工程基礎(chǔ)焊接篇

1、焊 接【焊接在機(jī)械制造中是一種十分重要的加工工藝。據(jù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家統(tǒng)計(jì)，每年用于制造焊接結(jié)構(gòu)的鋼材占鋼總產(chǎn)量的70左右。焊接不僅能解決各種鋼材的連接，而且還能解決有色金屬和鈦、鋯等特種金屬材料的連接。焊接既能連接異種金屬，又能連接厚薄相差懸殊的金屬。因而己廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、汽車(chē)、船舶、石油化工、電力、建筑、原子能、海洋工程、宇航工程、電子技術(shù)等工業(yè)部門(mén)?！恳弧⒑附舆^(guò)程的物理本質(zhì)焊接是兩種或兩種以上同種或異種材料通過(guò)原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散連接成一體的工藝過(guò)程。促使原子或分子之間產(chǎn)生結(jié)合和擴(kuò)散的方法是加熱或加壓，或同時(shí)加熱又加壓?！緝刹牧显又g不能產(chǎn)生結(jié)合和擴(kuò)散的主要原因是材料的連接表面有氧化

2、膜、水和油等吸附層以及兩材料原子之間尚未達(dá)到產(chǎn)生結(jié)合力的距離，對(duì)金屬而言該距離約35A(1A10-7mm)。焊接時(shí)，加熱、加壓可以破壞連接表面的氧化膜，產(chǎn)生塑性變形以增加接觸面，使原子間達(dá)到產(chǎn)生結(jié)合力和擴(kuò)散的條件?！慷?、焊接的分類(lèi)：熔焊、壓焊和釬焊（一）、熔焊 在連接部位需加熱至熔化狀態(tài)，一般不加壓。熔焊屬液相焊接，除了被連接的(同質(zhì)或異質(zhì))母材外，還可以填加同質(zhì)或異質(zhì)的填充材料共同構(gòu)成統(tǒng)一的液相物質(zhì)，冷凝后形成起連結(jié)母材作用的焊縫。常用的填充材料是焊條或焊絲。熔焊又分為1、 氣焊：利用氧氣和可燃?xì)怏w混合燃燒的火焰熔化母材和焊絲進(jìn)行焊接。氣體混合方式有氧氫、氧乙炔、空氣乙炔等?！練夂甘抢煤秆?/p>

3、噴出的氧、乙炔 (或液化石油氣)火焰燃燒產(chǎn)生的高溫，將兩焊接件的接縫處熔化形成熔池、然后不斷地向熔池填充焊絲，使接縫處熔合體，冷卻后形成焊縫。其特點(diǎn)是火焰溫度可以調(diào)節(jié)，熱量不夠集中，熱影響區(qū)較廣，生產(chǎn)效率低。】氣焊可應(yīng)用于低碳鋼、不銹鋼薄板的焊接和有色金屬的焊接?！粳F(xiàn)代工程材料切割的方法很多，大致可歸納為冷切割和熱切割兩大類(lèi)。冷切割是在常溫下利用機(jī)械能使材料分離，最常見(jiàn)的是剪切、鋸切(如條鋸、圓片鋸、砂片鋸等)、銑切等，也包括近年發(fā)展的水射流切割；熱切割是利用熱能使材料分離，最常見(jiàn)的是氣體火焰切割，等離子弧切割和激光切割等，由于切割時(shí)都伴隨有熱過(guò)程，故統(tǒng)稱(chēng)為熱切割?，F(xiàn)代焊接生產(chǎn)中鋼材的切割主要

4、采用熱切割，熱切割幾乎可以切割所有工程材料?！垦跞?xì)饣鹧鏆飧睿簹飧钍抢脷怏w火焰的熱能將工件切割處預(yù)熱到一定溫度后，噴出高速切割氧流，使金屬燃燒并放出熱量而實(shí)現(xiàn)熱切割的方法。【普通低碳鋼之所以好切割并且切割質(zhì)量好，這是因?yàn)槿紵傻难趸锶埸c(diǎn)低于鋼本身，同時(shí)燃燒熱能將其加熱到熔融狀態(tài)，然后被氣流吹掃干凈。氧燃?xì)饣鹧媲懈畈讳P鋼（不銹鋼是鉻含量大于12的合金鋼的總稱(chēng)，它在空氣作用下能保持金屬光澤，也就是具有不生銹的特性）時(shí)，主要困難是切口表面形成高熔點(diǎn)的氧化鉻，它阻止金屬的燃燒生成Fe2O3和Fe3O4，造成不能連續(xù)切割的困難。為了順利地切割不銹鋼，除了具有足夠純的、有一定壓力的氧氣和良好的切割風(fēng)

5、線(xiàn)(即要有足夠長(zhǎng)而有力的圓柱狀的切割氧氣流)外，還要采取一些特殊的工藝措施?！?、 電弧焊：主要利用電弧產(chǎn)生的熱能來(lái)熔化焊接材料和母材，達(dá)到連接金屬的目的?！倦娀‘a(chǎn)生原理：電弧是各種弧焊方法的熱源，是在兩電極之間的氣體介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。（自由電子得到能量，擺脫電極表面約束，形成電子發(fā)射）】分為焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊。（1）焊條電弧焊（即手工電弧焊）：【特點(diǎn)是機(jī)動(dòng)、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量受工人技術(shù)水平影響，不穩(wěn)定?！吭趩渭∨a(chǎn)和修理中最適用，可焊3mm以上的碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和同、鋁等有色金屬。【焊芯是電弧的一個(gè)極，藥皮對(duì)熔滴和熔池起

6、保護(hù)作用，防止氧化。低壓高流，焊接電壓為1640V，電流為20500A，產(chǎn)生的熱能為I2R，所以增大電流可以顯著增大產(chǎn)生的熱能?！浚?）埋弧焊：電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。（3）氣體保護(hù)焊：氣體保護(hù)焊是以金屬焊絲作電極，熔化的焊絲進(jìn)入熔池與母材融合，并用惰性氣體（氬、氦或氬氦混合）、CO2等作保護(hù)氣的電弧焊。使用保護(hù)氣體是為了防止熔融態(tài)的焊絲和母材受到空氣中其它氣體的侵蝕。保護(hù)氣為氬、氦或氬氦混合氣體時(shí)，最適于焊接易氧化的鋁、銅、鈦及其合金，也可用于鋼材，如不銹鋼、耐熱鋼等的焊接（不銹鋼雕塑品使用的是氬弧焊），可焊厚度在0.5mm以上。當(dāng)保護(hù)氣為惰性氣體和少量氧化性氣體(如O2、CO2或

7、其混合氣體)時(shí)，用于黑色金屬材料的焊接?！炯尤肷倭垦趸詺怏w的目的，是在不改變或基本上不改變惰性氣體電弧特性的條件下，進(jìn)一步提高電弧穩(wěn)定性，改善焊縫成形和降低電弧輻射強(qiáng)度?！緾O2氣體保護(hù)焊，簡(jiǎn)稱(chēng)CO2焊。CO2獲取容易，價(jià)格低廉，生產(chǎn)率高，易操作，但是焊縫成形不夠美觀。CO2氣體保護(hù)焊是黑色金屬材料最重要的焊接方法之一，適用于板厚1.6mm以上由低碳鋼、低合金鋼制造的各種金屬結(jié)構(gòu)。3、電子束焊：利用加速和聚焦的電子束轟擊位于真空或非真空的焊件所產(chǎn)生的熱進(jìn)行焊接。主要用于要求高質(zhì)量產(chǎn)品的焊接，可焊很薄的精密器件，也可以焊接厚達(dá)300mm的構(gòu)件。4、激光焊：將激光束投射到焊件上，光能轉(zhuǎn)化為熱能熔

8、化焊件進(jìn)行焊接，最適于精密器件的焊接。5、電渣焊6、鋁熱焊（二）、壓焊 必須施加壓力，加熱是為了加速實(shí)現(xiàn)焊接。壓焊屬同相焊接，若需加熱，其溫度通常低于母材的熔點(diǎn)，一般不使用填充材料。 電阻焊為壓焊中最重要的一種，電阻焊是工件組合后通過(guò)電極施加壓力，利用電流流過(guò)接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。 電阻焊有兩大顯著特點(diǎn)：一是焊接的熱源是電阻熱，故稱(chēng)電阻焊；二是焊接時(shí)需施加壓力，故屬于壓焊。按工藝特點(diǎn)分電阻焊有點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、對(duì)接焊。1、點(diǎn)焊：兩棒狀銅合金電極將焊件壓緊后通電（低壓高流）加熱，在焊件之間生成橢球狀的點(diǎn)狀焊縫?！景垂╇姺绞讲煌c(diǎn)焊分單面點(diǎn)焊和雙面點(diǎn)焊，前者只從工件一

9、側(cè)供電，后者從工件兩側(cè)供電。按一次形成焊點(diǎn)的數(shù)量分有單點(diǎn)焊和多點(diǎn)焊。多點(diǎn)焊時(shí)使用兩對(duì)以上的電極，在同一工序上完成多個(gè)焊點(diǎn)的焊接。每一個(gè)焊點(diǎn)可以根據(jù)需要一次連續(xù)通電，或多次通電完成焊接，前者稱(chēng)單脈沖焊，后者稱(chēng)多脈沖焊。】點(diǎn)焊的接頭形式必須是搭接。應(yīng)用：低碳鋼薄壁（t 3mm）沖壓結(jié)構(gòu)，也可焊鋁、鎂及其合金，適于大批量生產(chǎn)。【在薄板的沖壓焊接構(gòu)件中，點(diǎn)焊的應(yīng)用十分廣泛。往往是將比較簡(jiǎn)單的沖壓件通過(guò)點(diǎn)焊而組合成復(fù)雜的部件。現(xiàn)代的汽車(chē)制造中大量使用點(diǎn)焊，一輛普通的轎車(chē)至少有5000個(gè)焊點(diǎn)，例如國(guó)產(chǎn)帕薩特B5車(chē)身焊點(diǎn)有5892個(gè)。家用電冰箱、洗衣機(jī)等的外殼也都采用沖壓點(diǎn)焊的結(jié)構(gòu)。在航天飛行器和飛機(jī)的制造

10、中，點(diǎn)焊可用于鋁合金、低合金鋼或鈦合金等制成的零部件的組裝加工?！?、縫焊：縫焊原理與點(diǎn)焊相同，區(qū)別在于縫焊是以圓盤(pán)狀銅合金電極(又稱(chēng)滾輪電極)代替點(diǎn)焊的棒狀電極?！竞附訒r(shí)，滾輪電極壓緊工件的同時(shí)，并作滾動(dòng)。使工件產(chǎn)生移動(dòng)。電極在滾動(dòng)過(guò)程中通電，每通一次電就在工件間形成一個(gè)焊點(diǎn)。連續(xù)通電，在工件間便出現(xiàn)相互重疊的焊點(diǎn)，從而形成連續(xù)的焊縫。】縫焊接頭也是搭接形式，由于焊縫是焊點(diǎn)的連續(xù)，所以用于焊接要求氣密或液密的薄壁容器，如油箱、水箱等。3、凸焊：是點(diǎn)焊的一種變型。焊接前首先在一個(gè)工件上預(yù)制凸點(diǎn)(或凸環(huán)等)，焊接時(shí)在電極壓力下電流集中從凸點(diǎn)通過(guò)，電流密度很大，凸點(diǎn)很快被加熱、變形和熔化而形成焊點(diǎn)

11、。在汽車(chē)、飛機(jī)、儀器、無(wú)線(xiàn)電等工業(yè)部門(mén)應(yīng)用較多，如緊固件、金屬網(wǎng)的焊接和無(wú)線(xiàn)電元器件的封裝等。4、對(duì)接焊：焊接時(shí)將焊件置于夾具(電極)中夾緊，并使兩焊件端面壓緊，然后通電加熱；當(dāng)焊件端面及附近金屬被加熱到一定溫度時(shí)，斷電并突然增大壓力進(jìn)行頂鍛、兩工件使在固態(tài)下對(duì)接起來(lái)?！倦娮鑼?duì)焊的接頭表面較光滑，無(wú)毛刺。但高溫時(shí)對(duì)接的端面易受空氣侵蝕，形成夾雜而降低接頭力學(xué)性能。若質(zhì)量要求較高時(shí)，則在保護(hù)氣（如氬氣、氮?dú)獾龋┲羞M(jìn)行焊接?！拷宇^形式多為對(duì)接，焊件斷面形狀一般是圓形，如軸、桿、管子等，在鋼筋、管道、拉桿、小鏈環(huán)等的生產(chǎn)中使用。(三)、釬焊：是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，利用加熱成液態(tài)的釬料填

12、充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接焊件的焊接方法。在釬焊中，當(dāng)釬料的熔點(diǎn)溫度高于450攝氏度時(shí)稱(chēng)為硬釬焊，當(dāng)釬料的熔點(diǎn)溫度低于450攝氏度時(shí)稱(chēng)為軟釬焊。釬焊時(shí)母材不熔化，只熔化起連接作用的釬料?！锯F焊適用范圍極廣，可以釬焊的材料有同種金屬、異種金屬、金屬與非金屬、非金屬與非金屬?！库F焊最適于薄件、小件、精密件或形狀復(fù)雜而多釬縫的焊件的焊接。最宜于采用搭接接頭的結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)殁F縫強(qiáng)度較母材低，往往是通過(guò)擴(kuò)大搭接面積來(lái)提高接頭的承載能力?！锯F焊應(yīng)用領(lǐng)域很多。在國(guó)防和尖端技術(shù)部門(mén)中，如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、原子能設(shè)備制造中都大量采用釬焊技術(shù)。在機(jī)電制造業(yè)中，釬焊技術(shù)己用于制造硬質(zhì)合金刀具、鉆探鉆頭、換熱器、散熱器、自行車(chē)車(chē)