3) 氣體保護電弧焊(氣電焊)

　　用外加氣體作為電弧介質并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱為氣體保護電弧焊，簡稱氣電焊

　　氣電焊與其它焊接方法相比，具有以下特點：

　　--電弧和熔池的可見性好，焊接過程中可根據(jù)熔池情況調節(jié)焊接參數(shù);

　　--焊接過程操作方便，沒有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣;

　　--電弧在保護氣流的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小;

　　--有利于焊接過程的機械化和自動化，特別是空間位置的機械化焊接;

　　--可以焊接化學活潑性強和易形成高熔點氧化膜的鎂、鋁、鈦及其合金;

　　--可以焊接薄板;

　　--在室外作業(yè)時，需設擋風裝制，否則氣體保護效果不好，甚至很差;

　　--電弧的光輻射很強;

　　--焊接設備比較復雜，比焊條電弧焊設備價格高。

　　氣電焊通常按照電極是否熔化和保護氣體不同，分為：

　�、� 鎢極(不熔化極)惰性氣體保護焊。

　　鎢極氬弧焊接操作方式分為手工焊、半自動焊和自動焊三類。

　　鎢極惰性氣體保護焊具有下列優(yōu)點：

　　--不和金屬反應，并自動清除工件表面氧化膜的作用，可焊接化學活潑性強的有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼等和各種合金;適用于薄板及超薄板材料焊接;

　　--可進行各種位置的焊接，也是實現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。

　　不足之處是：

　　--熔深淺，熔敷速度小，生產率較低;

　　--其微粒有可能進入熔池，造成污染(夾鎢);

　　--惰性氣體(氬氣、氦氣)較貴，生產成本較高。

　　鎢極惰性氣體保護焊所焊接的板材厚度范圍，從生產率考慮以3mm以下為宜。

　�、� 熔化極氣體保護焊。

　　--與鎢極氣體保護焊不同的是，作為焊極的焊絲在焊接過程中熔化為液態(tài)金屬，填充在焊縫處。

　　--具備不熔化極氣體保護焊的主要優(yōu)點(可進行各種位置的焊接;適用于有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼、碳鋼、合金鋼絕大多數(shù)金屬的焊接)外，同時也具有焊接速度較快，熔敷效率較高等優(yōu)點。

　�、� CO2 氣體保護焊。

　　CO2 氣體保護焊屬熔化極氣體保護焊，其具有生產效率高、焊接變形小、適用范圍廣等特點。焊接時電弧為明弧焊，可見性好，采用半自動焊接法進行曲線焊縫和空間位置焊縫的焊接十分方便，操作簡單，容易掌握，但不足之處是焊接飛濺較大，防風能力差。

　　--CO2氣體保護焊可以焊接碳鋼和低合金鋼;

　　--從工件厚度上看，采用鋼絲短路過渡的方法，可以焊接薄板;采用粗絲熔滴過渡的方法，可以焊接中、厚板;

　　--從焊接位置上看，可以進行全位置焊接，也可以進行平焊、橫角焊及其他空間位置的焊接。

　　(3) 等離子弧焊

　　等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊，其等離子弧是自由電弧壓縮而成的，叫轉移電弧。其離子氣為氬氣、氮氣、氦氣或其中二者之混合氣。等離子弧的能量集中，溫度高，焰流速度大。這些特性使得等離子弧廣泛應用于焊接、噴涂和堆焊。

　　等離子弧焊與鎢極惰性氣體保護焊相比，有以下特點：

　　1)等離子弧能量集中、溫度高，對于大多數(shù)金屬在一定厚度范圍內都能獲得小孔效應，可以得到充分熔透，反面成形均勻的焊縫;

　　2)焊接速度比鎢極惰性氣體保護焊快;

　　3)能夠焊接更細、更薄的工件(如1mm以下極薄金屬的焊接);

　　2.壓力焊

　　(1) 電阻焊

　　電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并通以電流，利用電流流經工件接觸面及鄰近區(qū)域產生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結合的一種方法。

　　電阻焊方法主要有四種：即點焊、縫焊、凸焊和對焊。

　　(2) 超聲波焊

　　塑料超聲波焊接的原理是使塑料的焊接面在超聲波能量的作用下作高頻機械振動而發(fā)熱熔化，同時施加焊接壓力，從而把塑料焊接在一起。

　　3.釬焊

　　釬焊是把比被焊金屬熔點低的釬料金屬加熱熔化至液態(tài)，然后使其滲透到被焊金屬接縫的間隙中而達到結合的方法。釬焊接頭一般強度較低，耐熱性差。

　　釬焊的優(yōu)點是容易保證焊件的尺寸精度，同時對于焊件母材的組織及性能的影響也比較小;適用于各種金屬材料、異種金屬和金屬與非金屬的連接;。釬焊的缺點是釬焊接頭的耐熱能力比較差，接頭強度比較低，釬焊時表面清理及焊件裝配質量的要求比較高。

　　(二)常用焊接材料及設備

　　1.焊接材料

　　(1)手工電弧焊焊接材料

　　1) 焊條的組成

　　--焊條就是涂有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極。

　　它是由藥皮和焊芯兩部分組成。

　�、� 焊芯。

　　焊芯一般是一根具有一定長度及直徑的鋼絲。焊接時，焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。

　�、� 藥皮。

　　藥皮是由各種礦物類、鐵合金有機物和化工產品(水玻璃類)原料組成。

　　-- 藥皮具有機械保護作用，還要加入一些還原劑，使電弧燃燒中產生的氧化物還原，以保證焊縫質量。

　　--通過在焊條藥皮中加入鐵合金或純合金元素，使之隨著藥皮的熔化而過渡到焊縫金屬中去，以彌補合金元素燒損和提高焊縫金屬的機械性能。

　　--總之，藥皮的作用改善了焊接工藝性能，使電弧穩(wěn)定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。同時也保證焊縫金屬獲得具有合乎要求的化學成分和機械性能。

　　2)焊條分類

　　--按藥皮熔化后的熔渣堿度分類。

　　熔渣成分主要是酸性氧化物(SiO2、TiO2、Fe2O3)的為酸性焊條;

　　熔渣主要成分是堿性氧化物(如大理石、螢石等)的為堿性焊條。

　　--酸性焊條具有較強的氧化性，對鐵銹、水分不敏感，焊縫中很少有由氫氣引起的氣孔，但酸性熔渣脫氧不完全，也不能完全清除焊縫中的硫、磷等雜質，故焊縫金屬力學性能較低。

　　--堿性焊條由于脫氧性能好，能有效除焊縫中的硫，合金元素燒損少，焊縫金屬合金化效果好，焊縫力學性能和抗裂性均較好，但當焊件和焊條存在水分時，焊縫中容易出現(xiàn)氫氣孔。

　　3)焊條的選用原則

　　--電弧焊時，通常應根據(jù)組成焊接結構鋼材的化學成分、力學性能、焊接性和工作環(huán)境等要求，以及焊接結構的形狀、受力情況和焊接設備類型等方面綜合考慮，以決定選用哪種焊條。

　�、� 焊接材料的機械性能、化學成分

　　A：

　　a. 對于低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼，可選用與母材強度等級相應的焊條，其抗拉強度等于或稍高于母材。當受力情況復雜時，應選用比母材強度低一級的焊條，以保證焊縫既有一定的強度，又能有滿意的塑性。

　　b. 對于合金結構鋼，通常要求焊縫金屬的合金成分與母材金屬相同或相近。

　　c. 在對焊接結構受力復雜、剛性大、接頭應力高、焊縫易產生裂紋的情況下，可以考慮選用比母材強度低一級別的焊條。以保證焊縫既有一定的強度，又能有良好的塑性。

　　B：

　　d. 在母材中C、P、S等元素含量偏高時，焊縫易產生裂紋的情況下，應選用抗裂性能好的低氫型焊條。

　　e. 在焊條的強度確定之后，對于塑性、沖擊性和抗裂性能要求較高(結構形狀復雜、鋼材厚、焊件受動荷載)，低溫條件下工作的焊縫應選用堿性焊條。

　　f. 當焊件焊口處有較多的鐵銹、油污和氧化皮、水分等臟物，且又無法清理時，應選用對鐵銹、油污和氧化皮、水分敏性小和抗氣孔性能較強的酸性焊條。

　　g. 低碳鋼與低合金鋼、不同強度等級的低合金鋼等異種鋼間的焊接，一般選用與較低強度等級鋼材相匹配的焊條。

　�、� 焊件的工作條件與使用性能

　　a. 對承受動荷載和沖擊荷載的焊件，除滿足強度要求，還要保證焊縫具有較高的韌性和塑性，應選用塑性和韌性較高的低氫焊條;

　　b. 接觸腐蝕介質的焊件，根據(jù)介質性質，應選用相應的不銹鋼焊條;

　　c. 結構復雜，剛性大及厚度大的焊件，應選用抗裂性能好的低氫焊條;

　　d. 對受條件限制不能翻轉的焊件，應選全位置焊接焊條。

　　--為了保證焊工的身體健康，應盡量選用酸性焊條。

　　4) 焊接參數(shù)的選擇方法

　　電弧焊的焊接參數(shù)主要有：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。

　�、� 焊條直徑的選擇。焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、接頭型式、焊縫位置及焊接層次等因素。

　　--在不影響焊接質量的前提下，為了提高勞動生產率，一般傾向于選擇大直徑的焊條。

　�、� 焊接電流的選擇。焊接電流的大小，對焊接質量及生產率有較大影響。

　　--主要根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭型式、焊縫空間位置及焊接層次等因素來決定，其中，最主要的因素是焊條直徑和焊縫空間位置。另外，焊縫的空間位置不同，焊接電流的大小也不同。

　�、� 電弧電壓的選擇。電弧電壓是由電弧長來決定。電弧長，則電弧電壓高;電弧短，則電弧電壓低。

　　--在焊接過程中，電弧過長，會使電弧燃燒不穩(wěn)定，飛濺增加，熔深減小，而且外部空氣易侵入，造成氣孔等缺陷。因此，要求電弧長度小于或等于焊條直徑，即短弧焊。

　　--在使用酸性焊條焊接時，為了預熱待焊部位或降低熔池溫度，有時將電弧稍微拉長進行焊接，即所謂的長弧焊。

　�、� 焊接層數(shù)的選擇。在中、厚板焊條電弧焊時，往往采用多層焊。

　　--層數(shù)多些，對提高焊縫的塑性、韌性有利。

　�、� 電源種類和極性的選擇。

　　--直流電源，電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊接質量好，一般用在重要的焊接結構或厚板大剛度結構的焊接上。

　　--應首先考慮用交流焊機，因為交流焊機構造簡單，造價低，使用維護也較直流焊機方便。

　�、迾O性的選擇

　　--使用堿性焊條或薄板的焊接，采用直流反接;

　　--使用酸性焊條，通常選用正接。

　　2. 焊接設備

　　(1) 手弧焊設備。手弧焊使用的設備簡單、方法簡便靈活、適應性強，但對焊工操作要求高。

　　--手弧焊適用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金等金屬材料的焊接。

　　(2) 埋弧焊設備。

　　--設備構成：由焊接電源、埋弧焊機和輔助設備構成。

　　其電源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊機分為自動焊機和半自動焊機兩大類。① 半自動埋弧焊機。② 自動埋弧焊機。

　　(3) CO2氣體保護焊設備

　　--設備構成：主要由焊接電源、供氣系統(tǒng)、送絲機構和焊槍等組成。

　　(4) 惰性氣體保護焊設備

　　--設備構成：焊槍、焊接電源與控制裝置、供氣和供水系統(tǒng)四大部分。

　　(5) 等離子弧焊設備

　　--設備構成：包括焊接電源、控制系統(tǒng)、焊槍、氣路系統(tǒng)和水路系統(tǒng)。

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