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焊接是一個(gè)局部的迅速加熱和冷卻過(guò)程,焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮,冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應(yīng)力,矯正焊接變形。
現(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無(wú)內(nèi)外缺陷的、機(jī)械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱為焊接接頭,接頭處的強(qiáng)度除受焊縫質(zhì)量影響外,還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對(duì)接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。
對(duì)接接頭焊縫的橫截面形狀,決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時(shí),為了焊透而在接邊處開出各種形狀的坡口,以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時(shí),除保證焊透外還應(yīng)考慮施焊方便,填充金屬量少,焊接變形小和坡口加工費(fèi)用低等因素。
說(shuō)起焊接,首先讓人想起的大多是高溫、火花四濺、保護(hù)頭盔,還有保護(hù)氣體等等。焊接作為一種常見的工件連接技術(shù),能夠?qū)煞N或兩種以上同種或異種材料通過(guò)原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散連接成一體。
目前,焊接技術(shù)已然演變?yōu)橐婚T集材料學(xué)、工程力學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)的交叉性學(xué)科。雖然焊接方法仍然以熔焊、壓焊、釬焊三種為基礎(chǔ),但其下衍生出了幾十種不同的焊接技術(shù),其中包括了生活中應(yīng)用的手弧焊、先進(jìn)的激光焊和摩擦焊等。
與常規(guī)摩擦焊類似,攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。
常規(guī)摩擦焊焊接過(guò)程中材料在壓力作用下相互摩擦(工件做回轉(zhuǎn)、線性等形式的相對(duì)運(yùn)動(dòng),摩擦產(chǎn)生熱量),摩擦熱使得焊接的接觸端面上很快形成熱塑性層,接觸面及附近區(qū)域溫度上升,在頂鍛壓力的作用下,界面處的材料產(chǎn)生塑性變形及流動(dòng),終形成了質(zhì)量良好的焊接接頭。
而攪拌摩擦焊在焊接過(guò)程中,被焊接工件之間不做相對(duì)運(yùn)動(dòng),摩擦熱是由攪拌針伸入工件的接縫處通過(guò)焊接工具的焊頭做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使其與焊接工件材料產(chǎn)生摩擦。
陶瓷與金屬的焊接中的陶瓷基本上指的是人工將各種金屬、氧、氮、碳等合成的新型陶瓷。其具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、超硬度等特性,而得到廣泛應(yīng)用;常用的有氧化鋁、氮化硅、氧化鋯陶瓷等。
陶瓷與金屬焊接的難點(diǎn)
1.陶瓷的線膨脹系數(shù)小,而金屬的線膨脹系數(shù)相對(duì)很大,導(dǎo)致接易開裂。一般要很好處理金屬中間層的熱應(yīng)力問題。
2.陶瓷本身的熱導(dǎo)率低,耐熱沖擊能力弱。焊接時(shí)盡可能減小焊接部位及周圍的溫度梯度,焊后控制冷卻速度
3.分陶瓷導(dǎo)電性差,甚至不導(dǎo)電,很難用電焊的方法。為此需采取特殊的工藝措施。
4.由于陶瓷材料具有穩(wěn)定的電子配位,使得金屬與陶瓷連接不太可能。需對(duì)陶瓷金屬化處理或進(jìn)行活性釬料釬焊。
5.由于陶瓷材料多為共價(jià)晶體,不易產(chǎn)生變形,經(jīng)常發(fā)生脆性斷裂。目前大多利用中間層降低焊接溫度,間接擴(kuò)散法進(jìn)行焊接。
6.陶瓷與金屬焊接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與普通焊接有所區(qū)別,通常分為平封結(jié)構(gòu)、套封結(jié)構(gòu)、針封結(jié)構(gòu)和對(duì)封結(jié)構(gòu),其中套封結(jié)構(gòu)效果好,這些接頭結(jié)構(gòu)制作要求都很高。