焊接种类

第二节焊接方法及工艺熔焊是应用最广泛的焊接方法。必须要有一个能量集中温度足够高的热源。一、手工电弧焊定义：利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件和焊条熔化而进行焊接的方法。也称手工电弧焊。操作过程：引燃电弧+送进焊条+沿焊缝移动焊条优点：设备简单、操作灵活，可焊多种金属材料，室内外焊接效果相同。缺点：对焊工操作技术水平要求较高，生产率较低。1.焊条1)焊条的组成和作用焊条焊芯药皮导电、生弧、形成热源焊缝的填充金属机械保护（气体和熔渣）冶金处理（熔渣）改善焊接工艺性（引弧容易、燃烧稳定）焊芯专门冶炼，规定了牌号和成分：①焊接用钢丝有碳素钢、合金钢、不锈钢3类，牌号以H开头；②为保证焊缝的塑性和韧性，S、P、Si的含量比普通碳素/合金结构钢都要低。药皮①K、Na、Ca保证工艺性能；②碳酸盐和有机物可形成还原性气体；③锰铁、硅铁、铝粉可脱氧精炼；④部分合金元素能改善化学成分和性能。2)焊条的型号与牌号E4303,E5015,E5016电流种类，药皮类型（酸、碱）焊接位置（平、横、立、仰）抗拉强度≥430MPa焊条3)焊条的分类按用途分碳钢焊条低合金钢焊条不锈钢焊条铸铁焊条堆焊焊条镍和镍合金焊条铜和铜合金焊条铝和铝合金焊条按熔渣性质分酸性焊条SiO2、MnO等碱性焊条CaO、FeO等碱性焊条：机械性能好（韧性高，抗裂性好）；焊接工艺性能差；（用直流电）对油污、锈、水敏感性大；（清洗、烘干）排出有毒烟尘HF。（通风良好）酸性焊条与碱性焊条相反。4)焊条的选用原则⑴等强度原则—对结构钢的焊接，应使焊条的强度等级等于或稍高于母材的强度；⑵同成分原则—对特殊用钢的焊接，为保证接头的特殊性能，应使焊缝金属的主要成分与母材相同或相近；⑶抗裂性要求—对焊接或使用中易产生裂纹的结构，如焊件形状复杂、厚度大、受动载荷或冲击、低温下焊接和使用等，应选用抗裂性能优良的低氢型焊条；⑷抗气孔要求—对难以焊前清理、容易产生气孔的焊件，应选用酸性焊条；⑸低成本要求—在酸、碱性焊条都满足条件时，一般应选用酸性焊条。二、埋弧自动焊视频定义：以可熔化颗粒状焊剂作为保护介质，电弧掩埋在焊剂层下的一种熔化极电弧焊接方法。焊条电弧焊时，引燃电弧、维持电弧、移动电弧以及焊接结束时填满弧坑等动作完全靠手工进行，故产品质量不稳定。埋弧焊的焊接动作完全由机械自动完成，克服上述缺点。1)埋弧焊焊接材料焊丝和焊剂①焊丝和焊剂的合理匹配是保证焊接质量的重要环节；②焊丝的作用相当于焊芯，焊剂的作用相当于焊条药皮；③焊剂按照制造方法可分为熔炼焊剂、陶质焊剂。熔炼焊剂不易吸收水分，适用于焊接不同的金属；陶质焊剂容易吸潮，容易向焊缝金属补充或添加合金元素。2)埋弧焊焊接过程在焊缝处堆放焊剂→焊丝送入电弧区→选定的弧长→电弧燃烧→工件焊丝焊剂熔化→熔渣→保护焊缝焊剂蒸发→熔渣泡→熔化→较大面积熔池→焊缝可达20cm2焊机带动焊丝匀速前移（或工件匀速运动）隔绝空气，防止熔滴外溅；减少电弧热能损失，阻止弧光四射3)埋弧焊的特点生产效率高电流达1000A以上，不需更换焊条头，比焊条电弧焊提高5-10倍；焊接质量高而且稳定焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观；成本低省工省料省时间（可不开坡口）；劳动条件好无弧光、飞溅，劳动强度低；适应性差只适合平焊、长直焊缝和较大直径的焊缝；焊接设备复杂，焊前准备工作严格。4)埋弧焊的应用可以焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢及它们的复合钢板，是造船、锅炉、化工容器、桥梁、起重及冶金机械制造中焊接生产的主要手段。•焊接位置受限不能用于横焊、立焊和仰焊；也不适合狭窄位置的焊缝和薄板焊接；•焊接材料受限氧化气氛，不能用于Al、Ti等氧化性强的金属及合金的焊接；•焊接地点受限机动灵活性比焊条电弧焊差。三、气体保护焊氩弧焊、二保焊接利用特定的某种气体保护电弧和熔池的焊接方法称为气体保护焊。氩弧焊CO2焊定义：以氩气作为保护气体。1)氩弧焊分类：不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊以连续送进的金属丝做电极并填充焊缝；焊接电流较大，生产效率高，适用焊接较厚的焊接（t=8-25mm）；采用直流反接法，电弧稳定，焊Al时有“阴极破碎”作用；可采用自动焊或半自动焊。特点：•保护效果好，电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，焊接质量好；•热量集中，热影响区小，焊后变形小；•可全方位焊接，明弧可见，便于观察、易于自动控制；•氩气成本高，一般情况下不采用。用途：用于焊接易氧化的有色金属、合金钢和不锈钢。不熔化极氩弧焊电极特点：铈钨熔点高，发射电子能力强，适合做电极；电源性质：直流正接—钨极烧损小；直流反接—钨极烧损严重，电弧不稳，但能够起到“阴极破碎”的作用，能消除氧化膜。应用：焊接电流不能过大，只能焊接4mm以下的薄板；焊接钢材板时，采用直流正接法；焊接Al、Mg合金时，采用直流反接法或交流电源。2)CO2焊原理：焊丝经软导管、导嘴送出→从喷嘴中喷出CO2气体→保护焊丝端部及熔池优点：①成本低—仅是电弧焊的40%左右；②生产率高—比焊条电弧焊高1-4倍，没有渣壳，自动送丝；③操作性能好—明弧焊接，方便操作，适用于各种位置的焊接；优点：④质量较好—热量集中，热影响区较小，变形和产生裂纹的倾向性小。缺点：①CO2气体有氧化作用，应使用含锰、硅高的焊丝或含有相应合金元素的合金焊丝；②熔滴飞溅较为严重，焊缝外形不够光滑，容易产生气孔。应用：造船、机车车辆、汽车、农业机械，主要用于焊接30mm以下厚度的低碳钢和部分低合金结构钢。四、电渣焊视频特点：除引弧外，焊接过程中不产生电弧。原理：送丝→引燃电弧，熔化焊剂→形成一定深度的渣池→将焊丝插入渣池，电弧熄灭→电阻热使母材熔化→熔滴与熔渣发生化学反应，积聚渣池下→熔池上升→冷却水冷却成焊缝。定义：利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热进行焊接特点：①生产率高—厚大截面可一次焊成，不需开坡口；②焊缝缺陷少，焊接质量好—不易产生气孔、夹渣、裂纹和偏析；③成本低—省电，省溶剂；④焊件需正火热处理—热影响区较大，组织较为粗大。用途：厚度40mm以上的立焊直缝焊。五、电阻焊1.电阻焊视频定义：利用焊件接触面的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，在压力下形成接头的焊接方法。分类：点焊、缝焊、对焊设备要求：低电压、大电流特点：生产率高，可用于大批量生产；不需填充金属，焊接变形小；劳动条件好，操作简单；焊接设备复杂，投资大；对焊接厚度和接头形式有一定限制。+定义：利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间焊成一个个焊点的方法；+分流现象：当焊接下个焊点时，有一部分电流会流过已焊好的焊点的现象。+过程：柱状电极压紧在工件上→接通电流→接触处温度升高熔化→断电→继续保持压力或加大压力→液态熔核在压力下结晶。t↑→导电性↑→分流现象严重→点间距↑1)点焊汽车焊接2)缝焊+原理：利用旋转的圆盘状滚动电极代替柱状电极，精确控制通、断电时间，形成连续重叠焊点的方法。+特点：分流现象严重，电流为电焊的1.5-2倍；密封性好，适用于制造厚度3mm的薄壁结构，如油箱、小型容器和管道等。3)对焊+定义：利用电阻热使两个工件在整个接触面上焊接起来的方法。+分类：电阻对焊和闪光对焊电阻对焊+过程：两个工件接头平滑→施加预压力→端面紧密接触，压紧→通电→产生电阻热使工件接触处迅速加热至塑性状态→接头产生塑性变形而焊接起来。+要求：端面清洁，光滑+特点：接头毛刺少，外形圆滑+用途：端面简单、直径小于20mm强度要求不高的工件。闪光对焊+过程：通电→接触点金属迅速熔化、蒸发→液体金属在蒸汽压力作用下爆破，以火花形式从接触处飞出形成“闪光”→保持一段时间→待端面全部熔化后加压→接头产生塑性变形而焊接起来。+要求：接头端面尽量相同+特点：接头质量好，强度高；金属损耗大，需设隔离防护装置；+用途：重要零件，异类钢种的焊和。定义：利用熔点比母材低的钎料作填充金属，加热时钎料熔化而将焊件连接起来的焊接方法。原理：表面清理好的焊件→搭接形式接头→钎料放在接头的间隙附近或接头的间隙中→加热TT钎料熔点，钎料熔化（工件不熔化）并渗入到接头间隙中→液态钎料与工件金属相互溶解扩散→冷凝后即形成钎焊接头。六、钎焊视频分类：软钎焊和硬钎焊软钎焊硬钎焊钎料熔点≤450℃450℃性能特点接头强度≤100MPa工作温度较低接头强度200MPa工作温度较高应用受力不大的仪表、导电元件的焊接。受力较大的构件、刀具、工具的焊接。接头形式：板料搭接和套接。钎剂的作用：去除钎料及被焊金属表面的氧化膜、油污，改善钎料的润湿性，保护钎料及焊件不被氧化。特点及应用：①工件加热温度低，组织和力学性能变化小，变形小；接头光滑平整，工件尺寸精确；②可以焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的差别没有严格的限制；③复杂形状构件，生产率高（可同时焊接上千条焊缝）；④设备简单，投资少；⑤接头强度尤其是动载强度低，耐热性差，且焊前清理及组装要求较高。七、激光焊定义：利用聚焦的激光束轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种熔焊方法。特点：焊接速度快、能量密度高、灵活性大；可在大气中焊接，不需真空或气体保护；、非接触焊接，整个焊接过程进行得很快，焊接热影响区和焊接变形很小，特别适合于精密结构件和热敏感器件的焊接；易实现异种金属的焊接，也可用于非金属材料的焊接；缺点是设备复杂、投资大、功率较小，可焊接的厚度受到一定的限制。1.激光焊视频2.激光切割定义：利用激光束的热能实现切割的一种热切割方法。激光气化切割：利用激光束使材料局部在极短时间内被加热到沸点以上，并以蒸气形式逸出，形成割口。一般多用于极薄金属材料的切割。激光熔化切割：利用激光束将材料局部迅速加热到熔化状态，并借喷射惰性气体将熔化物吹掉，形成割口。主要用于非金属材料、不锈钢和易氧化的钛、铝及其合金等金属材料的切割。激光燃烧切割：利用激光束将金属材料迅速加热到燃点，喷射纯氧使金属连续燃烧，氧化物被氧气流吹走，形成割口。主要用于金属材料的切割。特点：具有速度快、割缝窄、热影响区小、切割表面光洁等优点。