第八章 金屬焊接成型(二-熔化焊)

1、 熔化焊是將焊件的連接處局部加熱到熔化狀熔化焊是將焊件的連接處局部加熱到熔化狀態(tài)，通常還需另加填充金屬以形成共同的熔池，態(tài)，通常還需另加填充金屬以形成共同的熔池，冷卻凝固后形成整體零件的焊接方法。冷卻凝固后形成整體零件的焊接方法。熔熔 化化 焊焊手工電弧焊手工電弧焊埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊電渣焊電渣焊氣焊氣焊激光焊激光焊等離子弧焊等離子弧焊電子束焊電子束焊 直流焊機(jī)直流焊機(jī) 常用直流焊機(jī)主要有兩種：發(fā)電機(jī)式直流焊常用直流焊機(jī)主要有兩種：發(fā)電機(jī)式直流焊機(jī)（目前很少使用），整流式直流焊機(jī)。機(jī)（目前很少使用），整流式直流焊機(jī)。一一. .手工電弧焊手工電弧焊 手工電弧焊是由電焊工用手工

2、操作，利用手工電弧焊是由電焊工用手工操作，利用電弧的熱量加熱電弧的熱量加熱, ,熔化金屬（焊條和焊件）熔化金屬（焊條和焊件）, ,并并凝固成焊縫凝固成焊縫, , 獲得牢固接頭的電弧焊方法。獲得牢固接頭的電弧焊方法。變壓器變壓器整流器整流器380V 380V 交流電交流電降降 壓壓直流電直流電 交流焊機(jī)交流焊機(jī) 交流焊機(jī)是一種特殊的變壓器，具有陡降的交流焊機(jī)是一種特殊的變壓器，具有陡降的外特性。外特性。 因電流的大小和方向總在變化，電弧燃燒不因電流的大小和方向總在變化，電弧燃燒不穩(wěn)定，焊接質(zhì)量不如直流焊機(jī)。穩(wěn)定，焊接質(zhì)量不如直流焊機(jī)。2. 焊條焊條（1 1）焊條的組成與作用）焊條的組成與作用 組

3、成：組成：焊條焊條焊芯焊芯藥皮藥皮 焊芯的作用焊芯的作用作電極作電極 傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電弧；傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電??；作填充金屬作填充金屬 熔化后填充焊縫；熔化后填充焊縫； 藥皮的作用藥皮的作用保護(hù)電弧穩(wěn)定燃燒，造氣造渣，隔絕空氣，保護(hù)電弧穩(wěn)定燃燒，造氣造渣，隔絕空氣，保護(hù)熔化的金屬；保護(hù)熔化的金屬；加入錳鐵、硅鐵、鉻鐵等加入錳鐵、硅鐵、鉻鐵等, , 起到脫氧作用；起到脫氧作用；加入有益元素加入有益元素, , 如錳、硅、鉻、釩、鎢等如錳、硅、鉻、釩、鎢等, , 起到滲合金作用；起到滲合金作用；加入穩(wěn)弧劑加入穩(wěn)弧劑, , 起到穩(wěn)弧的作用；起到穩(wěn)弧的作用；作用：作用：（2）焊條的種類及特點(diǎn)）焊條的

4、種類及特點(diǎn)種類：種類：（焊條按熔渣的化學(xué)性質(zhì)分類）焊條按熔渣的化學(xué)性質(zhì)分類）酸性焊條酸性焊條: 熔渣以酸性氧化物熔渣以酸性氧化物 ( SiO2、TiO2等等 ) 為為 主的焊條。主的焊條。堿性焊條堿性焊條: 熔渣以堿性氧化物熔渣以堿性氧化物 ( CaO、CaF2等等 ) 為為 主的焊條。主的焊條。特點(diǎn)：特點(diǎn)：酸性焊條酸性焊條: 焊縫含氫量較高，抗裂性差，用于一焊縫含氫量較高，抗裂性差，用于一般結(jié)構(gòu)件；交、直流焊機(jī)均可使用。般結(jié)構(gòu)件；交、直流焊機(jī)均可使用。堿性焊條堿性焊條: 低氫型，低氫型， 焊縫的力學(xué)性能和抗裂性較焊縫的力學(xué)性能和抗裂性較好，可焊接重要結(jié)構(gòu)件和壓力容器；但工藝要求好，可焊接重要

5、結(jié)構(gòu)件和壓力容器；但工藝要求高，只用于直流焊機(jī)。高，只用于直流焊機(jī)。種種 類類酸酸 性性堿堿 性性保護(hù)作用保護(hù)作用: :氣氣保護(hù)氣體中有氫氣保護(hù)氣體中有氫氣, ,焊縫易產(chǎn)生氫脆。焊縫易產(chǎn)生氫脆。保護(hù)氣體中氫氣少保護(hù)氣體中氫氣少, ,主要是主要是COCO2 2氣體。氣體。保護(hù)作用保護(hù)作用: :渣渣渣是氧化性渣是氧化性; ;有元素?zé)龘p。有元素?zé)龘p。渣是還原性渣是還原性; ;元素?zé)龘p少。元素?zé)龘p少。脫脫 氧氧較較 差差好好去硫、磷去硫、磷差差好好焊縫抗裂性焊縫抗裂性較較 差差好好兩種焊條比較兩種焊條比較（3）焊條的選用）焊條的選用 根據(jù)母材的力學(xué)性能與化學(xué)成分根據(jù)母材的力學(xué)性能與化學(xué)成分低碳鋼，低合

6、金鋼低碳鋼，低合金鋼 要求焊縫金屬與母材金屬的強(qiáng)度盡量相等。要求焊縫金屬與母材金屬的強(qiáng)度盡量相等。高合金鋼高合金鋼 要求焊縫金屬與母材金屬的成分盡量一致。要求焊縫金屬與母材金屬的成分盡量一致。 焊接件的工藝性與使用條件焊接件的工藝性與使用條件 酸堿性原則酸堿性原則 一般結(jié)構(gòu)件，焊前清理困難，容易生成氣孔的一般結(jié)構(gòu)件，焊前清理困難，容易生成氣孔的 工件，用酸性焊條。工件，用酸性焊條。重要結(jié)構(gòu)件，對(duì)焊縫要求高而母材又容易裂的重要結(jié)構(gòu)件，對(duì)焊縫要求高而母材又容易裂的 工件，用堿性焊條。工件，用堿性焊條。生產(chǎn)條件：若無(wú)直流焊機(jī)，只能采用交、直流生產(chǎn)條件：若無(wú)直流焊機(jī)，只能采用交、直流 兩用焊條（多為酸

7、性焊條）。兩用焊條（多為酸性焊條）。 特點(diǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)率高；焊接質(zhì)量好；節(jié)省金屬材料；勞生產(chǎn)率高；焊接質(zhì)量好；節(jié)省金屬材料；勞動(dòng)強(qiáng)度低；勞動(dòng)條件好。動(dòng)強(qiáng)度低；勞動(dòng)條件好。焊接位置不夠靈活。焊接位置不夠靈活。1. 埋弧埋弧焊的焊接材料與設(shè)備焊的焊接材料與設(shè)備二二. .埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊 電弧在焊劑層下燃燒的電弧焊方法稱為電弧在焊劑層下燃燒的電弧焊方法稱為埋弧埋弧焊焊；若引弧、焊絲送進(jìn)、移動(dòng)電弧以及收弧等均；若引弧、焊絲送進(jìn)、移動(dòng)電弧以及收弧等均由機(jī)械完成由機(jī)械完成, , 稱稱埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊。焊接材料焊接材料焊絲焊絲（相當(dāng)于焊條的焊芯）（相當(dāng)于焊條的焊芯）焊劑焊劑（相當(dāng)于焊條的藥皮）（相當(dāng)于焊

8、條的藥皮）設(shè)備：設(shè)備：埋弧自動(dòng)焊裝置包括焊接電源（電弧焊變埋弧自動(dòng)焊裝置包括焊接電源（電弧焊變壓器）、控制箱和焊接小車三部分。壓器）、控制箱和焊接小車三部分。1 車架車架 2 立柱立柱 3 橫梁橫梁 4 操縱盤操縱盤 5 焊絲盤焊絲盤 6 機(jī)頭機(jī)頭7 焊劑漏斗焊劑漏斗 8 焊縫焊縫 9 渣殼渣殼 10 焊劑焊劑 11 焊接電纜焊接電纜2. 埋弧焊的埋弧焊的焊接過(guò)程焊接過(guò)程三三. .氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 用外加氣體作為電弧介質(zhì)，保護(hù)電弧和焊接用外加氣體作為電弧介質(zhì)，保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法稱為氣體保護(hù)焊。若焊絲既作電區(qū)的電弧焊方法稱為氣體保護(hù)焊。若焊絲既作電極導(dǎo)電，又熔化作填充金屬，稱為極導(dǎo)

9、電，又熔化作填充金屬，稱為熔化極氣體保熔化極氣體保護(hù)焊護(hù)焊；而焊絲只作填充金屬，另有鎢棒（或鎢合；而焊絲只作填充金屬，另有鎢棒（或鎢合金棒）作電極則稱為金棒）作電極則稱為非熔化極氣體保護(hù)焊非熔化極氣體保護(hù)焊。1. 氬弧氬弧焊焊氬弧氬弧焊的保護(hù)氣體為氬氣焊的保護(hù)氣體為氬氣。非非熔熔化化極極氬氬弧弧焊焊熔熔化化極極氬氬弧弧焊焊 氬弧焊的焊接工藝特點(diǎn)氬弧焊的焊接工藝特點(diǎn)由于使用隋性氣體由于使用隋性氣體 ( ( 氬氣氬氣 ) ) 保護(hù)保護(hù)，因此適宜因此適宜焊接各類合金鋼和易氧化的有色金屬。焊接各類合金鋼和易氧化的有色金屬。電弧非常穩(wěn)定電弧非常穩(wěn)定, , 明弧操作明弧操作, , 無(wú)焊渣無(wú)焊渣, , 熱影

10、響熱影響區(qū)小區(qū)小, ,焊接變形小，焊縫成型好，焊接質(zhì)量好。焊接變形小，焊縫成型好，焊接質(zhì)量好。全位置焊接全位置焊接, , 所有焊接參數(shù)均可精確控制，所有焊接參數(shù)均可精確控制，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。成本高成本高, ,一般用于一般用于3mm以下的薄板焊接。以下的薄板焊接。 工藝措施工藝措施鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊在焊接合金鋼和銅合金時(shí)，采用在焊接合金鋼和銅合金時(shí)，采用直流正接，有利于工件熔化；焊接鋁鎂合金時(shí)，直流正接，有利于工件熔化；焊接鋁鎂合金時(shí)，采用直流反接。采用直流反接。熔化極熔化極氬弧焊氬弧焊均采用直流反接。均采用直流反接。2. CO2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊保護(hù)氣體為保護(hù)氣體為CO2 CO

11、2氣體保護(hù)焊的焊接工藝特點(diǎn)氣體保護(hù)焊的焊接工藝特點(diǎn) CO2氣體價(jià)格低，成本僅為手工電弧焊和埋弧氣體價(jià)格低，成本僅為手工電弧焊和埋弧焊的焊的40%50%。焊接速度快焊接速度快, ,無(wú)焊渣無(wú)焊渣, ,生產(chǎn)率高。生產(chǎn)率高。焊縫含氫量少焊縫含氫量少, ,抗裂性好抗裂性好; ;熱影響區(qū)小熱影響區(qū)小, ,變形小變形小, ,焊接質(zhì)量較高。特別適合焊薄板件。焊接質(zhì)量較高。特別適合焊薄板件。全位置焊接全位置焊接, ,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于由于CO2氣體在高溫時(shí)可分解氣體在高溫時(shí)可分解, ,因此只適宜焊接因此只適宜焊接低碳鋼和低合金鋼。低碳鋼和低合金鋼。 工藝措施工藝措施 為了保持電弧穩(wěn)定，一般要求用直流

12、反接焊接。為了保持電弧穩(wěn)定，一般要求用直流反接焊接。四四. .其他熔化焊方法其他熔化焊方法1.電渣電渣焊焊 利用電流通過(guò)熔融的熔渣時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱利用電流通過(guò)熔融的熔渣時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱來(lái)熔化焊絲和焊件的焊接方法。來(lái)熔化焊絲和焊件的焊接方法。 電渣焊在焊接較厚板材和長(zhǎng)焊縫時(shí)有很大的電渣焊在焊接較厚板材和長(zhǎng)焊縫時(shí)有很大的優(yōu)越性，因此，適合焊接大型零件。優(yōu)越性，因此，適合焊接大型零件。 電渣焊的焊接工電渣焊的焊接工藝特點(diǎn)藝特點(diǎn)適宜焊接板厚在適宜焊接板厚在40mm以上的直以上的直縫或環(huán)縫焊件縫或環(huán)縫焊件, , 生產(chǎn)率高。生產(chǎn)率高。冷卻速度慢，冶金反應(yīng)完全，所以焊縫缺陷冷卻速度慢，冶金反應(yīng)完全，所以焊縫

13、缺陷少，焊接質(zhì)量較好。少，焊接質(zhì)量較好。焊前的準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單焊前的準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單, , 節(jié)省焊接材料節(jié)省焊接材料, , 成本成本低。低。接頭組織粗大，焊后應(yīng)作正火處理。接頭組織粗大，焊后應(yīng)作正火處理。2.等離子弧焊等離子弧焊 等離子弧焊是借助特殊等離子弧焊是借助特殊裝置對(duì)電弧的拘束作用，獲裝置對(duì)電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接的方法。進(jìn)行焊接的方法。等離子弧焊的特點(diǎn)等離子弧焊的特點(diǎn) 等離子弧焊是特殊的鎢極氣體保護(hù)焊，具備等離子弧焊是特殊的鎢極氣體保護(hù)焊，具備氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又有以下特點(diǎn)：氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又有以下特點(diǎn)：等離子弧能量密度大，弧柱溫度

14、高，熱影響區(qū)等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接質(zhì)量好。小，焊接變形小，焊接質(zhì)量好。電弧燃燒穩(wěn)定，電弧燃燒穩(wěn)定，既可用大電流焊厚板，也可用既可用大電流焊厚板，也可用小電流焊薄板。小電流焊薄板。設(shè)備復(fù)雜，成本高。設(shè)備復(fù)雜，成本高。 3.激光焊激光焊 以聚焦的激光束作為能源以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件，而激光具有單色性轟擊焊件，而激光具有單色性好，方向性強(qiáng)，能量密度高的好，方向性強(qiáng)，能量密度高的特點(diǎn)，光能轉(zhuǎn)換成熱能（溫度特點(diǎn)，光能轉(zhuǎn)換成熱能（溫度高達(dá)高達(dá)10000），熔化母材進(jìn)），熔化母材進(jìn)行焊接的方法。行焊接的方法。 激光焊的焊接工藝特點(diǎn)激光焊的焊接工藝特點(diǎn)熱量集中（焦

15、點(diǎn)附近），熱影響區(qū)小，焊接變熱量集中（焦點(diǎn)附近），熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊件尺寸精度高。形小，焊件尺寸精度高。光學(xué)系統(tǒng)可引導(dǎo)光束到很難焊接的部位進(jìn)行焊光學(xué)系統(tǒng)可引導(dǎo)光束到很難焊接的部位進(jìn)行焊接，因此，工藝適應(yīng)性好。接，因此，工藝適應(yīng)性好。設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，成本高。設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，成本高。 一一.壓力焊壓力焊 在焊接過(guò)程中，必須對(duì)焊件施加壓力（加熱在焊接過(guò)程中，必須對(duì)焊件施加壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法。或不加熱），以完成焊接的方法。 壓力焊時(shí)不需另加填充金屬，通過(guò)對(duì)兩焊件壓力焊時(shí)不需另加填充金屬，通過(guò)對(duì)兩焊件加壓使之緊密接觸，并在焊接部位產(chǎn)生一定的塑加壓使之緊密接觸，并在焊接

16、部位產(chǎn)生一定的塑性變形，促使原子擴(kuò)散，使兩工件焊接在一起。性變形，促使原子擴(kuò)散，使兩工件焊接在一起。1.電阻焊（包括電阻焊（包括點(diǎn)焊點(diǎn)焊，縫焊縫焊，對(duì)焊對(duì)焊） 利用電流通過(guò)焊件及其接觸處產(chǎn)生的電阻熱利用電流通過(guò)焊件及其接觸處產(chǎn)生的電阻熱將連接處加熱到塑性狀態(tài)或局部半熔化狀態(tài)，再將連接處加熱到塑性狀態(tài)或局部半熔化狀態(tài)，再施加壓力形成接頭的焊接方法。施加壓力形成接頭的焊接方法。 點(diǎn)焊點(diǎn)焊 將焊件裝成搭接接頭并壓緊將焊件裝成搭接接頭并壓緊在兩柱狀電極之間，利用電阻熱在兩柱狀電極之間，利用電阻熱使其局部熔化，然后在壓力作用使其局部熔化，然后在壓力作用下結(jié)晶形成焊點(diǎn)。下結(jié)晶形成焊點(diǎn)。點(diǎn)點(diǎn) 焊焊縫縫 焊焊

17、 縫焊縫焊 原理與點(diǎn)焊相同，只是電極原理與點(diǎn)焊相同，只是電極為盤狀。為盤狀。點(diǎn)焊點(diǎn)焊一般用于一般用于4mm 以下的薄板；以下的薄板；縫焊縫焊只適用于只適用于3mm 以下、有氣以下、有氣密性要求的薄板結(jié)構(gòu)，如油箱、密性要求的薄板結(jié)構(gòu)，如油箱、管道等。管道等。 對(duì)焊對(duì)焊 根據(jù)焊接過(guò)程不同，對(duì)焊分為根據(jù)焊接過(guò)程不同，對(duì)焊分為電阻對(duì)焊電阻對(duì)焊和和閃光對(duì)焊閃光對(duì)焊。電阻對(duì)焊電阻對(duì)焊 先使兩焊件的端面緊密接觸，再通電加熱使先使兩焊件的端面緊密接觸，再通電加熱使接觸處升溫至塑性狀態(tài)，再斷電，同時(shí)施加頂鍛接觸處升溫至塑性狀態(tài)，再斷電，同時(shí)施加頂鍛力，使接觸處產(chǎn)生一定的塑性變形而焊合。力，使接觸處產(chǎn)生一定的塑性

18、變形而焊合。閃光對(duì)焊閃光對(duì)焊 先對(duì)兩焊件通電加熱，再使焊件靠攏接觸，先對(duì)兩焊件通電加熱，再使焊件靠攏接觸，然后施加頂鍛力使接觸處產(chǎn)生一定的塑性變形而然后施加頂鍛力使接觸處產(chǎn)生一定的塑性變形而焊合。焊合。 電阻對(duì)焊一般僅用于斷面簡(jiǎn)單，截面積小于電阻對(duì)焊一般僅用于斷面簡(jiǎn)單，截面積小于250mm2和強(qiáng)度要求不高的桿件對(duì)接。和強(qiáng)度要求不高的桿件對(duì)接。 閃光對(duì)焊的焊接質(zhì)量比電阻對(duì)焊好，可用于閃光對(duì)焊的焊接質(zhì)量比電阻對(duì)焊好，可用于焊接重要件，如：刀具、鋼筋、鋼軌等桿狀件的焊接重要件，如：刀具、鋼筋、鋼軌等桿狀件的對(duì)接。對(duì)接。 特點(diǎn)特點(diǎn)焊接質(zhì)量好，焊件尺寸精焊接質(zhì)量好，焊件尺寸精度高，特別適合圓形截面度高，特別適合圓形截面工件的對(duì)接。工件的對(duì)接。適于焊接異種金屬。適于焊接異種金屬。2. 摩擦焊摩擦焊 摩擦焊是利用焊件接觸端面相互摩擦所產(chǎn)生摩擦焊是利用焊件接觸端面相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端面達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速施加頂?shù)臒?，使端面達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速施加頂鍛力，實(shí)現(xiàn)焊接的一種壓焊方法。鍛力，實(shí)現(xiàn)焊接的一種壓焊方法。焊接生產(chǎn)率高，成本低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。焊接生產(chǎn)率高，成本低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 焊接非圓截面工件比較困難；盤狀工件和薄壁焊接非圓截面工件比較困難；盤狀工件和薄壁管件不易夾持，也較難焊接。管件不易夾持，也較難焊接。二二. 釬焊釬焊 采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料