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2.008
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
与制造II
2004年春季
焊接与连接
今天
询问“Dave和Pat”
连接与焊接
见Kalpakjian的pp771-861
3月17日的下午12:30进行测验1
合上书、计算器
讲稿、家庭作业
需要答疑吗?3月15日星期一的下午5-6点如何?
家庭作业#4下周一交
连接
成本:
便宜,但劳动力昂贵
质量:
范围宽
适应性:
手工对自动
生产率:
通常较低 超大油轮(VLCC)
连接方法
机械式:
螺钉/螺母
铆钉
C型卡头
压力配合
固体-液体
胶粘
锡焊
铜焊
固体:
摩擦
扩散
爆炸
超声波
液体:
化学:
氧燃料
铝热剂
电弧焊
自耗电极
保护金属极电弧焊接
埋弧电弧焊
气体保护金属极电弧焊
非自耗电极
钨极气体保护电弧焊
等离子弧
电子束激光焊接
电阻
班点
伤疤
闪光
门铰链
发动机
紧固门
塑料风扇
电子控制模块
排放控制器
挡风玻璃
车身消声器
机械式紧固
几乎适用于任何形状与材料
可拆卸(除了铆接等)
小批量时最便宜(
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
的)
问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
:强度、密封、插入、防松
螺钉连接 螺栓螺母连接 铆接 弹簧扣
铆接
便宜、重量轻、不会松
永久连接、没有螺栓连接强度高
经验方法
最小间隔=3×d
最大间隔=16×外板厚度
铆接
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机械式紧固
弯边
轧花突出
塑料变形/过盈
器具
汽车
Lego公司的装配、弹性拉平
机械式连接
卷边、缝合
将一个零件的边弯曲到另一个零件
上
汽车门的冲压和箱形盖
胶接
迅速、不需侵入
大多数材料具有高比
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
面积
绝缘(热、电)、能得到导电胶粘
阻尼性能好
清洁表面准备
加工、保持时间长,维修服务时间低
可靠性、质量?
可拆卸吗?
Stefan方程
挤压液滴
hf下降
粘性上升(固化)
Ft上升(分开)
粘合剂
被粘物
被粘物
什么时候拉开?
粘接的可装配性设计
抗拉伸能力弱、抗剪切和压缩能力强
有机的
环氧的、丙烯酸的、等
无机的
焊料、接合剂等
好 不好 好 不好
固体-液体:铜焊和锡焊
对于铜焊,焊料(银、黄铜、青铜)的熔点在425°C以
上;对于低温焊接,焊料(铅、锡)的熔点远低于425
°C。
由于熔湿和液态金属的流动而引起毛细管力使焊料流
进缝隙。
正确的焊剂可以减小表面张力、去掉氧化物、防止氧
化。
液体 固体
接触角 熔湿 非熔湿
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波峰焊接
暴露的金属接合点在连续运动中穿过波峰,其
间液态焊料由毛细管力作用穿入接缝:
局部放大
电路板 焊料喷泉
熔化的焊料
放大区域
铜铅金属丝
焊料波峰
加热器 泵
焊接
固态焊接
无液体、电、化学、机械
阻抗、扩散、超声波
氧炔焊
化学方式:氧燃料
电子方式:电弧焊
消耗电极
不消耗电极
氧炔焊
热源:化学式、电子式
热强度
控制:
不完全熔化与穿透
未充满、掏槽、裂缝
热影响区域(HAZ)
进给率
未充满与掏槽
未充满
裂缝内含物
基体金属
不完全穿透
掏槽气孔重叠
没有穿透
理想的焊缝
理想的焊缝
热强度
发热强度的测量,W/cm2
热强度、热通量越高,熔化越快
需要自动控制防止过度熔化、汽化
对于一钢板上的平面热源
Tm=(5000/H.I.)2
氧热源:20-30秒; 电子束热源:μ秒
空气/燃料
气体火焰
氧乙炔铝热剂
摩擦 电弧焊
电阻焊接
(氧气切割)
电子束、激光束
激光剃刀
-500μm的斑点
-每小时3百万个斑点
焊接速度需要多快?
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熔化前速度
2维简化
雅各布数
热扩散率为
熔化前按下式运动:
( )
a p
fs
p
a
T T
J c
h
k
c
s 2 J t
−=
α = ρ
= α
熔化 初始
熔化速度
tm=(sm)2/(2α Ja)
时间过长将导致过度熔化!
若熔池大小为直径d英寸,则进给速度必须超过
d/tmax。
热量输入增加,焊接速度必须提高
α Ja增加,相互作用时间必须上升
熔池大小d
焊接池-热源相互作用时间
铜、铝
钢、镍
铀、陶瓷
热强度(W/cm2)
相
互
作
用
时
间
(秒
)
相
互
作
用
率
(秒
-1
)
更
高
的
热影响区域(HAZ)
微观结构差、过程颗粒、抗腐蚀能力差
塑料与金属对比
基体金属
热影响区域
焊接金属
熔化的金属
熔点
微观结构改变温度
基体金属温度
温度
热影响区域
靠近熔化池的区域受热影响,微观结构发生变化。
s~(αt)0.5
热影响区域的大小受热扩散率的约束,α:Al、Cu
热量输入、时间(速度)
金属与塑料对比
热影响区域
热
影
响
区
域
宽
度
(c
m
)
热强度(W/cm2)
更
高
的
颗粒结构
焊接纹
晶粒间腐蚀
再结晶
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气焊
成本低、手工操作
氧燃料:氧+燃料(乙炔、methyacetylene-propediene
等):可达到3300°C
化学计算:中性焰
C2H2+O2⇒2CO+H2+热量⇑
2CO+H2+1.5O2 ⇒2CO2+H2O+热量⇑
过多的氧燃料将引起氧化(氧化火焰):对钢不利、对铜
可以
过多的燃料将引起渗碳(碳化火焰):对于铜焊、锡焊、
火焰淬火,热量太低
内层火焰:
电弧氧炔焊
温度可达30000°C
热量通过电子传输!
正接:工件+,电极-
穿透浅、金属薄板、缝隙宽
反接
穿透深
按消耗电极布置
阳极产生的热量大约是阴极的15%。
阴极处的电子能量由3部分组成:
I(φ+Va+Vthomson)
动能
穿过冷却气体边界
功函(凝结热)
消耗电极方法
保护金属极电弧焊接
最便宜和最基本的方法<$1,500
50A-300A,<10KW
工件厚度 3-20mm
基体金属
保护气体溶渣
焊条涂有脱氧药
皮并提供保护气体
焊缝
去掉熔渣后
露出多道焊
电弧氧炔焊
防止氧化是首要问题
涂层电极提供保护气体
涂层:氟化物、硅酸盐粘合剂(粘土)、纤维素、碳
酸盐
电极:各种不同材料,如低碳钢
埋弧电弧焊:由颗粒状焊剂覆盖
适合于平坦表面、生产率高、质量高
惰性气体由外部供给
金属焊条惰性气体保护电弧焊 (MIG)
药芯焊丝电弧焊,等(通过选用合适的焊药,非常通
用)
气体保护金属极电弧焊
焊接方向
喷嘴
电弧
保护气体
基体金属(母材)
熔化金属
焊缝金属
金属转移
-喷射过渡
-熔滴过渡
-短路
气体保护金属极电弧焊是
电弧焊的一种变异,其电
极焊丝通过焊炬头直接进
给。随着电弧产生,电极
立即熔化并形成熔滴落入
熔池。通过焊炬头提供保
护气体,防止与周边空气
发生化学反应。
非消耗电极焊接
钨极气体保护电弧焊
钨极气体保护电弧焊以前被认为是钨极惰性气体保护
焊
钨电极+填丝
适合于薄材、易控制,Al、Mg、Ti等
焊接质量高、表面好
钨电极污染
200A DC-500A AC、8KW-50KW 焊接方向
保护气体
填丝
钨电极
电弧
母材
熔化金属
焊缝金属
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其它非消耗电极焊接方法
等离子弧焊:
能量非常集中(33000°C)、进给率高120-
1000mm/min、离子弧稳定、热变形小、穿透深(小孔
技术)
激光束焊接、电子束焊接等
等离子气体电极
保护气体
保护气体喷嘴
通气口
电弧等离子体
等离子弧焊
工件
电阻焊
斑点、接缝、凸焊
穿过焊接点的电流高,3000A-100,000A(0.5-10V)
热通量非常高(105W/cm2)
产生的热量:H=i2Rt K(K=效率)
例如:5000A、直径为5mm的电极、两块1mm厚的钢板
若有效电阻200Ω,则H=500 J
焊核体积为30mm3、质量为0.24g、每克需要热量1400 J
0.24g需要336 J熔化热量<500 J
焊核
电阻焊
点焊
步骤
新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤
加压
通电
断电
卸压
凸焊
焊核
分离凹痕
焊核
螺母
固态:原子间键结
超声波
振荡切向剪切+静态法向力
10KHz~75KHz
剪切→塑性变形→破坏顶层(污染)→原子间键结
摩擦
回转件(至少1个),瞬间
扩散
金匠在铜上粘接黄金
扩散 T>0.5Tm
界面与体相同
机身框架
焊接质量与缺陷
多孔性
截留气体、污染物
预先加热或增大热量输入率
降低速度使气体溢出、清洁处理
熔渣内含物
氧化物、熔渣、熔池中的电极涂层
在多点焊接过程期间,清扫焊缝
提供足够的保护气体
焊接质量与缺陷
不完全熔化/穿透
预先加热和清扫接缝
清扫焊接区域、提供足够的保护气体
改变接缝设计或电极类型
焊缝
焊缝
母材
由于氧化物或熔渣造成接缝中
心溶化不彻底,尤其对于铝材。
角焊缝处的熔化不彻底。B常称为“桥接”
槽焊缝处的熔化不彻底熔化焊缝处各种不连续例子,引自:美国焊接协会
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焊接质量与缺陷
裂缝、残余应力
温度梯度、颗粒边界的脆变
焊缝金属冷却收缩时的无力
趾裂痕 焊缝
母材 横向裂缝
纵向裂缝
焊根裂缝
焊缝焊缝火口裂纹
母材
趾裂痕
母材
面向装配的设计-焊接
被加工表面
载荷条件
毛刺 去掉毛
刺的边
切口不是直角
面向制造的设计-焊接
焊缝
焊缝 母材
单一V型槽 双V型槽
焊接可到达性、面向制造的设计
进行这些焊接时,电
极必须保持近似45°
容易拖曳,但第二
条焊缝将难以进行
很困难
容易
距侧板太近,电极不能正
确放置。对于一般用途工
件可以,若要防漏则不行。
管
墙壁
除了靠近侧板的地方
,其它焊缝容易进行
试图避免管接缝靠近墙壁,
因此一侧或两侧不易接近。
这些焊缝必须通过弯曲电极
和反射镜来完成。