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§8.2熔化焊熔化焊是将焊件的连接处局部加热到熔化状态，通常还需另加填充金属以形成共同的熔池，冷却凝固后形成整体零件的焊接方法。熔化焊手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊电渣焊气焊激光焊等离子弧焊电子束焊直流焊机常用直流焊机主要有两种：发电机式直流焊机（目前很少使用），整流式直流焊机。1.手工电弧焊设备一.手工电弧焊手工电弧焊是由电焊工用手工操作，利用电弧的热量加热,熔化金属（焊条和焊件）,并凝固成焊缝,获得牢固接头的电弧焊方法。变压器整流器380V交流电降压直流电交流焊机交流焊机是一种特殊的变压器，具有陡降的外特性。因电流的大小和方向总在变化，电弧燃烧不稳定，焊接质量不如直流焊机。2.焊条（1）焊条的组成与作用组成：焊条焊芯药皮焊芯的作用＊作电极—传导焊接电流，产生电弧；＊作填充金属—熔化后填充焊缝；药皮的作用＊保护电弧稳定燃烧，造气造渣，隔绝空气，保护熔化的金属；＊加入锰铁、硅铁、铬铁等,起到脱氧作用；＊加入有益元素,如锰、硅、铬、钒、钨等,起到渗合金作用；＊加入稳弧剂,起到稳弧的作用；作用：（2）焊条的种类及特点种类：（焊条按熔渣的化学性质分类）酸性焊条:熔渣以酸性氧化物(SiO2、TiO2等)为主的焊条。碱性焊条:熔渣以碱性氧化物(CaO、CaF2等)为主的焊条。特点：酸性焊条:焊缝含氢量较高，抗裂性差，用于一般结构件；交、直流焊机均可使用。碱性焊条:低氢型，焊缝的力学性能和抗裂性较好，可焊接重要结构件和压力容器；但工艺要求高，只用于直流焊机。种类酸性碱性保护作用:气保护气体中有氢气,焊缝易产生氢脆。保护气体中氢气少,主要是CO2气体。保护作用:渣渣是氧化性;有元素烧损。渣是还原性;元素烧损少。脱氧较差好去硫、磷差好焊缝抗裂性较差好两种焊条比较（3）焊条的选用①根据母材的力学性能与化学成分＊低碳钢，低合金钢—等强度原则要求焊缝金属与母材金属的强度尽量相等。＊高合金钢—等成分原则要求焊缝金属与母材金属的成分尽量一致。②焊接件的工艺性与使用条件—酸碱性原则＊一般结构件，焊前清理困难，容易生成气孔的工件，用酸性焊条。＊重要结构件，对焊缝要求高而母材又容易裂的工件，用碱性焊条。③生产条件：若无直流焊机，只能采用交、直流两用焊条（多为酸性焊条）。特点＊生产率高；焊接质量好；节省金属材料；劳动强度低；劳动条件好。＊焊接位置不够灵活。1.埋弧焊的焊接材料与设备二.埋弧自动焊电弧在焊剂层下燃烧的电弧焊方法称为埋弧焊；若引弧、焊丝送进、移动电弧以及收弧等均由机械完成,称埋弧自动焊。焊接材料焊丝（相当于焊条的焊芯）焊剂（相当于焊条的药皮）设备：埋弧自动焊装置包括焊接电源（电弧焊变压器）、控制箱和焊接小车三部分。1—车架2—立柱3—横梁4—操纵盘5—焊丝盘6—机头7—焊剂漏斗8—焊缝9—渣壳10—焊剂11—焊接电缆2.埋弧焊的焊接过程三.气体保护焊用外加气体作为电弧介质，保护电弧和焊接区的电弧焊方法称为气体保护焊。若焊丝既作电极导电，又熔化作填充金属，称为熔化极气体保护焊；而焊丝只作填充金属，另有钨棒（或钨合金棒）作电极则称为非熔化极气体保护焊。1.氩弧焊—氩弧焊的保护气体为氩气。非熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊氩弧焊的焊接工艺特点＊由于使用隋性气体(氩气)保护，因此适宜焊接各类合金钢和易氧化的有色金属。＊电弧非常稳定,明弧操作,无焊渣,热影响区小,焊接变形小，焊缝成型好，焊接质量好。＊全位置焊接,所有焊接参数均可精确控制，易实现自动化。＊成本高,一般用于3mm以下的薄板焊接。工艺措施＊钨极氩弧焊在焊接合金钢和铜合金时，采用直流正接，有利于工件熔化；焊接铝镁合金时，采用直流反接。＊熔化极氩弧焊均采用直流反接。2.CO2气体保护焊—保护气体为CO2CO2气体保护焊的焊接工艺特点＊CO2气体价格低，成本仅为手工电弧焊和埋弧焊的40%～50%。＊焊接速度快,无焊渣,生产率高。＊焊缝含氢量少,抗裂性好;热影响区小,变形小,焊接质量较高。特别适合焊薄板件。＊全位置焊接,易实现自动化。＊由于CO2气体在高温时可分解,因此只适宜焊接低碳钢和低合金钢。工艺措施为了保持电弧稳定，一般要求用直流反接焊接。四.其他熔化焊方法1.电渣焊利用电流通过熔融的熔渣时所产生的电阻热来熔化焊丝和焊件的焊接方法。电渣焊在焊接较厚板材和长焊缝时有很大的优越性，因此，适合焊接大型零件。电渣焊的焊接工艺特点＊适宜焊接板厚在40mm以上的直缝或环缝焊件,生产率高。＊冷却速度慢，冶金反应完全，所以焊缝缺陷少，焊接质量较好。＊焊前的准备工作简单,节省焊接材料,成本低。＊接头组织粗大，焊后应作正火处理。2.等离子弧焊等离子弧焊是借助特殊装置对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧焊的特点等离子弧焊是特殊的钨极气体保护焊，具备气体保护焊的优点，同时又有以下特点：＊等离子弧能量密度大，弧柱温度高，热影响区小，焊接变形小，焊接质量好。＊电弧燃烧稳定，既可用大电流焊厚板，也可用小电流焊薄板。＊设备复杂，成本高。3.激光焊以聚焦的激光束作为能源轰击焊件，而激光具有单色性好，方向性强，能量密度高的特点，光能转换成热能（温度高达10000℃），熔化母材进行焊接的方法。激光焊的焊接工艺特点＊热量集中（焦点附近），热影响区小，焊接变形小，焊件尺寸精度高。＊光学系统可引导光束到很难焊接的部位进行焊接，因此，工艺适应性好。＊设备复杂，价格昂贵，成本高。§8.3其他焊接方法一.压力焊在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。压力焊时不需另加填充金属，通过对两焊件加压使之紧密接触，并在焊接部位产生一定的塑性变形，促使原子扩散，使两工件焊接在一起。1.电阻焊（包括点焊，缝焊，对焊）利用电流通过焊件及其接触处产生的电阻热将连接处加热到塑性状态或局部半熔化状态，再施加压力形成接头的焊接方法。点焊将焊件装成搭接接头并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热使其局部熔化，然后在压力作用下结晶形成焊点。点焊缝焊缝焊原理与点焊相同，只是电极为盘状。点焊一般用于4mm以下的薄板；缝焊只适用于3mm以下、有气密性要求的薄板结构，如油箱、管道等。对焊根据焊接过程不同，对焊分为电阻对焊和闪光对焊。＊电阻对焊先使两焊件的端面紧密接触，再通电加热使接触处升温至塑性状态，再断电，同时施加顶锻力，使接触处产生一定的塑性变形而焊合。＊闪光对焊先对两焊件通电加热，再使焊件靠拢接触，然后施加顶锻力使接触处产生一定的塑性变形而焊合。电阻对焊一般仅用于断面简单，截面积小于250mm2和强度要求不高的杆件对接。闪光对焊的焊接质量比电阻对焊好，可用于焊接重要件，如：刀具、钢筋、钢轨等杆状件的对接。特点＊焊接质量好，焊件尺寸精度高，特别适合圆形截面工件的对接。＊适于焊接异种金属。2.摩擦焊摩擦焊是利用焊件接触端面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速施加顶锻力，实现焊接的一种压焊方法。＊焊接生产率高，成本低，易于实现自动化。＊焊接非圆截面工件比较困难；盘状工件和薄壁管件不易夹持，也较难焊接。二.钎焊采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点而低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充间隙，并与母材相互扩散，实现焊接。钎焊分为软钎焊和硬钎焊。钎焊的特点＊对母材本身的物理和化学性质影响很小，焊接应力和变形都小。＊可完成不同金属的焊接，而且能同时完成多条焊缝的焊接；外形美观，成本低。＊焊件强度低，耐热性差。钎焊的应用钎焊要求两焊件的接触面清洁，因此，须用钎剂清除其表面的杂质。软钎焊：钎料熔点低于450℃，广泛用于电子工业。常用钎料为锡、铅等；常用钎剂为松香。硬钎焊：钎料熔点高于450℃，常用来焊接受力较大的钢和铜合金工件、硬质合金刀具，钻头及各类容器等。常用钎料为黄铜钎料和银基钎料；常用钎剂为硼砂、硼酸和碱性氟化物的混合物。