二、焊接

　　(一)焊接的分類(lèi)及特點(diǎn)

　　焊接是借助于能源使兩個(gè)分離的物體產(chǎn)生原子(分子)間結(jié)合而連接成整體的過(guò)程，可以連接金屬材料和非金屬材料。按照焊接過(guò)程中金屬所處的狀態(tài)及工藝的特點(diǎn)，可以將焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類(lèi)。

　　熔化焊是利用局部加熱的方法將連接處的金屬加熱至熔化狀態(tài)而完成的焊接方法，可形成牢固的焊接接頭。

　　壓力焊是利用焊接時(shí)施加一定壓力而完成焊接的方法。這類(lèi)焊接有兩種形式，可加熱后施壓，亦可直接冷壓焊接，其壓接接頭較牢固。

　　釬焊是把比被焊金屬熔點(diǎn)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(dá)到結(jié)合的方法。釬焊接頭一般強(qiáng)度較低，耐熱性差。

　　1.熔化焊

　　(1)氣焊。氣焊所用的可燃?xì)怏w與氣割相同，主要有乙炔、液化石油氣(丙烷、丁烷、丙烯等)和氫氣等，氧氣為助燃?xì)怏w。

　　氣焊用的焊絲起填充金屬的作用，焊接時(shí)與熔化的母材一起組成焊縫金屬。因此，應(yīng)根據(jù)工件的化學(xué)成分和機(jī)械性能選用相應(yīng)成分或性能的焊絲，有時(shí)也可以用從被焊板材上切下的條料作焊絲。

　　氣焊主要應(yīng)用于薄鋼板、低熔點(diǎn)材料(有色金屬及其合金)、鑄鐵件和硬質(zhì)合金刀具等材料的焊接，以及磨損、報(bào)廢車(chē)件的補(bǔ)焊、構(gòu)件變形的火焰矯正等。

　　氣焊的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單(氧氣瓶、乙炔瓶、回火保險(xiǎn)器、焊炬、減壓器、氧氣、乙炔、輸送管等)、使用靈活;對(duì)鑄鐵及有色金屬的焊接有較好的適應(yīng)性;在電力供應(yīng)不足的地方需要焊接時(shí)，氣焊可以發(fā)揮更大的作用。缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率較低，焊接后工件變形和熱影響區(qū)較大，較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

　　(2)電弧焊。

　　1)手弧焊。手工電弧焊可以進(jìn)行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多位置焊接。由于電弧焊設(shè)備輕便，搬運(yùn)靈活，可以在任何有電源的地方進(jìn)行維修及裝配中短縫的焊接作業(yè)，特別適用于難以達(dá)到部位的焊接。適用于各種金屬材料、各種厚度和各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。

　　如工業(yè)用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及合金。

　　2)埋弧焊。埋弧焊也是利用電弧作為熱源的焊接方法。埋弧焊時(shí)電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，電弧光不外露。埋弧焊有自動(dòng)埋弧焊和半自動(dòng)埋弧焊兩種方式。前者的焊絲送進(jìn)和電弧移動(dòng)都由專(zhuān)門(mén)的機(jī)頭自動(dòng)完成;后者的焊絲送進(jìn)由機(jī)械完成，電弧移動(dòng)則由人工進(jìn)行 。埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn)是：

　�、贌嵝瘦^高，熔深大，工件的坡口可較小，減少了填充金屬量;

　　②焊接速度高。

　�、酆竸┑拇嬖诓粌H能隔開(kāi)熔化金屬與空氣的接觸，而且使熔池金屬較慢地凝固，減少了焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的可能性。

　　但由于采用顆粒狀焊劑，這種焊接方法一般只適用于平焊位置，且不能直接觀察電弧與坡口的相對(duì)位置，容易焊偏。不適于焊接厚度小于1mm的薄板。

　　由于埋弧焊熔深大，生產(chǎn)效率高，機(jī)械化操作的程度高，因而適于焊接中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)焊縫。

　　(3)氣體保護(hù)電弧焊(氣電焊)用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱(chēng)為氣體保護(hù)電弧焊，簡(jiǎn)稱(chēng)氣電焊。

　　氣電焊與其他焊接方法相比，具有以下特點(diǎn)：

　　•電弧和熔池的可見(jiàn)性好，焊接過(guò)程中可根據(jù)熔池情況調(diào)節(jié)焊接參數(shù);

　　•焊接過(guò)程操作方便，沒(méi)有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣;

　　•電弧在保護(hù)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(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，特別是空間位置的機(jī)械化焊接;

　　•可以焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)和易形成高熔點(diǎn)氧化膜的鎂、鋁、鈦及其合金;

　　•可以焊接薄板;

　　•在室外作業(yè)時(shí)，需設(shè)擋風(fēng)裝置，否則氣體保護(hù)效果不好，甚至很差;

　�、冁u極(不熔化極)惰性氣體保護(hù)焊。鎢極惰性氣體保護(hù)焊是在惰性氣體的保護(hù)下，利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(如果使用填充焊絲)的一種焊接方法。焊接時(shí)隋性氣體形成氣體保護(hù)層隔絕空氣，以防止其對(duì)鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而可獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。惰性氣體主要采用氬氣。

　　鎢極氬弧焊接操作方式分為手工焊、半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊三類(lèi)。鎢極惰性氣體保護(hù)焊具有下列優(yōu)點(diǎn)：不和金屬反應(yīng)，并自動(dòng)清除工件表面氧化膜的作用，可焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)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(jìn)行各種位置的焊接，也是實(shí)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(chǎn)率較低;其微粒有可能進(jìn)入熔池，造成污染(夾鎢);惰性氣體(氬氣、氦氣)較貴，生產(chǎn)成本較高。

　　鎢極惰性氣體保護(hù)焊所焊接的板材厚度范圍，從生產(chǎn)率考慮以3mm以下為宜。對(duì)于某些黑色和有色金屬的厚壁重要構(gòu)件(如壓力容器及管道)，為了保證高的焊接質(zhì)量，也采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊。

　　②熔化極氣體保護(hù)焊。這種方法也是利用連續(xù)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護(hù)電弧來(lái)進(jìn)行焊接。與鎢極氣體保護(hù)焊不同的是，作為焊極的焊絲在焊接過(guò)程中熔化為液態(tài)金屬，填充在焊縫處。因此其除具備不熔化極氣體保護(hù)焊的主要優(yōu)點(diǎn)(可進(jìn)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(shí)也具有焊接速度較快、熔敷效率較高等優(yōu)點(diǎn)。

　�、跜02氣體保護(hù)焊。屬熔化極氣體保護(hù)焊，具有生產(chǎn)效率高、焊接變形小、適用范圍廣等特點(diǎn)。焊接時(shí)電弧為明弧焊，可見(jiàn)性好，采用半自動(dòng)焊接法進(jìn)行曲線焊縫和空間位置焊縫的焊接十分方便，操作簡(jiǎn)單，容易掌握。不足之處是焊接飛濺較大，防風(fēng)能力差。

　　(4)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(zhuǎn)移電弧。其離子氣為氬氣、氮?dú)�、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(yīng)用于焊接、噴涂和堆焊。

　　等離子弧焊與鎢極惰性氣體保護(hù)焊相比，有以下特點(diǎn)：

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

　　2)電弧挺度好，等離子弧的擴(kuò)散角僅5 °左右，基本上是圓柱形，弧長(zhǎng)變化對(duì)工件上的加熱面積和電流密度影響比較小。所以，等離子弧焊弧長(zhǎng)變化對(duì)焊縫成形的影響不明顯;

　　3)焊接速度比鎢極惰性氣體保護(hù)焊快;

　　4)能夠焊接更細(xì)、更薄的工件(如1mm以下極薄金屬的焊接);

　　5)設(shè)備比較復(fù)雜、費(fèi)用較高，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)匹配也比較復(fù)雜。

　　(5)電渣焊。電渣焊是利用電流通過(guò)液體熔渣時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。

　　電渣焊的焊接效率可比埋弧焊提高2～5倍，焊接時(shí)坡口準(zhǔn)備簡(jiǎn)單，焊接熔池體積較大，焊接區(qū)在高溫停留時(shí)問(wèn)較長(zhǎng)，冷卻速度緩慢，焊縫及近縫區(qū)不易形成淬硬組織、冷裂紋、氣孔和夾渣等缺陷，但極易產(chǎn)生熱裂紋，這在一定程度上阻礙了這種高效焊接法在大型重要焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。電渣焊可以焊接各種碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼和中合金鋼，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、重型機(jī)械、冶金設(shè)備和船舶等的制造中。另外，用電渣焊可進(jìn)行大面積堆焊和補(bǔ)焊。

　　(6)激光焊。

　　(7)電子束焊。

　　2.壓力焊

　　(1)電阻焊。

　　電阻焊方法主要有四種，即點(diǎn)焊、縫焊、凸焊和對(duì)焊。

　　電阻焊廣泛用于汽車(chē)駕駛室、金屬車(chē)廂復(fù)板、家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接和低合金鋼、不銹鋼、鋁合金和鐵合金等材料的焊接。

　　1)點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法。點(diǎn)焊適用于可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。

　　2)縫焊廣泛應(yīng)用于油桶、罐頭罐、暖氣片、飛機(jī)和汽車(chē)油箱的薄板焊接。

　　3)凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件。凸焊的種類(lèi)多，除板件凸焊外，還有螺帽、螺釘類(lèi)零件的凸焊、線材交叉凸焊、管子凸焊和板材T形凸焊等。板件凸焊最適宜的厚度為0.5～4.0mm.

　　4)對(duì)焊時(shí)，兩工件端面相接觸，經(jīng)過(guò)電阻加熱和加壓后沿整個(gè)接觸面被焊接起來(lái)。

　　3.釬焊

　　釬焊的優(yōu)點(diǎn)是容易保證焊件的尺寸精度，同時(shí)對(duì)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;一次完成多個(gè)零件或多條釬縫的釬焊;可以釬焊極薄或極細(xì)的零件，以及粗細(xì)、厚薄相差很大的零件。釬焊的缺點(diǎn)是釬焊接頭的耐熱能力比較差，接頭強(qiáng)度比較低，釬焊時(shí)表面清理及焊件裝配質(zhì)量的要求比較高。

　　(1)火焰釬焊。

　　(2)電阻釬焊。

　　(3)感應(yīng)釬焊。

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