百度文庫(kù)第29章焊接

1、A thesis submitted toin partial fulfillment 第二十九章焊接第一節(jié)概述焊接(welding)是通過局部加熱或加壓（或二者同時(shí)）的方法，借助金屬內(nèi)部原子之間的擴(kuò)散與結(jié)合，將分離的金屬連接成為一個(gè)不可拆卸的整體、形成永久性接頭的加工過程。一、焊接的分類焊接方法很多，一般可分為三類：1、熔化焊（fusion welding，fuse welding）將焊接接口處的金屬加熱到熔化狀態(tài)，經(jīng)過冷卻結(jié)晶形成接頭的焊接方法，這類焊接一般都需加入填充金屬。常用的電弧焊（電焊）、氧-乙炔焊（氣焊）均屬此類。2、壓力焊（pressure welding，welding wi

2、th pressure）在焊接接口處加壓，并在壓力作用下形成焊接接頭的焊接方法。3、釬焊（brazing，soldering）利用比焊件熔點(diǎn)低的釬料和焊件同時(shí)加熱，使釬料熔化（但焊件并不熔化）后填滿焊件連接處的間隙，待釬料凝固后形成焊接接頭的焊接方法。二、焊接的特點(diǎn)焊接的優(yōu)點(diǎn)： 1、節(jié)省材料和工時(shí)用焊接代替鉚接，可以節(jié)省15%20%的金屬材料，不僅降低了消耗，而且還減輕了自重。同時(shí)，還可大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約大量工時(shí)，提高生產(chǎn)率。2、接口的強(qiáng)度和嚴(yán)密性高。3、化大為小，拼小成大，可用小型鑄、鍛設(shè)備來生產(chǎn)大的零件。4、操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。由于焊接具有以上優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用十分廣泛，在國(guó)

3、民經(jīng)濟(jì)各部門中發(fā)揮著極其重要的作用。焊接的主要缺點(diǎn)是不可拆卸。第二節(jié) 手工電弧焊 手工電弧焊（manul arc welding）是利用電弧產(chǎn)生的熱量來加熱和熔化金屬進(jìn)行焊接的一種手工操作焊接方法。其設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，是最常用的一種焊接方法。一、焊接過程及基本原理手工電弧焊以電弧(electric arc, arc)為熱源，焊接前，焊條（通過焊鉗）和工件分別接到電焊機(jī)輸出端的兩極。焊接時(shí)，首先在工件和焊條間引出電弧，電弧同時(shí)將工件和焊條熔化，隨著電弧沿焊接方向前移，被熔化的金屬迅速冷卻，凝結(jié)成焊縫，從而使兩工件牢固的地連接在一起。二、焊接電弧焊接電弧（welding arc）是在焊條和焊件之

4、間的氣體介質(zhì)中發(fā)生的持久而強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，其溫度高，熱量集中，電弧的熱量與焊接電流成正比。焊接時(shí)的電弧必須是穩(wěn)定的。1、焊接電弧的引燃電弧產(chǎn)生的條件是氣體要成為導(dǎo)電體。通常氣體是不導(dǎo)電的，氣體成為導(dǎo)體則需要兩個(gè)條件，即陰極電子發(fā)射和氣體電離。當(dāng)焊條與焊件瞬時(shí)接觸時(shí)，相當(dāng)于弧焊電源短接。短路產(chǎn)生了大量電阻熱，使金屬熔化，甚至蒸發(fā)、氣化，引起強(qiáng)烈的電子發(fā)射和氣體電離。這時(shí)，再把焊條與焊件之間拉開一點(diǎn)距離（34mm），由于電源電壓的作用，在這段距離內(nèi)，形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，又促使產(chǎn)生電子發(fā)射。同時(shí)，加速氣體的電離，這樣使帶電粒子在電場(chǎng)作用下向兩極定向運(yùn)動(dòng)?；『鸽娫床粩嗟毓┙o電能，新的帶電粒子不斷得到補(bǔ)充，

5、形成連續(xù)燃燒的電弧。2、焊接電弧的構(gòu)造和溫度分布 采用直流電源時(shí)，焊接電弧可劃分為三個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)，三個(gè)區(qū)域中產(chǎn)生的熱量和溫度分布是不均勻的。電弧靠近陰極很薄的一層為陰極區(qū)。陰極區(qū)放出的熱量為電弧總熱量的36%左右，其溫度的高低決于陰極的材料，可達(dá)24003500K。電弧靠近陽極很薄的一層為陽極區(qū)。陽極區(qū)放出的熱量為電弧總熱量的43%左右，其溫度略高于陰極區(qū)，可達(dá)26004200K。陰極區(qū)與陽極區(qū)之間的部分為弧柱（arc stream）。其長(zhǎng)度基本等于電弧長(zhǎng)度，放出的熱量為電弧總熱量的21%左右，弧柱中心的溫度可達(dá)24003500K。焊接電源既可是直流電源也可是交流電源。由于三

6、個(gè)區(qū)域發(fā)出的熱量不同，使用直流電源焊接時(shí)就有兩種不同的接法：若把陽極連接在焊件上，陰極連接在焊條上，則稱為正接法（straight polarity）。采用正接法時(shí)，電弧中的熱量大部分集中在焊件上，可加快焊件的熔化速度，多用于焊接較厚的工件。反之，若焊件接陰極，焊條接陽極，則稱為反接法（reversed polarity）。反接法常用于焊接較薄的工件或不需要高熱量的工件。使用交流電源時(shí)，陽極和陰極不斷變化，沒有正反接法的差別。 三、電焊機(jī) 電焊機(jī)（arc welding machine）是供給焊接電源的專用設(shè)備，按其供給的焊接電流種類的不同，弧焊機(jī)分交流弧焊機(jī)和直流弧焊機(jī)兩類。 交流弧焊機(jī)具有

7、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、使用可靠、效率高、噪音小、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較廣，但在電弧穩(wěn)定性方面有些不足。直流弧焊機(jī)具有引弧容易、電弧穩(wěn)定、焊接質(zhì)量好、可根據(jù)焊件情況選用不同的接法等優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高、維修困難、使用時(shí)噪音大，因此只用于焊接薄鋼板、鑄鐵、有色金屬、合金鋼以及其它重要工件。四、電焊條1、電焊條的組成 電焊條（electrode，metal pencil）由焊條芯（welding rod core）和藥皮兩部分組成。焊條芯（welding rod core）是一根具有一定直徑和長(zhǎng)度的金屬絲，是組成焊縫金屬的主要材料。其作用是：(1)作為電極，產(chǎn)生電弧；(2)熔化后作為填充金屬，

8、與熔化后的工件一起形成焊縫。為了保證焊接質(zhì)量，國(guó)標(biāo)對(duì)焊條芯的化學(xué)成分和質(zhì)量有一定限制。焊接碳素鋼時(shí)，焊條芯的材料常用08、08和08，焊接合金鋼或不銹鋼時(shí)，則應(yīng)采用相應(yīng)鋼種的焊條芯。焊條的直徑和長(zhǎng)度是指焊條芯的直徑和長(zhǎng)度。藥皮（electrode coating）是由礦石粉和鐵合金粉等按一定比例配制而成，其作用是：（1）使電弧容易引燃并保持電弧的穩(wěn)定；（2）焊接時(shí)向焊縫中添加有益的合金元素，改善焊縫質(zhì)量，提高焊縫金屬的機(jī)械性能；（3）形成熔渣，保護(hù)熔化金屬不被氧化。2、電焊條的分類和牌號(hào)手工電弧焊焊條共分十大類：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、鑄鐵焊條、鎳及鎳

9、合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條。每大類中，按其重要性能的不同又分若干小類。為便于管理和選用，通用的焊條牌號(hào)方法是：牌號(hào)前用大寫字母表示焊條所屬的大類，結(jié)構(gòu)鋼焊條用，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條用、不銹鋼焊條用或、鑄鐵焊條用。字母后面是三位數(shù)字，前兩位數(shù)字表示各大類中的小類，第三位數(shù)字表示藥皮類型及焊接電源。對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼焊條，前兩位數(shù)字表示焊縫金屬抗拉強(qiáng)度等級(jí)（抗拉強(qiáng)度的十分之一，單位）。第三位數(shù)字的含義是：1藥皮為氧化鈦型，焊接電源為直流或交流；2藥皮為氧化鈦鈣型，焊接電源為直流或交流；6藥皮為低氫鉀型，焊接電源為直流或交流；7藥皮為低氫鈉型，焊接電源為直流。例如：表示低氫鉀型藥皮

10、，焊接電源為直交流兩用的碳素結(jié)構(gòu)鋼焊條，焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度。根據(jù)焊條藥皮熔化后的熔渣特征，焊條可分為酸性焊條和堿性焊條。酸性焊條藥皮的成分主要是氧化鐵、氧化錳、氧化鈦等，具有較強(qiáng)的氧化性，焊接時(shí)藥皮中的合金元素?zé)龘p大，焊縫的機(jī)械性能，特別是塑性和沖擊韌性較低。但由于酸性焊條中碳的氧化造成熔池的沸騰，有利于溶熔池中的氣體逸出，不易產(chǎn)生氣孔，因此對(duì)焊縫中的鐵銹、油脂和水分的敏感性不大。酸性焊條適用于一般低碳鋼和強(qiáng)度較低的普通低合金鋼的焊接。堿性焊條藥皮中含有較多的大理石和瑩石，并含有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳作為保護(hù)氣體，與酸性焊條相比，堿性焊條的保護(hù)氣體中含氫很少

11、，故又稱為低氫焊條。堿性焊條能使焊縫金屬具有良好的機(jī)械性能，沖擊韌性較高，抗裂性較好。但堿性焊條穩(wěn)弧性差，易產(chǎn)生氣孔，焊縫成形不美觀，脫渣困難，焊前必須清除油污和鐵銹，另外采用堿性焊條時(shí)，應(yīng)采用直流反接并注意排除有毒氣體（氟化氫）。堿性焊條主要適用于焊接重要結(jié)構(gòu)，如壓力容器、合金結(jié)構(gòu)鋼等。五、焊接工藝手工電弧焊的焊接工藝主要包括焊接接頭型式的選擇、焊縫的空間位置的確定、焊接規(guī)范的選擇等。1、焊接接頭型式手工電弧焊常用的焊接接頭型式有對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭和丁字接頭四種，其中，對(duì)接接頭是采用最多的一種接頭形式。當(dāng)被焊工件較薄時(shí)，在工件接頭處只要留出一定的間隙，就能保證焊透；當(dāng)工件較厚時(shí)，要

12、保證焊透，就必須在焊接前把工件的待焊處加工成為所需的幾何形狀（坡口）。坡口形式可根據(jù)實(shí)際情況選擇。2、焊縫的空間位置 按焊縫的位置不同，焊接可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊。其中平焊時(shí)操作方便，生產(chǎn)率高，焊縫質(zhì)量也容易保證，在焊接時(shí)應(yīng)盡量在平焊位置施焊。在進(jìn)行立焊和仰焊時(shí)，由于重力的作用，熔化金屬向下滴落而造成施焊困難，應(yīng)盡量避免。若不得不采用立焊和仰焊時(shí)，則應(yīng)選用較小的焊條直徑和較小的焊接電流進(jìn)行短弧操作。3、焊接規(guī)范手工電弧焊的焊接規(guī)范主要包括焊條直徑和焊接電流。焊接規(guī)范選擇的合適與否直接影響著焊接的質(zhì)量和工作效率。焊條直徑主要根據(jù)工件厚度來選擇，工件越厚，焊條直徑一般應(yīng)越大，選擇焊條直徑時(shí)可

13、參考表29-1Page: 4同上或羅會(huì)昌204。工件較厚時(shí)，還要采用多層焊，多層焊的關(guān)鍵是要保證焊縫根部熔透。多層焊時(shí)，第一層應(yīng)選用直徑較小的焊條，以后各層可根據(jù)工件厚度選用較粗的焊條。 焊接電流主要根據(jù)焊條直徑來選擇，一般情況下，焊條直徑越大焊接電流應(yīng)越大，焊接電流通常按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。另外，選擇焊接規(guī)范時(shí)還應(yīng)綜合考慮接頭型式、焊縫位置等多種因素。例如，平焊時(shí)操作容易，可選用較大的焊接電流。第三節(jié)氣焊與氣割氣焊是利用氧氣和可燃?xì)怏w（一般是乙炔）混合燃燒所產(chǎn)生的熱量來加熱和熔化金屬進(jìn)行焊接的一種焊接方法。用上述氣體燃燒所產(chǎn)生的熱量切割金屬，則稱為氣割。因?yàn)闅夂傅幕鹧嬗幸欢ǖ谋Ｗo(hù)和還原作用，故氣焊

14、的焊接質(zhì)量較好，同時(shí)氣焊不需要電源，可在無電源的地點(diǎn)進(jìn)行焊接，因此其應(yīng)用較廣泛。但氣焊的熱量分散且溫度較低（一般只能達(dá)到3000°左右），焊接變形較大，目前多用于焊接薄鋼板、有色金屬及其合金、需要預(yù)熱和緩冷的工具鋼及鑄鐵工件。氣割多用于鋼材的下料及焊件的坡口加工。一、氣焊設(shè)備 氣焊設(shè)備主要有：乙炔發(fā)生器、回活防止器、氧氣瓶、減壓器、焊炬等。它們用管道連接起來形成整套系統(tǒng)。 1、乙炔發(fā)生器 乙炔發(fā)生器是使電石和水發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔氣體，并自動(dòng)保持一定的乙炔量與壓力的設(shè)備。乙炔發(fā)生器的類型較多，圖29-8Page: 5汽修金工169是較常用的一種排水式乙炔發(fā)生器。該設(shè)備乙炔的工作壓力為兆

15、帕。為提高效率，保證安全，乙炔也可集中生產(chǎn)，用鋼瓶貯運(yùn)。使用時(shí)打開鋼瓶，乙炔氣體通過減壓器后供氣焊用。乙炔瓶的外表涂白色，并用紅漆寫有“乙炔”字樣；輸送乙炔的橡皮管為紅色。 2、回火防止器 在氣焊或氣割時(shí)，由于氣體壓力不正?；蚝缸於氯仍驎?huì)發(fā)生火焰沿導(dǎo)管倒燃的情況，這種現(xiàn)象稱為回火。若火焰倒燃到乙炔發(fā)生器，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重爆炸?；鼗鸱乐蛊鞯淖饔镁褪茄b在乙炔發(fā)生器的輸出管路上，防止回火現(xiàn)象的發(fā)生。 3、焊炬 焊炬的外形如圖29-9Page: 5汽修金工170。打開氧氣閥門和乙炔閥門，兩種氣體便進(jìn)入混合管內(nèi)，均勻混合后從焊嘴噴出即可點(diǎn)燃火焰。調(diào)節(jié)氧氣閥門和乙炔閥門可改變兩種氣體的比例，以便形成適合不同

16、要求的火焰。焊接結(jié)束后，應(yīng)先關(guān)乙炔閥門后關(guān)氧氣閥門。一般焊炬?zhèn)溆?種大小不同的焊嘴，可根據(jù)工件的不同而調(diào)換。 4、氧氣瓶 氧氣瓶是貯存高壓氧氣的容器，容積一般為40升，貯氣最大壓力為，輸出氧氣時(shí)必須經(jīng)過減壓器減壓。氧氣瓶外表涂天藍(lán)色并用黑漆寫有“氧氣”字樣，輸出氧氣的管道采用綠色或黑色導(dǎo)管。 5、減壓器 減壓器是將高壓氣體降為低壓氣體的調(diào)節(jié)裝置，其作用是將氧氣瓶中流出的氧氣壓力降到所需工作壓力，并保持壓力穩(wěn)定。如圖29-10Page: 5同上是較常用的單級(jí)反作用式減壓器。 二、氣焊火焰 氣焊時(shí)，因氧氣和乙炔的比例不同可得到三種不同性質(zhì)的火焰（如圖29-11Page: 6羅會(huì)昌208）。 1、正

17、常焰，又稱中性焰，氧氣與乙炔的體積比為1。這種火焰乙炔燃燒較完全，應(yīng)用較多，常用于焊接低碳鋼、中碳鋼、紫銅及鋁合金。 2、氧化焰，氧氣與乙炔的體積比大于，對(duì)工件有氧化作用，一般較少采用，只用來焊接黃銅工件。 3、碳化焰，氧氣與乙炔的體積比小于，供氧不足，乙炔不能完全燃燒，對(duì)工件有增碳作用，一般用于含碳量較高的鑄鐵工件。 以上三種火焰均由焰心、內(nèi)焰和外焰三部分組成，其中內(nèi)焰溫度最高，常用來進(jìn)行焊接。 三、氣焊焊接工藝 氣焊焊接規(guī)范主要包括焊絲成分及直徑、焊嘴及焊接速度等。 焊絲的成分通常應(yīng)與焊件的成分相同或相近；焊絲直徑的大小主要根據(jù)焊件的厚度確定，并考慮接頭及坡口型式。一般情況下，焊件越厚，焊

18、絲直徑越大。 焊嘴直徑應(yīng)根據(jù)焊件的材料及厚度確定，焊件厚度越大、導(dǎo)熱性越好、熔點(diǎn)越高，所選用的焊嘴直徑也應(yīng)越大。 焊接速度與焊縫位置、焊件的熔點(diǎn)及厚度有關(guān)，熔點(diǎn)高、厚度大的焊件，焊接速度應(yīng)慢些。 氣焊的接頭及坡口型式、焊接位置等內(nèi)容與電焊相同。四、氣割氣割就用氧氣與乙炔混合氣體燃燒產(chǎn)生的熱量將金屬表面加熱到燃點(diǎn)，然后用切割氧氣使金屬氧化燃燒，并吹去燃燒所生成的氧化物熔渣，從而形成割縫的過程。氣割所用的割炬一般分為兩部分：預(yù)熱部分和切割部分。預(yù)熱部分的作用進(jìn)行預(yù)熱，將金屬表面加熱到燃點(diǎn)，其原理與焊炬基本相同；切割部分由切割氧調(diào)節(jié)閥、切割氧通道以及割嘴組成，其作用是使金屬氧化燃燒，并吹去燃燒所生成

19、的氧化物熔渣。割嘴與焊嘴的構(gòu)造是不同的，焊嘴的噴孔是一個(gè)小圓孔，而割嘴上有預(yù)熱氣體噴孔和切割氧噴孔，預(yù)熱氣體噴孔呈環(huán)形或梅花形分布在四周，切割氧噴孔在中心。需要說明的是，并非所有金屬都能夠氣割。金屬能夠氣割的基本條件是：金屬的燃點(diǎn)低于本身的熔點(diǎn)，其氧化物的熔點(diǎn)低于金屬的熔點(diǎn)，金屬的導(dǎo)熱性較低，燃燒生成的氧化物易于流動(dòng)。滿足以上條件的金屬材料有低碳鋼、中碳鋼及部分低合金鋼。第四節(jié)其它焊接方法簡(jiǎn)介 一、埋弧自動(dòng)焊 電弧在焊劑層下燃燒并進(jìn)行焊接的焊接方法稱為埋弧焊。埋弧焊分埋弧自動(dòng)焊和埋弧半自動(dòng)焊兩種。因埋弧半自動(dòng)焊勞動(dòng)強(qiáng)度大，目前已很少應(yīng)用。埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用： (1)、由于焊絲上沒有藥皮，因

20、此可采用大的電流密度，從而提高生產(chǎn)率。 (2)、因電弧在焊劑覆蓋下燃燒，其能量損失少，可節(jié)約電能。 (3)、由于焊劑對(duì)焊縫的可靠的保護(hù)，防止了空氣的侵入，故焊接質(zhì)量好。 (4)、埋弧焊沒有焊條接頭，厚度在2025mm以下的工件可不開坡口，所以能節(jié)約材料和輔助時(shí)間。 (5)、埋弧自動(dòng)焊可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。 (6)、由于焊接過程中電弧不可見，因而埋弧焊對(duì)接頭的加工和裝配要求較高，焊接短縫、小直徑環(huán)縫、形狀不規(guī)則焊縫以及處于狹窄位置的焊縫時(shí)受到一定限制。同時(shí)，埋弧焊時(shí)不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，一般只能在平焊位置操作。埋弧自動(dòng)焊主要用于焊接中、厚板各種接頭形式的直縫、環(huán)縫和平面圓縫，也可用于堆焊?？?/p>

21、適于低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及其合金的焊接。二、氣體保護(hù)焊 采用特殊焊炬不斷地輸送某種氣體，將空氣與熔化金屬機(jī)械地隔開，以保護(hù)電極和熔化金屬不受空氣的有害作用，這樣的電弧焊稱為氣體保護(hù)焊。按電極形式，氣體保護(hù)焊可分為非熔化極和熔化極氣體保護(hù)焊；按保護(hù)氣體種類分氬弧焊和氣體保護(hù)焊等。 1、氣體保護(hù)焊的特點(diǎn) 與其它電弧焊相比，氣體保護(hù)焊有以下優(yōu)點(diǎn)： 、焊接成本低氣體及所用焊絲來源廣、價(jià)格低，因而，保護(hù)焊的成本只有埋弧焊和手弧焊的一半左右。 、能耗低所消耗的電能僅為手弧焊的4070。 、生產(chǎn)率高其電弧的穿透能力強(qiáng)，熔深大且焊絲的熔化率高，熔敷速度快。另外，氣體保護(hù)焊基本沒有熔渣，焊后不需要清理，

22、因此其生產(chǎn)率可比手弧焊高13倍。 (4)、適用范圍廣無論何種位置、何種厚度均可進(jìn)行焊接，而且焊接薄板時(shí)，比氣焊速度快、變形小。 、是一種低氫型焊接焊縫含氫量低、抗銹能力強(qiáng)，抗裂性好。 、是一種明弧焊接方法便于監(jiān)視和控制，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化和自動(dòng)化。 保護(hù)焊的主要不足有： 、焊接過程中，金屬飛濺較大，焊縫外形較粗糙。 、氣體在高溫下分解后有強(qiáng)烈的氧化作用，必須采用含有脫氧劑的焊絲，且不適于焊接易氧化的金屬材料。 、焊接過程中，弧光較強(qiáng)，需特別重視操作人員的勞動(dòng)保護(hù)。 、設(shè)備比較復(fù)雜，維修需要專業(yè)人員。 氣體保護(hù)焊常用于低碳鋼和低合金鋼的焊接。2、氬弧焊氬弧焊是使用氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保

23、護(hù)焊。由于氬氣是一種惰性氣體，既不與金屬發(fā)生反應(yīng)，也不溶于液態(tài)金屬，所以氬弧焊保護(hù)性能好，焊接質(zhì)量高，幾乎可以用于所有金屬的焊接。但通常多用于焊接碳鋼（打底焊）、耐熱合金鋼、低合金鋼、不銹鋼以及鋁、鎂、鈦、銅及其合金。常用的氬弧焊有鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊。 三、等離子弧焊接和切割 等離子弧焊接與切割是借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接和切割的方法。1、等離子弧 等離子弧是一種特殊形式的電弧。在自由電弧中，如果用水冷噴嘴對(duì)電弧進(jìn)行約束，使鎢極氬弧在離子氣壓縮下通過水冷噴嘴的孔道燃燒，因其橫截面積受到限制，電流密度明顯提高，從而使電弧溫度、能量密度、等離子流速度都顯

24、著增加，這種利用外部拘束條件壓縮強(qiáng)化了的電弧稱為等離子弧。等離子弧所用電極主要是鈰鎢或釷鎢電極。 等離子弧是一種高效熱源，其主要特點(diǎn)是溫度高、能量密度大，其最高溫度可達(dá)2400050000。利用這個(gè)熱源可焊接各種金屬，尤其適于高熔點(diǎn)金屬及超薄件的焊接。利用等離子弧熱源切割不銹鋼、耐熱鋼、鑄鐵、有色金屬，最大切割厚度可達(dá)1米以上。 在工藝方面，等離子弧焊縫熔深大，熱影響區(qū)小，適于焊接某些可焊性差的金屬材料和雙金屬材料，且焊接效率高，變形??；用于切割時(shí)，可獲得窄而直的切口。2、等離子弧焊接等離子弧焊接是以等離子弧為熱源的一種電弧焊方法，按焊接電流的大小，可分為大電流等離子弧焊、中等電流等離子弧焊和

25、微束等離子弧焊等。大電流等離子弧焊采用較大的焊接電流和較大的等離子氣流量，適用于28mm厚的低碳鋼和低合金鋼、312mm厚的不銹鋼、314mm厚的鈦合金、26mm厚的銅合金和鎳合金等金屬的不開坡口、不加填充焊絲的對(duì)接焊縫。厚度較大時(shí)，可采用形坡口。中等電流等離子弧焊接是近年來發(fā)展起來的一種焊接工藝，多采用手工操作，適用于厚度小于5mm的薄板或多層焊縫的覆蓋面。微束等離子弧焊又稱小電流等離子弧焊接，是利用小電流焊接，適用于其它焊接方法很難焊接的薄件、超薄件及微細(xì)工件的焊接，可焊厚度在之間。3、等離子弧切割等離子弧切割是利用高溫、高速的等離子焰流把部分金屬熔化并吹離基體，隨等離子弧割炬的移動(dòng)而形成

26、切口。由于等離子弧能量密度大，因而其熱影響區(qū)小，切割速度快，生產(chǎn)效率高；切口窄而平整，工件變形小，切割質(zhì)量好。由于等離子弧溫度高，能熔化并切割所有金屬和非金屬材料。四、電阻焊 電阻焊是依靠強(qiáng)電流通過兩被焊工件的接觸處所產(chǎn)生的電阻熱能，將該處的金屬迅速加熱到塑性狀態(tài)或熔化狀態(tài)，并在壓力下把兩工件結(jié)合起來的焊接方法。因?yàn)檫@種焊接方法的焊接過程中，兩工件間的接觸起著重要作用，又稱為接觸焊。這種焊接按接頭的型式可分為對(duì)焊、點(diǎn)焊和縫焊（或滾焊）三種基本方法，如圖29-18Page: 9同上172所示。與電弧焊和氣焊相比，電阻焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高；節(jié)約材料，成本較低；操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；

27、勞動(dòng)條件好；焊接變形小等。點(diǎn)焊常用于薄鋼板的焊接；縫焊常用于厚度大于2mm，有密封性要求的薄壁容器的焊接；對(duì)焊常用于刀具、型剛管材等的焊接。五、電渣焊電渣焊是利用電流通過液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱來進(jìn)行焊接的方法。根據(jù)所使用的電極形狀，電渣焊可分為絲極電渣焊、板極電渣焊和噴嘴電渣焊。與電弧焊相比，電渣焊有以下特點(diǎn)：（1） 、電渣焊能一次焊接很厚的工件，且不需要開坡口，故生產(chǎn)率高。 （2）、電渣焊時(shí)，金屬熔池凝固較慢，氣體和雜質(zhì)較易浮出，故其產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷的傾向性低，焊縫質(zhì)量較好。 （3）、電渣焊既可焊接低碳鋼、低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼和鑄鐵，也可以焊接鋁、鎂、鈦、銅及其合金。既可用于焊接

28、、堆焊、焊補(bǔ)，也可用于精練金屬。由于具有的以上特點(diǎn)，電渣焊從根本上改變了重型機(jī)械和大型結(jié)構(gòu)的制造安裝過程，目前已廣泛應(yīng)用于鍋爐制造、重型機(jī)械等行業(yè)。六、釬焊釬焊是利用比被釬焊金屬（也稱母材）熔點(diǎn)低的金屬材料（稱釬料）作為填充材料和母材一同加熱，使釬料熔化后流入填充兩母材連接的間隙，冷凝后使母材形成牢固結(jié)合的方法。第五節(jié)焊接應(yīng)力與變形簡(jiǎn)介 一、焊接應(yīng)力與變形的概念焊接是一種局部加熱過程，由于焊接過程中的不均勻加熱，引起焊件的不均勻的膨脹和收縮，使焊接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生焊接應(yīng)力及變形。焊接應(yīng)力和變形兩者是在焊接開始時(shí)同時(shí)產(chǎn)生，并且隨著焊接的進(jìn)行而不斷地改變它在構(gòu)件中的分布和位置。焊接應(yīng)力和變形造成結(jié)構(gòu)或構(gòu)

29、件在焊接后形狀和尺寸的改變，甚至產(chǎn)生裂紋，會(huì)影響工件的精度，同時(shí)也大大較低了焊接結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命。焊接應(yīng)力和變形是不可避免的，我們只能根據(jù)具體情況，采取響應(yīng)措施，努力減小焊接應(yīng)力和變形。二、防止和減少焊接應(yīng)力及變形的措施 防止和減少焊接應(yīng)力及變形，通?？梢詮南铝袃煞矫嬷纸鉀Q。 1、設(shè)計(jì)方面 在滿足結(jié)構(gòu)使用要求的前提下，合理安排焊縫位置，避免焊縫集中在一個(gè)小區(qū)域內(nèi)；減少不必要的焊縫；合理選擇焊縫的形狀、尺寸及坡口形式等。 2、工藝方面 (1)、選擇合理的焊接順序 合理的焊接順序，可大大減小焊接應(yīng)力和變形。如圖29-19Page: 10黃255頁(yè)1525，1526a，1527c是幾種常見

30、的焊接順序。(2)、選擇合理的裝配順序生產(chǎn)大型焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)焊成組件，然后把組件焊成整個(gè)結(jié)構(gòu)。 (3)、反變形法 按焊接變形的規(guī)律，焊前預(yù)先把焊件作出相反方向的變形，以抵消焊后發(fā)生的變形。Page: 10黃256頁(yè) (4)、剛性固定法 用強(qiáng)制的手段減小焊后的變形。如焊接板材時(shí)，為了減小扭曲，可在板上點(diǎn)焊角鋼或扁鋼，或?qū)宓乃闹芄潭ㄔ谄脚_(tái)上，也可用重物壓住，待焊接冷卻后將其除去。 另外，焊前預(yù)熱、錘擊焊縫以及選擇合理的焊接方法等也有利于減小焊接應(yīng)力和變形。如果幾種方法綜合應(yīng)用，會(huì)獲得更好防止變形的效果。第六節(jié)常用金屬材料的焊接一、可焊性的概念金屬的可焊性是指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，即在一定的

31、焊接工藝條件下，金屬材料經(jīng)過焊接加工后，能獲得優(yōu)良焊接接頭的可能性和難易程度。影響可焊性的最主要因素是化學(xué)成分，對(duì)于鋼材，可將各種合金元素對(duì)可焊性的影響折合成相當(dāng)?shù)奶荚睾浚ǚQ為碳當(dāng)量），來判斷鋼材可焊性的好壞。下面是國(guó)際焊接協(xié)會(huì)推薦的估算碳鋼及低合金鋼的碳當(dāng)量公式：式中，表示碳當(dāng)量，元素符號(hào)表示該元素在鋼中的含量的百分?jǐn)?shù)。值越低可焊性越好。 此外，可焊性還受結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、焊接方法、焊接材料等許多因素的影響。不同的金屬材料具有不同的可焊性，同一種材料的可焊性也不是一成不變的，可以通過改變工藝條件等予以改變。 二、常用金屬材料的焊接特點(diǎn)1、 碳素鋼低碳鋼含碳量少，可焊性好。焊接前不需要預(yù)熱，焊接后不需要熱處理，工藝簡(jiǎn)單，各種焊接方法均可獲得質(zhì)量好的焊縫?？刹捎媒恢绷麟娫催M(jìn)行全位置焊接。與低碳鋼相比，中碳鋼的含碳量較高，可焊性也較差。鋼板較厚，剛性較大時(shí)，易產(chǎn)生裂紋，尤其是在焊縫的收尾處，更易產(chǎn)生裂紋。焊接時(shí)，常采用焊前預(yù)熱、堿性焊條、窄焊縫、U型坡口、小電流、慢焊速、焊后緩冷和熱處理等工藝措施。對(duì)于高碳鋼，由于其含碳量更高，故其可焊性更差。一般不用于焊接結(jié)構(gòu)件，只有在修補(bǔ)工件中遇到。為了保證焊接質(zhì)量，焊接過程中必須采取各種工藝措施。如，采用小直