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1、機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 第 4章 焊 接 4.1概 述焊 接 是 通 過(guò) 加 熱 或 加 壓 ， 或 者 兩 者 并 用 ， 并 且 用 或 不 用 填 充 材 料 ， 使工 件 達(dá) 到 結(jié) 合 的 一 種 方 法 。 1、 焊 接 方 法 的 分 類(lèi)焊 接 方 法 的 種 類(lèi) 很 多 ， 根 據(jù) 實(shí) 現(xiàn) 金 屬 原 子 間 結(jié) 合 的 方 式 不 同 ， 可 分 為 熔 化 焊 、壓 力 焊 和 釬 焊 三 大 類(lèi) 。 2、 焊 接 方 法 的 主 要 特 點(diǎn) 節(jié) 省 材 料 ， 減 輕 重 量 ， 焊 接 的 金 屬 結(jié) 構(gòu) 件 可 比 鉚 接 節(jié) 省 材 料 10 25 ；適 應(yīng) 性 強(qiáng)

2、 。滿(mǎn) 足 特 殊 連 接 要 求 。降 低 勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 ， 改 善 勞 動(dòng) 條 件 。 3、 焊 接 方 法 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 主 要 應(yīng) 用制 造 金 屬 結(jié) 構(gòu) 件 制 造 機(jī) 器 零 件 和 工 具 修 復(fù) 4.2手 工 電 弧 焊手 工 電 弧 焊 按 電 極 材 料 的 不 同 可 分 為 ：熔 化 極 手 工 電 弧 焊非 熔 化 極 手 工 電 弧 焊 1、 手 工 電 弧 焊 工 作 原 理右 圖 為 手 工 電 弧 焊 示 意 圖 ， 圖 中 的 電路 是 以 弧 焊 電 源 為 起 點(diǎn) ， 通 過(guò) 焊 接 電纜 、 焊 鉗 、 焊 條 、 工 件 、 接 地 電

3、 纜 形成 回 路 。 在 有 電 弧 存 在 時(shí) 形 成 閉 合 回路 ， 形 成 焊 接 過(guò) 程 。 焊 條 和 工 件 在 這里 既 作 為 焊 接 材 料 ， 也 作 為 導(dǎo) 體 。 焊接 開(kāi) 始 后 ， 電 弧 的 高 熱 瞬 間 熔 化 了 焊條 端 部 和 電 弧 下 面 的 工 件 表 面 ， 使 之形 成 熔 池 ， 焊 條 端 部 的 熔 化 金 屬 以 細(xì)小 的 熔 滴 狀 過(guò) 渡 到 熔 池 中 去 ， 與 母 材熔 化 金 屬 混 合 ， 凝 固 后 成 為 焊 縫 。 手 工 電 弧 焊 所 用 的 設(shè) 備 需 根 據(jù) 焊 條 和 被 焊 材 料 選 取 。 電 源

4、 分 為 交 流 電 和 直 流 電兩 種 。使 用 酸 性 焊 條 焊 接 低 碳 鋼 一 般 構(gòu) 件 時(shí) ， 應(yīng) 優(yōu) 先 考 慮 選 用 價(jià) 格 低 廉 、 維 修 方 便的 交 流 弧 焊 機(jī) ；使 用 堿 性 焊 條 焊 接 高 壓 容 器 、 高 壓 管 道 等 重 要 鋼 結(jié) 構(gòu) ， 或 焊 接 合 金 鋼 、 有 色金 屬 、 鑄 鐵 時(shí) ， 則 應(yīng) 選 用 直 流 弧 焊 機(jī) 。 當(dāng) 采 用 某 些 堿 性 藥 皮 焊 條 時(shí) ， 如 結(jié) 507時(shí) ， 必 須 選 用 直 流 焊 接 電 源 ， 而 且 要 注 意 此 時(shí) 應(yīng) 將 電 焊 機(jī) 的 負(fù) 極 接 工 件 ， 正 極

5、接 焊 條 ， 稱(chēng) 為 直 流 反 接 法 ； 反 之 稱(chēng) 為 正 接 法 。 如 圖 所 示 。 （ a） 正 接 法 （ b） 反 接 法 2、 焊 接 電 弧 焊 接 電 弧 是 指 發(fā) 生 在 電 極 與 工 件 之 間 的 強(qiáng) 烈 、 持 久 的 氣 體 放 電 現(xiàn) 象 。 （ 1） 電 弧 的 引 燃電 弧 是 一 種 氣 體 導(dǎo) 電 現(xiàn) 象 。 氣 體 在 一 般 情 況 下 是 不 導(dǎo) 電 的 ， 要 使 氣 體 導(dǎo) 電 ，須 將 兩 個(gè) 電 極 之 間 的 氣 體 電 離 ， 即 將 中 性 氣 體 粒 子 分 解 為 帶 電 粒 子 ， 并 在 兩電 極 間 產(chǎn) 生 一 定

6、 的 電 壓 ， 使 這 些 帶 電 離 子 在 電 場(chǎng) 作 用 下 做 定 向 運(yùn) 動(dòng) ， 兩 個(gè) 電極 間 的 氣 體 中 就 能 連 續(xù) 不 斷 地 通 過(guò) 很 大 的 電 流 ， 從 而 形 成 連 續(xù) 燃 燒 的 電 弧 。電 極 間 的 帶 電 粒 子 可 以 通 過(guò) 陰 極 的 電 子 發(fā) 射 與 電 極 間 氣 體 的 不 斷 電 離 得 到 補(bǔ)充 。 電 弧 放 電 時(shí) ， 產(chǎn) 生 大 量 的 熱 量 ， 同 時(shí) 發(fā) 出 強(qiáng) 烈 的 弧 光 。 焊 接 時(shí) ,先 將 焊 條 與 焊 件 瞬 時(shí) 接 觸 ， 發(fā) 生 短 路 。 強(qiáng) 大 的 短 路 電 流 流 經(jīng)少 數(shù) 幾 個(gè)

7、接 觸 點(diǎn) ， 致 使 接 觸 點(diǎn) 處 溫 度 急 劇 升 高 并 熔 化 ， 甚 至 部 分 發(fā)生 蒸 發(fā) 。 當(dāng) 焊 條 迅 速 提 起 時(shí) ， 焊 條 頭 溫 度 已 升 得 很 高 ， 在 兩 電 極 間的 電 場(chǎng) 作 用 下 ， 產(chǎn) 生 了 熱 電 子 發(fā) 射 。 飛 速 的 電 子 撞 擊 焊 條 端 頭 與 焊件 間 的 空 氣 ， 使 之 電 離 成 正 離 子 和 負(fù) 離 子 。 電 子 和 負(fù) 離 子 流 向 正 極 ，正 離 子 流 向 負(fù) 極 。 這 些 帶 電 粒 子 的 定 向 運(yùn) 動(dòng) 形 成 了 焊 接 電 弧 。 （ 2） 電 弧 的 組 成 焊 接 電 弧 由

8、 陰 極 區(qū) 、 陽(yáng) 極 區(qū) 和 弧 柱 區(qū) 三部 分 組 成 。在 鋼 焊 條 的 電 弧 中 ， 電 弧 弧 柱 區(qū) 的 溫度 高 達(dá) 5000K以 上 ；陰 極 區(qū) 和 陽(yáng) 極 區(qū) 的 溫 度 較 低 ， 分 別 約為 2400K和 2600K。 陰 極 區(qū) 和 陽(yáng) 極 區(qū) 的 幾何 長(zhǎng) 度 很 小 ， 僅 為 10-5 10-4cm。 3、 焊 縫 的 形 成 （ 1） 焊 縫 的 形 成 過(guò) 程焊 接 時(shí) ， 在 電 弧 高 熱 的 作 用 下 ， 被 焊 金 屬 局部 熔 化 ， 再 在 電 弧 的 吹 力 作 用 下 ， 被 焊 金 屬上 形 成 了 熔 池 。 由 于 焊 接

9、時(shí) 焊 條 傾 斜 ， 在 電弧 的 吹 力 作 用 下 ， 熔 池 的 金 屬 被 排 向 熔 池 后方 ， 這 樣 電 弧 就 能 不 斷 地 使 深 處 的 被 焊 金 屬熔 化 ， 達(dá) 到 一 定 的 熔 深 。 焊 條 藥 皮 熔 化 過(guò) 程中 會(huì) 產(chǎn) 生 某 種 氣 體 和 液 態(tài) 熔 渣 。 產(chǎn) 生 的 氣 體充 滿(mǎn) 在 電 弧 和 熔 池 的 周 圍 ， 起 到 隔 絕 空 氣 的作 用 。 液 態(tài) 熔 渣 浮 在 液 體 金 屬 表 面 ， 起 保 護(hù)液 體 金 屬 的 作 用 。 此 外 ， 熔 化 的 焊 條 金 屬 向 熔 池 過(guò) 渡 ， 不 斷 填 充 焊 縫 。 4

10、.2.3焊 條 1.焊 條 組 成 和 作 用 焊 條 由 焊 芯 和 藥 皮 兩 部 分 組 成 。 焊 芯 是 金 屬 絲 ， 藥 皮 是 壓 涂 在 焊 芯 表 面 的 涂料 層 。焊 芯 的 作 用 ： 一 是 作 為 電 極 傳 導(dǎo) 電 流 ， 二 是 熔 化 后 作 為 填 充 金 屬 與 母 材 形 成焊 縫 。藥 皮 的 作 用 ： 一 是 改 善 焊 接 工 藝 性 ， 如 藥 皮 中 含 有 穩(wěn) 弧 劑 ， 使 電 弧 易 于 引 燃和 保 持 燃 燒 穩(wěn) 定 。 二 是 對(duì) 焊 接 區(qū) 起 保 護(hù) 作 用 。 藥 皮 中 含 有 造 渣 劑 、 造 氣 劑 等 ，造 渣

11、后 熔 渣 與 藥 皮 中 有 機(jī) 物 燃 燒 產(chǎn) 生 的 氣 體 對(duì) 焊 縫 金 屬 起 雙 重 保 護(hù) 作 用 。 三 是起 有 益 的 冶 金 化 學(xué) 作 用 。 藥 皮 中 含 有 脫 氧 劑 、 合 金 劑 、 稀 渣 劑 等 ， 使 熔 化 金 屬順 利 地 進(jìn) 行 脫 氧 、 脫 硫 、 去 氫 等 冶 金 化 學(xué) 反 應(yīng) ， 并 補(bǔ) 充 被 燒 損 的 合 金 元 素 。 2.焊 條 的 分 類(lèi)焊 條 按 用 途 不 同 分 為 十 大 類(lèi) ：結(jié) 構(gòu) 鋼 焊 條 ， 鉬 和 鉻 鉬 耐 熱 鋼 焊 條 ， 低 溫 鋼 焊 條 ， 不 銹 鋼 焊 條 ， 堆 焊 焊 條 ，鑄 鐵

12、 焊 條 ， 鎳 及 鎳 合 金 焊 條 ， 銅 及 銅 合 金 焊 條 ， 鋁 及 鋁 合 金 焊 條 ， 特 殊 用 途焊 條 等 。其 中 結(jié) 構(gòu) 鋼 焊 條 分 為 碳 鋼 焊 條 和 低 合 金 鋼 焊 條 兩 部 分 。 結(jié) 構(gòu) 鋼 焊 條 按 藥 皮 性 質(zhì) 不 同 可 分 為酸 性 焊 條酸 性 焊 條 的 藥 皮 中 含 有 多 量 酸 性 氧 化 物 （ 如 SiO2， MnO2等 ）堿 性 焊 條堿 性 焊 條 藥 皮 中 含 有 多 量 堿 性 氧 化 物 （ 如 CaO等 ） 和 螢 石 （ CaF2） 。 由于 堿 性 焊 條 藥 皮 中 不 含 有 機(jī) 物 ， 藥

13、 皮 產(chǎn) 生 的 保 護(hù) 氣 體 中 氫 含 量 極 少 ， 所以 又 稱(chēng) 為 低 氫 焊 條 。 3.焊 條 型 號(hào) 與 牌 號(hào) 焊 條 型 號(hào) 是 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 中 規(guī) 定 的 焊 條 代 號(hào) 。 焊 接 結(jié) 構(gòu) 生 產(chǎn) 中 應(yīng) 用 最 廣 的 碳 鋼 焊 條 和低 合 金 鋼 焊 條 ， 相 應(yīng) 的 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 為 GB/T5117-1995和 GB/T5118-1995。 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 ，碳 鋼 焊 條 型 號(hào) 由 字 母 “ E” 和 四 位 數(shù) 字 組 成 。 如 “ E4303” ， 其 含 義 如 下 ：E 43 0 3 第 三 位 和 第 四 位 數(shù) 字 組 合 時(shí)

14、代 表 焊 接 電 流 種 類(lèi) 和 藥 皮 類(lèi) 型 代 表 焊 條 適 用 的 焊 接 位 置 （ “ 0” 、 “ 1” 全 位 置 焊 接 ，“ 2” 適 于 平 焊 ， “ 4” 適 于 向 下 立 焊 ）代 表 熔 敷 金 屬 抗 拉強(qiáng) 度 不 低 于 430Mpa代 表 焊 條 4.焊 條 的 選 用 原 則 等 強(qiáng) 度 原 則 ： 焊 接 低 碳 鋼 和 低 合 金 鋼 時(shí) 。 一 般 應(yīng) 使 焊 縫 金 屬 與 母 材 等 強(qiáng) 度 ，即 選 用 與 母 材 同 強(qiáng) 度 等 級(jí) 的 焊 條 。同 成 分 原 則 ： 焊 接 耐 熱 鋼 、 不 銹 鋼 等 金 屬 材 料 時(shí) ， 應(yīng)

15、 使 焊 縫 金 屬 的 化 學(xué) 成 分與 母 材 的 化 學(xué) 成 分 相 同 或 相 近 ， 即 按 母 材 化 學(xué) 成 分 選 用 相 應(yīng) 成 分 的 焊 條 ?？?裂 縫 原 則 ： 焊 接 剛 度 大 、 形 狀 復(fù) 雜 、 要 承 受 動(dòng) 載 荷 的 焊 接 結(jié) 構(gòu) 時(shí) ， 應(yīng) 選 用抗 裂 性 好 的 堿 性 焊 條 ， 以 免 在 焊 接 和 使 用 過(guò) 程 中 接 頭 產(chǎn) 生 裂 紋 ?？?氣 孔 原 則 ： 受 焊 接 工 藝 條 件 的 限 制 ， 如 對(duì) 焊 件 接 頭 部 位 的 油 污 、 鐵 銹 等 清理 不 便 ， 應(yīng) 選 用 抗 氣 孔 能 力 強(qiáng) 的 酸 性

16、焊 條 ， 以 免 焊 接 過(guò) 程 中 氣 體 滯 留 于 焊 縫中 ， 形 成 氣 孔 。低 成 本 原 則 ： 在 滿(mǎn) 足 使 用 要 求 的 前 提 下 ， 盡 量 選 用 工 藝 性 能 好 、 成 本 低 和 效率 高 的 焊 條 。 此 外 ， 應(yīng) 根 據(jù) 焊 件 的 厚 度 、 焊 縫 位 置 等 條 件 ， 選 用 不 同 直 徑 的 焊 條 。 一 般焊 件 愈 厚 ， 選 用 焊 條 的 直 徑 就 愈 大 。 4.2.4焊 接 接 頭 的 金 屬 組 織 與 性 能 1.焊 接 工 件 上 溫 度 的 變 化 與 分 布在 焊 接 過(guò) 程 中 ， 焊 縫 區(qū) 的 金 屬

17、都 是 由 常 溫狀 態(tài) 開(kāi) 始 被 加 熱 到 較 高 的 溫 度 ， 然 后 再 逐漸 冷 卻 到 常 溫 。 但 隨 著 各 點(diǎn) 金 屬 所 在 位 置的 不 同 ， 其 最 高 加 熱 溫 度 是 不 同 的 。 由 于各 點(diǎn) 離 焊 縫 中 心 距 離 不 同 ， 所 以 各 點(diǎn) 的 最高 溫 度 不 同 。 又 因 熱 傳 導(dǎo) 需 要 一 定 時(shí) 間 ，所 以 各 點(diǎn) 是 在 不 同 時(shí) 間 達(dá) 到 該 點(diǎn) 最 高 溫 度的 。 2.焊 接 接 頭 金 屬 組 織 與 性 能 的 變 化焊 縫 以 及 其 周 圍 受 不 同 程 度 加 熱 和 冷 卻 的 母 材 是 焊 縫 的

18、熱 影 響 區(qū) ， 總 稱(chēng) 為 焊 接接 頭 。 1） 焊 縫 金 屬 因 結(jié) 晶 是 從 熔 池 底 壁 的 半 熔 化 區(qū) 開(kāi) 始 逐 次 進(jìn) 行 的 ， 低 熔 點(diǎn) 的 硫 磷 雜 質(zhì) 和 氧 化鐵 等 易 偏 析 集 中 在 焊 縫 中 心 區(qū) ， 將 影 響 焊 縫 的 力 學(xué) 性 能 ， 因 此 對(duì) 焊 條 或 其 他焊 接 材 料 應(yīng) 慎 重 選 用 。焊 接 時(shí) ， 熔 池 金 屬 受 電 弧 吹 力 和 保 護(hù) 氣 體 吹 動(dòng) ， 使 熔 池 底 壁 的 柱 狀 晶 體 成 長(zhǎng)受 到 干 擾 ， 因 此 柱 狀 晶 體 呈 傾 斜 層 狀 ， 晶 粒 有 所 細(xì) 化 。 又

19、因 焊 接 材 料 的 滲 合金 作 用 ， 焊 縫 金 屬 中 錳 、 硅 等 合 金 元 素 含 量 可 能 比 基 本 金 屬 高 ， 所 以 焊 縫 金屬 的 性 能 可 不 低 于 基 本 金 屬 。 2） 焊 接 熱 影 響 區(qū) 是 指 焊 縫 兩 側(cè) 因 焊 接 熱 作 用 而 發(fā) 生 組 織 性 能 變 化 的 區(qū) 域 。 由 于 焊 縫 附 近 各 點(diǎn)受 熱 情 況 不 同 ， 熱 影 響 區(qū) 可 分 為 熔 合 區(qū) 、 過(guò) 熱 區(qū) 、 正 火 區(qū) 和 部 分 相 變 區(qū) 等 。熔 合 區(qū) 是 焊 縫 和 基 本 金 屬 的 交 界 區(qū) ， 相 當(dāng) 于 加 熱 到 固 相 線

20、 和 液 相 線 之 間 ， 焊 接 過(guò) 程中 母 材 部 分 熔 化 ， 所 以 也 稱(chēng) 為 半 熔 化 區(qū) 。 熔 化 的 金 屬 凝 固 成 鑄 態(tài) 組 織 ， 未 熔化 金 屬 因 加 熱 溫 度 過(guò) 高 而 成 為 過(guò) 熱 粗 晶 。 在 低 碳 鋼 焊 接 接 頭 中 ， 熔 合 區(qū) 雖 然很 窄 （ 約 0.1 1mm） ， 但 因 強(qiáng) 度 、 塑 性 和 韌 性 都 下 降 ， 而 此 處 接 頭 斷 面 變 化 ，引 起 應(yīng) 力 集 中 ， 在 很 大 程 度 上 決 定 著 焊 接 接 頭 的 性 能 。 過(guò) 熱 區(qū) 被 加 熱 到 Ac3以 上 100 200 C至 固

21、相 線 溫 度 區(qū) 間 ， 奧 氏 體 晶 粒 急 劇 長(zhǎng) 大 ， 形 成過(guò) 熱 組 織 ， 因 而 過(guò) 熱 區(qū) 的 塑 性 及 韌 性 降 低 。 對(duì) 于 易 淬 火 硬 化 鋼 材 ， 此 區(qū) 脆 性 更大 。正 火 區(qū) 被 加 熱 到 Ac3至 Ac3以 上 100 200 C區(qū) 間 ， 金 屬 發(fā) 生 重 結(jié) 晶 ， 冷 卻 后 得 到 均 勻而 細(xì) 小 的 鐵 素 體 和 珠 光 體 組 織 ， 其 機(jī) 械 性 能 優(yōu) 于 母 材 。部 分 相 變 區(qū) 相 當(dāng) 于 加 熱 到 Ac1 Ac3溫 度 區(qū) 間 。 珠 光 體 和 部 分 鐵 素 體 發(fā) 生 重 結(jié) 晶 ， 使 晶 粒 細(xì)

22、化 ； 部 分 鐵 素 體 來(lái) 不 及 轉(zhuǎn) 變 ， 冷 卻 后 晶 粒 大 小 不 勻 ， 因 此 力 學(xué) 性 能 稍 差 。 4.2.5焊 接 應(yīng) 力 與 變 形金 屬 構(gòu) 件 在 焊 接 以 后 ， 總 要 發(fā) 生 變 形 和 產(chǎn) 生 焊 接 應(yīng) 力 ， 且 二 者 是 彼 此 伴 生 的 。焊 接 應(yīng) 力 的 存 在 ， 對(duì) 構(gòu) 件 質(zhì) 量 、 使 用 性 能 和 焊 后 機(jī) 械 加 工 精 度 都 有 很 大 影 響 ，甚 至 導(dǎo) 致 整 個(gè) 構(gòu) 件 斷 裂 ； 焊 接 變 形 不 僅 給 裝 配 工 作 帶 來(lái) 很 大 困 難 ， 還 會(huì) 影 響構(gòu) 件 的 工 作 性 能 。 變 形

23、 量 超 過(guò) 允 許 數(shù) 值 時(shí) 必 須 進(jìn) 行 矯 正 ， 矯 正 無(wú) 效 時(shí) 只 能 報(bào)廢 。 因 此 ， 在 設(shè) 計(jì) 和 制 造 焊 接 結(jié) 構(gòu) 時(shí) ， 應(yīng) 盡 量 減 小 焊 接 應(yīng) 力 和 變 形 。 （ 1） 焊 接 應(yīng) 力 與 變 形 的 產(chǎn) 生 原 因焊 接 過(guò) 程 中 ， 對(duì) 焊 接 件 進(jìn) 行 不 均 勻 加 熱 和 冷 卻 ， 是 產(chǎn) 生 焊 接 應(yīng) 力 和 變 形 的根 本 原 因 。 （ 2） 焊 接 變 形 的 基 本 形 式 常 見(jiàn) 的 焊 接 變 形 有 收 縮 變 形 、 角 變 形 、 彎 曲 變 形 、 波 浪 變 形 和 扭 曲 變 形 等五 種 形 式

24、 。收 縮 變 形 是 由 于 焊 縫 金 屬 沿 縱 向 和 橫向 的 焊 后 收 縮 而 引 起 的 ； 角 變 形 是 由于 焊 縫 截 面 上 下 不 對(duì) 稱(chēng) ， 焊 后 沿 橫 向上 下 收 縮 不 均 勻 而 引 起 的 ； 彎 曲 變 形是 由 于 焊 縫 布 置 不 對(duì) 稱(chēng) ， 焊 縫 較 集 中的 一 側(cè) 縱 向 收 縮 較 大 而 引 起 的 ； 扭 曲變 形 常 常 是 由 于 焊 接 順 序 不 合 理 而 引起 的 ； 波 浪 變 形 則 是 由 于 薄 板 焊 接 后焊 縫 收 縮 時(shí) ， 產(chǎn) 生 較 大 的 收 縮 應(yīng) 力 ， 使 焊 件 喪 失 穩(wěn) 定 性 而

25、引 起 的 。 （ 3） 減 少 焊 接 應(yīng) 力 與 變 形 的 措 施 除 了 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 考 慮 之 外 ， 可 采 取 一 定 的 工 藝 措 施 ， 有 預(yù) 留 變 形 量 、 反 變 形 法 、剛 性 固 定 法 、 錘 擊 焊 縫 法 、 加 熱 “ 減 應(yīng) 區(qū) ” 法 等 。 重 要 的 是 ， 選 擇 合 理 的 焊接 順 序 ， 盡 量 使 焊 縫 自 由 收 縮 。 焊 前 預(yù) 熱 和 焊 后 緩 冷 也 很 有 效 。 4.3其 它 焊 接 方 法 4.3.1埋 弧 自 動(dòng) 焊 通 過(guò) 保 持 在 光 焊 絲 和 工 件 之 間 的 電 弧 將 金 屬 加 熱 ， 使

26、 被 焊 件 之 間 形 成 剛 性 連接 。按 自 動(dòng) 化 程 度 的 不 同 ， 埋 弧 焊 分 為 半 自 動(dòng) 焊 （ 移 動(dòng) 電 弧 由 手 工 操 作 ） 和 自動(dòng) 焊 。 這 里 所 指 的 埋 弧 焊 都 是 指 埋 弧 自 動(dòng) 焊 ， 半 自 動(dòng) 焊 已 基 本 上 由 氣 體 保 護(hù)焊 代 替 。 1） 埋 弧 自 動(dòng) 焊 的 焊 接 過(guò) 程 2） 埋 弧 自 動(dòng) 焊 的 特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用 焊 接 質(zhì) 量 好 焊 接 過(guò) 程 能 夠 自 動(dòng) 控 制 。 各 項(xiàng) 工 藝 參 數(shù) 可 以 調(diào) 節(jié) 到 最 佳 數(shù) 值 。 焊 縫 的 化 學(xué) 成 分比 較 均 勻 穩(wěn) 定 。 焊

27、縫 光 潔 平 整 ， 有 害 氣 體 難 以 侵 入 ， 熔 池 金 屬 冶 金 反 應(yīng) 充 分 ，焊 接 缺 陷 較 少 。生 產(chǎn) 率 高 焊 絲 從 導(dǎo) 電 嘴 伸 出 長(zhǎng) 度 較 短 ， 可 用 較 大 的 焊 接 電 流 ， 而 且 連 續(xù) 施 焊 的 時(shí) 間 較 長(zhǎng) ，這 樣 就 能 提 高 焊 接 速 度 。 同 時(shí) ， 焊 件 厚 度 在 14mm以 內(nèi) 的 對(duì) 接 焊 縫 可 不 開(kāi) 坡 口 ，不 留 間 隙 ， 一 次 焊 成 ， 故 其 生 產(chǎn) 率 高 。節(jié) 省 焊 接 材 料 焊 件 可 以 不 開(kāi) 坡 口 或 開(kāi) 小 坡 口 ， 可 減 少 焊 縫 中 焊 絲 的 填

28、 充 量 ， 也 可 減 少 因 加 工坡 口 而 消 耗 掉 的 焊 件 材 料 。 同 時(shí) ， 焊 接 時(shí) 金 屬 飛 濺 小 ， 又 沒(méi) 有 焊 條 頭 的 損 失 ，所 以 可 節(jié) 省 焊 接 材 料 。 易 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng) 化 ， 勞 動(dòng) 條 件 好 ， 勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 低 ， 操 作 簡(jiǎn) 單 。 埋 弧 自 動(dòng) 焊 的 缺 點(diǎn) 是 ：適 應(yīng) 性 差 ， 通 常 只 適 用 于 水 平 位 置焊 接 直 縫 和 環(huán) 縫 ， 不 能 焊 接 空 間 焊縫 和 不 規(guī) 則 焊 縫 ， 對(duì) 坡 口 的 加 工 、清 理 和 裝 配 質(zhì) 量 要 求 較 高 。埋 弧 自 動(dòng) 焊 通 常 用

29、于 碳 鋼 、 低 合 金結(jié) 構(gòu) 鋼 、 不 銹 鋼 和 耐 熱 鋼 等 中 厚 板結(jié) 構(gòu) 的 長(zhǎng) 直 縫 、 直 徑 大 于 300mm環(huán) 縫的 平 焊 。 此 外 ， 它 還 用 于 耐 磨 、 耐腐 蝕 合 金 的 堆 焊 、 大 型 球 墨 鑄 鐵 曲軸 以 及 鎳 合 金 、 銅 合 金 等 材 料 的 焊接 。 4.2.2氣 體 保 護(hù) 電 弧 焊 氣 體 保 護(hù) 焊 是 指 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 。氣 體 保 護(hù) 焊 是 明 弧 焊 接 ， 焊 接 時(shí) 便 于 監(jiān) 視 焊 接 過(guò) 程 ， 故 操 作 方 便

30、 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 全位 置 自 動(dòng) 焊 接 ， 焊 后 還 不 用 清 渣 ， 可 節(jié) 省 大 量 輔 助 時(shí) 間 ， 大 大 提 高 了 生 產(chǎn) 率 。另 外 ， 由 于 保 護(hù) 氣 流 對(duì) 電 弧 有 冷 卻 壓 縮 作 用 ， 電 弧 熱 量 集 中 ， 因 而 焊 接 熱 影響 區(qū) 窄 ， 工 件 變 形 小 ， 特 別 適 合 于 薄 板 焊 接 。 （ 1） 氬 弧 焊 氬 氣 是 一 種 惰 性 氣 體 ， 在 高 溫 下 ， 它 不 與 金 屬 和 其 他 任 何 元 素 起 化 學(xué) 反 應(yīng) ，也 不 熔 于 金 屬 ， 因 此 保 護(hù) 效 果 良 好 ， 所 焊 接 頭 質(zhì)

31、量 高 。按 使 用 的 電 極 不 同 ， 氬 弧 焊 可 分 為 不 熔 化 極 氬 弧 焊 即 鎢 極 氬 弧 焊 （ TIG焊 ）和 熔 化 極 氬 弧 焊 （ MIG） 兩 種 氬 弧 焊 是 以 氬 (Ar)氣 作 為 保 護(hù) 氣 體 的 氣 體 保 護(hù) 電 弧 焊 。 1） 鎢 極 氬 弧 焊 （ TIG焊 ） 常 采 用 熔 點(diǎn) 較 高 的 釷 鎢 棒 或 鈰 鎢 棒 作 為 電 極 ， 焊 接 過(guò) 程 中 電 極 本 身 不 熔 化 ， 故屬 不 熔 化 極 電 弧 焊 。 鎢 極 氬 弧 焊 又 分 為 手 工 焊 和 自 動(dòng) 焊 兩 種 。 焊 接 時(shí) 填 充 焊 絲在

32、鎢 極 前 方 添 加 。 當(dāng) 焊 接 薄 板 時(shí) ， 一 般 不 需 開(kāi) 坡 口 和 加 填 充 焊 絲 。鎢 極 氬 弧 焊 的 電 流 種 類(lèi) 與 極性 的 選 擇 原 則 是 ： 焊 接 鋁 、鎂 及 其 合 金 時(shí) ， 采 用 交 流 電 ；焊 其 他 金 屬 采 用 直 流 正 接 。由 于 鎢 極 的 載 流 能 力 有 限 ，其 電 功 率 受 到 限 制 ， 所 以 鎢極 氬 弧 焊 一 般 只 適 于 焊 接 厚度 小 于 6mm的 工 件 。 2） 熔 化 極 氬 弧 焊 （ MIG） 熔 化 極 氬 弧 焊 是 以 連 續(xù) 送 進(jìn) 的 焊 絲 作 為 電 極 ， 電 弧

33、 產(chǎn) 生 在 焊 絲 與 工 件 之 間 ， 焊絲 不 斷 送 進(jìn) ， 并 熔 化 過(guò) 渡 到 焊 縫 中 去 ， 因 而 焊 接 電 流 可 大 大 提 高 。熔 化 極 氬 弧 焊 可 分 為 半 自 動(dòng) 焊 和 自 動(dòng) 焊 兩 種 ， 一 般 采 用 直 流 反 接 法 。 （ 2） C02氣 體 保 護(hù) 焊CO2氣 體 保 護(hù) 焊 是 利 用 廉 價(jià) 的 CO2氣 體 作 為 保 護(hù) 氣 體 的 電 弧 焊 。 它 是 利 用 焊 絲 作 電極 ， 焊 絲 由 送 絲 機(jī) 構(gòu) 通 過(guò) 軟 管 經(jīng) 導(dǎo) 電 嘴 送 出 。 電 弧 在 焊 絲 與 工 件 之 間 發(fā) 生 。 CO2氣 體

34、從 噴 嘴 中 以 一 定 的 流 量 噴 出 ， 包 圍 電 弧 和 熔 池 ， 從 而 防 止 空 氣 對(duì) 液 體 金 屬 的有 害 作 用 。 CO2保 護(hù) 焊 可 分 為 自 動(dòng) 焊 和 半 自 動(dòng) 焊 。 目 前 應(yīng) 用 較 多 的 是 半 自 動(dòng) 焊 。 由 于 CO2氣 體 是 氧 化 性 氣 體 ， 高 溫 時(shí) 可 分 解 成 CO和 氧 原 子 ， 易 造 成 合 金 元 素?zé)?損 、 焊 縫 吸 氧 ， 導(dǎo) 致 電 弧 穩(wěn) 定 性 差 、 飛 濺 較 多 、 弧 光 強(qiáng) 烈 、 焊 縫 表 面 成形 不 夠 美 觀 等 缺 點(diǎn) 。 若 控 制 或 操 作 不 當(dāng) ， 還 容

35、 易 產(chǎn) 生 氣 孔 。 為 保 證 焊 縫 的合 金 元 素 ， 須 采 用 含 錳 、 硅 較 高 的 焊 接 鋼 絲 或 含 有 相 應(yīng) 合 金 元 素 的 合 金 鋼焊 絲 。CO2氣 體 保 護(hù) 焊 除 具 有 前 述 的 氣 體 保 護(hù) 焊 的 那 些 優(yōu) 點(diǎn) 外 ， 還 有 焊 縫 含 氫 量 低 ， 抗裂 性 能 好 ； CO2氣 體 價(jià) 格 便 宜 、 來(lái) 源 廣 泛 ， 生 產(chǎn) 成 本 低 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 4.3.3氣 焊 和 氣 割 1.氣 焊 氣 焊 是 利 用 氣 體 火 焰 作 熱 源 的 焊 接 方 法 。 最 常 用 的 是 氧 乙 炔 焊 ， 利 用 氧 乙

36、炔 焰 進(jìn) 行 焊 接 。乙 炔 (C2H2)為 可 燃 氣 體 ， 氧 氣 為 助 燃 氣 體 。 乙 炔 和 氧 氣 在 焊 炬 中 混 合均 勻 后 從 焊 嘴 噴 出 燃 燒 ， 將 焊 件 和 焊 絲 熔 化 形 成 熔 池 ， 冷 卻 凝 固 后 形成 焊 縫 。 氣 焊 時(shí) 氣 體 燃 燒 ， 產(chǎn) 生 大 量 的 CO2、 CO、 H2氣 體 籠 罩 熔 池 ，起 到 保 護(hù) 作 用 。 氣 焊 使 用 不 帶 藥 皮 的 光 焊 絲 作 填 充 金 屬 。 氣 焊 設(shè) 備 簡(jiǎn) 單 、 操 作 靈 活 方 便 、不 需 電 源 ， 但 氣 焊 火 焰 溫 度 較 低（ 最 高 約

37、 3150 C） ， 且 熱 量 較分 散 ， 生 產(chǎn) 率 低 ， 工 件 變 形 大 ，所 以 應(yīng) 用 不 如 電 弧 焊 廣 泛 。 主 要用 于 焊 接 厚 度 在 3mm以 下 的 薄 鋼板 ， 銅 、 鋁 等 有 色 金 屬 及 其 合 金 ，低 熔 點(diǎn) 材 料 以 及 鑄 鐵 焊 補(bǔ) 等 。 氣焊 設(shè) 備 由 氧 氣 瓶 、 乙 炔 瓶 、 減 壓器 、 回 火 保 險(xiǎn) 器 及 焊 炬 等 組 成 。 2.氣 割氣 割 是 利 用 高 溫 的 金 屬 在 純 氧 中 燃 燒 而 將 工 件 分 離 的 加 工 方 法 。 氣 割 使 用 的 氣體 和 供 氣 裝 置 可 與 氣 焊

38、 通 用 。氣 割 時(shí) ， 先 用 氧 -乙 炔 焰 將 金 屬 加 熱到 燃 點(diǎn) ， 然 后 打 開(kāi) 切 割 氧 閥 門(mén) ， 放出 一 股 純 氧 氣 流 ， 使 高 溫 金 屬 燃 燒 。燃 燒 后 生 成 的 液 體 熔 渣 ， 被 高 壓 氧流 吹 走 ， 形 成 切 口 。 金 屬 燃 燒 放 出大 量 的 熱 ， 又 預(yù) 熱 了 待 切 割 的 金 屬 。所 以 氣 割 過(guò) 程 是 予 熱 燃 燒 吹 渣形 成 切 口 不 斷 重 復(fù) 進(jìn) 行 的 過(guò) 程 。 氣割 所 用 的 割 炬 與 焊 炬 有 所 不 同 ， 多 了 一 個(gè) 切 割 氧 氣 管 和 切 割 氧 閥 門(mén) 。 符

39、 合 下 列 條 件 的 金 屬 才 能 進(jìn) 行 氣 割 ：金 屬 的 燃 點(diǎn) 應(yīng) 低 于 本 身 的 熔 點(diǎn) ， 否 則 變 為 熔 割 ， 使 切 割 質(zhì) 量 降 低 ， 甚 至 不 能切 割 。 碳 素 鋼 和 低 合 金 結(jié) 構(gòu) 鋼 具 有 很 好 的 氣 割 性 能 。 但 氣 割 鑄 鐵 時(shí) ， 因 其 燃 點(diǎn)高 于 熔 點(diǎn) ， 且 渣 中 有 大 量 的 粘 稠 的 SiO2防 礙 切 割 進(jìn) 行 。 金 屬 氧 化 物 的 熔 點(diǎn) 應(yīng) 低 于 金 屬 本 身 的 熔 點(diǎn) 。 否 則 高 熔 點(diǎn) 的 氧 化 物 會(huì) 阻 礙 著 下層 金 屬 與 氧 氣 流 接 觸 ， 使 氣 割

40、 無(wú) 法 繼 續(xù) 進(jìn) 行 。 另 外 ， 氣 割 時(shí) 所 產(chǎn) 生 的 氧 化 物 應(yīng)易 于 流 動(dòng) 。 又 如 氣 割 鋁 和 不 銹 鋼 ， 因 存 在 高 熔 點(diǎn) Al2O3和 Cr2O3膜 ， 故 亦 不 能 用一 般 氣 割 方 法 切 割 。 金 屬 的 導(dǎo) 熱 性 不 能 太 高 ， 否 則 使 氣 割 處 的 熱 量 不 足 ， 造 成 氣 割 困 難 。金 屬 在 燃 燒 時(shí) 所 產(chǎn) 生 的 大 量 熱 能 應(yīng) 能 維 持 氣 割 的 進(jìn) 行 。 4.4常 用 金 屬 材 料 的 焊 接 4.4.1碳 鋼 的 焊 接1.低 碳 鋼 的 焊 接低 碳 鋼 的 焊 接 性 良 好

41、， 焊 接 時(shí) 一 般 不 需 要 采 取 特 殊 的 工 藝 措 施 ， 用 各 種 焊 接 方法 都 能 獲 得 優(yōu) 質(zhì) 焊 接 接 頭 。 只 有 厚 大 結(jié) 構(gòu) 件 在 低 溫 下 焊 接 時(shí) ， 才 應(yīng) 考 慮 焊 前 預(yù)熱 ， 如 20mm以 下 板 厚 、 溫 度 低 于 零 下 10 或 板 厚 大 于 50mm、 溫 度 低 于 0 ， 應(yīng) 預(yù)熱 100 150 。 低 碳 鋼 結(jié) 構(gòu) 件 焊 條 電 弧 焊 時(shí) ， 根 據(jù) 母 材 強(qiáng) 度 等 級(jí) ， 一 般 選 用 酸 性 焊 條 E4303（ J422） 、 E4320（ J424） 等 ；承 受 動(dòng) 載 荷 、 結(jié) 構(gòu)

42、 復(fù) 雜 的 厚 大 焊 件 ， 選 用 抗 裂 性 好 的 堿 性 焊 條 E4215（ J427） 、E4316（ J426） 等 。埋 弧 焊 時(shí) ， 一 般 選 用 焊 絲 H08A或 H08MnA配 合 焊 劑 HJ431。采 用 電 渣 焊 時(shí) ， 焊 后 應(yīng) 進(jìn) 行 正 火 處 理 。沸 騰 鋼 焊 接 時(shí) 裂 紋 傾 向 大 ， 不 宜 作 為 焊 接 結(jié) 構(gòu) 件 ， 應(yīng) 改 用 鎮(zhèn) 靜 鋼 。 2.中 、 高 碳 鋼 焊 接 中 碳 鋼 焊 接 時(shí) ， 熱 影 響 區(qū) 組 織 淬 硬 傾 向 增 大 ， 較 易 出 現(xiàn) 裂 紋 和 氣 孔 ， 為 此 要采 取 一 定 的 工

43、 藝 措 施 。 如 35、 45鋼 焊 接 時(shí) ， 焊 前 應(yīng) 預(yù) 熱 150 250 。 根 據(jù)母 材 強(qiáng) 度 級(jí) 別 ， 選 用 焊 條 E5015（ J507） 、 E5016（ J506） 、 E5515 （ J557） 、 E5516 （ J556） 等 （ 代 表 后 綴 字 母 ， 表 示 熔 敷 金 屬 化 學(xué) 成 分分 類(lèi) 的 代 號(hào) ） 。 為 避 免 母 材 過(guò) 量 熔 入 焊 縫 中 導(dǎo) 致 碳 含 量 升 高 ， 要 開(kāi) 坡 口 并 采用 細(xì) 焊 條 ， 小 電 流 ， 多 層 焊 等 工 藝 。 焊 后 緩 冷 ， 并 進(jìn) 行 600 650 回 火 ， 以消 除

44、 應(yīng) 力 。 高 碳 鋼 碳 當(dāng) 量 數(shù) 值 在 0.60%以 上 ,淬 硬 傾 向 大 ,易 出 現(xiàn) 各 種 裂 紋 和 氣 孔 ,焊 接性 差 ,一 般 不 用 來(lái) 制 作 焊 接 結(jié) 構(gòu) ,只 用 于 破 損 工 件 的 焊 補(bǔ) 。 焊 補(bǔ) 時(shí) 通 常 采 用 焊條 電 弧 焊 或 氣 焊 ， 焊 條 選 用 E6015 （ J607） 、 E7015 （ J707） 等 ， 預(yù)熱 250 350 ， 焊 后 緩 冷 ， 并 立 即 進(jìn) 行 650 以 上 高 溫 回 火 ， 以 消 除 應(yīng) 力 。中 、 高 碳 鋼 焊 條 電 弧 焊 時(shí) ， 若 焊 件 無(wú) 法 預(yù) 熱 ， 應(yīng) 選 用

45、 奧 氏 體 不 銹 鋼 焊 條 進(jìn)行 焊 接 。 4.4.2低 合 金 結(jié) 構(gòu) 鋼 的 焊 接 1.強(qiáng) 度 用 鋼 焊 接低 、 中 碳 調(diào) 質(zhì) 鋼 的 碳 當(dāng) 量 數(shù) 值 在 0.45%以 上 ， 焊 接 時(shí) 熱 影 響 區(qū) 產(chǎn) 生 淬 硬 組 織傾 向 較 大 ， 易 產(chǎn) 生 冷 裂 紋 ， 且 鋼 的 強(qiáng) 度 級(jí) 別 越 高 ， 冷 裂 傾 向 越 大 。 因 此 ， 焊接 前 應(yīng) 預(yù) 熱 。 由 于 中 碳 調(diào) 質(zhì) 鋼 的 焊 接 性 比 低 碳 調(diào) 質(zhì) 鋼 差 ， 所 以 預(yù) 熱 溫 度 應(yīng) 更高 ， 約 為 200 350 。焊 接 強(qiáng) 度 用 鋼 的 常 用 方 法 有 焊 條

46、 電 弧 焊 、 埋 弧 焊 和 CO2焊 等 。 鎢 極 氬 弧 焊 可用 于 要 求 全 焊 透 的 管 形 工 件 的 打 底 焊 。 焊 接 厚 板 工 件 如 厚 壁 壓 力 容 器 ， 可 采用 電 渣 焊 。 2.不 銹 鋼 焊 接奧 氏 體 型 不 銹 鋼 如 0Cr18Ni9等 ， 雖 然 Cr， Ni元 素 含 量 較 高 ， 但 C含 量 低 ， 焊接 性 良 好 ， 焊 接 時(shí) 一 般 不 需 要 采 取 工 藝 措 施 ， 因 此 它 在 不 銹 鋼 焊 接 中 應(yīng) 用 最廣 。 焊 條 電 弧 焊 、 埋 弧 焊 、 鎢 極 氬 弧 焊 時(shí) ， 焊 條 、 焊 絲

47、和 焊 劑 的 選 用 應(yīng) 保 證焊 縫 金 屬 與 母 材 成 分 類(lèi) 型 相 同 。 焊 接 時(shí) 采 用 小 電 流 、 快 速 不 擺 動(dòng) 焊 ， 焊 后 加大 冷 速 ， 接 觸 腐 蝕 介 質(zhì) 的 表 面 應(yīng) 最 后 施 焊 。鐵 素 體 型 不 銹 鋼 如 1Cr17等 ， 焊 接 時(shí) 熱 影 響 區(qū) 中 的 鐵 素 體 晶 粒 易 過(guò) 熱 粗 化 ，使 焊 接 接 頭 的 塑 、 韌 性 急 劇 下 降 甚 至 開(kāi) 裂 。 因 此 ， 焊 前 預(yù) 熱 溫 度 應(yīng) 在 150 以下 ， 并 采 用 小 電 流 、 快 速 焊 等 工 藝 ， 以 降 低 晶 粒 粗 大 傾 向 。

48、馬 氏 體 型 不 銹 鋼 焊 接 時(shí) ， 因 空 冷 條 件 下 焊 縫 就 可 轉(zhuǎn) 變 為 馬 氏 體 組 織 ， 所 以焊 后 淬 傾 向 大 ， 易 出 現(xiàn) 冷 裂 紋 。 如 果 碳 含 量 較 高 ， 淬 硬 傾 向 和 冷 裂 紋 現(xiàn) 象更 嚴(yán) 重 。 因 此 ， 焊 前 預(yù) 熱 溫 度 200 400 ， 焊 后 要 進(jìn) 行 熱 處 理 。 如 果 不能 實(shí) 施 預(yù) 熱 或 熱 處 理 ， 應(yīng) 選 用 奧 氏 體 不 銹 鋼 焊 條 。鐵 素 體 型 不 銹 鋼 和 馬 氏 體 型 不 銹 鋼 焊 接 的 常 用 方 法 是 焊 條 電 弧 焊 和 氬 弧 焊 。 4.4.4鑄

49、 鐵 的 焊 補(bǔ)鑄 鐵 中 C、 Si、 Mn、 S、 P的 含 量 比 碳 鋼 高 ， 焊 接 性 能 差 ， 不 能 作 為 焊 接 結(jié) 構(gòu) 件 ，但 對(duì) 鑄 鐵 件 的 局 部 缺 陷 進(jìn) 行 焊 補(bǔ) 很 有 經(jīng) 濟(jì) 價(jià) 值 。鑄 鐵 焊 補(bǔ) 的 主 要 問(wèn) 題 有 兩 個(gè) ： 一 是 焊 接 接 頭 易 生 成 白 口 組 織 和 淬 硬 組 織 ，難 以 機(jī) 加 工 ； 二 是 焊 接 接 頭 易 出 現(xiàn) 裂 紋 。根 據(jù) 焊 前 預(yù) 熱 溫 度 ， 將 鑄 鐵 焊 補(bǔ) 分 為 不 預(yù) 熱 焊 法 和 熱 焊 法 兩 種 。 4.4.5非 鐵 金 屬 的 焊 接1.鋁 及 鋁 合 金

50、 的 焊 接目 前 ， 氬 弧 焊 是 焊 接 鋁 及 鋁 合 金 最 理 想 的 熔 焊 方 法 。 為 保 證 焊 接 質(zhì) 量 ， 焊 前要 嚴(yán) 格 清 洗 焊 件 、 焊 絲 ， 并 一 定 要 干 燥 后 再 焊 ， 否 則 焊 縫 中 易 出 現(xiàn) 氣 孔 。 焊接 時(shí) 盡 量 選 用 與 母 材 化 學(xué) 成 分 相 近 的 專(zhuān) 用 焊 絲 。 若 沒(méi) 有 專(zhuān) 用 焊 絲 也 可 從 母 材上 切 下 窄 條 替 代 焊 絲 （ 鎢 極 氬 弧 焊 和 氣 焊 時(shí) ） 。 還 可 使 用 電 阻 焊 、 釬 焊 方 法焊 接 鋁 材 ， 但 焊 前 必 須 清 除 焊 件 表 面 的

51、氧 化 膜 ， 電 阻 焊 時(shí) 要 采 用 氣 焊 ， 氣 焊時(shí) 需 使 用 焊 劑 去 除 氧 化 物 ， 但 焊 劑 同 時(shí) 也 使 工 件 焊 后 的 耐 腐 蝕 性 下 降 ， 且 氣焊 生 產(chǎn) 率 低 ， 工 件 變 形 大 。 2.銅 及 銅 合 金 的 焊 接 焊 接 銅 和 銅 合 金 常 用 的 焊 接 方 法 有 氬 弧 焊 、 氣 焊 、 埋 弧 焊 和 釬 焊 。氬 弧 焊 是 焊 接 銅 和 銅 合 金 應(yīng) 用 最 廣 的 熔 焊 方 法 。 厚 度 小 于 3mm的 工 件 采 用 TIG焊 ； 厚 度 3 12 mm的 工 件 采 用 填 絲 TIG焊 或 MIG

52、焊 ； 厚 度 大 于 12mm的 工 件 一 般 采用 MIG焊 。 選 用 焊 絲 除 滿(mǎn) 足 一 般 工 藝 、 冶 金 要 求 外 ， 應(yīng) 注 意 控 制 其 雜 質(zhì) 含 量 和提 高 脫 氧 能 力 。氣 焊 黃 銅 采 用 弱 氧 化 焰 ， 其 他 均 采 用 中 性 焰 ， 由 于 溫 度 較 低 ， 除 薄 件 外 ， 焊前 應(yīng) 將 工 件 預(yù) 熱 至 400 以 上 ， 焊 后 應(yīng) 進(jìn) 行 退 火 或 錘 擊 處 理 。埋 弧 焊 適 用 于 中 、 厚 板 長(zhǎng) 焊 縫 的 焊 接 ， 厚 度 20mm以 上 的 工 件 焊 前 應(yīng) 預(yù) 熱 ， 單面 焊 時(shí) 背 面 應(yīng) 加

53、 成 形 墊 板 。銅 及 銅 合 金 的 釬 焊 性 優(yōu) 良 ， 硬 釬 焊 時(shí) 采 用 銅 基 釬 料 、 銀 基 釬 料 ， 配 合 硼 砂 、硼 酸 混 合 物 等 作 為 釬 劑 ； 軟 釬 焊 時(shí) 可 用 錫 鉛 釬 料 ， 配 合 松 香 、 焊 錫 膏 作 為 釬 劑 。 3.鈦 及 鈦 合 金 的 焊 接由 于 鈦 及 鈦 合 金 化 學(xué) 性 質(zhì) 非 常 活 潑 ， 極 易 出 現(xiàn) 多 種 焊 接 缺 陷 ， 焊 接 性 差 ， 所以 主 要 采 用 氬 弧 焊 ， 此 外 還 可 采 用 等 離 子 弧 焊 、 真 空 電 子 束 焊 和 釬 焊 等 。鈦 及 鈦 合 金

54、極 易 吸 收 各 種 氣 體 ， 使 焊 縫 出 現(xiàn) 氣 孔 。 過(guò) 熱 區(qū) 晶 粒 粗 化 或 鈦 馬 氏體 生 成 以 及 氫 、 氧 、 氮 與 母 材 金 屬 的 激 烈 反 應(yīng) ， 都 使 焊 接 接 頭 脆 化 ， 產(chǎn) 生 裂紋 。 氫 是 使 鈦 及 鈦 合 金 焊 接 出 現(xiàn) 延 遲 裂 紋 的 主 要 原 因 。3mm以 下 薄 板 鈦 合 金 的 鎢 極 氬 弧 焊 焊 接 工 藝 比 較 成 熟 ， 但 焊 前 的 清 理 工 作 ，焊 接 中 工 藝 參 數(shù) 的 選 定 和 焊 后 熱 處 理 工 藝 都 要 嚴(yán) 格 控 制 。 4.5焊 接 結(jié) 構(gòu) 工 藝 設(shè) 計(jì)

55、4.5.1焊 接 結(jié) 構(gòu) 生 產(chǎn) 工 藝 過(guò) 程 概 述 各 種 焊 接 結(jié) 構(gòu) ， 其 主 要 的 生 產(chǎn) 工 藝 過(guò) 程 為 ： 備 料 裝 配 焊 接 焊 接 變 形 矯 正 質(zhì) 量 檢 驗(yàn) 表 面 處 理 （ 油 漆 、 噴 塑 或 熱 噴 涂 等 ） 。備 料 ： 包 括 型 材 選 擇 ， 型 材 外 形 矯 正 ， 按 比 例 放 樣 、 劃 線 ， 下 料 切 割 ， 邊緣 加 工 ， 成 形 加 工 （ 折 邊 、 彎 曲 、 沖 壓 、 鉆 孔 等 ） 。裝 配 ： 利 用 專(zhuān) 用 卡 具 或 其 他 緊 固 件 裝 置 將 加 工 好 的 零 件 或 部 件 組 裝 成

56、一 體 ，進(jìn) 行 定 位 焊 ， 準(zhǔn) 備 焊 接 。焊 接 ： 根 據(jù) 焊 件 材 質(zhì) 、 尺 寸 、 使 用 性 能 要 求 、 生 產(chǎn) 批 量 及 現(xiàn) 場(chǎng) 設(shè) 備 情 況 選擇 焊 接 方 法 ， 確 定 焊 接 工 藝 參 數(shù) ， 按 合 理 順 序 施 焊 。 2、 焊 接 結(jié) 構(gòu) 工 藝 設(shè) 計(jì) 焊 接 結(jié) 構(gòu) 件 種 類(lèi) 各 式 各 樣 ， 在 其 材 料 確 定 以 后 ， 對(duì) 焊 接 結(jié) 構(gòu) 件 進(jìn) 行 工 藝 設(shè) 計(jì)主 要 包 括 三 方 面 內(nèi) 容 ：焊 縫 布 置焊 接 方 法 選 擇焊 接 接 頭 設(shè) 計(jì) （ 1） 焊 縫 布 置 焊 縫 布 置 是 否 合 理 ， 直

57、 接 影 響 結(jié) 構(gòu) 件 的 焊 接 質(zhì) 量 和 生 產(chǎn) 率 。 因 此 ， 設(shè) 計(jì) 焊 縫位 置 時(shí) 應(yīng) 考 慮 下 列 原 則 ：1） 焊 縫 應(yīng) 盡 量 處 于 平 焊 位 置 各 種 位 置 的 焊 縫 ， 其 操 作 難 度 不 同 。 以 焊 條 電 弧 焊 焊 縫 為 例 ， 其 中 平 焊 操作 最 方 便 ， 易 于 保 證 焊 接 質(zhì) 量 ， 是 焊 縫 位 置 設(shè) 計(jì) 中 的 首 選 方 案 ， 立 焊 、 橫焊 位 置 次 之 ， 仰 焊 位 置 施 焊 難 度 最 大 ， 不 易 保 證 焊 接 質(zhì) 量 。 2） 焊 縫 要 布 置 在便 于 施 焊 的 位 置 焊

58、條 電 弧 焊 時(shí) ， 焊 條 要能 伸 到 焊 縫 位 置 。點(diǎn) 焊 、 縫 焊 時(shí) ， 電 極 要能 伸 到 待 焊 位 置 。埋 弧 焊 時(shí) ， 要 考 慮 焊 縫所 處 的 位 置 能 否 存 放 焊 劑 。設(shè) 計(jì) 時(shí) 若 忽 略 了 這 些 問(wèn) 題 ，無(wú) 法 施 焊 。 3） 焊 縫 布 置 要 有 利 于 減 少 焊 接 應(yīng) 力 與 變 形盡 量 減 少 焊 縫 數(shù) 量 及長(zhǎng) 度 ,縮 小 不 必 要 的 焊縫 截 面 尺 寸 ；焊 縫 布 置 應(yīng) 避 免 密 集或 交 叉 ；焊 縫 布 置 應(yīng) 盡 量 對(duì) 稱(chēng) ； 焊 縫 布 置 應(yīng) 盡 量避 開(kāi) 最 大 應(yīng) 力 位 置或 應(yīng) 力

59、 集 中 位 置 ；焊 縫 布 置 應(yīng) 避 開(kāi)機(jī) 械 加 工 表 面 （ 2） 焊 接 方 法 的 選 擇各 種 焊 接 方 法 都 有 其 各 自 特 點(diǎn) 及 適 用 范 圍 ， 選 擇 焊 接 方 法 時(shí) 要 根 據(jù) 焊 件 的 結(jié) 構(gòu)形 狀 及 材 質(zhì) 、 焊 接 質(zhì) 量 要 求 、 生 產(chǎn) 批 量 和 現(xiàn) 場(chǎng) 設(shè) 備 等 ， 在 綜 合 分 析 焊 件 質(zhì) 量 、經(jīng) 濟(jì) 性 和 工 藝 可 能 性 之 后 ， 確 定 最 適 宜 的 焊 接 方 法 。焊 接方 法 焊 接熱 源 可 焊空 間位 置 適 用 鋼 板厚 度 （ mm） 焊 縫成 形性 生產(chǎn)率 設(shè) 備費(fèi) 用 可 焊 材 料

60、適 用 范 圍 及 特 點(diǎn)氣 焊 氧 乙 炔氣 體 或 其他 可 燃 氣體 全位置 1 3 較 差 低 低 碳 鋼 、 低 合 金鋼 、 鑄 鐵 、 鋁及 鋁 合 金 、 銅及 銅 合 金 薄 板 、 薄 管 焊 件 ， 灰 鑄鐵 補(bǔ) 焊 ， 鋁 、 銅 及 其 合金 薄 板 結(jié) 構(gòu) 件 的 焊 接 、補(bǔ) 焊 。 但 焊 件 變 形 大 ，焊 接 質(zhì) 量 較 差 焊 條電 弧焊 電 弧 全位 置 1常 用 2 10 較 好 中等 較 低 碳 鋼 、 低 合 金鋼 、 不 銹 鋼 、鑄 鐵 等 成 本 較 低 ， 適 應(yīng) 性 強(qiáng) ，可 焊 各 種 空 間 位 置 的 短 、曲 焊 縫埋弧 焊 電

61、 弧 平 焊 3常 用 4 60 好 高 較 高 碳 鋼 、 低 合 金鋼 等 成 批 生 產(chǎn) 、 中 厚 板 長(zhǎng) 直焊 縫 和 直 徑 250 mm環(huán)焊 縫氬弧 焊 電 弧 全位 置 0.5 25 好 中等 較 高 鋁 、 銅 、 鈦 、及 其 合 金 、 不銹 鋼 、 耐 熱 鋼 焊 接 質(zhì) 量 好 ， 成 本 高 常 用 焊 接 方 法 的 特 點(diǎn) 及 適 用 范 圍 焊 接方 法 焊 接熱 源 可 焊 空間 位 置 適 用 鋼 板 厚度 （ mm） 焊 縫 成形 性 生產(chǎn)率 設(shè) 備費(fèi) 用 可 焊 材 料 適 用 范 圍 及 特 點(diǎn)CO2焊 電 弧 全位 置 0.8 50常 用 于 薄

62、板 較 好 高 較 高 碳 鋼 、 低 合 金 鋼 生 產(chǎn) 率 高 ， 無(wú) 渣 殼 ， 成 本 低 ， 宜焊 薄 板 ， 也 可 焊 中 厚 板 ， 長(zhǎng) 直 或短 曲 焊 縫電 渣 焊 電 阻 熱 立 焊 25 1000常 用 40 450 好 高 高 碳 鋼 、 低 合 金 鋼 、 鑄鐵 較 厚 工 件 立 焊 縫點(diǎn) 焊 電 阻 熱 全 位 置 常 用 0.5 6 好 很高 較 低 較 高 碳 鋼 、 低 合 金 鋼 、 鋁及 鋁 合 金 焊 接 薄 板 ， 接 頭 為 搭 接縫 焊 平 焊 3 較 高 焊 接 有 密 封 要 求 的 薄 板 容 器 和 管道 ， 接 頭 為 搭 接對(duì) 焊

63、高 較 低 較 高 焊 接 桿 狀 零 件 ， 接 頭 為 對(duì) 接釬 焊 各 種 熱 源 （ 常用 烙 鐵 和 氧 乙 炔 焰 ） 平 、 立焊 好 高 一 般 為 金 屬 材 料 常 用 于 電 子 元 件 、 儀 器 、 儀 表 及精 密 機(jī) 械 零 件 的 焊 接 ， 還 可 完 成其 他 焊 接 方 法 難 以 完 成 的 異 種 金屬 間 焊 接 。 但 接 頭 強(qiáng) 度 較 低 ， 接頭 多 為 搭 接 選 擇 焊 接 方 法 時(shí) 應(yīng) 依 據(jù) 下 列 原 則 ：焊 接 接 頭 使 用 性 能 及 質(zhì) 量 要 符 合 結(jié) 構(gòu) 技 術(shù) 要 求 選 擇 焊 接 方 法 時(shí) 既 要 考 慮

64、焊件 能 否 達(dá) 到 力 學(xué) 性 能 要 求 ， 又 要 考 慮 接 頭 質(zhì) 量 能 否 符 合 技 術(shù) 要 求 。 如 點(diǎn) 焊 、 縫 焊 都 適 于 薄 板 輕 型 結(jié) 構(gòu) 焊 接 ， 縫 焊 才 能 焊 出 有 密 封 要 求 的焊 縫 。又 如 氬 弧 焊 和 氣 焊 雖 都 能 焊 接 鋁 材 容 器 ， 但 接 頭 質(zhì) 量 要 求 高 時(shí) ， 應(yīng) 采用 氬 弧 焊 。又 如 焊 接 低 碳 鋼 薄 板 ， 若 要 求 焊 接 變 形 小 時(shí) ， 應(yīng) 選 用 CO 2焊 或 點(diǎn) （ 縫 ）焊 ， 而 不 宜 選 用 氣 焊 。 提 高 生 產(chǎn) 率 ， 降 低 成 本若 板 材 為 中

65、 等 厚 度 時(shí) ， 選 擇 焊 條 電 弧 焊 、 埋 弧 焊 和 氣 體 保 護(hù) 焊 均 可 ， 如果 是 平 焊 長(zhǎng) 直 焊 縫 或 大 直 徑 環(huán) 焊 縫 ， 批 量 生 產(chǎn) ， 應(yīng) 選 用 埋 弧 焊 。 如 果 是 位于 不 同 空 間 位 置 的 短 曲 焊 縫 ， 單 件 或 小 批 量 生 產(chǎn) ， 采 用 焊 條 電 弧 焊 為 好 。氬 弧 焊 幾 乎 可 以 焊 接 各 種 的 金 屬 及 合 金 ， 但 成 本 較 高 ， 所 以 主 要 用 于 焊接 鋁 、 鎂 、 鈦 合 金 結(jié) 構(gòu) 及 不 銹 鋼 等 重 要 焊 接 結(jié) 構(gòu) 。 焊 接 鋁 合 金 工 件 ， 板

66、 厚 10mm采 用 熔 化 極 氬 弧 焊 為 好 ， 板 厚 6mm采 用 鎢 極 氬 弧 焊 適 宜 。 若 是 板厚 40mm鋼 材 直 立 焊 縫 ， 采 用 電 渣 焊 最 適 宜 。 焊 接 現(xiàn) 場(chǎng) 設(shè) 備 條 件 及 工 藝 可 能 性選 擇 焊 接 方 法 進(jìn) ， 要 考 慮 現(xiàn) 場(chǎng) 是 否 具 有 相 應(yīng) 的 焊 接 設(shè) 備 ， 野 外 施 工 有沒(méi) 有 電 源 等 。 此 外 ， 要 考 慮 擬 定 的 焊 接 工 藝 能 否 實(shí) 現(xiàn) 。例 如 ， 無(wú) 法 采 用 雙 面 焊 工 藝 又 要 求 焊 透 的 工 件 ， 采 用 單 面 焊 工 藝 時(shí) ，若 先 用 鎢 極 氬 弧 焊 （ 甚 至 鎢 極 脈 沖 氬 弧 焊 ） 打 底 焊 接 ， 更 易 于 保 證 焊接 質(zhì) 量 。 （ 3） 焊 接 接 頭 設(shè) 計(jì) 焊 接 接 頭 設(shè) 計(jì) 包 括 焊 接 接 頭 形 式 設(shè) 計(jì) 和 坡 口 形 式 設(shè) 計(jì) 。 設(shè) 計(jì) 接 頭 形 式 主 要考 慮 焊 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 狀 和 板 厚 、 接 頭 使 用 性 能 要 求 等 因 素 。 設(shè) 計(jì) 坡 口 形 式