1上節(jié)課內(nèi)容回顧C(jī)O2焊短路過(guò)渡短路過(guò)渡焊接參數(shù)選擇電壓、電流、極性、焊接回路電感短路過(guò)渡飛濺特點(diǎn)及控制短路爆斷與能量積累影響飛濺的因素控制飛濺熔化極氣體保護(hù)焊

氣體的選擇:單一、混合熔滴過(guò)渡方式：噴射過(guò)渡射滴、射流、旋轉(zhuǎn)射流、亞射流埋弧焊

特點(diǎn)、焊劑、渣壁過(guò)渡第10章金屬連接成形的主要工藝21.原理WhatisGTAW:

惰性氣體W電極(Tungsten/Wolfram)

非熔化極電弧焊

第10章:

金屬連接成形的主要工藝（六）非熔化極氣體保護(hù)焊(GasTungstenArcwelding)32.特點(diǎn)（1）電弧特性1）氬氣電離電位高，引弧困難；采用高頻或短路提升引??；2）氬氣熱導(dǎo)率低，比熱容小，能很好保持弧柱溫度，電弧長(zhǎng)度穩(wěn)定，電弧引燃后，有良好的穩(wěn)定性；（2）工藝特性1）保護(hù)效果好(inertgas)2）熱影響區(qū)小(HAZ)↓3）飛濺小↓第10章:

金屬連接成形的主要工藝4）工藝過(guò)程穩(wěn)定↑5）焊縫成形美觀43.應(yīng)用幾乎所有工業(yè)用材料:Al、Ti及其合金

不銹鋼等.4.方法

手工和自動(dòng)TIG,

脈沖電流TIG,

熱絲TIG,TIG點(diǎn)焊等.

第10章:

金屬連接成形的主要工藝55.電極(Tungsten)功能:1)電弧的一極傳輸能量2)發(fā)射電子材料:1)WTh（thorium）－Uw↓電子發(fā)射↑，輻射↑

2)WCe（cerium）－Uw↓電子發(fā)射↑并低輻射第10章:

金屬連接成形的主要工藝鎢極成分WW-CeW-BaW-ThW-Zr逸出功（eV）4.541.361.562.633.146（1)直流反接D.C.R.P.

electrode(+)

有工件清理效應(yīng);但允許電流↓，通常不使用.6.電流和極性第10章:

金屬連接成形的主要工藝7（2）直流正接D.C.S.P.electrode(－)允許電流↑電流↑，用于除Al,Mg及其合金以外的所有金屬.（3）交流A.C.electrode(+/－)halfcycle(+)D.C.R.P.清理效應(yīng)；

(－)D.C.S.P.冷卻電極用于Al,Mg及其合金.第10章:

金屬連接成形的主要工藝8（4）工藝參數(shù)選擇1)電流和電極ACorDC(RPorSP)diameterandtipfigure2)保護(hù)氣體和噴嘴直徑3)噴嘴高度,電弧長(zhǎng)度和電壓4)焊接速度第12章:

金屬連接成形的主要工藝97.熱絲GTAW第10章:

金屬連接成形的主要工藝1010焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)

第11章

Advancedwelding&relatedTech第四篇金屬連接成形工藝重點(diǎn):

1)高能密度束：激光焊、電子束

2)波控焊接：STT

3)攪拌摩擦焊

4)機(jī)器人焊接

5)熱切割和噴涂

11

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)一、高能密度束焊接1212第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)高能密束作用于焊接件的連接處；光-熱轉(zhuǎn)換提供焊接所需的熱源；Laser：LightAmplificationbyStimulated

EmissionofRadiation（一）激光焊接LASER的新意義：L–Lotsof

A－AdvantagesforS－SoundE－EconomicR－Returns

1313第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)（一）激光焊接LaserBeamPlasmaKeyholeWeldpool

激光焊特點(diǎn)：

加熱集中焊接變形小焊后加工量小自動(dòng)化柔性焊接生產(chǎn)效率高激光焊是利用高能量密度的激光束作為熱源的的一種高效精密焊接方法。14141.激光束的產(chǎn)生及基本特性（1）激光束的產(chǎn)生第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)受激輻射是激光產(chǎn)生的主要物理基礎(chǔ)。處于高能級(jí)E2的粒子受到頻率v=(E2-E1)/h的外來(lái)光子的激勵(lì)，從E2躍遷到E1上去，并發(fā)出一個(gè)和外來(lái)光子完全相同的光子。工作物質(zhì)：產(chǎn)生激光的物質(zhì)激勵(lì)源：提供能量激勵(lì)工作物質(zhì)諧振腔：選模，光發(fā)大1515（2）激光束的特性第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)方向性強(qiáng)近似平行傳播，遠(yuǎn)距離傳輸而不顯著擴(kuò)散亮度高亮度－單位發(fā)光面積向單位立體角上發(fā)散的功率激光是目前世界上最亮的光源單色性好單色性：光源所發(fā)出的光所包括的頻率范圍世界上單色性最好的光源聚焦時(shí)沒有色差16（2）激光束的特性第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)激光束經(jīng)聚焦后，可以將激光的巨大能量聚焦到直徑為光波波長(zhǎng)量級(jí)的光斑上，形成極高的能量密度，可產(chǎn)生106～1013W/cm2的功率密度。B＝P/SΩ W/cm2.Sr太陽(yáng)光的亮度： 2×103W/cm2.Sr氣體激光器的亮度： 108W/cm2Sr固體激光器的亮度： 1011W/cm2Sr方向性單色性高亮度很小面積的光斑上聚集很高的功率理想的加工熱源17（3）激光的描述參數(shù)第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)激光波長(zhǎng)：熱加工激光波長(zhǎng)一般在紅外波段激光功率：一般指激光器的出光功率光束發(fā)散角：很小，一般為mrad光斑大?。汗鈴?qiáng)降為中心強(qiáng)度的1/e2時(shí)的半徑激光模式：縱模：激光沿光軸的縱向分布規(guī)律，反映激光頻率特性橫模：激光沿光軸的橫向分布規(guī)律1818（4）激光束模式橫模---

沿垂直傳播方向的橫截面內(nèi)的光場(chǎng)強(qiáng)

度分布TEMmn.橫模通常用如下符號(hào)TEMmnq標(biāo)記。TEM表示橫電磁波，m代表光斑在X方向節(jié)線的數(shù)目，n代表在y方向節(jié)線的數(shù)目，q代表在z方向節(jié)線的數(shù)目，由于q值很大，一般可省略。如TEM00表示在X，

y方向都沒有節(jié)線的光斑，稱為基橫模，簡(jiǎn)稱基模。除基模以外的橫模均稱高階橫模。TEMl0模代表X方向有一節(jié)線，y方向無(wú)節(jié)線；

TEM02模代表X方向無(wú)節(jié)線，y方向有一節(jié)線；TEM11模代表X，Y方向各有一節(jié)線，依此類推，一般

mn均小于10。

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)1919SeveralTEMmodeswithGaussianenergyintensity.LaserBeamPattern第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)20202.激光加工工藝第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)激光聚焦功率密度在102W/mm2時(shí)，作用于金屬表面，主要產(chǎn)生溫升相變現(xiàn)象，用作激光相變硬化；激光聚焦功率密度在102～104W/mm2的范圍時(shí)，金屬材料除了產(chǎn)生溫升、熔化現(xiàn)象之外，主要是氣化，同時(shí)還存在激波和駭波，用于熔化、焊接、合金化和熔敷。激光作用時(shí)間在<10-6s，聚焦功率密度增加到109W/mm2時(shí)，除了產(chǎn)生上述現(xiàn)象外，金屬內(nèi)熱壓縮激波和金屬表面上產(chǎn)生的駭波沖擊效應(yīng)為主要現(xiàn)象，主要用于沖擊硬化。21212.激光加工工藝第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)22222.激光加工工藝第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)（1）激光表面加工2323（2）激光焊1）激光傳熱焊第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)功率密度<105W/cm2時(shí)，激光將金屬表面加熱到熔點(diǎn)與沸點(diǎn)之間。通過(guò)熱傳導(dǎo)方式將熱能傳向金屬內(nèi)部。功率密度小，大部分被反射；焊接熔深淺，焊接速度慢；用于厚度小于1mm、小零件的加工。24242)激光深熔焊（deeppenetrationwelding）

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)功率密度>106W/cm2時(shí)，金屬表面被激光迅速加熱升高到沸點(diǎn)，使金屬熔化和汽化。通過(guò)熱傳導(dǎo)方式將熱能傳向金屬內(nèi)部。汽化—反沖壓力—凹陷—加深—深熔焊熔化金屬的重力和表面張力有使小孔彌合的趨勢(shì)，而連續(xù)產(chǎn)生的金屬蒸汽則力圖維持小孔的存在。2525KyungsonKi,PravansuSMohanty,JyotirmoyMazumder

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)2626特點(diǎn)

焊縫深寬比大：深寬比12：1；HAZ小；凈化作用：CO2激光焊接時(shí)，有害元素減少或夾雜物減少的現(xiàn)象。對(duì)于波長(zhǎng)為10.6微米的CO2激光，非金屬的吸收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬。壁聚焦效應(yīng)。

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)27271)能量密度

激光功率→能量密度→焊接熔深.ForCO2GasLaserwelding:

焊縫深度(inmm)≈激光功率(inkilowatt)（3）激光焊技術(shù)參數(shù)

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)2828d(P)0.7304不銹鋼

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)29292)焦距和離焦量

d0＝fθ

f↓

θ↓

d0↓→Energydensity↑But

f↓↓→b0

↓△F:-1~-2mm,or△F＝-1/3δ

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)3030離焦量及其對(duì)焊縫的影響

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)31313)焊接速度Weldingspeed↑→weldpenetration↓MatchwithPowerandOff-focusdistance

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)32上節(jié)課內(nèi)容回顧TIG焊搭橋過(guò)渡極性：正接、反接、交流、變極性高能密度束焊接

激光焊激光的產(chǎn)生：物理基礎(chǔ)和諧振腔激光加工表面改性激光焊接：熱傳導(dǎo)焊、深熔焊凈化效應(yīng)自聚焦效應(yīng)激光加工工藝參數(shù)：D，f，v第10章金屬連接成形的主要工藝3333（二）電子束焊接ElectronBeamWelding利用加速和聚焦的高能電子束流轟擊焊件接縫，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使焊件加熱熔化的一種熔化焊方法。Electronbeamweldingprinciple

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)3434（1）電子束焊接原理

從電子槍中產(chǎn)生的電子束在25~300kv的加速電壓下加速到0.3~0.7倍的光速，經(jīng)過(guò)電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，形成的功率密度很高的電子束流得到一個(gè)很小的焦點(diǎn)。當(dāng)電子束流撞擊置于真空或非真空的工件表面時(shí)，電子的動(dòng)能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽菇饘傺杆偃刍驼舭l(fā)，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程.

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)3535VacuumEBWsystem

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)1、陰極

2、聚束極3、陽(yáng)極

4、光學(xué)觀察系統(tǒng)

5、聚焦磁透鏡

6、偏轉(zhuǎn)磁透鏡

7、焊接工件

8、槍室真空系統(tǒng)

9、焊室真空系統(tǒng)

10、隔離閥偏壓柵極的控制和聚束作用下形成一束電子從陽(yáng)極孔中穿過(guò)3636（2）電子束焊接的特征

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)?焊接時(shí)不需要填充焊絲或其他材料；

?超精密焊接，焊接深度可在0.05～100mm范圍內(nèi)精確控制；

?焊縫深寬比大，中壓焊機(jī)可達(dá)25:1以上，高壓焊機(jī)可達(dá)到60:1以上；熱影響區(qū)小，使焊后工件變形??；

?可進(jìn)行數(shù)控精密焊接，能焊接復(fù)雜幾何形狀；?焊后不需要進(jìn)行焊縫表面處理和加工，大大減少機(jī)加工工作量；

?焊接速度快，效率高，特別適合大批量生產(chǎn)；

?可焊接各種金屬，包括不同種金屬和難熔金屬；

?由于焊接是在真空中進(jìn)行，還可采用掃描攪拌焊接，因而有利于焊接過(guò)程中氣體雜質(zhì)的排出，且焊縫表面光亮美觀、無(wú)氧化現(xiàn)象。3737Fig.Thelongitudinalandtransversemacrosectionsoftheweldclosenregioninelectronbeamweldingof150mmthicksteel.

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)3838真空電子束焊:666×10-4Pa低真空電子束焊:1-13Pa非真空:與氦同時(shí)進(jìn)入大氣中焊接

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)（2）電子束焊機(jī)類型3939KL-134electronbeamweldingmachinewith“sliding”gun

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)電子束焊設(shè)備4040EBW的局限:

設(shè)備昂貴;

受真空室尺寸限制;

抽真空費(fèi)時(shí);

焊前準(zhǔn)備費(fèi)用大;

焊接過(guò)程中產(chǎn)生X-射線;

快速凝固容易導(dǎo)致一些材料的開裂;EBW缺陷Undercutting;Porosity;Cracking;Underfill;Lackoffusion;

Shrinkagevoids;

Missedjoints

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)4141（3）電子束焊的控制參數(shù)電子束電流束流與加速電壓一起決定著電子束的功率。在電子束焊接過(guò)程中，加速電壓往往不變，所以常常要調(diào)整電子束流值來(lái)滿足不同的焊接工藝需要。增加電子束流，熔深和熔寬都會(huì)增加。加速電壓在電子束焊接中，加速電壓的增加可使熔深加大，但加速電壓的參數(shù)根據(jù)電子槍的類型通常選取某一數(shù)值不變。在保持其他參數(shù)不變的條件下，焊縫橫斷面深寬比與加速電壓成正比。焊接速度焊接速度太快會(huì)使焊縫變窄，熔深減小。

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)4242聚焦電流電子束聚焦?fàn)顟B(tài)對(duì)熔深及焊縫成形影響很大。焦點(diǎn)變小可使焊縫變窄，熔深增加。厚板焊接時(shí)，應(yīng)使焦點(diǎn)位于工件表面以下0.5-0.75mm的熔深處；薄板焊接時(shí)，應(yīng)使焦點(diǎn)位于工件表面。工作距離工作距離應(yīng)在設(shè)備最佳范圍內(nèi)。工作距離變小時(shí)，電子束的斑點(diǎn)直徑變小，可增加電子束功率密度。但工作距離過(guò)小會(huì)造成放電現(xiàn)象，因而在不影響電子槍的穩(wěn)定工作的前提下，可以采用盡可能短的工作距離。對(duì)于確定的電子束焊接設(shè)備，加速電壓一般固定不變，必須時(shí)也只做較小的調(diào)整。焊接電流和焊接速度是主要調(diào)整的工藝參數(shù)。熱輸入與電子束焊接功率成正比，與焊接速度成反比。利用焊接熱輸入與焊接厚度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，初步選定焊接工藝參數(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)修正后方可作為實(shí)際使用的焊接工藝參數(shù)。此外，還應(yīng)考慮焊縫橫斷面、焊縫外形及防止產(chǎn)生焊縫缺陷等因素，綜合選擇和實(shí)驗(yàn)確定焊接工藝參數(shù)。

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)43

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)44444）電子束焊的應(yīng)用

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)4545

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)電子束焊接在汽車行業(yè)中的應(yīng)用對(duì)液壓成型的凸輪軸進(jìn)行電子束焊

接，然后研磨在自動(dòng)無(wú)級(jí)變速裝置中，電子束焊接

行星齒輪和驅(qū)動(dòng)齒輪行星齒輪架和驅(qū)動(dòng)齒輪的焊接電子束焊接的摩托車鑄鋁輪箍4646電子束焊接在鐵路交通中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)鐵軌分叉處的電子束焊接在火車鋁制部件上的電子束焊接，焊深40mm

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)4747

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)電子束焊接在航空航天中的應(yīng)用衛(wèi)星燃料箱衛(wèi)星軌道推進(jìn)器上用的錐形噴口在火箭上的錐形噴口，調(diào)壓器或燃料推進(jìn)器上大量應(yīng)用電子束焊接技術(shù)4848

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)4949用電子束焊接義肢上的小齒輪或行星齒輪在固定斷裂的骨頭上使用骨釘，它經(jīng)過(guò)電子束焊接和退火處理可以將各種鉆頭焊接在柔性曲軸上，然后用于骨頭的鉆孔電子束焊接在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)5050銅/鋼，焊深30mm鋼，焊深150mm鋁，焊深40mm銅，焊深35mm

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)5151電子束焊接高靈敏部件高靈敏部件的焊接，例如閥或傳感器

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)5252

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)用電子束焊接的壓鑄鋁熱交換器5353用電子束焊接汽車減震器，包括1—2條焊縫和電子束蝕刻標(biāo)記

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)5454

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)5555二、

波形控制焊接技術(shù)1.短路期間波形控制Shortcircuitwaveformcontrol

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)

2.表面張力過(guò)渡波形控制SurfaceTensionTransfer(STT)Welding

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)5757

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)

2.表面張力過(guò)渡波形控制

SurfaceTensionTransfer(STT)WeldingBACKGROUNDCURRENTPINCHCURRENTPEAKCURRENTTAIL-OUTSPEED5858

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)T0-T1.STTproducesauniformmoltenballandmaintainsituntilthe“ball”shortstothepuddle.5959

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)T1-T2.Whenthe“ball”shortstothepuddle,thecurrentisreducedtoalowlevelallowingthemoltenballtowetintothepuddle.6060

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)T2-T3.

Automatically,aprecisionPINCHCURRENTwaveformisappliedtotheshort.Duringthistime,specialcircuitrydeterminesthattheshortisabouttobreakandreducesthecurrenttoavoidthespatterproducing“explosion”.6161

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)T3-T4.

STTcircuitryre-establishestheweldingarcatalowcurrentlevel.6262

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)T5-T6.

STTcircuitrysensesthatthearcisre-stablished,andautomaticallyappliesPEAKCURRENT,whichsetstheproperarclength.6363

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)T6-T7.

FollowingPEAKCURRENT,internalcircuitryautomaticallyswitchestotheBACKGROUNDCURRENT,whichservesasafineheatcontrol.6464STT,源于美國(guó)林肯公司,利用波形控制技術(shù)在整個(gè)焊接過(guò)程中精確而迅速地控制焊接電流.獨(dú)特的技術(shù)既不是恒流也不是恒壓.而是電源根據(jù)電弧的瞬時(shí)熱需求自動(dòng)調(diào)整焊接電流.

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)6565STT方法的優(yōu)點(diǎn)STT方法采用了具有波形控制的高頻逆變技術(shù)改進(jìn)了MIG的短路過(guò)渡工藝能夠得到高質(zhì)量的焊縫且減少了煙塵和飛濺.STT方法克服了其他工藝的問題且利用了其優(yōu)點(diǎn).可能比GTAW的打底焊的效率提高3-4倍,具有低的熱輸出和熔透率高.

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)6666

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)6767

攪拌摩擦焊（FrictionStirWelding），簡(jiǎn)稱FSW是基于摩擦焊技術(shù)的基本原理，由英國(guó)焊接研究所（TWI）于1991年發(fā)明的一種新型固相連接技術(shù)。與常規(guī)摩擦焊相比，其不受軸類零件的限制，可進(jìn)行板材的對(duì)接、搭接、角接及全位置焊接。被譽(yù)為“繼激光焊后又一次革命性的焊接技術(shù)”。三、攪拌摩擦焊

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)6868與傳統(tǒng)的熔化焊方法相比:生產(chǎn)成本低。不用填充材料，也不用保護(hù)氣體；厚焊件邊緣不用加工坡口；不必進(jìn)行去除氧化膜處理（只需要去除油污即可）；不苛求裝配精度，也不需要事先打底焊。接頭質(zhì)量高?？梢缘玫降葟?qiáng)度接頭，塑性降低很少甚者不降低；屬于固態(tài)焊接，接頭是在塑性狀態(tài)下受擠壓完成的，避免了熔焊時(shí)熔池凝固過(guò)程中產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷；解決了熔焊方法不能焊接的一些鋁合金的高質(zhì)量連接問題，如對(duì)航天領(lǐng)域中裂紋敏感性強(qiáng)的高強(qiáng)鋁合金的焊接。8.3.攪拌摩擦焊

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)69安全環(huán)保型的連接技術(shù)。整個(gè)焊接過(guò)程中無(wú)熔化、無(wú)飛濺、無(wú)煙塵、無(wú)輻射、無(wú)噪聲、無(wú)污染等有害物質(zhì)。廣泛的工藝適用性。不受是否軸類零件的限制，可實(shí)現(xiàn)多種形式，不同位置的焊接，可進(jìn)行平板的對(duì)接和搭接，可焊接直焊縫、角焊縫及環(huán)焊縫，可進(jìn)行大型框架結(jié)構(gòu)、大型筒體制造及大型平板對(duì)接等。由于不受重力的影響，可以進(jìn)行仰焊。便于機(jī)械化、自動(dòng)化操作。質(zhì)量比較穩(wěn)定，重復(fù)性高。

焊接后結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力和變形小，更適合于薄板焊接。攪拌摩擦焊焊接過(guò)程中加熱溫度低，焊接不易變形，這對(duì)較薄鋁合金結(jié)構(gòu)（如船艙板、小板拼成大板）的焊接極為有利。6970701.攪拌摩擦焊焊接原理8.3.攪拌摩擦焊

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)攪拌摩擦焊接過(guò)程示意圖

71718.3.攪拌摩擦焊

攪拌焊頭邊旋轉(zhuǎn)邊沿著接縫與焊件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，攪拌焊頭前面的材料發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形。隨著攪拌焊頭向前移動(dòng)，前沿高度塑性變形的材料被擠壓到攪拌焊頭的背后。在攪拌頭軸肩與焊件表層摩擦產(chǎn)熱和鍛壓共同作用下，形成致密的固相連接接頭。

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)72分為四個(gè)區(qū)域：A區(qū)為母材區(qū)，無(wú)熱影響也無(wú)變形；B區(qū)為熱影響區(qū)，沒有受到變形的影響，但受到了從焊接區(qū)傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的熱量影響；C區(qū)為變形熱影響區(qū)，該區(qū)受到了塑性變形的影響，也受到了焊接溫度的影響；D區(qū)為焊核，是兩塊焊件的共有部分.72攪拌摩擦焊焊縫組織732.攪拌摩擦焊的技術(shù)接參數(shù)（1）攪拌摩擦焊接頭形式737474

2.攪拌摩擦焊的技術(shù)接參數(shù)（2）焊接參數(shù)攪拌摩擦焊接參數(shù)主要包括焊接速度（攪拌焊頭沿焊縫方向的行走速度）、攪拌焊頭轉(zhuǎn)速、焊接壓力、攪拌頭傾角、攪拌頭插入速度和保持時(shí)間等。焊接速度一定，焊接攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度提高，焊核區(qū)越來(lái)越大，層狀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，接頭性能更好。攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度一定，隨著焊接速度減小，焊件兩側(cè)的材料流動(dòng)更加均勻，接頭外形更好。8.3.攪拌摩擦焊

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)751)焊接速度V從焊接熱輸入可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速為定值且焊接速度較低時(shí)，攪拌頭/焊件界面的整體摩擦熱輸入較高。如果焊接速度過(guò)高，使塑性軟化材料填充攪拌針行走所形成的空腔的能力變?nèi)酰浕牧咸畛淇涨荒芰Σ蛔?，焊縫內(nèi)容易形成一條狹長(zhǎng)且平行于焊接方向的隧道溝，導(dǎo)致接頭強(qiáng)度降低。

757676a)DP980,1200revmin-1,3.3mms-1;b)DP980,1200revmin-1,17.0mms-1WeldzoneinDP980MaterialCMnPSSiCrDP9800.1501.4400.0110.0070.3200.020焊接速度對(duì)顯微組織的影響

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)a.大量馬氏體b.馬氏體和大塊貝氏體或魏氏體772)攪拌頭轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)速度較低時(shí)，焊接熱輸入較低，攪拌頭前后不能形成足夠的軟化材料填充攪拌頭后方所形成的空腔，焊縫內(nèi)易形成孔洞缺陷或攪拌頭的后邊有一條溝槽，不能形成良好的焊縫，從而弱化接頭強(qiáng)度。在一定范圍內(nèi)隨著攪拌頭轉(zhuǎn)速的提高，焊接峰值溫度升高，熱輸入增加，有利于提高軟化材料填充空腔的能力，避免接頭內(nèi)缺陷的形成，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高到一定值時(shí)，焊縫外觀良好，內(nèi)部孔洞也逐漸消失。77787826mm,母材2.0mm,400revmin-110.0mm,800revmin-1Fe–0.016C–0.48Si–0.49Mn–0.023P–0.001S–17.78Ni–19.82Cr–6.13Mo–0.20N–0.63Cu旋轉(zhuǎn)速度對(duì)顯微組織的影響

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)7979

a)DP590,800revmin-1;b)DP590,1200revmin-1Micrographsofweldzonefortwodifferenttoolspeeds:feedratewassameinbothcases(17mms-1);magnificationwas2500×

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)a)alargeamountofprimaryferritewithgrainboundarycarbidesandbainite.b)martensite,primaryferrite,andpossiblyotherlowtransformationtemperatureproductssuchasbainite.803）焊接壓力P

攪拌頭與被焊焊件表面之間的接觸狀態(tài)對(duì)焊縫的成形也有較大的影響。當(dāng)壓緊力不足時(shí)，表面熱塑性金屬“上浮”，溢出焊接表面，焊縫底部在冷卻后會(huì)由于金屬的“上浮”而形成孔洞。當(dāng)壓緊力過(guò)大時(shí)，軸肩與焊件表面摩擦力增大，摩擦熱將使軸肩發(fā)生“粘頭”現(xiàn)象，使焊縫表面出現(xiàn)飛邊、毛刺等缺陷。攪拌摩擦焊壓力適中時(shí)，焊核呈規(guī)則橢圓狀，接頭區(qū)域有明顯分區(qū)，焊縫底部完全焊透。焊接時(shí)攪拌針首先從前面帶動(dòng)材料往回撤面旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)回撤面?zhèn)纫淮位蚨啻涡D(zhuǎn)后沉積。80814）攪拌頭插入速度和保持時(shí)間攪拌摩擦焊接過(guò)程起始插入速度不可過(guò)快，否則容易造成攪拌頭折損。但過(guò)慢則造成生產(chǎn)率低下。選擇適當(dāng)?shù)牟迦胨俣确浅Ｖ匾２迦胨俣鹊目炻罱K決定焊接起始階段預(yù)熱溫度是否足夠，以便產(chǎn)生足夠的塑性變形和流體流動(dòng)。而保持時(shí)間一般為10~15s,過(guò)短則產(chǎn)生塑性材料不足，過(guò)長(zhǎng)容易造成局部過(guò)熱和生產(chǎn)率的下降。攪拌頭的形狀直接決定了攪拌摩擦焊過(guò)程的產(chǎn)熱及焊縫金屬的塑性流動(dòng)，最終影響焊縫的成形及焊縫性能。8182823.攪拌摩擦焊焊頭

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)83834．?dāng)嚢枘Σ梁傅膽?yīng)用8.3.攪拌摩擦焊

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)84844．?dāng)嚢枘Σ梁傅膽?yīng)用8.3.攪拌摩擦焊

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)8585

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)86

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)87

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)88

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)89

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)90

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)91

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)92

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)93

第11章:焊接新技術(shù)及相關(guān)技術(shù)94第12章金屬構(gòu)件的焊接工藝設(shè)計(jì)Metalstructurewelding&design第四篇金屬連接成形工藝95第13章

金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計(jì)96金屬構(gòu)件常用材料的焊接焊接性合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接

熱軋鋼;低碳調(diào)質(zhì)鋼;中碳調(diào)質(zhì)鋼;不銹鋼的焊接鋁合金的焊接焊接方法選擇焊接接頭設(shè)計(jì)1金屬焊接性金屬焊接性是指金屬材料是否具有適應(yīng)焊接加工，以及在焊接加工后是否能在使用條件下安全運(yùn)行的能力。兩方面的內(nèi)容：

結(jié)合性能；

例：低碳鋼與鑄鐵

使用性能；

例：不銹鋼第12章

金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計(jì)97（1）影響材料焊接性的因素1）材料因素材料本身的化學(xué)成分、組織狀態(tài)和力學(xué)性能2）工藝因素焊接方法和焊接工藝規(guī)程，熱處理工藝3）結(jié)構(gòu)因素剛度、拘束應(yīng)力4）使用條件承受載荷的性質(zhì)和工作溫度的高低、工作介質(zhì)的腐蝕性第12章

金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計(jì)98第12章

金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計(jì)（2）焊接性的評(píng)定1)根據(jù)被評(píng)定材料的有關(guān)數(shù)據(jù)或圖表(如化學(xué)成分、化學(xué)性能、物理性能、CCT圖或SHCCT圖等)對(duì)其焊接性進(jìn)行初步分析。對(duì)于生產(chǎn)單位，分析要結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式與具體的生產(chǎn)條件。

2)在上述分析的基礎(chǔ)上，還必須進(jìn)行焊接性試驗(yàn)。按照試驗(yàn)性質(zhì)的不同，焊接性實(shí)驗(yàn)又可分為實(shí)焊性試驗(yàn)與模擬性試驗(yàn)兩類。99（3）分析金屬焊接性的方法1）利用化學(xué)成分分析碳當(dāng)量法焊接冷裂紋敏感指數(shù)(Pc)第12章

金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計(jì)100

國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）推薦的公式為：

Ceq=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5(%)

適用于中、高強(qiáng)度的低合金非調(diào)質(zhì)鋼。第12章

金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計(jì)

?

Ceq<0.4%時(shí)，鋼材的淬硬性不大，焊接性良好；

?

Ceq=0.4%~0.6%時(shí)，鋼材易于淬硬，焊接時(shí)需要預(yù)熱才能防止冷裂紋；

?

Ceq>0.6%時(shí)，鋼材的淬硬傾向大，焊接性差。101碳當(dāng)量法Ceq值作為評(píng)定冷裂敏感性指標(biāo)，只涉及鋼材本身，并未考慮其他一些因素，如接頭拘束度、擴(kuò)散氫等的影響，因此，不能準(zhǔn)確反映實(shí)際構(gòu)件的冷裂紋傾向。第12章

金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計(jì)冷裂紋敏感指數(shù)（Pc）

Pc公式綜合考慮了產(chǎn)生冷裂紋三要素(淬硬傾向、拘束度和擴(kuò)散氫含量)的影響，使計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確，Pc公式如下：Pc=Pcm+[H]/60+δ/600(%)

Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B(%)

式中Pcm—化學(xué)成分的冷裂敏感指數(shù)；δ—板厚（mm）；

[H]—焊縫中擴(kuò)散氫含量（mL/100g）102此式適用條件：

C