1、第八章其他焊接方法与设备焊接方法与设备焊接方法与设备高等教育出版社目录第一节钎焊第二节高能密度函第三节电渣焊第四节摩擦焊第五节扩散焊第六节超声波焊第七节爆炸焊第一节钎焊焊接方法与设备焊接方法与设备钎焊是现代焊接技术的三大主要组成部分之一。钎焊技术已有几千年的历史，但是在很长的历史时期中，钎焊技术没有得到较大的发展，直到 世纪 年代，钎焊技术才有了较快的发展。一、钎焊的原理及特点1钎焊的原理 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、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，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。优点 钎焊接头平整光滑，外形美观，适合于
2、精密、复杂工件的焊接；焊件变形小，尤其是对焊件采用整体均匀加热的钎焊方法；钎焊加热温度较低，对母材组织和性能影响较小；可以一次完成多个零件的连接，生产率高；可以连接不同的金属以及金属与非金属。缺点 钎焊接头强度低，耐高温能力差；钎焊的装配要求高，间隙一般要求在0.010.1的范围内；钎焊的接头形式以搭接为主，增加了结构重量。1钎焊的特点一、钎焊的原理及特点各种钎焊方法的优缺点及适用范围二、钎焊方法钎焊方法优点缺点应用烙铁钎焊设备简单、灵活，适用微细钎焊需使用钎剂软钎焊，钎焊小件火焰钎焊设备简单、灵活性好控制温度困难，操作要求高钎焊小件盐浴钎焊加热快，能精确控制温度设备费用高，焊后需仔细清洗用于
3、批量生产电阻钎焊加热快，生产率高，成本低控温困难，工件形状、尺寸受限制钎焊小件感应钎焊加热快，钎焊质量好温度不能精确控制，工件形状受限批量钎焊小件保护气体炉中钎焊能精确控制温度，加热均匀，变形小，一般不用钎剂，质量高设备费用较高，加热慢，钎焊的工件不宜含大量挥发元素大小件的批量生产 多钎缝工件的钎焊真空炉中钎焊同上设备费用高，钎料和工件不宜含较多的易挥发元素重要工件三、钎焊种类及焊接材料软钎料多用于电子和食品工业中导电、气密和水密器件的焊接。以锡铅合金作为钎料最为常用。软钎料一般需要用钎剂，以清除氧化膜，改善钎料的润湿性能。钎剂种类很多，电子工业中多用松香酒精溶液软钎剂，这种钎剂焊后的残渣对工
4、件无腐蚀作用，称为无腐蚀性钎剂。硬钎料硬钎料种类繁多，以铝、银、铜、锰和镍为基的钎料应用最广。铝基钎料常用于铝制品钎焊。银基、铜基钎料常用于铜、铁零件的钎焊。锰基和镍基钎料多用来焊接在高温下工作的不锈钢、耐热钢和高温合金等零件。四、钎焊应用钎焊应用领域很多。在国防和尖端技术部门中，如喷气发动机、火箭发动机、原子能设备制造中都大量采用钎焊技术。第二节高能密度焊焊接方法与设备焊接方法与设备一、电子束焊1电子束焊的原理 电子束焊是利用电子枪产生的电子束流，在强电场的作用下以极高的速度撞击焊件表面，把部分动能转化成热能使焊件熔化而形成焊缝的一种工艺方法优点 功率密度高 焊缝深宽比大 焊接金属纯度高 工
5、艺适应性强缺点 设备比较复杂，价格较高。对接头加工、装配要求严格。真空电子束焊接时，被焊件尺寸受限。电子束易轻受杂散电磁场的干扰。产生 射线，对人体健康有危害。2电子束焊的特点一、电子束焊根据被焊工件所处环境的真空度 高真空电子束焊 低真空电子束焊 非真空电子束焊 高压电子束焊 中压电子束焊 低压电子束焊根据电子束焊机加速电压高低一、电子束焊3电子束焊的分类一、电子束焊4电子束焊的应用 电子束焊可用于焊接低合金钢、有色金属、难熔金属、复合材料、异种材料等，薄板、厚板均可。特别适用于焊接厚件及要求变形很小的焊件、真空中使用器件、精密微型器件等。近年来我国在汽车制造、电子和仪表工业中都应用了电子束
6、焊。二、激光焊1激光焊特点 激光焊是20世纪70年代发展起来的焊接技术，它以高能量密度的激光作为热源，对金属进行熔化形成焊接接头。优点 激光束能量密度大,焊件尺寸精度高。可进行深熔焊接 可以焊接常规焊接方法难以焊接的材料 可进行远距离或一些难接近部位的焊接。可以在空气中焊接有色金属，而不需外加保护气体 可焊接磁性材料。一台激光器可完成焊接、切割、合金化和热处理等多种工作。2激光焊的特点一、激光焊二、激光焊2激光焊设备 整套的激光焊设备主要包括激光器、光束检测仪、光学偏转聚焦系统、工作台（或专用焊机）和控制系统。激光加工设备激光器；光束检测仪；偏转聚焦系统；工作台；控制系统二、激光焊3.激光焊新
7、技术激光MIG复合焊 当采用激光MIG复合焊时，能充分发挥每种焊接方法的优点，并克服某些不足。由于激光与MIG焊复合，熔池宽度增加，使得装配要求降低，焊缝跟踪容易。激光MIG复合焊原理图激光产生的金属蒸气；激光束；电极；电弧；熔化区；焊件；蒸气孔洞；等离子弧区二、激光焊4激光焊的应用 激光焊可以焊接低合金高强度钢、不锈钢及铜、镍、钛合金等；异种金属以及非金属材料（如陶瓷、有机玻璃等）；目前主要用于电子仪表、航空、航天、原子核反应堆等领域。第三节电渣焊焊接方法与设备焊接方法与设备一、电渣焊原理p 利用电流通过液态熔渣时所产生的电阻热为热源进行焊接的方法。电渣焊原理示意图优点1焊接生产率高2焊接成
8、本低3焊缝中气孔与夹渣少4焊缝金属化学成分易调整5焊接接头的冲击韧性低6电渣焊过程要求连续进行。与一般电弧焊相比，电渣焊具有以下特点：二、电渣焊特点三、电渣焊的分类1丝极电渣焊丝极电渣焊是应用得最早、最多的一种电渣焊方法。它利用不断送进的焊丝作为熔化电极（填充金属）。2板极电渣焊板极电渣焊是用金属板条作为熔化电极，根据焊件厚度不同，板极电渣焊可采用一块或数块板极进行焊接。三、电渣焊的分类3熔嘴电渣焊熔嘴电渣焊是利用不断送进的焊丝和固定于焊件装配间隙并与焊件绝缘的熔嘴共同作为填充金属的电渣焊方法。4管极电渣焊管极电渣焊又称管状熔嘴电渣焊，它的基本原理与熔嘴电渣焊相同，管极电渣焊用一根在外表面涂有
9、药皮的无缝钢管充当熔嘴。四、电渣焊应用 电渣焊适用于焊接厚度较大的焊件，难于采用埋弧焊或气电立焊的某些曲线或曲面焊缝，由于现场施工或起重设备的限制必须在垂直位置焊接的焊缝以及大面积的堆焊，某些焊接性较差的金属如高碳钢、铸铁的焊接等。第四节摩擦焊焊接方法与设备焊接方法与设备一、摩擦焊的原理及特点p 摩擦焊是利用焊件接触端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻完成焊接的一种压焊方法。普通摩擦焊接过程示意图优点 接合表面的清洁度不像电阻对焊时那么重要 更适于焊接异种金属。大批量生产，易实现机械化和自动化。生产率非常高 电功率和总能量消耗比其他焊接方法小 工作场地卫生，没火
10、花、弧光、飞溅及有害气体或烟尘缺点 工件的形状和尺寸受到限制 最大焊接的截面仅为200cm2 摩擦焊机的一次性投资较大2摩擦焊的特点一、摩擦焊的原理及特点优点p 摩擦焊按焊件相对摩擦运动的轨迹分类有旋转式摩擦焊和轨道式摩擦焊两类。二、摩擦焊的分类轨道式摩擦焊示意图优点p 旋转摩擦焊普通型 一个焊件旋转而另一焊件保持不转动，是最常见的一种。二、摩擦焊的分类p 旋转摩擦焊两焊件异向旋转型 两焊件都旋转，但方向相反，适用于焊接小直径焊件，这种小直径焊接需要很高的相对转速。优点p 旋转摩擦焊中间件旋转型 此法适用于焊接两根很长的焊件或焊件可能是长焊件或焊件的形状难于旋转的场合。二、摩擦焊的分类p 旋转
11、摩擦焊焊件在中间两头同向旋转型 两旋转的焊件顶向中间静止的焊件上。优点p 旋转摩擦焊径向摩擦焊型 焊接时，焊件静止，圆环高速旋转并向两管端加径向摩擦压力。二、摩擦焊的分类三、摩擦焊应用p 摩擦焊已在各工业部门获得广泛应用。刀具制造业：钻头、立铣刀、丝锥、铰刀、拉刀等 机器制造业：轴类零件、管子、螺杆、顶杆、拉杆、拨叉等 汽车、拖拉机制造业：半轴、齿轮轴、柴油机增压器叶等 锅炉制造中蛇形管对接 石油化工行业中石油钻杆、管道 阀门制造中的高压阀门的阀体焊接 电工行业铜铝接线端子焊接 轻工纺织机械中的小型轴类、辊类、管类零件 自行车零件的制造，如涨闸的摩擦焊等四、摩擦焊的新发展搅拌摩擦焊1搅拌摩擦焊
12、的原理 搅拌摩擦焊是利用带有特殊形状的硬质搅拌指棒的搅拌头旋转着插入被焊接头，与被焊金属摩擦生热，通过搅拌摩擦，同时结合搅拌头对焊缝金属的挤压，使接头金属处于塑性状态，搅拌指棒边旋转边沿着焊接方向向前移动，形成致密的金属间结合，实现材料的连接。搅拌头前沿；搅拌针；搅拌头后沿；焊缝；细肩搅拌摩擦焊原理图优点）搅拌摩擦焊是一种高效、节能的连接方法。）焊接过程中母材不熔化。）适用于热敏感性很强及不同制造状态材料的焊接）接头无变形或变形很小。）焊缝组织晶粒细化，接头力学性能优良。）易于实现机械化、自动化。）搅拌摩擦焊是一种安全的焊接方法。2搅拌摩擦焊的特点四、摩擦焊的新发展搅拌摩擦焊问题）焊缝无增高。
13、）需要对焊缝施加大的压力，限制了在机器人等设备上的应用。）必要时，焊接工艺上需要添加“引弧板或引出板”。）被焊零件需要有一定的结构刚性或被牢固固定来实现焊接；在焊缝背 面必须加一耐摩擦力的垫板。）必须对接头的错边量及间隙大小严加控制。）目前只限于对轻金属及其合金的焊接。2搅拌摩擦焊的特点四、摩擦焊的新发展搅拌摩擦焊四、摩擦焊的新发展搅拌摩擦焊p 搅拌摩擦焊的应用 我国于2002年引进，目前已在航空航天、船舶、高速列车等和轻型结构上得到成功的应用。船舶制造和海洋工业是搅拌摩擦焊首先获得应用的领域，主要应用于船舶零部件的焊接，如甲板、侧板、防水壁板和地板，还有船体外壳和主体结构件等。第五节扩散焊焊
14、接方法与设备焊接方法与设备特点 焊接温度一般为0.40.8倍的母材熔化温度，因此排除了由于熔化给母材带来的影响 可焊接不同种类的材料 可焊接结构复杂、封闭型焊缝，厚薄相差悬殊，要求精度高的各种工件 根据需要可使接头的成分、组织和母材均匀化，使接头的性能与母材相同一、扩散焊的特点 接头质量好；零部件变形小；可一次性焊接多个接头；可焊接大断面接头；可焊接其他焊接方法难于焊接的材料。对零件待焊表面的制备和装配的要求较高；焊接热循环时间长，生产率低；设备一次性投资较大，而焊接工件的尺寸受到设备的限制；无可靠的无损检测手段。优点缺点二、扩散焊应用 扩散焊很适于焊接特殊的材料或特殊的结构，这样的材料和结构
15、在宇航、核能、电子工业中很多，因而扩散焊在这些部门中应用广泛。钛合金具有耐腐蚀、比强度高的特点，因而在飞机、导弹、卫星等飞行器的结构中被大量采用。利用扩散焊可以制成铝热交换器、太阳能热水器、电冰箱蒸发器等。扩散焊可以焊接多种耐热钢和耐热合金，可制成高效率燃气轮机的高压燃烧室、发动机叶片、导向叶片和轮盘等。用扩散焊可将陶瓷、石墨、石英、玻璃等非金属材料与金属焊接。例如钠离子导电体玻璃与铝箔或铝丝焊接成电子工业元件等。第六节超声波焊焊接方法与设备焊接方法与设备一、超声波焊的原理及特点1工作原理超声波焊工作原理发生器；换能器；聚能器；耦合杆；上声极；工件；下声极；A1、A2 振幅分布；I 发生器馈电
16、流；F 静压力；v1、v2 振动方向特点）能实现同种金属、异种金属、金属与非金属以及塑料之间的焊接。）不会对半导体等材料引起高温污染及损伤。）容易焊接高热导率及高电导率的材料。）耗用功率小。焊接变形。焊点强度及强度稳定性高）对表面的清洁度要求不高，允许少量的氧化膜及油污等存在。）主要缺点就是焊接所需功率随工件厚度及硬度的提高呈指数剧增，因 而只限用于丝、箔、片等薄件焊接。2超声波焊的特点一、超声波焊的原理及特点二、应用1电子工业 主要用于微电子器件的连接。2电器工业 超声波能有效地焊接各种电接头，对零件没有污染，也不产生热变形。3包装工业 超声波焊广泛用于封装业务，从轻箔小包装到密封管壳。4塑
17、料工业 塑料的焊接，金属与塑料的连接及聚酯织物的缝纫等。5其他应用 是箔材轧制厂中用以连接零件或任意长度薄板的工艺方法。第七节爆炸焊焊接方法与设备焊接方法与设备一、爆炸焊的原理及特点1爆炸焊的原理复合板的爆炸焊工艺安装示意图雷管；炸药；复板；基板；基础（地面）；安装角；h间隙优点 不仅在同种金属而且在异种金属之间可形成一种高强度的冶金结合焊缝。可以焊接尺寸范围很宽的各种零件。爆炸焊工艺比较简单，不需复杂设备，投资少，应用方便。不需填充金属，结构设计采用复合板可以节约贵重稀缺金属。焊接表面不需要繁重的清理，只需去除厚的氧化物、氧化皮、油污。缺点 被焊材料必须有足够的韧性和抗冲击能力以承受爆炸力和碰撞。一般只用于平面或柱面结构的焊接。复杂形状的构件受到限制。大多在野外作业、机械化程度低、劳动条件差，亦受气候条件限制。爆炸时，产生噪声和气浪，对周围有一定影响。2爆炸焊的特点一、爆炸焊的原理及特点p 爆炸焊被广泛应用于石油、化工、造船、原子能、宇航、冶金、运输和机械制造等工业部门。在具体应用上可以用于金属包覆，使其表面具有某种特殊性能，也可以用于制造各种过渡接头，使其具有优良的力学性能、导电性能或耐蚀性能等。二、爆炸焊应用谢谢聆听焊接方法与设备焊接方法与设备高等教育出版社
