料厚度和结构形式进行点焊试片试验，确定最）根据材料厚度和结构形式进行点焊试片试验，确定最 佳参数佳参数,见表见表7-17-1。3 3）修磨、调整电极端头，电极端头表面尽量光滑。）修磨、调整电极端头，电极端头表面尽量光滑。4 4）调整好上下电极的位置，保证电极端头平面平行，轴）调整好上下电极的位置，保证电极端头平面平行，轴 线对中。线对中。5 5）定位焊，零件较大时应有定位焊工装，保证焊点位置）定位焊，零件较大时应有定位焊工装，保证焊点位置 准确，防止变形。准确，防止变形。6 6）工件放平，确定正确的点焊顺序，进行点焊操作。）工件放平，确定正确的点焊顺序，进行点焊操作。（3 3）注意事项。）注意事项。50 2 2思考与练习思考与练习 （1 1）填空题）填空题 （2 2）简答题）简答题【综合训练综合训练】