第七章铆接、焊接、胶接和过盈联接
§7-1 铆接
§7-2 焊接
§7-3 胶接
§7-4 过盈联接
铆接1
一、概述
铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经
铆合而成的联接方式。其联接部分称为铆缝。
1．按接头型式分有：搭接缝、单盖板对接缝和双盖板对接缝。铆接具有工艺设备简单，工艺过程比较容易控制，质量稳定，铆接结构抗振、耐冲击，联接牢固可靠等特点。因此，在承受严重冲击和振动载荷的金属结构的联接中，如桥梁、建筑、造船、重型机械及飞机制造等工业部门中得到应用。
2．按铆钉的排数分有：单排、双排和多排。
铆缝的结构通常以下面三个方面来分类：
3．按铆缝性能分有：以强度为基本要求的强固铆缝。要求有足够的强度和足够紧密性的强密铆缝。
要求有足够的紧密性的紧密铆缝。图片说明
铆接2铆钉有空心的和实心的两大类，且大部分都以标准化。
铆接分冷铆和热铆。二、铆钉的主要类型三、铆缝的设计要点各类铆钉
强度计算主要是材料力学的基本公式。强度计算时，一般假设：
联接的横向力F 通过铆钉组形心，一组铆钉中各个铆钉受力均等。铆缝不受弯矩作用。被铆件结合面摩擦力略去不计。
被铆件危险剖面上的拉(压)应力，铆钉的剪应力，工作挤压应力都是均匀分布的。破坏形式
设计铆缝时，先根据铆缝的破坏形式进行强度计算。钉杆直径d ≥12mm 的钢制铆钉，通常是将铆钉加热后进行铆接。
钉杆直径d ＜10mm 的钢制铆钉和塑性较好的有色金属、轻金属及其合金制成的铆钉一般在常温下进行冷铆。
铆接3
单排搭接铆缝的静强度分析：
取图中宽度等于垂直与受载方向的钉距t 的阴影部分进行计算。（1）由被铆件的拉伸强度确定的铆缝承受的静载荷4][23τπd F =[]σδ)(1d t F -=（2）由被铆件上孔壁的挤压强度确定
的被铆件能承受的静载荷
（3）由铆钉的剪切强度确定的铆钉能
承受的静载荷
对于一般的强固铆缝，上述式中的许用应力可根据组成铆缝各元件的材料选取。]
[p 2σδd F =许用应力
焊接1焊接焊接是利用局部加热(或加压)的方法使被联接件接头处的材料熔融联接
成一体。一、概述
与铆接相比较，焊接结构重量轻，节约金属材料，施工方便，生产率高，易实现自动化，且焊接结构的成本低，应用很广。
在机械制造中最常用的是电弧焊。电弧焊是
利用焊条与焊件间产生电弧热将金属加热并熔化
的焊接方法。焊接可分为：熔化焊：压力焊：钎焊：电弧焊、气焊、电渣焊。
电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。
锡焊、铜焊。原理说明
焊接2
焊接
二、电弧焊缝的基本形式
焊接件经焊接后形成的结合部分叫做焊缝。电弧焊常见的焊缝有：对接焊缝和角焊缝两类。在机械制造中，最常用的被焊件材料是低碳钢和低合金钢(如Q215、Q235、15、20、16Mn 等) 。焊条的材料最好与被焊件的材料相同。三、焊接件常用材料
四、焊缝的受力及破坏形式
1．对接焊缝
2．搭接角焊缝
通常正面角焊缝只用来承受拉力；侧面角焊缝和混合角焊缝可用来承受拉力或弯矩。实践证明，在静载荷作用下，搭接角焊缝的破裂通常从沿着与垂直平分线重合的最小剖面上开始。对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉（压）力或弯矩，对接焊缝的破坏形式是沿焊缝断裂；焊缝形式破坏形式破坏形式
1．焊缝应按被焊件厚度制成相应坡口，或进行一般的侧棱、修边工艺。在焊接前，应对坡口进行清洗整理；焊接3
五、焊接件的工艺及设计注意要点
2．在满足强度条件下，焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能地取得短些或分段进行焊接，并应避免焊缝交叉；
3．在焊接工艺上采取措施，使构件在冷却时能有微小自由移动的可能；
4．焊缝在焊后应经热处理（如退火），消除残余应力；5．在焊接厚度不同的对接板件时，应使对接部位厚度一致，以利于焊缝金属均匀熔化；
6．设计焊接件时，注意恰当选择母体材料和焊条；
7．合理布置焊缝及长度；
8．对于那些有强度要求的重要焊缝，必须按照有关行业的强度规范进行焊缝尺寸校核，明确工艺要求和技术条件，并在焊后仔细进行质量检验。
焊接坡口形式
六、焊接在机器零件中的应用焊接
焊接4
焊接的减速箱体
焊接的齿轮结构由于焊接具有强度高、工艺简单、因联接而增加的质量小等特点，焊接技术的应用日益广泛。
在技术革新、单件生产、新产品试制等情况下，采用焊接制造箱体、机架等，一般比较经济。
随着焊接技术的发展，许多零件已改变了它们的传统制造方法。一向是铸造出的机座、机壳、大齿轮等零件，已有很大一部分改用了焊接。
胶接1胶接用于木材由来已久。随着新型胶粘剂的发展，胶接在金属构件的
联接中也日渐增多。一、概述胶接是用胶粘剂直接把被联接件联接在一起且具有一定强度的联接，利用胶粘剂凝固后出现的粘附力来传递载荷。
胶粘剂的品种繁多，通常按其使用目的分为三类：结构胶粘剂、非结构胶粘剂和其它胶粘剂。在机械制造中常用的是结构胶粘剂中的环氧树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂等。
二、胶粘剂
根据胶接件的使用要求及环境条件等选择综合性能良好的胶粘剂。
实践表明，胶接接头的抗剪切及抗拉伸能力强，抗剥离和扯离能力弱。设计接头时应尽可能使接头承受剪切或拉伸载荷。三、胶接接头的结构形式及受力状况
与焊接相同，胶接接头分为对接、搭接和角接头三种。详细说明受力形式胶接的应用实例
胶接2
胶接件的缺陷有时不易发现。
有良好的密封性、绝缘性和防腐性。四、胶接的特点
与铆接、焊接相比，胶接的主要优点：主要缺点：
联接件的材料范围宽广；
联接后的重量轻，材料的利用率高；
成本低；
在全部胶接面上应力集中小，故耐疲劳性能好；
抗剥离、抗弯曲及抗冲击振动性能差；
耐老化及耐介质(如酸、碱等)性能差；
胶粘剂对温度变化敏感，影响胶接强度；
过盈联接1
一、过盈联接的特点及应用过盈联接是利用被联件间的过盈配合直接把被联接件联接在一起。过盈联接的优点：构造简单、定心性好、承载能力高，在振动下能可靠地工作。
主要缺点：装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。
过盈联接主要用于轴与毂、轮圈与轮芯、滚动轴承的装配联接。
二、过盈联接的工作原理及装配方法
当配合面为圆柱面时，可采用压入法或胀缩法(加热包容件或冷却被包容件)装配。当其他条件相同时，用胀缩法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入法那样会擦伤配合表面。
装配后包容件和被包容件的径向变形使配合面间产生了很大的压力，工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来传递。
过盈联接2
三、圆柱面过盈联接
设计这种过盈联接时，被联接件的材料、构造和尺寸一般都已初步确定，联接的载荷也已求得。因此，设计的主要问题是：
⒈选择具有所需要的承载能力的配合；
⒉安排合理的结构；
⒊确定对零件配合表面的工艺要求；
⒋决定装配方法和提出装配要求等。
过盈联接的承载能力取决于联接的摩擦力或力矩和联接中各零件的强度。选择配合时，既要使联接具有足够的固持力以保证在载荷作用下不发生相对滑动，又要注意到零件在装配应力下不致损坏。
应用实例
四、圆锥面过盈联接
过盈联接3
圆锥面过盈联接在机床主轴的轴端上应用很普遍。装配时，借助转动端螺母并通过压板施力使轮毂作微量轴向移动以实现过盈联接。这种联接定心性好，便于装拆，压紧程度也易于调整。
采用这种联接，配合表面不宜擦伤，能传递更大的载荷，尤其是适用于大型被联接件，但对配合面的接触精度要求较高。
五、过盈联接的设计计算
过盈联接主要用以承受轴向力、传递转矩，或者同时承受以上两种载荷。为了保证过盈联接的工作能力，须作以下两方面的分析计算：
在已知载荷的条件下，计算配合面间所需产生的压力和产生这个压力所需的最小过盈量；
在选定的标准过盈配合下，校核联接诸零件在最大过盈量时的强度。
详细说明
焊接快速成形技术的发展现状及思考 发表时间：2018-09-04T09:50:31.067Z 来源：《防护工程》2018年第9期作者：赵延林 [导读] 超声波焊和搅拌摩擦焊)的快速成形技术的国内外发展现状，论述了该技术在成形材料及送给方式、成形组织性能控制和成形精度控制方面存在的问题，并就这些问题提出了相应的解决思路。 赵延林 摘要:焊接快速成形是一种集计算机、焊接、数控加工和材料科学等技术于一体的金属材料逐层叠加制造技术，主要用于小批量和复杂金属零件的直接制造。介绍了该技术的成形原理和发展优势，总结了基于熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、等离子弧焊及一些新型焊接方法(如冷金属过渡焊、超声波焊和搅拌摩擦焊)的快速成形技术的国内外发展现状，论述了该技术在成形材料及送给方式、成形组织性能控制和成形精度控制方面存在的问题，并就这些问题提出了相应的解决思路。 关键词:焊接;快速成形;发展现状;焊接新技术 引言： 焊接快速成形技术将传统的堆焊工艺与快速成形技术相结合，实现了金属零件的直接成形。通过计算机辅助软件(CAD)或扫描实物获得三维离散化模型，将模型沿某一坐标方向按一定的厚度进行分层切片处理，根据每层截面轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码并输入成形机，将金属原材料逐层堆焊成三维零件，最后对零件进行修整后处理。相对于传统减材制造技术，焊接快速成形技术有诸多优势:省略了铸锻等大型机械加工设备，避免了减材加工造成的原材料浪费，突破了复杂结构零件的制造桎梏，允许客户定制产品，较短的成形周期缩减了订货到提货的时间，因此该先进制造技术不仅可以带来巨大的经济效益，而且可以减少对环境的污染。 一、国内外焊接快速形成技术发展现状分析 20世纪80年代，Babcock－Wilcox公司采用GMAW与PAW(PlasmaArcWelding)的混合焊，制造了奥氏体不锈钢及镍基超合金的部件。1992年，英国Rolls·Royce公司与克莱菲尔德大学联合开发了基于GMAW/GTAW(GasTungstenArcWeld-ing)的焊接快速成形系统，制造了航空发动机零部件。1998年，英国诺丁汉大学的J．D．Spencer等人利用基于机器人的焊接方法制造了金属模具。Mughal等人利用有限元模拟研究基于GMAW快速成形间隔冷却时间和连续沉积的温度场分布特征，分析成形间隔冷却时间对连续沉积过程重复加热和热量积累的影响规律，并对单层制造过程热应力分布及变形情况进行了研究。PaulA．Colegrove等人对基于GMAW焊接快速成形过程的残余应力和微观结构的改善进行了研究，通过高压轧制的方法降低残余应力、减少变形及表面粗糙度，这也导致了晶粒的再结晶。华中科技大学的周龙早、刘顺洪等人对基于焊接机器人的快速成形工艺的前期模型切片处理以及扫描路径规划算法进行了研究，编写了焊接机器人快速成形软件，该软件能够准确地完成三维模型的分层处理及路径规划，进而提高了其成形精度。该校王桂兰等人研究了电磁场对基于焊接机器人的GMAW 熔积成形温度场及残余应力的影响，采用红外热像仪对附加电磁场前后的成形过程温度场分布情况及变化规律实时监测，并利用X射线衍射仪测量了成形件表面残余应力。结果表明:添加高频振荡磁场之后，成形件表面产生感应热，促使成形件表面温度场各温度区域范围增大，冷却速度降低，成形件表面的纵向和横向残余应力均减小，一定程度上改善了成形件的性能。ZhangYuming等人对基于GMAW的快速成形工艺的切片分层方法和成形精度控制进行了初步的研究。研究表明，采用好的堆积路径可以提高成形精度;在焊道的始端和末端，通过控制焊接电流和焊接速度，可以控制成形形状;熔滴过渡形式是影响成形质量的重要因素，低热输入、平稳的熔滴过渡能促进良好的成形。[1] 二、当前我国焊接快速成型技术存在的问题及思考 1、成形材料及送给方式 焊接快速成形的原材料主要有粉材和丝材两类。目前使用的粉材主要是用于金属零件表面修复的金属粉末，而对于成形专用粉末研究不足。专用粉末需满足粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松紧密度高等要求。目前应用的丝材直径多集中在0．8～1．6mm 之间，直径在0．8mm以下的专用焊丝仍有待研究解决。对于不同焊接工艺及不同材质的零件所需的专用焊丝也需要大力研究。采用先铺粉再用电弧熔积的成形方法，容易出现电弧吹粉的问题。对此，可以考虑改变粉材的加入方式，如在粉中加入粘结剂，按一定比例配成黏稠状物质，再将其逐层铺送。例如将这种方法用于金属零件表面修复时，把修复材料配成黏稠物质，然后将其抹在所需修复表面缺陷处，再利用电弧熔积完成修复。[2] 2、成形组织和性能控制 焊接快速成形过程中焊接热源不断输入热量，成形层温度场复杂多变，属于多重加热重熔过程，因此成形件的组织及性能变化复杂。堆积金属不仅受基板的约束，同时熔覆金属层间相互约束，成形件残余应力分布变得复杂，容易出现融合不良、组织性能达不到要求等缺陷。成形过程热输入的控制方法除了通过改进焊接工艺及焊枪结构、降低焊接热输入量外，也可利用计算机数值模拟方法研究焊接工艺参数，定义热分析物理参数，建立堆积模型，正确划分网格，加载合适的热源，求解得到温度场分布云图及温度随高度和时间变化曲线，分析焊接参数、扫描路径和层间间隔时间等工艺参数对温度场分布的影响规律。设计合适的冷却系统，调控温度场分布，通过视觉传感系统实时监测熔池图像及弧长信息，并反馈给主控系统，以此调整工艺参数。可以考虑采用一些新的焊接方法来降低焊接热输入。如冷金属过渡焊接工艺，采用短路过渡，当起弧后，焊接电流开始降低，直至弧灭，焊丝回抽有助于熔滴过渡，熔滴从焊丝端脱落后，电弧再次点燃。通过这种冷－热交替降低焊接热输入。对于由于合金成分造成组织性能达不到要求的问题可采用合金化处理方法，除了通过粉材本身实现合金化外可考虑通过外加成分实现。如将某种粉材与造渣、脱氧、合金化、粘结等物质按一定比例配成新的粉材，再将其逐层铺送。在某些特定场合可用一种替代焊接电弧热源的方法，如铝热剂法。铝热剂是铝粉和难熔金属氧化物的混合物，可用于引发一些需要高温的反应。将铝热剂及其他材料配成黏稠物质，可以低温点燃并用于熔积成形。 3、成形精度控制 焊接快速成形过程包括建立模型、切片分层处理和逐层熔覆堆积等一系列过程，各环节不可避免地产生误差，影响成形精度。影响成形精度的主要因素包括以下几种:①切片分层处理误差;②焊接快速成形过程中热量不断累积，可能造成熔融金属流淌，导致台阶效应，影响成形精度;③通过逐层熔覆堆积的成形方法会产生残余应力，这使成形件翘曲变形，变形的累积会严重影响成形精度;④在成形焊接过程中，每次起弧和灭弧都会产生焊瘤，继而降低成形精度。成形精度的提高除了通过加强对前期模型处理的精确性研究外，可考虑通过有限元模
《材料成型技术》教学大纲 大纲说明 课程代码：3335006 总学时：48学时（讲课42学时，实验6学时） 总学分：3 课程类别：专业模块选修课 适用专业：机械设计制造及其自动化专业 预修要求：工程图学、机械工程材料、机械设计、材料力学 一、课程的性质、目的、任务： 本课程将理论与工艺一融为一体，首先对整个材料的加工过程作综合描述，进而引出材料成型所涉及的一些基本问题，并简要介绍其发展现状。然后阐述材料成型所涉及的若干共性理论问题，包括液态金属的凝固理论、材料成型的热过程、塑性成型的物理、力学基础等，最后分别介绍了各种材料成型的工艺方法、过程分析、技术要点及相关的工艺设备和模具等。通过本课程的学习，使学生掌握材料凝固成型、塑性成型、焊接成型的理论和基本工艺。对塑料成型、粉末成型、表面成型做一般了解。 二、课程教学的基本要求： 本课程以课堂讲授为主；每章布置作业，以巩固和加深对基本原理的理解和应用。实验的主要内容是了解材料成型的工艺、工装（模具）。 考核形式为笔试，总评成绩将参考平时作业（占5%）和实验情况（占5%）。 三、大纲的使用说明： 大纲正文 第一章绪论学时：2学时（讲课2学时）本章讲授要点：了解材料成型技术的基本方法、基本问题和发展现状，了解学习本课程的意 义。 重点：成型技术的基本方法 难点： 第二章材料凝固理论学时：6学时（讲课6学时）本章讲授要点：了解凝固过程中的热力学计算方法，凝固理论在铸造、焊接工艺中的应用。 重点：热力学计算及在铸造、焊接工艺中的具体应用。 难点：热力学计算 第一节材料凝固概述 第二节凝固的热力学基础
第三节形核 第四节生长 第五节溶质再分配 第六节共晶合金的凝固 第七节金属及合金的凝固方式 第八节凝固成型的应用 习题：课外补充4-6题 第三章材料成型热过程学时：4学时（讲课4学时）本章讲授要点：了解材料加热热效率的计算方法，学会分析温度场。 重点：热效率的计算方法，分析温度场。 难点：分析温度场。 第一节材料成型热过程的基本特点 第二节材料加热过程的热效率 第三节温度场 第四节焊接热循环 习题：课外补充3-5题 第四章塑性成型理论基础学时：6学时（讲课6学时）本章讲授要点：从金属学角度分析材料塑性变形对性能的影响，根据屈服准则分析材料的塑性变形力学条件。 重点：塑性变形对材料性能的影响。材料应力、应变状态分析，屈服准则的应用。 难点：塑性变形对材料性能的影响。材料应力、应变状态分析，屈服准则的应用。第一节金属冷态下的塑性变形 第二节金属热态下的塑性变形 第三节应力状态和应变状态分析 第四节屈服准则 第五节应力状态对塑性和变形抗力的影响 第六节真实应力-应变曲线 习题：课外补充3-5题 第五章凝固成型技术学时：4学时（讲课4学时）本章讲授要点：了解凝固成型的方法及凝固件的结构设计要点。 重点：凝固成型件的结构设计 难点：凝固成型件的结构设计 第一节凝固成型用金属材料 第二节液态金属的获得 第三节凝固成型方法 第四节凝固成型件的结构设计
焊接冶金学(基本原理)课后习题 1.试述熔化焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？ 熔化焊接：使两个被焊材料之间(母材与焊缝)形成共同的晶粒 针焊：只是钎料熔化，而母材不熔化，故在连理处一般不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成有相互原于渗透的机械结合。 粘接：是靠粘结剂与母材之间的粘合作用，一般来讲没有原子的相互渗透或扩散。 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。 为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：1)对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 3.焊条的工艺性能包括哪些方面? （详见：焊接冶金学（基本原理）p84） 焊条的工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各种位置焊接的适应性、飞溅、脱渣性、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等 4.低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？（详见：焊接冶金学（基本原理）p94） 由于这类焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池将很难脱出。所以，低氢型焊条对于铁锈、油污、水分很敏感。 5.焊剂的作用有哪些？ 隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害，以及进行冶金处理作用。 6.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？ 见课本p3 ：热源种类 7.焊接电弧加热区的特点及其热分布？（详见：焊接冶金学（基本原理）p4）热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，如果再进一步分析时，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区； 1)活性斑点区活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位，并把电能转为热能； 2)加热斑点区在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。 8.什么是焊接，其物理本质是什么？ 焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
第七章钢结构工程 钢结构是用钢板、型钢和圆钢等通过焊接、铆接、螺栓连接等方式组装而成的结构。与其他结构比较，钢结构具有强度高、塑性和韧性、匀质性和同向性都比较好；结构的重量轻；焊接构造简单、加工方便；施工周期短和精度高等特点，因而在建筑、桥梁等土木工程中被广泛采用。 §7-1 钢结构加工制作工艺 一、钢结构的加工制作 （一）加工制作前的准备工作 1.加工制作图; 2.加工制作前的施工条件分析; 3.钢卷尺：同一把尺; 4.上岗培训、操作考核、技术交底 二、钢结构加工制作的工艺程序 1、放样 放样是钢结构制作工艺中的第一道工序，其工作的准确与否将直接影响到整个产品的质量，至关重要。为了提高放样和号料的精度和效率，有条件时，应采用计算机辅助设计。（1）放样工作包括如下内容： ①核对图纸的安装尺寸和孔距； ②以1:1的大样放出节点； ③核对各部分的尺寸； ④制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据。 （2）放样时以1:1的比例在样板台上弹出大样。放样弹出的十字基准线，二线必须垂直。然后据此十字线逐一划出其他各个点及线，并在节点旁注上尺寸，以备复查及检验。 （3）样板（或样杆）上应注明工号、图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线和弯折方向、孔径和滚圆半径等。 （4）样板一般分为四种类型，号孔样板、卡型样板、成型样板及号料样板。号孔样板专用于号孔；卡型样板卡型样板分为内卡型样板和外卡型样板两种，是用于煨曲或检查构件弯曲形状的样板；成型样板用于煨曲或检查弯曲件平面形状；号料样板是供号料或号料同时号孔的样板。
（5）放样时，铣、刨的工件要所有加工边均考虑加工余量，焊接构件要按工艺要求放出焊接收缩量。 2、号料 （1）号料（也称划线），即利用样板、样杆或根据图纸，在板料及型钢上画出孔的位置和零件形状的加工界线。 （2）号料的一般工作内容包括： ①检查核对材料； ②在材料上划出切割、铣、刨、弯曲、钻孔等加工位置，打冲孔，标注出零件的编号等。 （3）号料一般先根据料单检查清点样板和样杆、点清号料数量、准备号料的工具、检查号料的钢材规格和质量，然后依据先大后小的原则依次号料，并注明接头处的字母、焊缝代号。号料完毕，应在样板、样杆上注明并记下实际数量。 （4）常采用以下几种号料方法：①集中号料法②套料法③统计计算法④余料统一号料法 3、切割下料 目的就是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。钢材的切割可以通过切削、冲剪、摩擦机械力和热切割来实现。常用的切割方法有：机械剪切、气割和等离子切割三种方法。 （1）气割法是利用氧气与可燃气体混合产生的预热火焰加热金属表面达到燃烧温度并使金属发生剧烈的氧化，放出大量的热促使下层金属也自行燃烧，同时通以高压氧气射流，将氧化物吹除而引起一条狭小而整齐的割缝。随着割缝的移动，使切割过程连续切割出所需的形状。除手工切割外常用的机械有火车式半自动气割机、特型气割机等。这种切割方法设备灵活、费用低廉、精度高，是目前使用最广泛的切割方法，能够切割各种厚度的钢材，特别是带曲线的零件或厚钢板。气割前，应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后，应清除熔渣和飞溅物。 （2）机械切割法可利用上、下两剪刀的相对运动来切断钢材，或利用锯片的切削运动把钢材分离，或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔化而被切断。常用的切割机械有剪板机、联合冲剪机、弓锯床、砂轮切割机等。其中剪切法速度快、效率高，但切口略粗糙；锯割可以切割角钢、圆钢和各类型钢，切割速度和精度都较好。机械剪切的零件，其钢板厚度不宜大于12 mm，剪切面应平整。 （3）等离子切割法是利用高温高速的等离子焰流将切口处金属及其氧化物熔化并吹掉来
焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响规律 一、焊接参数对焊缝成形的影响 1、焊接电流对焊缝成形的影响 在其他条件一定的情况下，随着电弧焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。其原因如下： 1）随着电弧焊焊接电流增加，作用在焊件上的电弧力增加，电弧对焊件的热输入增加，热源位置下移，有利于热量向熔池深度方向传导，使熔深增大。熔深与焊接电流近似成正比关系，即焊缝熔深H约等于K m×I。式中Km为熔深系数（焊接电流增加100A导致焊缝熔深增加的毫米数），它与电弧焊的方法、焊丝直径、电流种类等有关见表1-1。 2）电弧焊的焊芯或焊丝的熔化速度与焊接电流成正比。由于电弧焊的焊接电流增加导致焊丝熔化速度增加，焊丝熔化量近似成正比的增多，而熔宽增加较少，所以焊缝余高增大。 3）焊接电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度增大，电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽的增加量较小。 气体保护熔化极氩弧焊时，焊接电流增加，焊缝熔深增加。若焊接电流过大、电流密度过高时，容易出现指状熔深，尤其焊铝时较明显。 2.电弧电压对焊缝成形的影响 在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加，焊件输入的热量有所增加。但是电弧电压增加是通过增加电弧长来实现的，电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加，输入焊件的能量密度减小，因此熔深略有减小而熔深增大。同时，由于焊接电流不变，焊丝的熔化量基本不变，使得焊缝余高减小。 各种电弧焊方法，俄日了得到合适的焊缝成形，即保持合适的焊缝成形系数φ，在增大焊接电流的同时要适当提高电弧电压，要求电弧电压与焊接电流具有适当的匹配关系。这点在熔化极电弧焊中最为常见。 3.焊接速度对焊缝成形的影响 在其他条件一定的情况下，提高焊接速度会导致焊接热输入减小，从而焊缝熔宽和熔深都减小。由于单位长度焊缝上的焊丝金属熔敷量与焊接速度成反比，所以也导致焊缝余高减小。
“材料成形技术基础”课程教学大纲 英文名称：Foundational Technologies of Materials Forming 课程编号：MATL3023 学时：48 （理论学时：48 ，课外实践：12 ） 学分：3 适用对象：机械工程学院、材料科学与工程学院和航天航空学院的3、4年级本科生 先修课程：理论力学、材料力学、工程材料基础 使用教材及参考书： [1] 邢建东、陈金德主编.材料成形技术基础.北京市：机械工业 出版社，2007年， ISBN:9787111079316. [2] 陈金德主编.材料成形工程.西安市：西安交通大学出版社， 2000年，ISBN 7-5605-1293-3. [3] 于爱兵主编.材料成形技术基础.北京市: 清华大学出版社， 2010年，ISBN：9787302220305. 课程性质和目的 性质：专业主干课 目的：全面掌握工业常用的材料的铸造成形、塑性成形、焊接成形、表面成形、塑料成型和粉末成型的基本原理、工艺方法。并具有一定的综合分析和确定零部件材料成形合理工艺方案的能力，为装备的正确设计奠定坚实的理论基础。
一、课程内容简介 本课程将材料成形的基本原理与工艺融为一体，主要内容包括：材料加工的内在三个流程及其工艺形态学、材料成形的基本问题和发展概况；材料成形的热过程；凝固成形、塑性成形、焊接成形、表面成形及强化、粉末成形与塑料成型的理论基础、基本工艺原理、关键技术，以及相关的工装模具。并适当反映该领域最新成就的内容。以满足业界对该材料成形领域具有较深厚基础的高级工程技术人才的需求。 二、教学基本要求 1. 通过课内教学，使学生基本掌握铸锻焊主要的材料成形的工艺原理和材料成形技术的基础理论知识。 2. 结合课堂教学，要求学生通过实验教学掌握材料成形所涉及的基本理论问题，包括材金属凝固理论、塑性成形的物理和力学基础，以及焊接成形的机理与工艺方法。 三、教学内容及安排 第一章：绪论 第二章：凝固成形理论基础 2.1 凝固概述 2.2凝固的热力学基础 2.3形核 2.4固液界面结构与晶体的生长 2.5溶质再分配
思考题与习题 1．何谓焊接？它有哪些特点？主要分为哪几类？ 答：焊接是现代工业生产和工程建设中连接金属构件的重要方法。它是通过加热或加压（或两者并用），以及用或不用填充材料，使被焊金属原子之间相互溶解与扩散，从而实现连接的加工方法。 焊接的主要特点 (1)节省材料，减轻重量焊接的金属结构件可比铆接件节省材料10%~25%；采用点焊的飞行器结构，重量明显减轻，油耗降低，运载能力提高。 (2)简化复杂零件和大型零件的制造过程焊接方法灵活，可化大为小，以简拼繁，加工快，工时少，生产周期短。许多结构都以铸焊、锻焊的形式组合，简化了加工工艺。 (3)适应性强多样的焊接方法几乎可焊接所有的金属材料和部分非金属材料，可焊范围较广，而且连接性能较好。焊接接头可达到与工件金属等强度或相应的特殊性能。 (4)满足特殊连接要求不同材料焊接在一起，能使零件的不同部分或不同位置具备不同的性能，达到使用要求，如防腐容器的双金属筒体的焊接、钻头工作部分与柄的焊接、水轮机叶片耐磨表面堆焊等。 尽管如此，焊接加工在应用中仍存在一些不足之处。例如，不同焊接方法的焊接性能有较大差别，焊接接头的组织不均匀，焊接过程所造成的结构应力与变形以及各种裂纹问题等，都有待于进一步研究和完善。 焊接方法的种类很多，按焊接过程的特点，可归纳为三大类，即熔焊、压焊和钎焊。 2．什么叫焊接电弧？焊接电弧基本构造及温度、热量分布怎样？ 答：焊接电弧是电极与工件之间的强烈而持久的气体放电现象。 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。弧柱区温度最高，其中心温度可达5700℃以上。使用直流电源焊接时，阴极区放出的热量约占电弧总热量的38％，阳极区放出的热量约占电弧总热量的42％，弧柱区放出的热量约占电弧总热量的20％。 3．什么是直流弧焊机的正接法、反接法？应如何选用？ 答：用直流电焊机焊接时，由于正极和负极上的热量不同，有正接和反接两种接线方法。若把阳极接在工件上，阴极接在焊条上，则电弧热量大部分集中在工件上，使工件熔化，适于厚板焊接，称为正接法。反之，称为反接法，适于薄板和有色金属的焊接。但在使用碱性焊条时，均采用直流反接。 4．焊芯的作用是什么？焊条药皮有哪些作用？ 答：焊芯是焊条中被药皮包覆的金属芯，主要作用是导电，产生电弧，提供焊接电源；作为焊缝的填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝。焊芯在焊缝中约占50%~70%，焊芯的化学成分和杂质直接影响到焊缝的质量。 药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，由矿石粉和铁合金粉等原料按一定比例配制而成。它的作用是利用渣、气对焊接熔池起机械保护作用；进行物理和化学反应去除杂质，补充有益元素，保证焊缝的成分和力学性能；具有良好的工艺性能，能稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣等。 5．下列电焊条的型号或牌号的含义是什么？ E4303 E5015 J423 J506 E308 答：E4303：E表示焊条；43表示熔敷金属抗拉强度的最小值为430Mpa；0表示焊条属于全方位焊接；03表示焊接电流种类及药皮类型。 E5015：E表示焊条；50表示熔敷金属抗拉强度的最小值为490Mpa；1表示焊条属于全方位焊接；15表示焊条药皮为低氢钠型，并可采用直流反接焊接。
一、铝及铝合金的焊接特点: 1、铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。 2、铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。 3、铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5%~6%时可不产生热裂，因而采用SAlSi條（硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。 4、铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。 5、铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。
铆接、焊接与胶接(自学) （一）教学要求 了解铆接、焊接与胶接的工作原理、种类及使用 （二）教学的重点与难点 铆接、焊接与胶接的类型与特点 （三）教学内容 §1 铆接 利用铆钉把两个以上的被铆件联接在一起的不可拆联接，称为铆钉联接。 一、铆缝 铆钉和被铆件铆合部分一起构成铆缝。强固铆缝、强密铆缝、紧密铆缝 （a）搭接缝；（b）单盖板对接缝；（c）双盖板对接缝 二、铆缝的受力及破坏形式、设计计算要点 （a）铆钉被剪断；（b）板边被剪坏；（c）钉孔接触面被压坏；（d）板沿钉孔被拉断；（e）板边被撕裂 §2 焊接 利用局部加热的方法将被联接件联接成为一个整体的一种不可拆联接，称为焊接。一、焊接的类型、特点及应用 焊接可以分为两大类：①压力焊；②熔融焊 二、焊接件常用材料及焊条 焊接的金属结构常用材料及Q215、Q235、Q255；焊接的零件则常用Q275、15~50号碳钢，以及50Mn、50Mn2、50SiMn2等合金钢。 三、焊缝的受力及破坏形式 焊接时形成的接缝叫做焊缝。 （a）正接角焊缝；（b）搭接角焊缝；（c）对接焊缝；（d）卷边焊缝；（e）塞焊缝对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉（压）力或弯矩（图6-4a、b），其正常的破坏形式是沿焊缝断裂（6-4c）。 正焊缝通常只用来承受拉力；侧焊缝及混合焊缝可用来承受拉力或弯矩。它的正常破坏形式均认为是由于剪切而破坏的。 四、焊接件的工艺及设计注意要点 焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能取得短些或分段进行焊接，并应避免焊缝交叉；还应在焊接工艺上采取措施，使构件在冷却时能有微小自由移动的可能；；焊后应经热处理（如退火），以消除残余应力。在焊接厚度不同的对接板件时，应将较厚的板件沿对接部位平滑辗薄，以利焊缝金属匀称熔化和承载时的力流得以平滑过渡。
研究生课程教学大纲 课程编号：S292023 课程名称：先进材料成形技术与理论 开课院系：机电工程学院任课教师：郭永环 先修课程：理论力学、材料力学、材料成型原理、工程材料等 适用学科范围：机械工程 学时： 36 学分： 2 开课学期：2 开课形式：讲授 课程目的和基本要求： 本课程主要介绍与材料成型与加工相关的知识，通过本课程的学习，可以使学生对液态成形、连接成形、固态塑性成形、粉末冶金及成形、高分子材料及成形、陶瓷材料及成形、复合材料及成形基本过程有较深入的理解；掌握典型机械零件制造的基本工艺，初步具备根据零件使用要求合理选择成形工艺以及根据成形工艺要求合理设计零件结构的能力，并能进行简单的技术经济性分析。 课程主要内容： 第一章金属材料与热处理 主要内容包括金属材料的机械性能、金属的晶体结构和结晶、常用的热处理工艺。 第二章铸造成型技术 主要内容包括合金的铸造性能、常用的铸造合金和铸造方法、先进液态金属成型技术。 第三章压力加工成型技术 主要内容包括压力加工成型的特点和方法、锻造和冲压等常用压力加工技术、超塑性成形、粉末锻造等特殊压力加工新技术。 第四章焊接成型技术 主要内容包括焊接原理及方法、焊接接头的组织和性能、常用金属的焊接、激光焊和微连接技术等新的连接技术。 第五章粉末冶金及其成型 主要内容包括粉末冶金基础知识及粉末冶金工艺过程知识。 第六章高分子材料及其成型 主要内容包括工程塑料的分类和工程塑料成型工艺、塑料制品的结构工艺性。 第七章陶瓷材料及成型 主要内容包括陶瓷材料的性能。 第八章复合材料及其成型 主要内容包括复合材料的定义和分类、复合材料成型工艺和应用。
《材料成形技术基础》总复习思考题 ——连接成形部分 一、基本概念 焊接： 材料的焊接性： 熔化焊接： 钎焊： 电弧焊： 氩弧焊： 摩擦焊接： 气焊： 气体保护焊： 电阻焊; 激光焊: 二、是非判断 1、焊接成性与其它连接成形的显著区别是通过原子之间的结合而实现连接。（） 2、钢的碳当量相同时，它们的焊接性就相近。（） 3、直流正接时，焊件的温度高，适合焊接薄板。（） 4、20钢的焊接性能比T10钢差。（） 5、电渣焊的焊接热源为电阻热。（） 6、焊条药皮的主要作用是稳弧、排气、造渣和添加合金元素。（） 7、焊缝容易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。（） 8、焊接工艺可实现用铸造和锻压工艺方法难以成形的零部件的成形。（） 9、熔合比是指母材在焊缝中所占面积的分数。（） 10、气体保护焊不属于电弧焊。（） 11、焊接接头熔合区是金属全部熔化后形成的。（） 三、选择题（单选） 1、熔化焊接是利用局部加热的手段，将工件的焊接处加热（）形成熔池，然后冷却结
晶，形成焊缝的焊接方法。 A、到熔化状态 B、到半熔化状态 C、到再结晶温度 D、到淬火温度 2、氩弧焊属于（）。 A、熔化焊 B、压力焊 C、钎焊 D、粘结 3、采用V和U形坡口对焊时，由于焊接截面形状上下不对称，焊后收缩不均而引起的变形称为（）。 A、弯曲变形 B、扭曲变形 C、角变形 D、波浪变形 4、焊接过程不合理以及焊缝在构件横截面上布置不合理，使工件产生（）。 A、弯曲变形 B、扭曲变形 C、角变形 D、波浪变形 5、焊接薄板时，由于薄板在焊接应力作用下发生失稳而引起的变形是（）。 A、弯曲变形 B、扭曲变形 C、角变形 D、波浪变形 6、在生产中，减小焊接应力和变形的有效方法是对焊件进行预热或加热减应区，这是因为（）。 A、焊缝和周围金属的温差增大而胀缩较均匀 B、焊缝和周围金属的温差减小而胀缩较均匀 C、焊缝和周围金属的温差增大而胀缩不均匀 D、焊缝和周围金属的温差减小而胀缩不均匀 7、直流电弧焊接时，正接法是（）。 A、工件接负极，焊条接正极 B、工件接正极，焊条接负极 C、工件接正极，焊条接正极 D、工件接负极，焊条接负极 8、气体保护焊所用的保护气体是（）。 A、惰性气体 B、活性气体 C、惰性和活性混合气体 D、氧气 9、焊接电弧可分为三个区域，其中温度最高的区域是（）。 A、阴极去 B、阳极区 C、弧柱区 D、弧柱中心 10、钎焊接头的主要缺点是（）。 A、焊接变形大 B、热影响区大 C、强度低 D、应力大 11、产生焊接应力和变形的根本原因是（）。 A、不均匀加热 B、均匀加热 C、加热温度太高 D、加热温度太低 四、填空
铆接、焊接与胶接基本概念 §6—1 铆接 利用铆钉把两个以上的被铆件联接在一起的不可拆联接，称为铆钉联接。 一、铆缝 铆钉和被铆件铆合部分一起构成铆缝。强固铆缝、强密铆缝、紧密铆缝 （a）搭接缝；（b）单盖板对接缝；（c）双盖板对接缝 二、铆缝的受力及破坏形式、设计计算要点 （a）铆钉被剪断；（b）板边被剪坏；（c）钉孔接触面被压坏；（d）板沿钉孔被拉断；（e）板边被撕裂 §6—2 焊接 利用局部加热的方法将被联接件联接成为一个整体的一种不可拆联接，称为焊接。 一、焊接的类型、特点及应用 焊接可以分为两大类：①压力焊；②熔融焊 二、焊接件常用材料及焊条 焊接的金属结构常用材料及Q215、Q235、Q255；焊接的零件则常用Q275、15~50号碳钢，以及50Mn、50Mn2、50SiMn2等合金钢。 三、焊缝的受力及破坏形式 焊接时形成的接缝叫做焊缝。 （a）正接角焊缝；（b）搭接角焊缝；（c）对接焊缝；（d）卷边焊缝；（e）塞焊缝 对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉（压）力或弯矩（图6-4a、b），其正常的破坏形式是沿焊缝断裂（6-4c）。 正焊缝通常只用来承受拉力；侧焊缝及混合焊缝可用来承受拉力或弯矩。它的正常破坏形式均认为是由于剪切而破坏的。 四、焊接件的工艺及设计注意要点 焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能取得短些或分段进行焊接，并应避免焊缝交叉；还应在焊接工艺上采取措施，使构件在冷却时能有微小自由移动的可能；；焊后应经热处理（如退火），以消除残余应力。在焊接厚度不同的对接板件时，应将较厚的板件沿对接部位平滑辗薄，以利焊缝金属匀称熔化和承载时的力流得以平滑过渡。 §6—3 胶接 一、胶接及其应用 胶接是利用胶粘剂在一定条件下把预制的元件联接在一起，并具有一定的联接强度的不可拆联接。 二、胶接接头 设计胶接接头时应注意以下各点： （1）尽可能使胶层受剪或受压；（2）尽可能使胶层应力分布均匀；（3）胶层厚度为0.1~0.2mm 时，胶层强度最高；（4）胶接面积宜取大些以利于金属强度的充分利用。 三、胶接剂（胶粘剂） 胶接剂的品种很多，基本组合成分为：环氧树脂、环氧树脂——酚醛树脂、酚醛树脂、聚酰
焊接熔敷快速成形技术 1.1焊接熔敷快速成形技术的定义及机理 定义： 采用现有的各种成熟的焊接技术、焊接设备及工艺方法，用逐层堆焊的方法制造出全部由焊缝金属组成的零件，也称熔化成型或全焊缝金属零件制造技术。 机理： 焊接熔敷快速成形技术作为快速成形技术的一种新工艺,其基本原理与传统的快速成形方法相同,即按照离散/堆积的加工原理,设计人员根据实体或所提供的三维数据通过CAD造型软件得到零件的曲面或实体模型,再将模型沿某一坐标方向按照一定的厚度进行分层切片处理,得到每层截面的一系列二维截面数据,然后由焊接电弧将焊丝或添加材料熔化,并沿着一定的路径堆积形成每一二维薄层的几何形状,通过层层堆积形成零件的三维实体。它与传统的焊接———材料与材料之间的连接不同,制造的零件全部由焊缝组成,所以也叫做全焊缝金属零件制造技术。 成形的基本步骤如下: (1)CAD造型:首先在UG、Pro/E、AutoCAD等商用CAD软件平台上将设计思想转化为零件的CAD实体模型或表面模型,然后对模型进行近似处理,转化成以表面三角形逼近的STL格式文件输出。 (2)文件处理:STL格式文件输入快速成形的软件系统进行纠错及修复处理,重新生成以表面三角形逼近的实体模型。 (3)分层切片:沿焊接成形的高度方向,每隔一定间距,用切片处理软件从STL文件中“切出”设定厚度的一系列片层,以便提取加工截面的轮廓信息。 (4)路径规划:对零件每一层加工截面的轮廓信息进行处理,形成焊接熔敷时焊炬的运动轨迹。 (5)输入加工参数:输入焊接熔敷工艺参数,包括焊接电流、电弧电压、焊接速度等。 (6)生成焊接熔敷加工文件:根据路径规划和输入的加工参数生成焊接熔敷加工文件。 (7)零件加工:焊接熔敷加工文件输入机器人控制器或成形系统控制器,控制成形系统的工作,逐层进行焊接熔敷,直到所有的截面加工完毕生成三维实体原型或产品零件。 1.2焊接熔敷快速成形技术的分类 焊接熔敷快速成形技术的分类主要是根据快速成形系统所使用的焊接熔敷工艺的不同来进行的,包括埋弧自动焊(SAW)、熔化极气体保护焊(GMAW)、非熔化极气体保护焊(GTAW)、等离子焊(PAW)、激光焊(LAW)、电子束焊(EBW)等。 1.3焊接熔敷快速成形技术的优点 焊接熔敷快速成形技术的主要优点是: (1)制造成本低:主要体现在焊接熔敷快速成形系统采用价格低廉的通用设备,因此设备投资少。此外,焊接熔敷成形的零部件产生的废料很少,焊接材料的80%都得到了利用。 (2)生产效率高:焊接熔敷快速成形零部件只需要少量的机械加工,对于高硬度、脆性大的材料来说就更节省加工工时。相对于传统的快速成形方法,焊接熔敷工艺是最高效的材料添加方式,因此可以大大地节省成形时间。 (3)制造形式灵活:零部件的形状、尺寸及重量几乎不受限制,既可以是任意形状的大型零部件,也可以是微细零部件。且可通过更换焊接填充材料实现零件的多材质复合构成,即零件的不同部位可由不同成分的材料构成。 (4)零件性能好:与整体铸锻件相比,焊接熔敷成形零件具有更好的机械、力学性能,体现在成形零件组织密实、冶金结合性能好、强度高、韧性好等方面。这主要是因为全焊缝金属零
第三章焊接成型技术 ☆定义：用加热或加压等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来的方法。 ☆分类： ☆特点： 1.接头牢固密封性好 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.焊接结构不可拆卸 6.焊接应力变形的，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷 一、焊接成形的理论基础 1.电弧焊过程 加热→融化→冶金反应→结晶→固态相变→形成接头 2焊接电弧 1）形成 焊接电弧：焊接电源供给的，是具有一定电压的两极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。电弧实质是一种气体放电现象。 a）当焊条与焊件间有足够电压时，接触时，相当于电弧焊电源短路，接触点及短路电流很大，产生大量的电阻热，使金属熔化，汽化，引起强烈的电子发射和气体电离。 b）焊条与焊件拉开一点距离，由于电源电压的作用，在这段距离内会形成很强的电场，促使产生的电子发射，同时加速气体的电离，使带电粒子在电场力作用下定向运动。 c）电弧焊电源不断共给电能，新的带电粒子不断得到补充，形成连续燃烧的电弧。 2）电弧的组成及热量分布 阴极区：发射大量电子消耗一定能量，36% ，2400k 阳极区：高速电子的撞击，传入较多能量，42%，2600k 弧柱区：21% ，5000-8000k 3）电弧的极性 直流电源：①正接极：焊接较厚材料，将焊件接正极； ②反接极：焊接较薄材料，将焊件接负极。 交流电源：极性交替变化，阴阳极区的温度和热量分布基本相等。 3.焊接电弧热过程特点及影响 1）特点 ①焊接时的加热不是焊件的整体受热，而是加热局部区域，因此，对于整个焊件来说，受热极不均匀。 ②焊接热过程是一个瞬时进行的过程，由于在高度集中的热源作用下，加热