中国材料工程大典 第22卷 材料焊接工程 上PDF格式文档图书下载

第1篇 概论 1

第1章 焊接技术的发展 3

第2章 焊接在现代制造业中的作用 4

1 西气东输工程 4

2 西电东送工程 4

3 钢桥建设 5

4 船舶制造 5

5 建筑钢结构 6

6 汽车制造 6

第3章 新世纪焊接技术面临的挑战 7

1 焊接设备与装备 7

2 焊接材料 7

4 焊接生产信息化技术 8

5 焊接结构的寿命评估与延寿技术 8

3 新型材料的焊接 8

第2篇 村料焊接加工技术基础 11

第1章 焊接热源与焊接方法分类 13

1 概述 13

1.1 焊接热源 13

1.2 焊接方法的分类 14

1.3 焊接方法介绍 16

第2章 焊接热循环与焊接温度场 21

1 焊接热循环 21

1.1 焊接热循环及其特征参数 21

1.2 焊接热循环的特征参数 21

1.3 多层焊接热循环 22

2 焊接温度场 24

2.1 焊接热作用特点 24

2.3 焊接温度场的计算 25

2.2 热传播的基本定律 25

第3章 焊缝成形 60

1 焊接材料的熔化与焊缝形成 60

1.1 填充金属的熔化与熔池的形成 60

1.2 熔池的形状与焊缝的形成 60

2 焊条电弧焊焊接工艺和操作技术对焊缝成型的影响 61

2.1 工艺参数对焊缝成形的影响 61

2.2 焊条电弧焊操作技术对焊缝成形的影响 62

3 埋弧焊中的焊缝成形及其影响因素 63

4 钨极氩弧焊（TIG）的焊缝成形及影响因素 65

5 熔化极气体保护焊的焊缝成形及影响因素 65

5.1 熔化极惰性气体保护焊接（MIG）工艺参数对焊缝成形的影响 65

5.2 CO2气体保护焊焊接工艺参数对焊缝成形的影响 67

6 气电立焊的焊缝成形及影响因素 68

5.3 药芯焊丝气体保护焊工艺参数对焊缝成形的影响 68

7 等离子弧焊焊缝成形及影响因素 69

7.1 等离子弧焊的工艺特点 69

7.2 等离子弧焊焊接工艺参数对焊缝成形的影响 69

8 电子束焊焊缝成形及影响因素 70

8.1 电子束深熔焊机理 70

8.2 电子束焊焊接工艺参数对焊缝成形的影响 70

9 激光焊焊缝成形及影响因素 70

9.1 激光焊的能源参数 70

9.2 脉冲激光焊工艺参数及对焊缝成形的影响 71

9.3 连续CO2激光焊工艺参数及对焊缝成形的影响 72

10 新型焊接工艺及焊缝成形 72

10.1 铝合金穿孔型等离子弧立焊及焊缝成形 72

10.2 活性助焊剂-TIG焊 74

1.2 焊接时对金属的保护 76

1.1 焊接化学冶金过程特点 76

第4章 焊接冶金与材料焊接性 76

1 焊接化学冶金 76

1.3 焊接冶金反应区及其反应条件 77

1.4 气相对金属的作用 77

1.5 熔渣及其对金属的作用 84

2 焊接材料 89

2.1 焊条 89

2.2 焊剂 102

2.3 焊丝 107

3 材料焊接性 116

3.1 材料焊接性概述 116

3.2 材料焊接性的影响因素 116

3.3 金属焊接性的研究方法 117

3.5 常用的焊接性试验方法 118

3.4 焊接性的试验内容及方法 118

第5章 焊缝与热影响区的组织与性能 123

1 焊缝和热影响区的形成 123

1.1 熔池的形成 123

1.2 焊缝的形成 123

1.3 焊接热影响区的形成 124

2 焊缝的组织与性能 124

2.1 焊缝金属一次结晶的结构形态 124

2.2 焊缝金属的二次结晶及其组织 128

2.3 焊缝金属的性能及其控制 133

3 焊接热影响区的组织与性能 141

3.1 熔合区结晶组织特征 141

3.2 焊接热影响区的转变 142

3.3 焊接热影响区的组织及其对性能的影响 143

3.4 焊接热影响区晶粒粗化现象 146

3.5 焊接热影响区的硬化现象 149

3.6 焊接热影响区的软化现象 151

3.7 焊接热影响区的脆化 152

3.8 焊接热影响区组织性能和CCT图 155

第6章 焊接缺陷 157

1 焊接裂纹 157

1.1 焊接裂纹的分类 157

1.2 焊接热裂纹 157

1.3 焊接冷裂纹 163

1.4 特殊条件下的裂纹 171

1.5 焊接裂纹的预测及诊断 178

2 焊缝中的气孔 180

2.1 气孔的类型及形成 180

2.2 气孔形成的机理 181

2.3 影响气也形成的因素及防止措施 182

3 焊缝中的偏析与夹杂 184

3.1 焊缝金属的偏析 184

3.2 焊缝中的夹杂物 185

第7章 焊接接头力学性能 187

1 焊接接头的不均匀性 187

2 焊接接头的基本力学性能测试方法 188

2.1 焊接接头力学性能试验试样的取样方法 188

2.2 焊接接头的拉伸性能 189

2.3 焊接接头的弯曲性能 190

2.4 焊接接头的冲击性能 191

3 焊接接头的断裂和及其表征参量 192

3.1 断裂力学的基本思想 192

3.2 焊接接头断裂表征参量 193

4.1 金属疲劳破坏的基本概念 196

4 焊接接头的疲劳性能 196

4.2 焊接接头力学不均匀体疲劳裂纹扩展规律 197

4.3 焊接接头疲劳强度评定 198

5 焊接接头的蠕变性能 200

5.1 金属蠕变的一般概念 200

5.2 焊接接头的蠕变断裂性能 201

第8章 焊接过程物理模拟与焊接性试验方法 202

1 焊接过程物理模拟技术 202

1.1 焊接过程物理模拟的基本概念及其主要参数 202

1.2 焊接过程物理模拟技术对热／力模拟试验装置的基本要求及常用设备简介 202

1.3 物理模拟技术在焊接领域中的应用 203

2 金属材料焊接性主要试验方法 210

2.2 金属材料主要焊接性试验方法 211

2.1 焊接性试验方法分类 211

第9章 焊接应力与变形控制 225

1 焊接应力和变形的产生 225

1.1 焊接应力和变形的概念 225

1.2 焊接应力和变形产生的机理 226

1.3 影响焊接应力和变形的因素 230

2 焊接应力和变形的基本形式及估算 233

2.1 焊接残余应力的典型分布 233

2.2 焊接残余应力的估算 244

2.3 典型构件上的焊接变形 246

2.4 焊接变形的估算 247

2.5 焊接残余应力和变形对焊接结构的影响 254

3 焊接应力和变形的测量 257

3.1 焊接残余应力的测量 257

3.2 焊接变形的测量 259

4.1 焊接残余应力的控制和消除 260

4 焊接应力和变形的控制与消除 260

4.2 焊接变形的控制与消除 266

4.3 低应力无变形的焊接方法 273

4.4 焊接应力和变形的数值分析 274

参考文献 288

第3篇 焊接方法与设备 293

第1章 焊条电弧焊 295

1 概述 295

2 焊接电弧物理 295

2.1 焊接电弧的电特性 295

2.2 焊条电弧焊接的熔滴过渡 296

3 焊条电弧焊设备及工具 296

3.1 弧焊电源基础知识 296

3.2 弧焊变压器 298

3.3 弧焊发电机 300

3.4 弧焊整流器 301

3.5 弧焊逆变器 302

3.6 焊条电弧焊常用辅机具 303

4 焊条 304

4.1 焊条的组成 305

4.2 焊条的分类与型号 305

4.3 焊条的工艺性能 306

4.4 焊条的选用 306

4.5 焊条消耗量计算 307

4.6 专用焊条简介 308

5 焊接工艺 309

5.1 焊接工艺参数选择 309

5.2 基本操作技法 309

6 焊接缺陷及防止措施 311

6.1 外观缺陷 311

6.2 内部缺陷 312

第2章 埋弧焊 314

1 埋弧焊原理及特点 314

1.1 埋弧焊原理和应用 314

1.2 埋弧焊的特点 314

1.3 埋弧焊的应用 315

2 埋弧焊电弧自动调节原理 315

2.1 埋弧焊对自动调节的要求 315

2.2 电弧自身调节系统 315

2.3 电弧电压反馈调节系统 316

3 埋弧焊设备 318

3.1 埋弧焊设备分类和结构 318

3.3 埋弧焊辅助设备 319

3.2 埋弧焊电源 319

4 埋弧焊工艺参数及焊接技术 322

4.1 影响焊缝形状及性能的因素 322

4.2 自动埋弧焊工艺 325

4.3 半自动埋弧焊工艺 330

4.4 埋弧焊接头的基本形式 331

5 埋弧焊主要缺陷及防止 331

5.1 气孔 331

5.2 裂纹 331

5.3 夹渣 332

6 埋弧焊材料——焊丝、焊剂及选配 332

6.1 焊丝 332

6.2 焊剂 334

1.2 TIG焊的工艺特点 337

1.1 概述 337

1.3 TIG焊的电流种类和极性 337

第3章 钨极惰性气体保护焊 337

1 钨极惰性气体保护焊（TIG） 337

1.4 TIG焊的引弧、稳弧和收弧 338

1.5 TIG焊的应用范围 339

2 TIG焊焊接系统 339

2.1 TIG焊的弧-源特性 339

2.2 TIG焊焊接设备配制及技术性能 339

2.3 TIG焊炬 341

2.4 TIG焊供气系统 344

2.5 TIG焊控制系统 344

2.6 TIG焊设备的维护 344

2.7 TIG焊的焊接材料 345

2.8 TIG焊焊接工艺 349

3 特种TIG焊接方法 351

2 熔化极气体保护焊的冶金基础 354

2.1 MIG焊的冶金特点 354

1 概述 354

第4章 MIG/MAG/CO2焊 354

2.2 CO2焊的冶金特点 356

3 气体保护焊的基本原理 358

3.1 电弧特性 358

3.2 熔滴过渡 359

3.3 焊丝的加热与熔化 363

3.4 工艺参数 364

3.5 药芯焊丝气体保护焊的基本原理 367

4 设备 368

4.1 焊接设备的组成 368

4.2 送丝系统 369

4.3 焊枪 371

4.4 焊接电源 373

4.5 气路系统 375

4.6 控制系统 376

4.7 熔化极气体保护焊机的介绍与选用 378

4.8 熔化极气体保护焊机的常见故障及维修 380

5 消耗材料 381

5.1 焊丝 381

5.2 保护气体 394

6 应用 398

6.1 焊丝的选择 398

6.2 保护气体的选择 398

6.3 实心焊丝气体保护焊时工艺参数设定 398

6.4 接头设计 398

6.5 药芯焊丝气体保护焊时工艺参数设定 405

7 特殊应用 407

7.1 熔化极气体保护电弧点焊 407

7.2 气电立焊 408

7.3 双丝气体保护电弧焊 409

7.4 T.I.M.E焊 410

8 焊接缺陷及其防止措施 411

第5章 高效熔化焊接方法与技术 413

1 高熔敷率焊接工艺 413

1.1 改变保护气体成分提高熔敷速度 413

1.2 采用磁控电弧提高焊接熔敷速度 417

2 高速焊接工艺 418

2.1 焊缝形成咬边的理论 419

2.2 高速焊接工艺的实现方式 420

第6章 电阻焊 426

1 点焊 427

1.1 点焊基本原理 427

1.2 点焊一般工艺 429

1.3 常用金属材料的点焊 434

1.4 特殊情况的点焊工艺 440

2 凸焊 442

2.1 凸焊基本原理 442

2.2 凸焊一般工艺 444

2.3 常用金属材料的凸焊 445

3 缝焊 448

3.1 缝焊基本原理 448

3.2 缝焊一般工艺 449

3.3 常用金属材料的缝焊 451

4 对焊 454

4.1 闪光对焊 454

4.2 电阻对焊 460

5 电阻焊设备 462

5.1 电阻焊设备分类和组成 462

5.2 电阻焊设备的主要技术参数 470

5.3 电阻焊设备的电极 475

5.4 点焊机器人 478

6 电阻焊技术新发展 480

6.1 电阻焊接头形成理论研究进展 480

6.2 电阻焊质量控制技术 481

6.3 电阻焊新工艺 482

6.4 电阻焊新设备 482

6.5 新型点焊机器人 483

第7章 固相焊接 484

1 摩擦焊 484

1.1 概述 484

1.2 摩擦焊原理 484

1.3 摩擦焊特点 484

1.4 摩擦焊分类 485

1.5 摩擦焊设备 488

1.6 摩擦焊材料 493

1.7 摩擦焊工艺 497

1.8 摩擦焊质量控制 502

1.9 摩擦焊工业应用 506

2 扩散连接 510

2.1 扩散连接的特点 510

2.2 扩散连接原理 511

2.3 扩散连接设备 512

2.4 扩散连接工艺 514

2.5 典型材料的扩散连接及其应用 518

3 爆炸焊 520

3.1 爆炸焊的原理 520

3.2 可爆炸焊的金属材料 521

3.3 爆炸焊的特点 522

3.4 爆炸焊的方法及工艺安装 522

3.5 爆炸焊的检验和缺陷 524

3.6 爆炸焊的应用 526

3.7 爆炸焊的安全与防护 532

4 冷压焊 532

4.1 冷压焊 532

4.2 冲压连接 535

4.3 其他冷压机械连接方法 538

5 热压焊 540

5.1 气压焊 541

5.2 锻焊和滚焊 542

5.3 热压焊工艺及应用 542

5.4 热压焊接头性能与质量控制 545

6 超声波焊接 545

6.1 概述 545

6.2 金属超声波焊接方法 546

6.3 塑料的超声波焊接方法 547

6.4 金属超声波焊接的机理 548

6.5 焊接设备 549

6.6 焊接工艺 550

6.7 工业应用 551

第8章 高能束焊 554

1 等离子弧焊接与切割 554

1.1 概述 554

1.2 等离子弧 554

1.3 等离子弧焊接 555

1.4 等离子弧切割 562

1.5 安全防护 567

2 电子束焊 567

2.1 概述 567

2.2 电子束焊的基本原理 567

2.4 电子束焊的焊接设备 570

2.3 电子束焊的特点 570

2.5 电子束焊的焊接工艺 578

2.6 电子束焊接接头的组织 579

2.7 电子束焊接接头的残余应力 579

2.8 钛合金的电子束焊 579

2.9 铝合金的电子束焊 580

2.10 电子束焊的应用实例 580

2.11 电子束焊的焊接技术现状与发展前景 585

3 激光焊接与切割 588

3.1 激光焊接与切割设备 588

3.2 激光与物质相互作用 595

3.3 激光焊接 599

3.4 激光切割 603

1.2 液态钎料对母材的润湿与铺展 608

1.1 钎焊基本原理及特点 608

第9章 钎焊 608

1 钎焊基本理论 608

1.3 液态钎料填缝过程 612

1.4 钎焊接头的形成 613

1.5 钎剂与钎料的选择与搭配 623

1.6 钎焊方法 625

1.7 钎焊工艺 629

1.8 钎焊试验方法 630

2 硬钎焊 636

2.1 铝及铝合金的钎焊 636

2.2 铜和铜合金的钎焊 644

2.3 碳钢和低合金钢的钎焊 648

2.4 不锈钢的钎焊 649

2.5 高温合金的钎焊 654

2.6 其他金属及合金的钎焊 656

2.7 陶瓷材料的钎焊 660

3 软钎焊 663

3.1 电子工业中的软钎焊 663

3.2 铜及铜合金的软钎焊 686

3.3 铝及铝合金的软钎焊 687

3.4 贵金属及其合金镀层的软钎焊 690

3.5 不锈钢的软钎焊 691

第10章 胶接 692

1 胶粘剂的选用 692

1.1 胶粘剂的分类 692

1.2 胶粘剂的选用原则 693

2 胶接接头的失效形式 693

3 胶接接头设计 693

3.3 平面贴接接头设计 694

3.2 角接和T形接头设计 694

3.1 对接接头设计 694

4 被胶接材料的表面处理及接头固化 695

4.1 被胶接材料的表面处理 695

4.2 胶粘剂的固化 696

5 复合连接技术——点焊胶接 697

5.1 胶焊技术的特点 697

5.2 胶焊工艺形式 698

6 胶接接头质量检验及接头的耐久性 698

6.1 胶接接头的质量检验 698

6.2 胶接接头的耐久性 699

第11章 其他焊接方法 701

1 气焊 701

1.1 气焊用气体及装备 701

1.2 焊炬、焊嘴及回火防止器 701

1.3 减压器 702

1.4 气焊工艺 703

1.5 气焊材料 704

2 螺柱焊 705

2.1 螺柱焊接工艺与设备 705

2.2 焊接质量检验 708

2.3 焊接专用螺柱 710

3 电渣焊 711

3.1 电渣焊的发展史 711

3.2 电渣焊的基本原理、分类及特点 711

3.3 电渣焊的特点及局限性 713

3.4 电渣焊焊接过程的稳定条件 714

3.5 电渣焊的冶金 714

3.6 电渣焊金属熔池的结晶 715

3.8 电渣焊设备及辅助机具 716

3.7 电渣焊的热影响区 716

3.9 电渣焊的焊接材料 717

3.10 电渣焊工艺参数 720

3.11 电渣焊的操作 724

3.12 各种金属材料的电渣焊 728

3.13 检查与质量控制 734

3.14 电渣焊补焊 735

3.15 电渣焊常见缺陷的预防 736

3.16 电渣焊的安全技术与劳动保护 736

3.17 电渣焊技术的发展 737

4 气电立焊 737

4.1 基本原理 738

4.2 设备 739

4.3 焊接材料-气电立焊用焊丝 740

4.4 保护气体 742

4.5 气电立焊的焊接工艺 743

4.6 气电立焊的焊缝组织和力学性能 745

4.7 气电立焊操作程序 747

4.8 气电立焊典型的焊接工艺参数 747

4.9 缺陷的预防和返修 748

4.10 应用 749

5 高频焊 751

5.1 高频焊原理 751

5.2 高频焊管设备 752

5.3 高频感应焊管工艺及参数的选择 757

5.4 其他材料的高频感应焊接 758

5.5 高频焊接质量 761

5.6 典型产品的高频焊接 761

6.1 热剂焊的基本原理及特点 763

6 热剂焊 763

5.7 安全与环境保护 763

6.2 铝热剂焊材料 764

6.3 热剂焊工艺及应用 765

7 聚焦光束焊接及堆焊 769

7.1 聚焦光束加热设备 769

7.2 聚焦光束焊接工艺特点及其应用范围 769

7.3 聚焦光束堆焊工艺特点 770

7.4 聚焦光束堆焊材料和工艺对堆焊层性能的影响 771

7.5 聚焦光束焊接及堆焊的安全与防护 774

第12章 严酷环境下的焊接 775

1 水下焊接 775

1.1 湿法水下焊接 775

1.2 高压干法水下焊接 781

1.3 局部干法水下焊接 785

1.4 水下焊接的质量要求与质量检验 786

1.5 水下切割 787

1.6 水下焊接与切割的安全技术 788

1.7 水下焊接应用实例 788

2 核辐射条件下的焊接 790

2.1 核动力装置运行中的缺陷 790

2.2 辐射防护与安全 790

2.3 辐射条件下焊接技术的要求 791

2.4 常用的维修焊接方法 792

2.5 核电站维修的典型实例 799

3 空间焊接 800

3.1 空间焊接环境与要求 801

3.2 空间焊接技术的发展 802

参考文献 807

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