《金工實(shí)習(xí)》第4章 焊接

第4章焊接4.1焊接概述4.2焊條電弧焊4.3氣焊與氣割4.4其他焊接方法4.5常見焊接缺陷及焊接質(zhì)量控制下一頁(yè)返回第4章焊接熟悉焊接生產(chǎn)工藝過程、特點(diǎn)和應(yīng)用;了解焊條電弧焊的焊接工藝;了解氣焊焊接工藝;了解其他幾種常用焊接方法;了解常見的焊接缺陷及解決方法;熟悉氧氣切割原理、切割過程和金屬氣割條件。上一頁(yè)返回4.1焊接概述焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的連接金屬方法。焊接是通過局部加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使分離的兩部分金屬形成原子間結(jié)合的一種加工方法。與鉚接相比較，焊接具有節(jié)省金屬、連接質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)條件好，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，大量的鉚接被焊接取代。焊接廣泛應(yīng)用于制造金屬結(jié)構(gòu)件，例如鍋爐、造船、壓力容器、管道、汽車、飛機(jī)、橋梁、礦山機(jī)械等，也常用來制造鑄焊、鍛焊、沖焊等聯(lián)合結(jié)構(gòu)件和機(jī)器零件。焊接的種類很多，按焊接過程的工藝特點(diǎn)和母材金屬所處的表面狀態(tài)，通常把焊接方法分為:熔焊、壓焊、釬焊三大類。下一頁(yè)返回4.1焊接概述(1)熔焊。使被連接的構(gòu)件局部加熱熔化成液體，然后冷卻結(jié)晶成一體的方法稱為熔焊。為實(shí)現(xiàn)熔焊接，關(guān)鍵是要有一個(gè)能量集中、溫度足夠高的加熱熱源。按熱源形式不同，熔焊的基本方法有:氣焊、電弧焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等。(2)壓焊。利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用，使兩個(gè)被連接表面上的原子接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)連接的工藝方法統(tǒng)稱為固相焊接。固相焊接通常都必須加壓，因此也稱為壓焊。為使固相焊接容易實(shí)現(xiàn)，大都在加壓的同時(shí)進(jìn)行加熱，但加熱溫度遠(yuǎn)低于焊件的熔點(diǎn)。壓焊的基本方法有:冷壓焊、摩擦焊、超聲波焊、爆炸焊、鍛焊、電阻焊等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.1焊接概述(3)釬焊。利用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料，將釬料與焊件加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，使液態(tài)釬料在連接表面上流散浸潤(rùn)、填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散，然后冷卻結(jié)晶形成結(jié)合面的方法稱為釬焊。按熱源和保護(hù)方法不同，釬焊方法分為:火焰釬焊、爐內(nèi)釬焊、鹽浴釬焊、感應(yīng)釬焊等。按釬料不同，釬焊又可分為銅焊、銀焊、錫焊等。按釬料熔點(diǎn)溫度的不同，釬焊又可分為硬釬焊和軟釬焊。常用的焊接方法具體分類如圖4-1所示。上一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊以電弧為焊接熱源來加熱并熔化金屬的焊接方法叫電弧焊。利用電焊條采用手工操作的電弧焊叫焊條電弧焊;焊條電弧焊所用的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作機(jī)動(dòng)靈活，能在任何場(chǎng)合和空間位置進(jìn)行焊接，適用于厚度為2mm以上各種金屬材料和各種形狀結(jié)構(gòu)的焊接。因此，它是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種焊接方法。4.2.1焊接電弧與焊接過程1.焊接電弧電弧是在兩電極之間氣體導(dǎo)電的現(xiàn)象。電弧可以把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎凸饽?，因此具有高溫和?qiáng)光。只要?jiǎng)?chuàng)造一定條件，使電弧穩(wěn)定燃燒，就可以把電弧作為熱源進(jìn)行焊接。下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊電弧穩(wěn)定燃燒有兩個(gè)條件，一是要使兩極間有足夠的帶電粒子;二是要兩極間有足夠高的電壓，使帶電粒子在電場(chǎng)作用下向兩極運(yùn)動(dòng)。引弧時(shí)，焊條與工件短路的一瞬間，強(qiáng)大的短路電流使焊條和工件的接觸部分溫度急劇升高以致熔化。當(dāng)焊條提起時(shí)，陰極表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱電子發(fā)射，這些電子在電焊機(jī)提供的電場(chǎng)作用下加速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。電子運(yùn)動(dòng)過程中又撞擊電極間的氣體粒子使之電離為正負(fù)粒子，這些粒子在電場(chǎng)作用下，一也做定向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電極間的帶電粒子達(dá)到一定數(shù)量，電弧就引燃了。焊接電弧根據(jù)電源的種類可分為交流和直流兩種。直流電弧可劃分為三個(gè)區(qū)，即陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)、弧柱區(qū)，如圖4-2所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊陰極區(qū)為靠近陰極的很薄的一層，其熱量占電弧總熱量的36%。陽(yáng)極區(qū)為靠近陽(yáng)極很薄的一層，其熱量占電弧總熱量的43%。在陰陽(yáng)兩極間的部分叫弧柱區(qū)，弧柱的熱量占電弧總熱量的21%。兩極區(qū)的溫度主要受電極材料的影響，如焊接鋼時(shí)陰極溫度約為2400K，陽(yáng)極的溫度約為2600K。陽(yáng)極比陰極溫度高，主要是由于帶電粒子帶給的熱量多。而弧柱區(qū)的溫度高達(dá)5000~6000K。焊接時(shí)，熔化金屬和焊條的熱量主要來自兩極。對(duì)于交流電弧，就沒有上述差別，兩極溫度相同。2.焊條電弧焊的焊接過程焊條電弧焊的焊接過程如圖4-3所示。焊前先將電焊機(jī)的兩輸出端分別與工件、焊鉗連接，再用焊鉗夾牢焊條，然后開始引弧。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊電弧引燃后將母材和焊條同時(shí)熔化，形成金屬熔池。隨著母材和焊條的熔化，焊鉗應(yīng)向下和向焊接方向移動(dòng)，以保證電弧不熄滅并形成焊縫。當(dāng)電弧前移后，熔化金屬就凝固形成焊縫。焊條上的藥皮形成的熔渣覆蓋在熔池表面，起到對(duì)熔池和焊縫的保護(hù)作用。當(dāng)一根焊條用完后，熄弧換好焊條后再引弧繼續(xù)焊接。4.2.2焊條電弧焊焊機(jī)1.對(duì)焊條電弧焊焊機(jī)的要求焊條電弧焊的主要設(shè)備是焊條電弧焊焊機(jī)，它是產(chǎn)生焊接電弧的電源。為了保證焊接質(zhì)量，對(duì)焊條電弧焊焊機(jī)有如下要求。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊(1)具有一定的空載電壓。為了引弧可靠，要求交流弧焊機(jī)空載電壓不應(yīng)低于55V,直流弧焊機(jī)空載電壓不應(yīng)低于40V。為了操作者的安全，一般空載電壓不高于90~100V。(2)具有下降特性。電弧引燃后，隨著電弧電流的增加，輸出電壓相應(yīng)下降的特性稱為下降特性。具有下降特性能使焊接電弧穩(wěn)定，并在電弧受到干擾時(shí)能迅速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。(3)具有適當(dāng)?shù)亩搪冯娏?。短路電流小，引弧困難;短路電流太大，使液體金屬飛濺，并且還會(huì)導(dǎo)致弧焊機(jī)燒壞。(4)應(yīng)能方便地調(diào)節(jié)電流。當(dāng)采用不同的焊條直徑時(shí)，要求容易調(diào)節(jié)出相應(yīng)的焊接電流值。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊2.常見的焊條電弧焊焊機(jī)焊條電弧焊焊機(jī)按焊接電流種類可分為交流弧焊機(jī)和直流弧焊機(jī)。(1)交流弧焊機(jī)。它是一種特殊的降壓變壓器，所以又稱弧焊變壓器。交流弧焊機(jī)具有下降特性，當(dāng)焊條與工件形成短路時(shí)，電壓趨于零，使短路電流不至于過大而燒毀弧焊機(jī)或電路。BX1—330型弧焊機(jī)是目前國(guó)內(nèi)使用較廣泛的一種交流弧焊機(jī)，如圖4-4所示。型號(hào)中“B”表示弧焊變壓器，“X”表示下降特性，“1”為系列品種序號(hào)，“330”表示弧焊機(jī)的額定焊接電流為330A。交流弧焊機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小、價(jià)廉、輕巧、使用維修方便及效率高等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)是電源極性交變，焊條藥皮要有穩(wěn)弧劑，以保護(hù)電弧的穩(wěn)定性。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊(2)直流弧焊機(jī)。直流弧焊機(jī)又分為發(fā)電機(jī)式和整流式兩種。發(fā)電機(jī)式直流弧焊機(jī)由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)直流弧焊發(fā)電機(jī)組成。它能提供穩(wěn)定的直流電，引弧容易，電弧穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修較困難，使用時(shí)噪聲大。近年來，這種發(fā)電機(jī)式弧焊機(jī)在一般工廠中逐漸被淘汰。整流式直流弧焊機(jī)外型如圖4-5所示。它相當(dāng)于在交流弧焊機(jī)上加了一個(gè)大功率的硅整流器，把交流電整流成直流電供焊接用。由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小、電弧穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，近幾年發(fā)展很快，這種焊機(jī)已成為我國(guó)弧焊機(jī)的主要類型。直流弧焊機(jī)有正接、反接的差別。當(dāng)工件接直流弧焊機(jī)正極、焊條接負(fù)極時(shí)叫做正接，反之稱為反接。當(dāng)焊薄板時(shí)要采用反接，焊厚板時(shí)要采用正接。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊近年來，逆變式電焊機(jī)作為新一代的弧焊電源，其特點(diǎn)是直流輸出，具有電流波動(dòng)小、電弧穩(wěn)定、焊機(jī)重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。3.弧焊機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)弧焊機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)標(biāo)注在弧焊機(jī)的銘牌上，主要有以下幾項(xiàng)。(1)初級(jí)電壓:指弧焊機(jī)所要求的電源電壓。一般國(guó)產(chǎn)交流弧焊機(jī)的初級(jí)電壓為220V或380V(單相)，直流弧焊機(jī)的初級(jí)電壓為380V(三相)。(2)空載電壓:指弧焊機(jī)在沒有功率輸出時(shí)的電壓。一般交流弧焊機(jī)的空載電壓為60~80V，直流弧焊機(jī)空載電壓為50~90V。(3)工作電壓:指弧焊機(jī)正常工作時(shí)的電壓，一般為25~30V。(4)輸人功率:指電網(wǎng)輸人到弧焊機(jī)的電壓與電流之積，其單位為kW。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊(5)電流調(diào)節(jié)范圍:指正常焊接時(shí)弧焊機(jī)可提供的焊接電流范圍，一般為幾十到幾百安。(6)負(fù)載持續(xù)率:指弧焊機(jī)在5min之內(nèi)有焊接電流的時(shí)間所占的平均百分比。4.2.3電焊條電焊條(簡(jiǎn)稱焊條)是焊條電弧焊的焊接材料。它由焊條芯(稱焊芯)和藥皮兩部分組成，如圖4-6所示。1.焊芯焊芯是焊接專用的金屬絲(即焊絲)，焊芯的直徑叫焊條直徑，常用的焊條直徑有2.0mm,2.5mm,3.2mm,4.0mm和5.0mm等幾種，焊條長(zhǎng)度在250~450mm之間。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊焊芯的作用有兩個(gè):一是作為電極，傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧;二是焊芯熔化之后作為填充金屬，與熔化的母材一起組成焊縫金屬。2.藥皮藥皮是由礦石粉和鐵合金粉等原料按一定比例配制后壓涂在焊芯外面的。它的作用如下。(1)改善焊條的焊接工藝性能。如容易引燃電弧，穩(wěn)定電弧燃燒，并減少飛濺等。(2)機(jī)械保護(hù)作用。藥皮熔化后分解產(chǎn)生大量氣體并形成熔渣，隔絕空氣，保護(hù)熔池和焊條熔化后形成的熔滴。(3)冶金處理作用。通過冶金反應(yīng)去除有害元素(氧、氫、硫、磷)，添加有用的合金元素，改善焊縫質(zhì)量。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊3.焊條的分類、牌號(hào)和選用焊條按熔渣化學(xué)性質(zhì)可分為酸性焊條和堿性焊條。焊條藥皮熔化后形成的熔渣以酸性氧化物為主的叫做酸性焊條，如J432等;藥皮熔化后的熔渣以堿性氧化物為主的叫做堿性焊條，如J507,J427等。焊條牌號(hào)全國(guó)統(tǒng)一編制，將焊條分為十大類，其中第一類為結(jié)構(gòu)鋼焊條。以常用的J422和J507焊條為例，牌號(hào)中“J”表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，“42”和“50”表示焊縫金屬抗拉強(qiáng)度最低值為420MPa和500MPa,最后一個(gè)數(shù)字表示藥皮類型和電源種類，“2”表示欽鈣型藥皮，用交流或直流電源均可，“7”表示低氫型藥皮，要用直流電源反接。其他焊條牌號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編制方法可參閱有關(guān)焊接手冊(cè)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊焊接低碳鋼或低合金鋼時(shí)，一般都要求對(duì)于焊縫金屬與母材等強(qiáng)度，如焊接低碳鋼(如Q235,20鋼)用J422或J427焊條，焊接普通低合金鋼16Mn用J507焊條;對(duì)于形狀復(fù)雜、剛性較大的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用抗裂性的堿性焊條;焊接難以在焊前清理的焊件時(shí)，在滿足使用要求的前提下，盡量選用高效率、價(jià)廉的酸性焊條。4.2.4焊接參數(shù)及選擇焊條電弧焊的焊接參數(shù)主要有:焊條直徑、焊接電流、電弧電壓和焊接速度。正確選擇焊接參數(shù)是保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的重要因素。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊1.焊條直徑焊條直徑主要根據(jù)焊件厚度來選擇，可參見表4-1。厚度較大的焊件應(yīng)選用直徑較大的焊條;焊件較薄時(shí)，應(yīng)選用小直徑的焊條。另外，焊條直徑還與接頭形式及焊接位置有關(guān)。如立焊、橫焊、多層焊的第一層要采用較小直徑的焊條。2.焊接電流焊接電流是指焊接時(shí)流經(jīng)焊接回路的電流。焊接電流應(yīng)與焊條直徑相配合，焊條直徑越大，使用的焊接電流也應(yīng)越大。焊接電流的選擇是否正確，直接影響到焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。電流過大，電弧不穩(wěn)定，焊縫成型不好，有時(shí)還會(huì)燒穿工件;電流過小會(huì)造成焊不透、熔化不良，焊縫中一也易形成夾渣、氣孔。一般情況下，各種直徑焊條常用焊接電流范圍見表4-2。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊立焊、橫焊、仰焊時(shí)，焊接電流應(yīng)比平焊電流小10%~20%，角焊時(shí)應(yīng)比平焊時(shí)大10%~20%。對(duì)于合金鋼焊條、不銹鋼焊條，由于電阻大、熱膨脹系數(shù)高，若電流大則焊接過程中焊條容易發(fā)紅而造成藥皮脫落，影響焊接質(zhì)量，因此電流要適當(dāng)減小。3.電弧電壓電弧電壓是指電弧兩端(兩電極)之間的電壓降，包括陰極壓降、陽(yáng)極壓降和弧柱壓降?；『笗r(shí)，電弧電壓取決于電弧的長(zhǎng)度，為使熔池得到良好保護(hù)，減少飛濺，避免產(chǎn)生咬邊、夾渣等缺陷，應(yīng)采用短弧施焊。4.焊接速度焊接速度是指焊條沿焊接方向移動(dòng)的速度。在保證焊透并使焊縫高低、寬窄一致的前提下，應(yīng)盡量提高焊接速度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊在生產(chǎn)中由焊工依據(jù)工件具體情況掌握。初學(xué)時(shí)，要掌握焊接速度均勻而且合適。如果速度合適，焊后可以看到焊縫形狀規(guī)則，焊波均勻并呈橢圓形。焊接速度太快時(shí)焊道窄、焊波粗糙;焊接速度太慢時(shí)焊道過寬，焊件還容易燒穿。4.2.5接頭形式、坡口形狀和焊縫空間位置1.接頭形式常用的接頭形式有對(duì)接、搭接、角接和T形接等，如圖4-7所示。2.坡口形狀坡口是指為了使較厚的工件焊透，焊前把工件間的待焊處加工成的幾何形狀。除搭接外其他厚板接頭都要開坡口。接頭形式不同，坡口形狀一也有所不同，常見對(duì)接接頭坡口形狀如圖4-8所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊3.焊縫空間位置焊縫在構(gòu)件上的空間位置不同時(shí)，焊接的難易程度一也不相同，對(duì)焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率都有影響。一般把焊縫按空間的位置不同分為平焊、立焊、橫焊、仰焊四種，如圖4-9所示。平焊操作方便，生產(chǎn)率高，焊縫質(zhì)量好，在施工時(shí)應(yīng)盡量采用平焊。立焊時(shí)，因熔池金屬有滴落趨勢(shì)，操作難度大，焊縫成型困難，生產(chǎn)率低。橫焊時(shí)，熔化的金屬液體在重力作用下下流，導(dǎo)致焊縫上部出現(xiàn)咬邊、下部出現(xiàn)焊瘤。仰焊時(shí)，操作非常不便，焊滴熔落過度，焊縫成型非常困難，不但生產(chǎn)率低，焊接質(zhì)量一也很難保證。在立焊、橫焊、仰焊時(shí)，要采用較小的焊接電流和短弧焊接，控制好焊條角度，采取適宜的運(yùn)條方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊4.2.6焊條電弧焊基本操作1.引弧引弧就是使焊條和工件之間產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧。引弧時(shí)，先將焊條與工件接觸，形成短路，然后迅速將焊條提起2~4mm,即可引燃電弧。電弧引燃之后，應(yīng)立即將焊條不斷地往下送，維持電弧穩(wěn)定燃燒，保持弧長(zhǎng)不變。引弧方法有兩種:敲擊法和摩擦法，如圖4-10所示。敲擊法引弧由于焊條端部與焊件接觸時(shí)處于相對(duì)靜止的狀態(tài)，操作不當(dāng)，容易造成焊穿鉆住焊件。摩擦法引弧動(dòng)作似劃火柴，對(duì)初學(xué)者來說易于掌握，但容易損壞焊件表面。此時(shí)，只要將焊條左右擺動(dòng)幾下就可以脫離焊件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊2.運(yùn)條焊接時(shí)焊條沿其軸向送進(jìn)和沿焊接方向移動(dòng)及沿焊縫橫向擺動(dòng)(窄小焊縫可不用)合走來稱為運(yùn)條，運(yùn)條操作如圖4-11所示。工件厚度、坡口形式、焊縫位置不同，運(yùn)條方式也有所不同，要根據(jù)具體情況確定。運(yùn)條操作的好壞，直接影響焊接質(zhì)量，初學(xué)者練習(xí)時(shí)，關(guān)鍵是掌握好焊條的角度和運(yùn)條基本動(dòng)作，保持合適的電弧長(zhǎng)度和均勻的焊接速度。3.熄弧當(dāng)一根焊條用完時(shí)，要收尾熄弧。熄弧時(shí)，將焊條逐漸向焊縫前方斜拉，同時(shí)抬高電弧，使電弧自動(dòng)熄滅。在熄弧前，讓焊條在熔池處做短暫停頓或做幾次環(huán)形運(yùn)條，使熔池填滿。熄弧操作得好，可避免裂紋、氣孔、夾渣、弧坑等缺陷。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊4.更換焊條連接是指在一條焊縫的焊接過程中，更換焊條前后的操作。更換焊條對(duì)于長(zhǎng)焊縫是不可缺少的操作。熄弧前，采取減小焊條與工件夾角的辦法，把熔池金屬和上面的熔渣向后趕一趕，形成弧坑再熄弧。引弧應(yīng)在弧坑前面，然后拉回到弧坑，再進(jìn)行正常焊接。對(duì)于分段焊法，事先就要使接頭處的焊縫低一些，以保證接頭處焊縫不致過高。連接處如操作不當(dāng)，一也會(huì)造成夾渣、氣孔和成型不良等缺陷。4.2.7常用的電弧焊方法1.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是指利用二氧化碳作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊它以焊件和焊絲作電極，產(chǎn)生焊接電弧，并通人已經(jīng)干燥過和預(yù)熱的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行的焊接方法，見圖4-12。由于二氧化碳在1000℃以上的高溫下會(huì)分解成一氧化碳和氧氣，具有一定的氧化作用，因此不宜焊接容易氧化的有色金屬。它主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼，一也用于耐磨零件的堆焊、鑄鋼件及其他焊接缺陷的補(bǔ)焊。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的特點(diǎn)如下。(1)生產(chǎn)率高。二氧化碳電弧的穿透力強(qiáng)、熔深大，而且焊絲的熔化率高，所以熔敷速度快，生產(chǎn)率比焊條電弧焊高1~3倍。(2)焊接成本低。二氧化碳?xì)怏w是化工廠的副產(chǎn)品，來源廣價(jià)格低，因而二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的成本只有埋弧焊和焊條電弧焊的40%~50%。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊(3)能耗低。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和焊條電弧焊相比，3mm厚低碳鋼板對(duì)接焊縫，每米焊縫消耗的電能前者為后者的70%左右。所以，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊一也是較好的節(jié)能焊接方法。(4)適用范圍廣。不論何種位置都可進(jìn)行焊接，薄板可焊到1mm左右，焊接最大厚度幾乎不受限制。而且焊接薄板時(shí)，較之氣焊速度快，變形小。(5)抗銹抗裂?？逛P能力較強(qiáng)，焊縫含氫量低，抗裂性好。(6)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。焊接焊后不需清渣，又因是明弧，便于監(jiān)視和控制，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化。(7)主要缺點(diǎn)。金屬飛濺較大，成型不夠美觀，弧光強(qiáng)烈，煙霧較大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊由于二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊具有上述一系列特點(diǎn)，因此它已廣泛用于造船、汽車制造、機(jī)車車輛制造、農(nóng)機(jī)制造、工程機(jī)械、石油化工、冶金等工業(yè)部門，成為目前國(guó)際上應(yīng)用最廣的焊接方法。2.氦弧焊氫弧焊是指以惰性氣體氫氣作為保護(hù)氣體的電弧焊方法。氫氣是惰性氣體，甚至在高溫下一也不會(huì)與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)氫氣不溶于液態(tài)金屬，因此氫氣是一種比較理想的保護(hù)氣體。氫氣電離勢(shì)高，故引弧比較困難。但是氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)較小，而且是單原子氣體，不會(huì)因?yàn)闅怏w分解而消耗能量，降低電弧溫度。目前，氫弧焊廣泛用于飛機(jī)制造、石油化工及紡織等工業(yè)中。氫弧焊又分為非熔化極氫弧焊(鎢極氫弧焊)和熔化極氫弧焊兩種。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊非熔化極氫弧焊是用鎢一缽合金棒作電極，又稱鎢極氫弧焊，簡(jiǎn)稱TIG焊，鎢極惰性氣體保護(hù)焊的構(gòu)成，如圖4-13所示。它是用鎢極和工件之間產(chǎn)生的電弧作為熱源，電弧和熔化金屬都處于惰性氣體保護(hù)之中，使其不受周圍空氣的有害作用。鎢極氫弧焊電弧穩(wěn)定性好，能夠成功地焊接一些用一般弧焊方法難以焊接的活潑金屬，操作方便，容易實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化。因此，在航空、原子能、石油化工、電站鍋爐、機(jī)械制造等部門被廣泛應(yīng)用。熔化極惰性氣體保護(hù)焊簡(jiǎn)稱為MIG，它是使用熔化電極的惰性氣體保護(hù)焊。熔化極惰性氣體保護(hù)焊用焊絲作電極及填充金屬，其焊接原理如圖4-14所示。熔化極惰性氣體保護(hù)焊的特點(diǎn):與焊條電弧焊、埋弧焊等其他熔化極電弧焊不同之處是在氫氣保護(hù)下進(jìn)行焊接。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊(1)和TIG焊一樣，幾乎可焊接所有的金屬，尤其適合于焊接鋁及鋁合金、銅及銅合金以及不銹鋼等材料。(2)由于用焊絲做電極，可采用高密度電流，因而母材熔深大，填充金屬熔敷速度快。用于焊接厚板鋁、銅等金屬時(shí)生產(chǎn)率比TIG高，焊件變形比TIG小。(3)熔化極惰性氣體保護(hù)焊可采用直流反接，焊接鋁及鋁合金時(shí)有良好的陰極霧化作用。目前，MIG焊已在中等厚度以上的鋁及鋁合金、銅及銅合金、欽合金、不銹鋼等材料的焊接中獲得了廣泛的應(yīng)用。3.埋弧焊埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊(1)焊接過程。埋弧焊的基本過程見圖4-15.焊接時(shí)，先在焊件接頭上面覆蓋一層顆粒狀的焊劑，當(dāng)焊絲末端與焊件之間產(chǎn)生電弧以后，電弧的熱量使焊絲、焊件熔化形成熔池。電弧周圍的焊劑被電弧熔化成液態(tài)熔渣形成一個(gè)封閉的包圍電弧和熔池金屬的空腔，使電弧和熔池與外界空氣隔絕。待焊縫凝固后，熔渣形成渣殼。(2)埋弧焊機(jī)。埋弧焊機(jī)由焊接電源、控制箱和焊接小車三部分組成。MZ-1000型埋弧焊機(jī)是一種常用埋弧焊機(jī)，見圖4-16。焊機(jī)型號(hào)中“MZ”表示埋弧焊機(jī)，“1000”表示額定電流為1000A。(3)埋弧焊的特點(diǎn)與焊條電弧焊相比，埋弧焊有下列優(yōu)點(diǎn)。①生產(chǎn)率高。由于埋弧焊焊絲導(dǎo)電長(zhǎng)度短，可使用較大的焊接電流，所以焊絲熔化快，母材熔深大。同時(shí)，埋弧焊所用的焊絲是連續(xù)成卷的，可節(jié)省更換焊條的輔助時(shí)間。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊②節(jié)省金屬材料。由于埋弧焊沒有焊條頭的浪費(fèi)，飛濺損失也很少，因此可節(jié)省大量焊絲金屬。③焊接質(zhì)量高。其主要原因是焊劑對(duì)金屬熔池保護(hù)得比較嚴(yán)密，空氣較難侵入，而且熔池保持液態(tài)的時(shí)間較長(zhǎng)，冶金過程進(jìn)行得較為完善，氣體和熔渣易于浮出。同時(shí)，焊接工藝參數(shù)能自動(dòng)控制，從而使焊接質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫成型美觀。④勞動(dòng)條件好。因?yàn)闆]有弧光，所以焊工不必穿戴防護(hù)服裝和面罩，焊接煙霧也較少。但是埋弧焊的應(yīng)用范圍有一定的限制:①因?yàn)樵O(shè)備費(fèi)用較貴，準(zhǔn)備工作費(fèi)時(shí)，所以只適宜于批量生產(chǎn)長(zhǎng)焊縫的焊件。②不能焊接薄的工件，薄件易燒穿，一般焊接的鋼材厚度為6~60mm。③只能進(jìn)行平焊，而且不能焊接任意彎曲的焊縫。上一頁(yè)返回4.3氣焊與氣割4.3.1氣焊1.氣焊的特點(diǎn)及應(yīng)用氣焊是利用可燃?xì)怏w如乙炔()和氧氣()混合燃燒的高溫火焰來進(jìn)行焊接的，乙炔和氧氣在焊炬中混合均勻后，從焊嘴噴出燃燒，將工件和焊絲熔化形成熔池，冷凝后形成焊縫。氣焊火焰燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量

和CO氣體包圍熔池，排開空氣，有保護(hù)熔池的作用。氣焊具有火焰易于控制、操作靈活、容易實(shí)現(xiàn)均勻焊透和單面焊雙面成型，以及不需要電源，便于在工地或野外作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。氣焊火焰的溫度較電弧低，最高可達(dá)3150℃左右，熱量比較分散，所以氣焊適于厚度為3mm以下的薄板焊接、非鐵金屬的焊接和鑄鐵的補(bǔ)焊等，生產(chǎn)率比電弧焊低，應(yīng)用不如電弧焊廣。下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊2.氣焊氣體氣焊用的氣體分為可燃性氣體和助燃性氣體兩類?？扇夹詺怏w主要是乙炔氣，此夕卜也可采用煤氣、石油氣等氣體。助燃性氣體就是氧氣。(1)乙炔。分子式為

，燃燒最高溫度可達(dá)3100℃~3300℃。乙炔在常溫下為氣體，比空氣輕，能溶解于丙酮。乙炔是易燃、易爆氣體，使用過程中要高度注意安全?，F(xiàn)在多數(shù)車間、工地使用的都是瓶裝乙炔。(2)氧氣。氧氣是一種極為活潑的助燃?xì)怏w，能與許多元素化合生成氧化物。氣焊、氣割用的氧氣是工業(yè)純氧。乙炔等氣體在純氧中燃燒，能大大提高火焰溫度。氧氣由專門的制氧廠(車間)生產(chǎn)，用高壓氧氣瓶?jī)?chǔ)存、運(yùn)輸。在常溫常壓下，氧是無色、無味的氣體，比空氣重，本身不能燃燒。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊3.氣焊設(shè)備氣焊所用設(shè)備主要有乙炔發(fā)生器或乙炔瓶、氧氣瓶、減壓器、回火防止器和焊炬等，如圖4-17所示。(1)氧氣瓶。它是用來儲(chǔ)存、運(yùn)輸高壓氧氣的鋼制厚壁容器。氧氣瓶容積為40L,工作壓力為15MPa,儲(chǔ)氣量為6000L。氧氣瓶?jī)?chǔ)存的是高壓氧，為了把高壓氧變成壓力為2.9x~3.9xPa。的氧氣，必須在瓶中高壓氧輸出時(shí)先經(jīng)減壓。這一工作由減壓器承擔(dān)。減壓器一端接氧氣瓶，一端接氧氣管。氧氣瓶不許曝曬、火烤、振蕩及敲打，一也不許被油脂站污。氧氣瓶口裝有瓶閥，用以控制瓶?jī)?nèi)氧氣進(jìn)出，手輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)則可開放瓶閥，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)則關(guān)閉。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊(2)乙炔瓶及乙炔發(fā)生器。乙炔瓶是用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸乙炔氣的容器，其工作壓力為15MPa，容積為40L。乙炔瓶的外表漆成自色，并用紅漆寫上“乙炔”和“火不可近”等字樣。乙炔瓶?jī)?nèi)裝有浸滿丙酮的多孔性填料，利用乙炔能熔解于丙酮的特性，將乙炔儲(chǔ)存在鋼瓶中。乙炔瓶在搬運(yùn)、裝卸和使用時(shí)，應(yīng)保持直立和平穩(wěn)，與明火之間的距離不得小于10m。瓶中的乙炔氣不能全部用完，其剩余氣壓一般控制在0.1~0.3MPa。使用乙炔瓶經(jīng)濟(jì)安全、無污染，而且便于運(yùn)輸，應(yīng)用越來越普遍。乙炔發(fā)生器是制造和儲(chǔ)存乙炔氣的設(shè)備。使用時(shí)，將盛有電石的電石籃放人水中，電石與水作用產(chǎn)生乙炔。乙炔是易燃易爆氣體，遵守乙炔發(fā)生器的使用安全規(guī)程十分重要，否則會(huì)引起嚴(yán)重的后果。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊設(shè)備必須由專人保管和使用，與明火之間的距離不得小于10m，禁止敲擊和碰撞乙炔發(fā)生器，夏天要防止曝曬，冬天應(yīng)防止凍結(jié)，要定期清洗和檢查。(3)減壓器。減壓器是將氧氣瓶和乙炔瓶?jī)?nèi)的高壓氣體變成低壓氣體的裝置。通常又稱為氧氣表或乙炔表。減壓器同時(shí)還具有調(diào)節(jié)壓力與穩(wěn)定壓力的功能。其高壓表反映氣瓶?jī)?nèi)的壓力，低壓表反映氣焊的工作壓力，調(diào)壓螺母用于調(diào)節(jié)工作壓力。(4)回火防止器。在氣焊過程中，當(dāng)氣體壓力不足、焊嘴堵塞、焊嘴太熱或焊嘴離焊件太近時(shí)，會(huì)發(fā)生火焰沿著焊嘴回?zé)捷敋夤艿默F(xiàn)象，被稱為回火。回火防止器是防止火焰向輸氣管路或氣源回?zé)鸨ǖ囊环N保險(xiǎn)裝置。它有水封式和干式兩種。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊(5)焊炬。焊炬一也叫焊槍。焊炬的作用是把乙炔、氧按一定比例混合后由焊嘴噴出，點(diǎn)燃后形成火焰，按可燃?xì)怏w與氧氣混合方式的不同，焊炬可分為射吸式和等壓式兩類。目前常用的是射吸式焊炬。國(guó)產(chǎn)焊炬有多種型號(hào)，每種型號(hào)的焊炬均備有3~5個(gè)孔徑不同的焊嘴，以適應(yīng)不同厚度的工件。(6)焊絲與焊劑。氣焊絲一般是光金屬絲。焊絲的化學(xué)成分直接影響焊接的質(zhì)量和焊縫的力學(xué)性能。各種金屬焊接時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的焊絲。通常焊絲要與所焊材料的化學(xué)成分相同或接近。例如焊低碳鋼時(shí)，往往使用普通低碳焊絲。焊劑又稱焊粉或焊藥，其作用是除去熔池中形成的氧化物雜質(zhì)，改善金屬熔池的濕潤(rùn)性，并且保護(hù)熔池。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊焊鋼材時(shí)一般不用焊劑，焊鑄鐵、銅、鋁及它們的合金時(shí)，應(yīng)使用相應(yīng)的焊劑。例如，焊鑄鐵可選用“粉201"，一也可采用硼砂等;焊銅及合金時(shí)可選用“粉301"，一也可用硼砂等;焊鋁及其合金時(shí)選用“粉401”或用一些氧化物。4.氣焊工藝及基本操作(1)氣焊火焰。根據(jù)混合氣體中氧氣與乙炔氣的比例不同，以及氣焊火焰的性質(zhì)和應(yīng)用的不同，可將氣焊火焰分為三種，如圖4-18所示。①中性焰。中性焰中的氧氣與乙炔的體積比為1:(1.1~1.2)。中性焰又稱為正常焰，由焰心、內(nèi)焰和外焰三部分構(gòu)成?；鹧娓鞑糠值臏囟确植既鐖D4-19所示。焰心區(qū)溫度較低。焊接時(shí)應(yīng)使熔池及焊絲末端處于焰心前2~4mm，這個(gè)區(qū)間溫度在3000℃以上。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊中性焰適用于焊接低碳鋼、中碳鋼、合金鋼、純銅和鋁合金等材料。②碳化焰。碳化焰是指氧氣與乙炔的體積之比小于1.0時(shí)形成的火焰。碳化焰中乙炔燃燒不完全，碳有剩余，整個(gè)火焰比中性焰長(zhǎng)，但溫度較低，最高溫度約為2700℃~3000℃。碳化焰有增碳作用，適于焊接高碳鋼、鑄鐵和硬質(zhì)合金等材料。③氧化焰。氧氣與乙炔的體積比大于1.3時(shí)的火焰稱為氧化焰。氧化焰燃燒比中性焰劇烈，火焰各部分較短，且有嘶叫聲，溫度可達(dá)3100℃~3300℃，由于氧氣過剩，氧化火焰對(duì)熔池有氧化作用，焊縫質(zhì)量不好，只適于焊接黃銅。(2)氣焊焊接規(guī)范選擇。根據(jù)工件的化學(xué)成分、尺寸大小、形狀及施焊的空間位置，選用不同的氣焊規(guī)范。氣焊規(guī)范包括火焰性質(zhì)、火焰能率、焊絲直徑、焊嘴與工件間夾角及焊接速度等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊4.2焊條電弧焊①焊絲直徑。焊絲直徑要根據(jù)工件厚度來選擇。1~3mm厚的工件可選用與工件厚度相同的焊絲;5~10mm厚的工件可選用3~5mm的焊絲。焊絲過細(xì)，熔化太快，將導(dǎo)致焊縫熔合不良和焊波不均勻;焊絲過粗，需要加熱的時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使焊縫熱影響區(qū)增大，形成過熱組織。②焊嘴型號(hào)及焊嘴大小。我國(guó)使用最廣的焊炬是HO1型射吸式焊炬。焊厚度為0.5~2mm的板用HO1-2型，焊厚度為2~6mm的板用HO1-6型。每種型號(hào)有一套5個(gè)焊嘴，可根據(jù)板厚來選用合適的焊嘴孔徑，孔徑越大，每小時(shí)消耗的氣體量一也越大。每小時(shí)混合氣體的消耗量(L/h)叫火焰能率。焊炬型號(hào)和焊嘴孔徑確定之后，火焰能率一也就確定了。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊③焊炬的傾斜角度。如圖4-20所示，焊炬與工件夾角為a,a的大小對(duì)工件的加熱程度有影響。工件越厚，a角應(yīng)越大些，焊薄板時(shí)僅為

。另外，焊炬的焊嘴軸線的投影應(yīng)與焊縫重合，使熱量集中。④焊接速度。焊接速度直接影響生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，所以要根據(jù)產(chǎn)品情況選擇焊接速度。一般原則是在保證焊接質(zhì)量的前提下，盡力提高焊接速度，以提高生產(chǎn)率。(3)氣焊操作技術(shù)。①焊前準(zhǔn)備。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊點(diǎn)火時(shí)先微開氧氣閥門，然后開大乙炔閥門，點(diǎn)燃火焰，這時(shí)火焰為碳化焰，可看到明顯的三層輪廓;然后開大氧氣閥門，火焰開始變短，淡自色的中間層逐步向自亮的焰心靠攏，調(diào)到剛好兩層重合在一起，整個(gè)火焰只剩下中間自亮的焰心和外面一層較暗淡的輪廓時(shí)，即為所要求的中性焰。滅火時(shí)應(yīng)先關(guān)乙炔閥門，后關(guān)氧氣閥門。②平焊操作要點(diǎn)。a.兩手分工。一般右手握焊炬，左手拿焊絲，兩手動(dòng)作要協(xié)調(diào)。焊薄板時(shí)多采用左焊法，即焊絲在焊炬前面，火焰指向工件待焊部分，兩者同時(shí)從焊縫右端向左端移動(dòng);焊接厚工件時(shí)采用右焊法，焊炬從左向右移，具有熱量集中、熔池較深、火焰能更好地保護(hù)焊縫等優(yōu)點(diǎn)。b.起焊和停焊。起焊時(shí)，因工件處于常溫，焊嘴與母材間要采用較大夾角，使母材盡快加熱。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊當(dāng)母材快要熔化時(shí)再把焊絲末端放到焰心前面，使之熔化過渡到熔化了的母材上去，母材和焊絲才能熔合好，然后轉(zhuǎn)入正常焊接。停焊時(shí)，先要適當(dāng)減小焊嘴與母材的夾角，以便更好地填滿弧坑和避免燒穿，當(dāng)弧坑填滿時(shí)再將焊炬抬起。C.焊炬前移。焊接過程中焊炬要沿焊縫前移，前移速度即焊接速度。前移速度要保持母材熔化并且均勻，使焊波美觀。前移中焊炬、焊絲應(yīng)做協(xié)調(diào)地?cái)[動(dòng)，焊絲還要有節(jié)奏地點(diǎn)人熔池。這樣既便于熔透，避免燒穿，又可攪拌金屬熔池，利于熔池中的有害物質(zhì)排出。4.3.2氣割氧氣切割簡(jiǎn)稱氣割，是根據(jù)某些金屬在氧氣流中能夠劇烈燃燒的原理來切割金屬的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊氣割廣泛應(yīng)用于鋼材下料、焊件坡口的制備和鑄鋼件澆冒口的切割。氣割主要有以下特點(diǎn):一是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，生產(chǎn)成本低;二是切割厚度大，切割效率高，目前切割最大厚度達(dá)2000mm;三是能在各種位置切割和切割出外形復(fù)雜的零件。氣割存在的問題是切割材料有條件限制，適于一般鋼材切割。1.氣割過程氣割過程實(shí)際上是被切割金屬在純氧中的燃燒過程，而不是熔化過程。割據(jù)外形以及氧氣切割過程如圖4-21所示。先用氧一乙炔焰將割u始端處的金屬預(yù)熱至燃點(diǎn)，然后打開切割氧氣閥門，送出氧氣，將高溫金屬燃燒成氧化渣;與此同時(shí)，氧化渣被切割氧氣流吹走，從而形成割口。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊金屬燃燒時(shí)，產(chǎn)生的熱量以及氧一乙炔火焰同時(shí)又將割口下層的金屬預(yù)熱至燃點(diǎn)，切割氧氣又使其燃燒，生成的氧化渣又被切割氧氣流吹走，這樣割炬連續(xù)不斷地沿切割方向以一定的速度移動(dòng)，即可形成所需的割口。2.氣割的條件金屬材料只有滿足下列條件，才能采用氧氣切割。(1)金屬材料的燃點(diǎn)必須低于其熔點(diǎn)，這是保證切割是在燃燒過程中進(jìn)行的基本條件。否則，切割時(shí)，金屬先熔化，變?yōu)槿鄹钸^程，使割口過寬，而且不整齊。(2)燃燒生成的金屬氧化物的熔點(diǎn)，應(yīng)低于金屬本身的熔點(diǎn)，同時(shí)流動(dòng)性要好。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊否則，就會(huì)在割口表面形成固態(tài)氧化物，阻礙氧氣流與下層金屬的接觸，使切割過程不能正常進(jìn)行。(3)金屬燃燒時(shí)，能放出大量的熱，而金屬本身的導(dǎo)熱性要低。這是為了保證下層金屬有足夠的預(yù)熱溫度，使切割過程能連續(xù)進(jìn)行。常用材料中，低碳鋼、中碳鋼及低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都符合氣割的條件，而w(C)>0.7%的高碳鋼、鑄鐵和非鐵金屬及合金則不能進(jìn)行氣割。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.2焊條電弧焊3.氣割操作要點(diǎn)(1)氣割前根據(jù)被切割工件的厚度選擇適當(dāng)?shù)母钭炫c割炬。(2)割嘴與工件應(yīng)有正確的位置，一般在垂直方向上，割嘴對(duì)切口左右兩邊垂直，在切割方向上割嘴與工件間有適當(dāng)?shù)膴A角。(3)割嘴與工件保持在焰心距工件3~5處，當(dāng)工件預(yù)熱好后，切割時(shí)要?jiǎng)蛩偾斑M(jìn)。上一頁(yè)返回4.4其他焊接方法4.4.1電阻焊電阻焊又稱接觸焊，是利用強(qiáng)電流通過焊件接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱把焊件加熱到塑性狀態(tài)或局部熔化狀態(tài)，再在壓力作用下形成牢固接頭的一種壓焊方法。這種焊接方法中電阻熱起著最主要的作用，故稱電阻焊。又因在焊接過程中兩工件間的接觸起著重要作用，故又稱接觸焊。電阻焊按照接頭形式分為點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊三種，如圖4-22所示。點(diǎn)焊主要用于厚度小于3mm的薄板殼體和厚度小于6mm的鋼筋構(gòu)件;縫焊主要用于焊接有密封性要求的薄壁容器;對(duì)焊主要用于焊接桿狀零件，如刀具、鋼筋等。下一頁(yè)返回4.4其他焊接方法4.4.2釬焊釬焊是利用熔點(diǎn)比焊件金屬低的釬料加熱熔化后，依靠毛細(xì)作用填充焊縫間隙，并與焊件相互擴(kuò)散，冷卻凝固后將處于固態(tài)的兩焊件連接成整體的焊接方法。釬焊的加熱方法有:火焰、電阻、爐內(nèi)、真空、感應(yīng)、鹽浴等形式。焊接時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。釬焊時(shí)一般都要加釬劑，其作用是改善釬料的潤(rùn)濕性，消除接頭表面的氧化物及雜質(zhì)。根據(jù)釬料的熔點(diǎn)不同，釬焊可分為軟釬焊和硬釬焊兩種。1.軟釬焊軟釬焊的釬料熔點(diǎn)低于450℃，接頭強(qiáng)度較低(一般不超過70MPa)。常用的釬料是錫鉛合金(又稱錫焊)，松香、氧化鋅等作為釬劑。軟釬焊適合于焊接受力不大，工作溫度較低的焊件，如電器、儀表與線路接頭的焊接。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.4其他焊接方法2.硬釬焊硬釬焊的釬料熔點(diǎn)高于450℃，接頭強(qiáng)度較高(達(dá)400~500MPa)。常用的釬料有銅基、銀基、鎳基和鋁基等合金，釬劑用硼砂、硼酸、氟化物和氯化物等組成。硬釬焊主要用于受力較大、工作溫度較高的鋼鐵和銅合金構(gòu)件及工具的焊接。如帶鋸、硬質(zhì)合金刀具用銅釬焊進(jìn)行焊接。釬焊構(gòu)件的接頭形式須用搭接或者套件鑲接，如圖4-23所示。這些接頭的結(jié)合面較大，用以彌補(bǔ)釬焊強(qiáng)度不足。與一般熔化焊相比，釬焊的主要優(yōu)點(diǎn)是:加熱溫度低，焊件組織和力學(xué)性能變化很小，焊接應(yīng)力和變形小，焊件的尺寸精度高;可以焊接性能差異很大的異種金屬和厚薄懸殊的焊件。它多用于精密儀表、電器零件、異種金屬的焊接。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.4其他焊接方法4.4.3等離子弧焊接等離子弧焊是在鎢極氫弧焊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種焊接方法。它是借助水冷卻噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接的方法。當(dāng)電弧經(jīng)過水冷卻噴嘴孔道時(shí)，受到三種壓縮:噴嘴細(xì)小孔道的機(jī)械壓縮;弧柱周圍的高速冷卻氣流使電弧產(chǎn)生熱收縮;弧柱的帶電粒子流在自身磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生相互吸引力，使電弧產(chǎn)生磁收縮。被高度壓縮的電弧，成為弧柱直徑很細(xì)、氣體密度很高、能量非常密集的電弧，稱為等離子弧，如圖4-24所示。等離子弧焊可以焊接絕大部分金屬，但由于焊接成本較高，故主要用在國(guó)防和尖端技術(shù)中，常用于焊接某些焊接性差的金屬材料和精細(xì)工件等，如不銹鋼、耐熱鋼、高強(qiáng)度鋼及難熔金屬材料的焊接。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.4其他焊接方法4.4.4真空電子束焊接真空電子束焊接如圖4-25所示。電子槍、焊件及夾具全部裝在真空室內(nèi)。電子槍由加熱燈絲、陰極、陽(yáng)極及聚焦裝置等組成。當(dāng)陰極被燈絲加熱到2600K時(shí)，能發(fā)出大量電子。這些電子在陰極與陽(yáng)極(焊件)間的高壓作用下，經(jīng)電磁透鏡聚焦成電子流束，以極大速度(可達(dá)到160000km/s)射向焊件表面，使電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，其能量密?W/cm)比普通電弧大1000倍，故可使焊件金屬迅速熔化，甚至汽化。根據(jù)焊件的熔化程度，適當(dāng)移動(dòng)焊件，即得到要求的焊接接頭。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.4其他焊接方法真空電子束焊接有以下特點(diǎn):由于在真空中焊接，焊件金屬無氧化、氮化、無金屬電極站污，從而保證了焊縫金屬的高純度;熱源能量密度大，熔深大，速度快，焊縫深而窄(焊縫寬深比可達(dá)1:20)，能單道焊厚件;焊接熱影響區(qū)很小，基本上不產(chǎn)生焊接變形，可對(duì)精加工后的零件進(jìn)行焊接;厚件不必開坡口，焊接時(shí)，一般不必另填金屬，但接頭要加工得平整潔凈，裝配緊，不留間隙;電子束參數(shù)可在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而且焊接過程控制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。真空電子束焊接缺點(diǎn)是:設(shè)備復(fù)雜、造價(jià)高、使用與維護(hù)技術(shù)要求高，焊件尺寸受真空室限制，對(duì)焊件的清整與裝配要求嚴(yán)格。因而，其應(yīng)用也受到一定限制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.4其他焊接方法目前，真空電子束焊接的應(yīng)用范圍正日益擴(kuò)大，從微型電子線路組件、真空膜盒、鑰箔蜂窩結(jié)構(gòu)、原子能燃料元件到大型導(dǎo)彈殼體都已采用電子束焊接。此外，熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、溶解度相差很大的異種金屬構(gòu)件，真空中使用的器件和內(nèi)部要求真空的密封器件等，用真空電子束焊接一也能得到良好的焊接接頭。4.4.5激光焊接激光是指利用原子受激輻射原理，使物質(zhì)受激而產(chǎn)生的波長(zhǎng)均一、方向一致和強(qiáng)度很高的光束。它具有單色性好、方向性好以及能量密度高(可達(dá)W/cm)等特點(diǎn)，因此被成功地用于金屬或非金屬材料的焊接、穿孔和切割。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.4其他焊接方法激光焊接示意圖如圖4-26所示，其基本原理是:利用激光器受激產(chǎn)生的激光束，通過聚焦系統(tǒng)可聚集到十分微小的焦點(diǎn)(光斑)上，其能量密度大于W/cm。當(dāng)調(diào)焦到焊件接縫時(shí)，光能轉(zhuǎn)換為熱能，使金屬熔化，形成焊接接頭。激光焊接的特點(diǎn)是:焊接過程極其迅速(如定位焊過程只有幾毫秒)，這不僅提高了生產(chǎn)率，而且被焊材料不易氧化，因此，可以在大氣中進(jìn)行焊接，不需要?dú)怏w保護(hù)或真空環(huán)境;激光焊接的能量密度很高，熱量集中，作用時(shí)間很短，所以焊接熱影響區(qū)極小，焊接不變形，特別適用于熱敏感材料的焊接;激光束可用反射鏡或偏轉(zhuǎn)棱鏡將其在任何方向彎曲或聚集，還可以通過透明材料壁進(jìn)行聚集，可以用光導(dǎo)纖維將其引到難以接近的部位。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.4其他焊接方法因此，可以焊接一般焊法難以接近或無法安置的焊點(diǎn);激光可對(duì)絕緣材料直接焊接，焊接異種金屬材料也比較容易，甚至能把金屬與非金屬焊在一起。激光焊接特別適合微型、精密、排列非常密集和熱敏感材料的焊件及微電子元件的焊接(如集成電路，微型繼電器、電容器、石英晶體的管殼封焊以及儀表游絲的焊接等)，但激光焊接設(shè)備的功率較小，可焊接的厚度受到一定限制，而且操作與維護(hù)的技術(shù)要求較高。上一頁(yè)返回4.5常見焊接缺陷及焊接質(zhì)量控制4.5.1常見焊接缺陷1.對(duì)焊接質(zhì)量的要求焊接質(zhì)量一般包括焊縫的外形尺寸、焊縫的連續(xù)性和接頭性能等三個(gè)方面。一般對(duì)焊縫外形和尺寸的要求是:焊縫與母材金屬之間應(yīng)平滑過渡，以減少應(yīng)力集中;沒有燒穿、未焊透等缺陷;焊縫的余高為0~3mm，不應(yīng)太大;對(duì)焊縫的寬度、余高等尺寸都要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或是技術(shù)圖樣要求。焊縫的連續(xù)性是指焊縫中是否有裂紋、氣孔與縮孔、夾渣、未熔合與未焊透等缺陷。接頭性能是指焊接接頭的力學(xué)性能及其他性能(如耐蝕性等)。它應(yīng)符合圖樣的技術(shù)要求。2.常見的焊接缺陷焊接缺陷的種類很多，常見的有:夾渣、氣孔、裂紋和未焊透等。形成缺陷的原因及其預(yù)防措施見表4-3。下一頁(yè)返回4.5常見焊接缺陷及焊接質(zhì)量控制4.5.2焊接缺陷的檢驗(yàn)方法對(duì)焊接接頭進(jìn)行必要的檢驗(yàn)是保證焊接質(zhì)量的重要措施。焊件焊完后，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)。生產(chǎn)中常用的檢驗(yàn)方法有:外觀檢驗(yàn)、著色檢驗(yàn)、致密性檢驗(yàn)、無損檢驗(yàn)、力學(xué)性能和其他性能試驗(yàn)等。1.外觀檢驗(yàn)外觀檢驗(yàn)一般以肉眼觀察為主，有時(shí)用5~20倍的放大鏡進(jìn)行觀察。通過外觀檢查，可發(fā)現(xiàn)焊縫表面缺陷，如咬邊、焊瘤、表面裂縫、氣孔、夾渣及鍛焊穿等。焊縫的外形尺寸還可用焊口檢測(cè)器或樣板進(jìn)行測(cè)量。上一頁(yè)下一頁(yè)返回4.5常見焊接缺陷及焊接質(zhì)量控制2.著色檢驗(yàn)利用流動(dòng)性和滲透性好的著色劑來顯示焊縫表層中的微小缺陷。3.致密性檢驗(yàn)致密性檢驗(yàn)是用于檢驗(yàn)不受壓或受壓很低的容器管道焊縫的穿透性缺陷。常用的方法有氣壓試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)和煤油試驗(yàn)。壓力容器采用水壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)，不受壓容器采用煤油試驗(yàn)。

4.無損檢驗(yàn)無損檢驗(yàn)主要用于檢查焊縫的內(nèi)部缺陷。常用的方法有磁粉探傷、X射線探傷、超聲波探傷等。另一類是破壞性試驗(yàn)，它根據(jù)設(shè)計(jì)要求將焊接接頭制成試樣，進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)和其他性能試驗(yàn)，如金相檢驗(yàn)、斷口檢驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)等。上一頁(yè)返回圖4-1

常用焊接方法分類返回圖4-2