8 连接技术
一、学习目标
1、了解焊接的实质、焊接方法的分类和特点。
2、了解电弧焊焊接接头的组织和性能，了解焊接应力和变形。 3、掌握常用焊接方法的过程、特点和应用。 4、掌握结构钢焊条的选用。
5、了解电渣焊、电阻焊、钎焊的特点和应用。 6、熟悉常用金属材料的焊接性及焊接工艺特点。 7、掌握焊接结构工艺性。
8、了解胶接基本原理、胶粘剂和胶接工艺特点。 二、学习内容
1、焊接的实质、焊接方法的分类和特点 1）焊接的实质：
焊件接头通过加热或加压，或并用，使焊件达到原子间结合的工艺方法。 2）焊接方法的分类：
按焊接过程特点可分为熔焊、压焊、钎焊三大类。 3）焊接的特点：
优点有连接性能好，密封性能好，省工料，成本低，可简化工艺等。不足之处有不能拆卸，更换修理不方便，接头组织性能变差，存在焊接应力及缺陷，易产生变形等。
2、焊接接头
1）焊接接头的组织和性能：
焊接接头有焊缝、熔合区、热影响区组成。
焊缝的组织是柱状晶体的铸造组织，由于合金化的作用，性能不低于母材。 熔合区的组织是粗大晶粒的铸态组织，性能是焊接接头中最差的区域之一。 热影响区分为过热区、正火区和部分相变区。过热区的组织是粗大晶粒的过热组织，性能是热影响区中最差的部位；正火区的组织是细小晶粒的均匀组织，性能优于母材；部分相变区的组织是晶粒大小不均匀的组织，性能稍差于母材。
2）焊接应力和变形：
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产生原因：由于焊件在焊接时是不均匀的局部加热和冷却，造成焊件的热胀冷却速度和组织变化先后不一致，从而导致焊接应力和变形的产生，影响焊件质量。
焊接变形的基本形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。 预防变形的工艺措施：反变形法、刚性固定法、合理安排焊接顺序、焊前预热，焊后处理。
焊接变形的矫正措施：机械矫正法、火焰矫正法。 4、常用焊接方法 1） 手工电弧焊：
特点与应用：具有设备简单、操作灵活、对接头要求不高、焊接条件和位置不限、成本低、应用广泛，但有强烈的弧光和烟尘、劳动条件差、效率低、对工人技术水平要求高，焊接质量不稳定。一般用于单件小批生产中焊接碳素钢、低合金结构钢、不锈钢及铸铁补焊。
焊条：由焊芯和药皮组成，焊芯起导电和填充金属作用，药皮起保护、冶金作用。焊条按溶渣的化学性质分为酸性焊条和碱性焊条，按用途分为十一大类。焊接一般碳素结构钢、低合金结构钢结构，选用强度等级相同的焊条，焊接特殊性能钢结构，选用成分相同或相近的焊条，焊接承受动载、交变载荷、冲击载荷的结构，选用碱性焊条，焊接承受静载的结构，选用酸性焊条。
2） 气体保护焊：
氩弧焊特点及应用：氩弧焊具有保护效果好、焊缝成形美观、焊缝质量优良、明弧焊接易于观察、温度容易控制、焊接变形小、易于实现自动焊接、氩气较贵，成本高。氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢。
CO2焊特点及应用：CO2焊具有保护效果好、焊缝质量较好、但成形较差、明弧焊接易于观察、焊接变形小、易于实现全位焊接、CO2气便宜，成本低。CO2焊适用于焊接低碳钢和强度级别不高的普通低合金结构钢，主要焊接薄板。
3）电阻焊：
电阻焊通常分为点焊、缝焊、对焊三种。其特点是：焊接变形小、劳动条件好、操作方便、易于实现自动化，在自动化生产线上应用较多，但设备投资大、耗电多、接头形式和工件厚度受到一定限制。点焊主要用于4mm以下薄板冲压壳体结构及钢筋焊接，尤其是汽车和飞机制造。缝焊只适合于3mm以下薄板结构焊接，如易拉罐、油箱、烟道等。对焊主要用于杆状零件对接，如刀具、管子、钢筋等。
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4）钎焊：
钎焊按钎料熔点分为软钎焊和硬钎焊，钎料熔点在450oС以下的钎焊叫软钎焊，钎料熔点在450oС以上的钎焊叫硬钎焊。钎焊具有焊接变形小、焊件尺寸精确、可以焊接异种材料和特殊结构、可一次焊成整体结构、生产率高、易于实现自动化。主要用于精密仪表、电器零部件、异种金属结构、复杂薄板结构及硬质合金刀具。
4、常用金属材料的焊接 1）金属材料的焊接性的评定：
碳当量法：CE = C +Mn/6 +(Ni + Cr)/15 + (Cr + Mo + V)/5(%)。碳当量越大，焊接性越差。CE<0.4%时，焊接性良好；CE=0.4-0.6%时，焊接性较差；CE>0.6%时，焊接性差。
2)碳素结构钢、低合金高强度结构钢的焊接：
低碳钢的焊接:没有淬硬倾向，冷裂倾向小，，焊接性良好，焊前不需要预热。手工电弧焊一般选用E4303(结422)和E4315(结427)焊条。
中碳钢的焊接:淬硬倾向和冷裂倾向较大，焊前必需预热。手工电弧焊一般选用E5015 (结507)焊条。
低合金高强度结构钢的焊接：淬硬倾向和冷裂倾向较小，焊接性较好，强度级别低的焊前不需要预热，强度级别高的焊前需要预热。手工电弧焊一般按同强度级别选用焊条。
5、焊接结构工艺性 1）焊接接头设计：
接头形式有对接、搭接、角接、T形接四种。薄板焊接有各种卷边接头形式。 2）焊缝布置：
焊缝布置尽可能分散、应避开应力集中部位、布置应尽可能对称、应便于操作、应尽量减少焊缝长度和数量、应尽量避开机械加工表面。
3）坡口形式设计：电弧焊常用的基本坡口形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口等四种。
三、本章重点
1、常用焊接方法的过程、特点和应用。 2、结构钢焊条的选用。 四、习题
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一、填空题
1、焊接的实质是被连接的焊件形成（ ）间的结合。
2、按焊接过程特点，可将焊接分为（ ）、（ ）、（ ）三种焊接方法。 3、焊接接头中性能最差的部位是（ ）区和（ ）区。
4、酸性焊条常应用于（ ）焊接结构；碱性焊条常应用于（ ）焊接结构。 二、判断题
1、钢中的碳和合金元素对钢的焊接性的影响是不同的，合金元素的影响最大。（ ）
2、焊接热裂纹的产生主要跟硫、磷等杂质太多有关。（ ） 3、焊接冷裂纹的产生主要跟含氢量的多少有关。（ ） 三、选择题
1、下列材料中，（ ）的焊接性能最好，（ ）的焊接性能最差。。 A 20 B T10A C 45
2、在手工电弧焊中，低碳钢的焊接一般选用（ ）焊条，中碳钢的焊接一般选用（ ）焊条。
A H08A B E4315(结427) C E5015(结507) 3、低碳钢焊前一般（ ）预热，低温焊厚板时（ ）预热；中碳钢焊前（ ）预热。
A 需要 B 不需要 C 必须 四、名词解释 碳当量 五、简答题
1、焊芯的作用是什么？其化学成分有何特点？ 2、焊条药皮有哪些作用？
3、下图中手工电弧焊焊件结构工艺性不好，说明原因，画出正确图形。
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4、低碳钢焊接接头由哪些区域组成？其中最薄弱环节是那个区域？组织和性能最好的是那个区域？为什么？
5、阐述产生焊接应力和变形的原因。如何防止和减小焊接变形？
9 机械零件材料及毛坯的选择
一、学习目标
1、了解机械零件失效的主要形式和原因。 2、了解机械零件材料选择的一般原则。 3、掌握典型零件选材及工艺路线。 4、掌握常用毛坯加工方法的特点及应用。 5、掌握典型零件毛坯的选择。 二、基本内容 1、机械零件的失效 1）：零件失效的主要形式：
过量变形失效、断裂失效、表面损伤失效、裂纹失效。 2）零件失效的原因：
结构设计不合理、材料选取不当、加工工艺问题、适用维护不当。 2、机械零件材料选择的一般原则
在满足使用性能要求的前提下，尽量选用工艺性能和经济性良好的材料。 3、典型零件选材及工艺路线 1）齿轮类零件选材及工艺路线：
常用齿轮材料：重要用途中载齿轮用中碳钢或中碳合金钢锻制；高速耐冲击重载齿轮用低碳钢或低碳合金钢锻制；低速无冲击轻载精度底齿轮用铸铁制造；直径大形状复杂齿轮用铸钢制造。
汽车、拖拉机齿轮选材及工艺路线：材料20CrMnTi；工艺路线为：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳（孔防渗）淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→精磨齿
机床齿轮选材及工艺路线：材料40Cr或45；工艺路线为：下料→锻造→正火→粗切削加工→调质→半精加工→高频淬火、低温回火→磨削
2）轴类零件选材及工艺路线：
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