￥第一章 焊接方法

焊接工藝：1、3、4、6焊接設(shè)備：2、11焊接材料：4、5、6焊接檢測：7、8、13一、焊接的本質(zhì)及分類一)、焊接本質(zhì)焊接定義：焊接是通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)（加熱、加壓等）方法，使兩個分離的固體通過原子間的結(jié)合力結(jié)合起來的一種連接方法。緒論焊接方法熔化焊： 釬焊：壓力焊：利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用，克服兩個物體表面的不平度，除去氧化膜及其它污染物，使兩個連接表面上的原子相互接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實現(xiàn)連接的方法。利用一定的熱源，使構(gòu)件的被連接部位局部熔化成液體，然后再冷卻結(jié)晶成一體的方法稱為熔焊。采用熔點比母材低的材料作釬料，將焊件和釬料加熱至高于釬料熔點、但低于母材熔點的溫度，利用毛細(xì)作用使液態(tài)釬料充滿接頭間隙，熔化釬料潤濕母材表面，冷卻后結(jié)晶形成冶金結(jié)合。二）焊接的分類：根據(jù)采用的手段熔化焊

電弧焊

氣焊鋁熱焊

電渣焊

電子束焊

激光焊

電阻點焊

電阻縫焊

壓力焊電弧焊

熔化極電弧焊

CO2氣體保護(hù)焊

埋弧焊(SAW)

熔化極氬弧焊(MIG／MAG)

鎢極氬弧焊

（GTAW、TIG）等離子弧焊（PAW）

非熔化極電弧焊

螺柱焊

焊條電弧焊

(MMA)

第一章焊接方法概述要求1、 了解焊接方法的分類；2、掌握各種焊接方法的原理及特點；3、 能基本闡述不同焊接方法的優(yōu)缺點及應(yīng)用。焊條電弧焊——發(fā)展的最早原理：以電弧為熱源，以焊條為填充材料，利用電弧產(chǎn)生的高溫，使

母材和焊條熔化，冷卻后將分離的母材連成一個整體。特點：利——靈活性好，操作方便，對焊前裝配要求低，可焊材料廣

害——生產(chǎn)效率低，人為因素影響大應(yīng)用：壓力容器、補(bǔ)焊、鋼結(jié)構(gòu)等等諸多領(lǐng)域埋弧焊（SAW）——生產(chǎn)效率較高原理：焊絲伸入顆粒狀焊劑內(nèi)，電弧在焊劑內(nèi)燃燒，母材

與焊絲熔化形成熔池，冷卻后將母材連成一個整體特點：優(yōu)——生產(chǎn)效率高；工作條件好，無弧光輻射；

焊縫成分穩(wěn)定

缺——只適用于平焊；靈活性較差；適合于長焊縫應(yīng)用：厚板

低碳鋼、HSLA、不銹鋼、耐熱鋼、Cu、Ni等

造船、鍋爐、壓力容器、機(jī)車等鎢極氬弧焊（TIG）——非熔化極原理：通過鎢電極端部與母材之間產(chǎn)生的電弧對母材進(jìn)行加熱，鎢

電極周圍噴嘴送進(jìn)保護(hù)氣，母材熔化凝固后形成焊縫（可填

充或不填充金屬）特點：優(yōu)——過程穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好，適于全位置焊，焊縫區(qū)無

熔渣

缺——抗風(fēng)能力差，焊縫對油污、銹跡敏感；鎢極載流能

力有限，效率低；無冶金作用應(yīng)用：適于薄板焊接、全位置焊接以及不加襯墊的單面焊雙面成形

工藝熔化極氬弧焊（MIG/MAG）原理：用可熔化的焊絲代替鎢極，并利用送機(jī)機(jī)構(gòu)連續(xù)送進(jìn)，電弧在焊絲

和母材之間燃燒，焊絲熔化后過渡到母材，與熔化的母材一同形成

焊縫特點：優(yōu)——適用范圍廣（Al、Ti、Cu、鋼等）；效率比TIG焊高；可焊

薄板以及中厚板

缺——成本高，對焊縫油污等清理要求高，焊接質(zhì)量不如TIG應(yīng)用：可用于焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱合金、鋁及鋁合金、鎂

及鎂合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金等?？捎糜谄胶?、橫焊、立焊

及全位置焊接，焊接厚度最薄為1mm，最大厚度不受限制。MIGAr作保護(hù)氣體Ar+He作保護(hù)氣體MAGAr+O2作保護(hù)氣體Ar+CO2作保護(hù)氣體Ar+O2+CO2作保護(hù)氣體二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊原理：以CO2氣體作為保護(hù)氣體，填充金屬絲作為電極的熔化焊方法。與MIG/MAG原理相似特點：優(yōu)——生產(chǎn)效率高，

成本低（埋弧焊及手工電弧焊

的30%50%）

能耗低，適用范圍廣，抗銹能力強(qiáng)，對油污不敏感，

便于實現(xiàn)焊接過程質(zhì)量控制和自適應(yīng)控制缺——飛濺較大，勞動條件差（弧光強(qiáng)度及紫外線強(qiáng)度分

別為手工電弧焊的23倍和2040倍）應(yīng)用：主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼。此外，還用于耐磨零件

的堆焊、鑄鋼件的補(bǔ)焊。

目前，這種方法已廣泛用于機(jī)車車輛、汽車、摩托車、船

舶、煤礦機(jī)械及鍋爐制造行業(yè)中。二氧化碳焊的冶金特點二氧化碳電弧具有很強(qiáng)的氧化性，使鐵及合金元素（Cr、Ni、Si、Mn、Nb、Ti、Al、C等）發(fā)生氧化。

氧化反應(yīng)的不利后果：

1）合金元素大量燒損：Ni、Cr、Mo、Si、Mn、Nb、Ti

和Al

2）C的燒損，C與O反應(yīng)，生成CO氣體。

3）CO氣孔和飛濺：主要是下列反應(yīng)引起的。

FeO+C=Fe+CO二氧化碳焊的氣孔問題

1、一氧化碳?xì)饪字灰x擇的焊絲正確，焊絲中的脫氧元素就會抑制FeO生成，產(chǎn)生CO氣孔的可能性很小。

2氫氣孔只要是二氧化碳?xì)怏w中的水分含量不超過規(guī)定值，工件及焊絲上的鐵銹及油污不很嚴(yán)重，一般不會產(chǎn)生氫氣孔。氮氣孔

這是二氧化碳焊焊縫中出現(xiàn)幾率最大的一種氣孔。這種氣孔主要是由侵入焊接區(qū)的空氣引起的。只要保證良好的保護(hù)效果，這種氣孔一般也不會產(chǎn)生。等離子弧焊一般電?。弘婋x度小于0.12%，屬于弱電離等離子體。一般不稱為等離子弧。等離子?。菏且环N被壓縮的鎢極氬弧，電離度大，具有很高的能量密度、溫度及電弧力。原理：等離子弧的形成

等離子弧是通過三種壓縮作用獲得的：1)機(jī)械壓縮 水冷銅噴嘴孔徑限制弧柱截面積的自由擴(kuò)大，這種拘束作用就是機(jī)械壓縮； 2)熱壓縮通道噴嘴中的冷卻水使噴嘴內(nèi)壁附近形成一層冷氣膜，進(jìn)一步減小了弧柱的有效導(dǎo)電面積，從而進(jìn)一步提高了電弧弧柱的能量密度及溫度，這種依靠水冷使弧柱溫度及能量密度進(jìn)一步提高的作用就是熱壓縮； 3)電磁壓縮 由于以上兩種壓縮效應(yīng)，使得電弧電流密度增大，電弧電流自身磁場產(chǎn)生的電磁收縮力增大，使電弧受到進(jìn)一步的壓縮，這就是電磁壓縮。（一）非轉(zhuǎn)移型電弧

非轉(zhuǎn)移型電弧燃燒在鎢極與噴嘴之間，焊接時電源正極接水冷銅噴嘴，負(fù)極接鎢極，工件不接到焊接回路上；依靠高速噴出的等離子氣將電弧帶出，這種電弧適用于焊接或切割較薄的金屬及非金屬。

（二）轉(zhuǎn)移型電弧

轉(zhuǎn)移型電弧直接燃燒在鎢極與工件之間，焊接時首先引燃鎢極與噴嘴間的非轉(zhuǎn)移弧，然后將電弧轉(zhuǎn)移到鎢極與工件之間；在工作狀態(tài)下，噴嘴不接到焊接回路中。這種電弧用于焊接較厚的金屬。

（三）聯(lián)合型電弧轉(zhuǎn)移弧及非轉(zhuǎn)移弧同時存在的電弧為聯(lián)合型電弧。因此特別適合于薄板及超薄板的焊接。非轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移聯(lián)合特點：

與一般電弧焊相比，等離子電弧具有下列優(yōu)點：1)溫度高（24000-50000K）、能量密度大（105-106W/cm2）電弧力大，因此，熔透能力強(qiáng)，在不開坡口、不加填充焊絲的情況下可一次焊透810mm厚的不銹鋼板；2)焊縫質(zhì)量對弧長的變化不敏感，這是由于電弧的形態(tài)接近圓柱形，弧長變化對加熱斑點面積的影響很小，易獲得均勻的焊縫形狀；3)鎢極縮在水冷銅噴嘴內(nèi)部，不會與工件接觸，因此可避免焊縫金屬產(chǎn)生夾鎢現(xiàn)象；4）可產(chǎn)生穩(wěn)定的小孔效應(yīng)，通過小孔效應(yīng)，正面施焊時可獲得良好的單面焊雙面成形。應(yīng)用：

1）可用鎢極氬弧焊焊接的金屬，也可用等離子弧焊接來切割或焊接。這種焊接方法可用于航天、航空、核能、電子、造船及其它工業(yè)部門中。

2）可焊接或切割金屬和非金屬。

3）可用于噴涂和噴焊。dlrl等離子氣保護(hù)氣壓力焊

點焊

縫焊

對焊

電阻對焊閃光對焊摩擦焊

擴(kuò)散焊

點焊原理：焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電流通過焊件時

產(chǎn)生的電阻熱熔化母材金屬，冷卻后形成焊點。過程：預(yù)壓——通電至熔化——壓力作用下凝固電阻熱=電極與工件的接觸電阻+焊件本身電阻+兩焊件結(jié)合面的接觸電阻對焊電阻對焊原理：與點焊類似過程：預(yù)壓——電阻加熱——頂鍛——維持——休止對旋轉(zhuǎn)體焊件特別適用，其接觸面可根據(jù)實際情況加工成不同的形狀

閃光對焊在加熱階段會出現(xiàn)閃光。摩擦焊原理：利用焊件相對摩擦運動產(chǎn)生的熱量加熱工件，使待焊材料接觸面附

件溫度升高到達(dá)塑性狀態(tài)，隨著頂鍛力的作用，材料發(fā)生塑性變形

與流動，通過界面元素擴(kuò)散及再結(jié)晶而形成接頭。分類：連續(xù)驅(qū)動摩擦焊、慣性摩擦焊、徑向摩擦焊、線性摩擦焊、攪拌摩擦焊

相位摩擦焊擴(kuò)散焊原理：在真空環(huán)境或保護(hù)氣氛中下施加一定的溫度和壓力，使兩種金屬的

待焊接表面相互接觸，通過微觀塑性變形或焊接面產(chǎn)生微量液相而

擴(kuò)大待焊表面的物理接觸，使兩接觸面原子距離達(dá)到（1~5）×10-8cm

以內(nèi)，再經(jīng)過較長時間的原子相互間的不斷擴(kuò)散，相互滲透，來實

現(xiàn)冶金結(jié)合的一種焊接方法TLP技術(shù)（過渡液相擴(kuò)散焊）：在擴(kuò)散加熱過程中接觸面產(chǎn)生微量液相焊接參數(shù)：溫度壓力保溫時間過程：第一階段，變形和交界面的形成。在溫度和壓力的作用下，微觀凸

起部位首先接觸和變形，在變形中表面吸附層被擠開，氧化膜被擠

碎，凸點產(chǎn)生塑性變形，開始形成金屬鍵連接。

第二階段，晶界遷移和微孔的消除。原子擴(kuò)散和再結(jié)晶的作用，開

始形成焊縫。

第三階段，體積擴(kuò)散，微孔和界面消失。原子擴(kuò)散向縱深發(fā)展，在

界面處達(dá)到冶金連接。釬焊——歷史最悠久原理：利用熔點比母材低的填充金屬（釬料），在低于母材熔點、高于釬料熔點的溫度下，通過毛細(xì)作用，液態(tài)釬料在母材表面潤濕、鋪展并填入母材間隙，與母材相互溶解與擴(kuò)散，實現(xiàn)零件間的焊接