焊接工藝的分類

1、焊接分類及焊接原理 引言 第一節(jié) 焊接的基本原理 第二節(jié) 焊條電弧焊 第三節(jié) 其它焊接方法 第四節(jié) 壓焊與釬焊 第五節(jié) 堆焊與熱噴涂 第六節(jié) 常用金屬材料的焊接 第七節(jié) 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計 參 考 資 料 引言引言 1、何為焊接？ 焊接是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料， 使工件達到結(jié)合的一種方法。 1）.熔焊 將待焊處母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法稱為熔焊。 2）.壓焊 焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或加熱），以完 成焊接的方法稱為壓焊。 3）.釬焊 釬焊是硬釬焊和軟釬焊的總稱。采用比母材金屬熔點低的 金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于母材溶 化溫度，利用

2、液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散 實現(xiàn)連接焊件的方法。 2、焊接分類 一、 焊接的實質(zhì) 二、 焊接熱過程對焊接接頭組織、性能的影響 三、 焊接應(yīng)力與變形 第一節(jié)第一節(jié) 焊接的基本原理焊接的基本原理 一、一、 焊接的實質(zhì)焊接的實質(zhì) 焊接的實質(zhì)是使兩個分離的物體通過加熱或加壓，或兩者并用， 在用或不用填充材料的條件下借助于原子間或分子間的聯(lián)系與質(zhì) 點的擴散作用形成一個整體的過程。 1. 焊接電弧 由焊接電源供給、具有一定電壓的兩極間或電極與母材間，在 氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強烈而持久的放電現(xiàn)象稱為焊接電弧。電弧燃 燒后，弧柱中充滿了高溫電離氣體，放出大量的熱能和強烈的光。 焊接電弧由陰極區(qū)

3、、陽極區(qū)和弧柱三部分組成。如圖3-1所示。陰 極區(qū)是電弧緊靠負電極的區(qū)域，陰極區(qū)很窄，約為0.1um-0.01um， 溫度約為2400K。陽極區(qū)是指電弧緊靠正電極的區(qū)域，陽極區(qū)較 陰極區(qū)寬，約為10um-1um，溫度約為2600K。電弧陽極區(qū)和陰極 區(qū)之間的部分稱為弧柱，弧柱區(qū)溫度最高，可達6000K-8000K。 焊接電弧兩端間（指電極端頭和熔池表面間）的最短距離稱為弧 長。 圖11-1 焊接電弧示意圖 2. 焊接的冶金特點 圖11-2 低碳鋼焊接熱影響區(qū)的組織變化 二、二、 焊接熱過程對焊接接頭組織、性能的影響焊接熱過程對焊接接頭組織、性能的影響 （一） 焊接熱循環(huán) 焊接時，電弧沿焊件逐漸

4、移動并對焊件進行局部加熱。 焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分稱為焊縫。焊縫及其 鄰近區(qū)域的總稱叫焊縫區(qū)。 在焊接過程中，焊縫區(qū)金屬從常溫被加熱到最高溫度， 然后再逐漸冷卻到常溫。由于焊件上各點所處的位置 不同，其被加熱的最高溫度亦不相同；而熱量的傳遞 需要一定的時間，故各點達到其最高溫度的時間亦不 相同。在焊接熱源作用下，焊件上某點的溫度隨時間 變化的過程稱為焊接熱循環(huán)。 (二)焊縫區(qū)的金屬組織與性能 1. 焊縫金屬區(qū) 焊縫金屬區(qū)指在焊接接頭橫截面上測量的焊縫金屬 的區(qū)域。熔焊時，是指由焊縫表面和熔合線所包圍的區(qū)域；電阻 焊時，是指焊后形成的熔核部分。 焊接加熱時，焊縫金屬區(qū)的溫度在液相線以上，母

5、材金屬和填 充金屬熔化后共同形成液態(tài)熔池。冷卻結(jié)晶是以熔池和母材交界 處半熔化狀態(tài)的母材金屬晶粒為結(jié)晶核心，沿著垂直于散熱面的 反方向生長，成為柱狀晶的鑄態(tài)組織。 2. 熔合區(qū) 焊縫與母材交接的過渡區(qū)，即熔合線處微觀顯示的母材 半熔化區(qū)。此區(qū)是焊縫和母材金屬的交界區(qū)，溫度在固相線和液 相線之間，焊接過程中母材金屬部分熔化，故亦稱半熔化區(qū)。熔 化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未熔化的金屬因加熱溫度過高成過熱 粗晶，其塑性和韌性明顯變差，容易產(chǎn)生裂紋和脆性破壞。雖然 此區(qū)只有0.1mm-0.4mm，但它對焊接接頭的性能影響很大，是焊 接接頭的危險區(qū)域之一。 3. 熱影響區(qū) 是焊接或切割過程中，材料因受熱的

6、影響（但未熔化） 而發(fā)生金相組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。按其組織特征又可分為 以下四個區(qū)域： （1） 過熱區(qū) 指焊接熱影響區(qū)中，具有過熱組織 或晶粒顯著粗大的區(qū)域。此區(qū)的溫度范圍為固相線至1100，因 加熱溫度過高，奧氏體晶粒急劇長大，使其塑性明顯下降，尤其 是沖擊韌度下降20-30，對于易淬火鋼，此區(qū)脆性更大，是 熱影響區(qū)中性能最差的部位。焊接剛度大的結(jié)構(gòu)件，此區(qū)容易產(chǎn) 生裂紋。 （2） 細晶區(qū) 此區(qū)溫度范圍為Ac3以上，而尚未達到過 熱溫度。由于焊后為空冷，相當(dāng)于熱處理后的正火組織，亦稱正 火區(qū)。此區(qū)的力學(xué)性能優(yōu)于母材金屬。 （3） 不完全重結(jié)晶區(qū) 此區(qū)溫度范圍為Ac3至Ac1之間。在此區(qū)

7、間珠光體已轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，部分鐵素體深入奧氏體，尚未溶入奧 氏體的鐵素體晶粒不斷長大?？绽鋾r，奧氏體又折出較細的鐵素 體，到Ar1線時，殘余奧氏體直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣参鼋M織珠光體，未深 入奧氏體的鐵素體卻將粗大晶粒保持下來，亦稱部分相變區(qū)。該 區(qū)金相組織很不均勻，力學(xué)性能較差。 （4） 再結(jié)晶區(qū) 此區(qū)溫度 范圍在Ac1至500-450之間。焊前經(jīng)過冷變形加工的焊件，由 于母材中有晶格畸變及碎晶組織，當(dāng)加熱到該溫度時，就會產(chǎn)生 回復(fù)及再結(jié)晶而細化，其力學(xué)性能提高。焊前未經(jīng)冷加工變形的 焊件不存在再結(jié)晶區(qū)。s 圖113 平板焊接過程中的應(yīng)力與變形形成原理示意圖 (二)焊接裂紋與焊接變形的形式 焊接時，在任何

8、情況下焊接應(yīng)力總是存在的。當(dāng)焊接應(yīng)力超過 該材料相應(yīng)溫度的屈服應(yīng)力時，焊件將產(chǎn)生變形；超過材料的斷 裂應(yīng)力時，焊件將會產(chǎn)生裂紋甚至斷裂。焊接裂紋包括縱向裂紋、 橫向裂紋、內(nèi)部裂紋、根部裂紋等；焊接變形的基本形式有角變 形、彎曲變形、波浪變形、收縮變形、扭曲變形、錯邊變形等， 見圖11-4。 圖11-4 焊接變形形式(a) 圖11-4 焊接變形形式(b) 圖11-4 焊接變形形式(c) 圖11-4 焊接變形形式(d) (三)預(yù)防和減小焊接應(yīng)力及焊接變形的措施 1. 合理設(shè)計焊接結(jié)構(gòu) 盡量減少焊縫及焊縫的長度和截面積， 并盡量使結(jié)構(gòu)中的所有焊縫對稱，避免交叉焊縫等，詳見 焊接結(jié)構(gòu)工藝性一節(jié)。 2.

9、 焊前預(yù)熱 焊前對焊件預(yù)熱，可減少焊件各部分的溫差， 對減小焊接應(yīng)力與變形較為有效。重要焊件可整體預(yù)熱， 還有局部預(yù)熱即焊前選擇焊件的合理部位局部加熱使其伸 長，焊后冷卻時，加熱區(qū)與焊縫同時收縮。 3. 反變形法 根據(jù)實驗或計算，確定工件焊后產(chǎn)生變形的方 向和大小，焊前將工件預(yù)先斜置或彎曲成等值反向角度， 以期達到焊后與所要求的工件角度正好吻合。 4. 剛性固定法 采用工裝夾具或定位焊固定，此法可顯著減小但不 能完全消除焊后殘余變形。 5. 選擇合理的焊接順序 應(yīng)盡量使焊縫的縱向和橫向都能自由收縮， 避免交叉焊縫處應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋；采用對稱焊接順序以減小變 形；長焊縫可采用分段退焊法或跳焊法。

10、 6. 錘擊焊縫法 用圓頭小錘對焊后紅熱的焊縫金屬進行均勻適度錘 擊，以延伸變形，補償其收縮，同時釋放出部分能量，減小焊接 應(yīng)力和變形。 7. 強迫冷卻法 將焊縫區(qū)的熱量迅速散掉，使焊接時金屬受熱面積 減小，此法又稱散熱法。 8. 焊后熱處理 采取去應(yīng)力退火的方法將焊件整體或局部加熱到 600-650，保溫一定時間后（不小于1h）緩慢冷卻，這樣可 消除焊接余應(yīng)力80-90。 (四)接變形的矯正 1. 機械矯正法 即用機械的方法將變形矯正過來，生產(chǎn)中常用 的設(shè)備有輥床、壓力機、矯直機等；薄板焊接最常見的變形 為波浪變形，其矯正較難，一般用錘擊法進行矯正 2. 火焰矯正法 采用局部加熱焊件的某些部

11、位，使其受熱時膨 脹，受周圍冷金屬制約引起長度方向被壓縮，冷卻時收縮而 矯正變形。 電弧焊是利用電弧作為熱源的熔焊方法，簡稱弧焊。焊條電弧 焊是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法。焊條電弧焊具有設(shè) 備簡單，操作靈活，成本低等優(yōu)點，且焊接性好，對焊接接頭的 裝配尺寸無特殊要求，可在各種條件下進行各種位置的焊接，是 生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的焊接方法。但焊條電弧焊時有強烈弧光和煙塵 污染，勞動條件差，生產(chǎn)率低，對工人技術(shù)水平要求較高，焊接 質(zhì)量不夠穩(wěn)定。因此，主要應(yīng)用于單件小批量生產(chǎn)中焊接碳素鋼、 低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼和對鑄鐵的補焊等。適宜板厚為 3mm-20mm。 一、焊條電弧焊電源 二、焊條 三

12、、焊條電弧焊接工藝規(guī)范 第二節(jié)第二節(jié) 焊條電弧焊焊條電弧焊 一、一、 焊條電弧焊電源焊條電弧焊電源 1. 電源的要求 焊條電弧焊電源應(yīng)具有適當(dāng)?shù)目蛰d電壓和較高的引弧電壓，以 利于引弧，保證安全；當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒時，焊接電流增大，電弧電 壓應(yīng)急劇下降；還應(yīng)保證焊條與焊件短路時，短路電流不應(yīng)太大； 同時焊接電流應(yīng)能靈活調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的焊件及焊條的要求。 2. 電源種類 （1） 交流弧焊機 它是一種特殊的降壓變壓器，具有結(jié)構(gòu)簡單、 噪聲小、成本低等優(yōu)點，但電弧穩(wěn)定性較差。 （2） 直流弧焊機 直流弧焊機有弧焊發(fā)電機（由一臺三相感應(yīng)電 動機和一臺直流弧焊發(fā)電機組成）和焊接整流器（整流式直流弧焊 機）兩

13、種類型。 二、二、 焊條焊條 焊條的組成和作用 焊條是涂有藥皮的供焊條電弧焊用的熔化電極，由藥皮和焊芯 兩部分組成。 焊芯在焊接過程中既是導(dǎo)電的電極，同時本身又溶化作為填充 金屬，與熔化的母材共同形成焊縫金屬；藥皮是壓涂在焊芯表面的 涂料層，主要作用是在焊接過程中造氣，起保護作用，防止空氣進 入焊縫；同時具有冶金作用，如脫氧、脫硫、脫磷和滲合金等；并 具有穩(wěn)弧、脫渣等作用，以保證焊條具有良好的工藝性能，形成美 觀的焊縫。 2. 焊條的分類 (1)焊條按熔渣的化學(xué)性質(zhì)分為兩大類 1）酸性焊條 溶渣呈酸性，藥皮中含大量SiO2、TiO2、MnO等氧 化 物。 2）堿性焊條 熔渣呈堿性，藥皮的主要成

14、分為CaCo3和CaF2 。 (2)焊條按用途可分為十一大類 碳鋼焊條、低合金鋼焊條、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。 (3) 焊條型號 由國家標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定各類焊條的型號編制方法。如標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定碳 鋼焊條型號為E，其中，字母E表示焊條；前二位數(shù) 字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值；第三位數(shù)字表示焊接位置， 0及1表示焊條適用于全位置（平焊、立焊、橫焊、仰焊）焊接， 2為平焊及平角焊，4表示焊條適用于向下立焊；第三位和第四 位數(shù)字組合時表示焊接電流種類及藥皮類型。在第四位數(shù)字后附 加R表示耐吸潮焊條；附加M

15、表示耐吸潮和力學(xué)性能有特殊規(guī) 定的焊條；附加-1表示沖擊性能有特殊規(guī)定的焊條。 3.焊條的選用 （1）按強度等級和化學(xué)成分選用 1）焊接一般結(jié)構(gòu)，如低碳鋼、低合金鋼結(jié)構(gòu)件時，一般選 與焊件強度等級相同的焊條，而不考慮化學(xué)成分相同或相近。 2）焊接異種結(jié)構(gòu)鋼時，按強度等級低的鋼種選用焊條。 3）焊接特殊性能鋼種，如不銹鋼、耐熱鋼時，應(yīng)選用與焊 件化學(xué)成分相同或相近的特種焊條。 4）焊件碳、硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大時，應(yīng)選用堿性焊條。 5）焊接鑄造碳鋼或合金鋼時，因為碳和合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 較高，而且多數(shù)鑄件厚度、剛度較大，形狀復(fù)雜，故一般選用 堿性焊條。 （2）按焊件的工況條件選用焊條 1）焊接承受動

16、載、交變載荷及沖擊載荷的結(jié)構(gòu)件時，應(yīng)選用堿 性焊條。 2）焊接承受靜載的結(jié)構(gòu)件時，應(yīng)選用酸性焊條。 3）焊接表面帶有油、銹、污等難以清理的結(jié)構(gòu)件時，應(yīng)選用酸 性焊條。 4）焊接在特殊條件，如在腐蝕介質(zhì)、高溫等條件下工作的結(jié)構(gòu) 件時，應(yīng)選用特殊用途焊條。 （3）按焊件形狀、剛度及焊接位置選用焊條 1）厚度、剛度大、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選用堿性焊條。 2）厚度、剛度不大，形狀一般，尤其是均可采用平焊結(jié)構(gòu)件， 應(yīng)選用適當(dāng)?shù)乃嵝院笚l。 3）除平焊外，立焊、橫焊、仰焊等焊接位置的結(jié)構(gòu)件應(yīng)選用全 位置焊條。 三、三、 焊條電弧焊接工藝規(guī)范焊條電弧焊接工藝規(guī)范 1. 焊條直徑的選擇 焊條直徑主要取決于焊件厚

17、度、接頭形式、焊 縫位置、焊層（道）數(shù)等因素。根據(jù)焊件厚度平焊時焊條的選用 原則：一般當(dāng)焊件板厚t4mm時，焊條直徑d=t；當(dāng)t4mm時， 常采用多層焊，焊條直徑為4mm-6mm。 2. 焊接電流的選擇 焊接電流大小根據(jù)焊條直徑來選擇。 焊接電流選擇亦可用經(jīng)驗公式進行估算，估算公式為：I=Kd，式 中I-焊接電流（A）；d-焊條直徑（mm）；K-經(jīng)驗系數(shù)，常取30- 40（A/mm）。 一、 埋弧焊 二、 氣體保護電弧焊 三、 電渣焊 四、 等離子弧焊 五、 電子束焊 六、 激光焊 第三節(jié)第三節(jié) 其它焊接方法其它焊接方法 一、一、 埋弧焊埋弧焊 1. 定義：電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法稱為

18、埋弧焊。 2. 特點： 1）生產(chǎn)率高； 2）焊接質(zhì)量高、穩(wěn)定； 3）節(jié)約金屬材料； 4）改善勞動條件。 3. 應(yīng)用：常用來焊接厚度為6mm-60mm的長直焊縫和較大直徑 （一般不小于250mm）的環(huán)形焊縫。 二、二、 氣體保護電弧焊氣體保護電弧焊 用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊，簡稱氣 體保護焊。 （一） 氬弧焊 1. 定義：氬弧焊是使用氬氣作為保護氣體的氣體保護焊。 2. 特點： 1）焊件不易氧化； 2）便于操作，容易實現(xiàn)全位置自動化； 3）焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形； 4）焊縫致密，成形美觀； 5）焊接成本高。 3. 應(yīng)用：主要用于焊接易氧化的有色金屬和合金鋼，如鋁、鎂

19、、 鈦及其合金、耐熱鋼、不銹鋼等。為了防止保護氣流破環(huán)，氬弧 焊只能在室內(nèi)進行。 （二） 二氧化碳氣體保護焊 1. 定義：利用CO2作為保護氣體的氣體保護焊，簡稱CO2焊。 2. 特點： 1）電流密度大，生產(chǎn)效率高； 2）焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形； 3）焊縫氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，接頭抗裂性好； 4）焊接成本低。 三、三、 電渣焊電渣焊 1. 定義：電渣焊是利用電流通過液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進行焊接 的方法。 2. 特點： 1）厚大截面可一次焊成，生產(chǎn)效率高； 2）焊縫金屬比較純凈； 3）接頭組織粗大，焊后需進行正火處理。 目 前 四、四、 等離子弧焊等離子弧焊 1. 定義：借助水冷噴嘴對電弧的拘

20、束作用，獲得較高能量密度的等 離子弧進行焊接的方法稱為等離子弧焊。 2. 特點： 1）焊件不易氧化； 2）便于操作，容易實現(xiàn)全位置自動化； 3）焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形； 4）焊縫致密，成形美觀； 5）電弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁結(jié)構(gòu)； 6）弧柱溫度高，焊接速度快，生產(chǎn)率高。 應(yīng)用國防工業(yè) 圖11-5 等離子弧焊 五、五、 電子束焊電子束焊 定義：利用加速和聚焦電子束轟擊置于真空或非真空中焊件所生的 熱能進行焊接的方法稱為電子束焊。 2. 特點： 1）焊縫金屬純度高； 2）焊縫表面質(zhì)量好，內(nèi)部熔合性好； 3）焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形； 4）控制靈活，精度高，適應(yīng)性強。 3. 應(yīng)用：

21、電子束焊應(yīng)用廣泛，從微型電子線路組件、真空膜盒、鉬 箔蜂窩結(jié)構(gòu)、原子燃料器件到大型的導(dǎo)彈外殼都可以采用電子束焊 接。此外，熔點、導(dǎo)熱性、溶解度相差很大的異種金屬，在真空中 使用的器件和內(nèi)部要求真空的密封器件等，用真空電子束焊接也能 得到良好接頭。 圖11-6 電子束焊 六、六、 激光焊激光焊 1. 原理：利用激光器受激產(chǎn)生的激光束，通過聚焦系統(tǒng)聚焦到十分 微小的焦點，當(dāng)調(diào)焦到焊件接頭處時，光能轉(zhuǎn)換為熱能，從而使金 屬熔化形成接頭。 2. 特點： 1）焊接熱影響區(qū)極小，焊件難于變形； 2）焊件不易被氧化，可在空氣中焊接； 3）焊接設(shè)備與焊件間無接觸，可焊接難于接近的接頭。 圖11-7 激光焊 焊

22、接過程中，必須對焊件施加壓力 （加熱或不加熱），以完成焊接的方 法稱為壓焊。 一、 電阻焊 二、摩擦焊 三、釬焊 第四節(jié)第四節(jié) 壓焊與釬焊壓焊與釬焊 工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近 區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法稱為電阻焊。 電阻焊分為對焊、點 焊和縫焊。 (一)對焊 對焊是使用兩個被焊工件沿整個接觸面焊合的電阻工藝。按工藝不 同可分為電阻對焊和閃光對焊。見圖3-8。 1. 電阻對焊 電阻對焊是將工件裝配成對接接頭，使其端面緊密接 觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。 電阻對焊適用于直徑20mm以下的棒料和管材的焊接。 2. 閃光對焊 工

23、件裝配成對接接頭，接通電源，并使其端面逐漸移近達 到局部接觸，利用電阻熱加熱這些接觸點（產(chǎn)生閃光），使端面金屬熔 化，直至端部在一定深度范圍內(nèi)達到預(yù)定溫度時，迅速施加頂鍛力完成 焊接的方法，稱為閃光對焊。 閃光對焊廣泛應(yīng)用于建筑、機械制造、 電氣工程等部門，如鋼筋、鋼管、汽車輪緣、自行車輪圈、切削刀具， 以及鋁銅電纜過渡接頭的焊接等。 一、一、 電阻焊電阻焊 圖11-8 對焊 (二)電阻點焊 電阻點焊是焊件裝配成搭接 接頭，并壓緊在兩電極之間，利 用電阻熱熔化母材金屬，形成焊 點的電阻焊方法，見圖11-9。 電阻點焊主要適用于各種薄板、 板料沖壓結(jié)構(gòu)及鋼筋構(gòu)件，廣泛 應(yīng)用于飛機、汽車、拖拉機、

24、農(nóng) 機、輕工、電子器件、儀表和日 常生活用品的生產(chǎn)中。 圖11-9 點焊 (三)膠接點焊 膠接點焊是以膠接加強電阻點焊強度的連接方法。它是近年來發(fā) 展起來的新工藝。與電阻點焊相比，膠接點焊接頭的搭接抗剪強度可 提高3倍，疲勞強度可提高9倍。 (四)縫焊 工件裝配成搭接接頭、對接接頭、T形接頭、角接接頭等接頭形 式（如圖3-11所示），并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓工件并轉(zhuǎn)動， 連續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條連續(xù)焊縫的電阻焊方法稱為縫焊，見圖3- 10。 縫焊主要應(yīng)用于焊縫較規(guī)則，有密封要求的3mm以下薄壁結(jié)構(gòu)， 如消聲器、油箱、小型容器等。 圖11-11 常用焊接接頭形式（a） 圖11-11 常用焊

25、接接頭形式(b) 圖11-11 常用焊接接頭形式(c) 圖11-11 常用焊接接頭形式(d) 摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端面達 到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種壓焊方法。 摩擦焊的特點：焊接表面不易氧化，接頭質(zhì)量穩(wěn)定，不 易產(chǎn)生夾渣、氣孔等缺陷，廢品率低，無需焊條、焊劑及填 充金屬，操作簡單、成本低、生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)機械化， 自動化。同種金屬及異種金屬均可施焊。摩擦焊適用于圓形 截面的棒材或管材，亦可將管材焊在平板上。實心焊件截面 直徑為2mm-100mm，空心焊件最大外徑可達幾百毫米。 二、摩擦焊二、摩擦焊 釬焊是硬釬焊和軟釬焊的總稱。采用比母材熔點低的金 屬材料

26、作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于母 材熔化溫度，利用液態(tài)釬料料潤濕母材，填充接頭間隙并與 母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的方法。常用釬焊設(shè)備見圖11- 12、11-112。 三、釬焊三、釬焊 圖11-12 網(wǎng)帶式釬焊爐 圖11-13 保護氣氛銅釬焊爐 一、堆焊 為增大或恢復(fù)焊件尺寸，或使焊件表面獲得具有特殊性能的熔 敷金屬而進行的焊接稱為堆焊。 堆焊的目的是提高零件表面的耐磨、耐熱、耐蝕等性能或修復(fù) 已磨損的零件使其恢復(fù)原尺寸。堆焊時必須根據(jù)其目的不同選用合 適的堆焊焊條，國家標(biāo)準(zhǔn)GB984-85對各種不同堆焊焊條的型號、堆 焊層金屬化學(xué)成分、堆焊后硬度等指標(biāo)都作出了詳細規(guī)定。需要時 可

27、進行查閱。 金屬極焊條電弧焊堆焊是最簡單的堆焊方法，堆焊時采用小電 流、短電弧。為了防止焊件變形和減小焊接應(yīng)力，堆焊時應(yīng)盡量縮 小熱影響區(qū)。為了使熱量分散，焊道間可采用間跳堆焊，縱向?qū)ΨQ 堆焊或螺旋形堆焊，見圖11-14，若需多層堆焊時，層與層之間的堆 焊方向可互成90度。 第五節(jié)第五節(jié) 堆焊與熱噴涂堆焊與熱噴涂 圖11-14 堆焊焊道形式 二、熱噴涂 熱噴涂是將熔融狀態(tài)的噴涂材料，通過高速氣流使其霧化噴 射在零件表面上，形成噴涂層的一種金屬表面加工方法。噴涂材料可 以是線材，也可以是粉末材料。噴槍熱源可以是氣體火焰，也可以是 電弧或等離子弧等。 金屬噴涂時，由于熔融金屬被霧化后高速噴射到金屬

28、表面， 所以噴涂層含有金屬氧化物粒子，比軋制材料更硬、更脆、且具有多 孔性。除各種金屬線材的噴涂外，還可以噴涂制成粉末材料的陶瓷、 玻璃、塑料等非金屬材料，以滿足各種零件表面性質(zhì)的使用要求。 一、金屬材料的焊接性 二、碳素鋼的焊接 三、低合金鋼的焊接 四、不銹鋼的焊接 五、鑄鐵的補焊 六、有色金屬的焊接 第六節(jié)第六節(jié) 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 金屬材料的焊接性是指材料在限定的施工條件下，焊接成 按規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。焊接性受 材料、焊接方法、構(gòu)件類型及使用要求四個因素的影響。焊接性 的好壞主要從兩個方面來衡量。一是焊接工藝性的優(yōu)劣，如焊接 接頭產(chǎn)生的缺陷，

29、尤其是出現(xiàn)各種裂紋傾向的大小；二是焊接接 頭在使用過程中的可靠性，如焊接接頭的力學(xué)性能、耐蝕、耐熱、 導(dǎo)電、導(dǎo)磁等方面性能的持久性。一般情況下，合金的含碳量越 高，其焊接性就會越差。 一、金屬材料的焊接性一、金屬材料的焊接性 二、碳素鋼的焊接二、碳素鋼的焊接 低碳鋼的焊接 低碳鋼塑性好，一般沒有淬硬傾向，對焊接熱過程不敏感， 具有良好的焊接性。焊接時一般不需要采取特殊的工藝措施即可獲得 優(yōu)質(zhì)接頭。但對于厚度大于50mm的構(gòu)件，需用多層焊，焊后應(yīng)進行消 除應(yīng)力退火；在低溫條件下焊接剛度大的構(gòu)件時，由于溫差大而變形 又受到限制，會導(dǎo)致較大的焊接應(yīng)力，應(yīng)進行焊前預(yù)熱，重要構(gòu)件常 進行焊后去應(yīng)力退火或

30、正火。 低碳鋼可以用各種方法進行焊接，常用的是焊條電弧焊、埋 弧焊、電阻焊、電渣焊和氣體保護焊。一般結(jié)構(gòu)常使用酸性焊條，如 E4303，E4320，E4301，E4310等；對于承受重載或低溫下工作的重要 構(gòu)件，以及厚度大、剛度大的構(gòu)件可采用低氫型焊條，如E5015， E5016、E4316等。埋弧焊一般采用H08A或H08MnA焊絲，配以HJ431焊 劑進行焊接。 補焊而很少用于構(gòu)件的焊接。 中、高碳鋼的焊接 中、高碳鋼屬于淬火鋼，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，其淬硬 傾向漸趨嚴(yán)重，焊接性明顯變差。通常焊接中碳鋼的鑄件或鍛件， 焊接時一般從兩方面著手：一是選用適當(dāng)?shù)暮笚l，如抗裂性好的低 氫型焊條或

31、奧氏體不銹鋼焊條等；二是采用一定的焊接工藝措施， 如焊前預(yù)熱工件，采用細焊條、小電流、開坡口、多層焊，防止母 材金屬過多地深入焊縫，以防止產(chǎn)生熱裂紋，并采用焊后緩冷以防 止產(chǎn)生冷裂紋等。 高碳鋼工件則只用于補焊而很少用于三、低合金鋼的焊接 低合金鋼焊接經(jīng)常出現(xiàn)的問題 （1） 熱裂紋 熱裂紋指焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固 相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋。其原因在于低合金鋼的焊接過程 中銅、硼、氮等元素成為形成裂紋的敏感元素。 （2） 冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度下（對于鋼來說在Ms溫度以 下）時產(chǎn)生的焊接裂紋稱為冷裂紋。冷裂紋常發(fā)生在高強度鋼的厚板 結(jié)構(gòu)中。其原因是接頭的剛度大，造成

32、的局部應(yīng)力大，或在冷卻過程 中氫析出后聚集造成局部應(yīng)力超過了鋼的強度極限。 （3） 白點 在焊縫金屬拉斷面上，出現(xiàn)的如魚目狀的一種白色圓形 斑點稱為白點。其產(chǎn)生原因是焊接過程中吸收了過量的氫，故又稱氫 白點。 低合金鋼焊接主要根據(jù)不同鋼號的屈服點等級選擇焊接材料，應(yīng)遵守 等強度（某些鋼號應(yīng)考慮成分相同或相近）原則。對于厚度大、剛度 大的構(gòu)件或在低溫下焊接時應(yīng)考慮使用低氫型焊條，焊前進行預(yù)熱等， 嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)范施焊。 三、低合金鋼的焊接三、低合金鋼的焊接 五、鑄鐵的補焊五、鑄鐵的補焊 為修補工作（鑄件、鍛件、機械加工件或焊接結(jié)構(gòu)件）的缺陷 而進行的焊接稱為補焊。 1. 避免白口和裂紋的措施

33、 白口組織出現(xiàn)的主要因素是碳含量高。如 果能使焊縫金屬緩慢冷卻、調(diào)整熱循環(huán)，使碳元素可以自由地游離出 來，就可以降低白口組織的形成；若能進一步調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成 分則會達到更好的效果。硅、鋁等是促進石墨化元素，其含量的提高 可促進碳以石墨形態(tài)析出；而硫、鉻等則是反石墨化元素。在焊接材 料中應(yīng)增大促進石墨化元素的含量，降低反石墨化元素的含量，以防 止或降低白口的形成傾向。同時，在焊接過程中應(yīng)采取種種措施，減 小焊接應(yīng)力，防止裂紋的產(chǎn)生 (一)銅及銅合金的焊接 1.銅及銅合金的焊接特點 1）導(dǎo)熱性強（純銅的熱導(dǎo)率約為低碳鋼的8倍），因此要求強熱 源，否則容易產(chǎn)生焊不透等缺陷。對于厚而大工件焊前需

34、預(yù)熱。 2）膨脹系數(shù)大，液固轉(zhuǎn)變時的收縮也大。因此焊接時易產(chǎn)生較 大的焊接應(yīng)力，變形和裂紋傾向大。 3）液態(tài)時易氧化生成Cu2O，結(jié)晶時和銅形成低熔點的共晶體， 也是產(chǎn)生裂紋的原因之一。 4）液態(tài)時吸氣性強，特別容易吸收氫，若凝固時析出不充分容 易生成氣孔。 5）銅的電阻極小，故不適于采用電阻焊。 六、有色金屬的焊接六、有色金屬的焊接 一、焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇 二、焊接結(jié)構(gòu)的工藝性 三、焊接接頭的形式與坡口 第七節(jié)第七節(jié) 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計 在滿足結(jié)構(gòu)使用要求的條件下，盡量選擇焊接 性能較好的材料。一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.25的 碳素鋼和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.20的低合金都具有 良好的焊接性，應(yīng)盡量采用；碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 0.50的碳素鋼和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.40的合金 鋼焊接性不好，應(yīng)盡量避免采用。同一