中職《金屬加工與實(shí)訓(xùn)-基礎(chǔ)常識(shí)與技能訓(xùn)練》-第4章-金屬熱加工基礎(chǔ)(下)課件

P.79課件制作：重慶市涪陵區(qū)職教中心數(shù)控組

云天全國(guó)中職機(jī)械類(lèi)規(guī)劃新教材（高教版）－－基礎(chǔ)常識(shí)與技能訓(xùn)練

第4章金屬熱加工基礎(chǔ)

（下：焊接）（第2版）《金屬加工與實(shí)訓(xùn)》P.79課件制作：全國(guó)中職機(jī)械類(lèi)規(guī)劃新第三節(jié)焊接P.106

是一種重要的金屬成形加工工藝，廣泛應(yīng)用于車(chē)輛、橋梁、容器、船艦、鍋

爐、起重機(jī)械、金屬桁架等的制造中，并且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)在焊接工藝上的應(yīng)用，焊接質(zhì)量及生產(chǎn)率不斷提高，焊接在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用也更加廣泛。

焊接

第三節(jié)焊接P.106第三節(jié)焊接一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)P.1071.焊接的分類(lèi)

將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法，稱(chēng)為熔焊。

焊接過(guò)程中，必須對(duì)焊件施加壓力(加熱或不加熱)以完成焊接的焊接方法，稱(chēng)為壓焊。

采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填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，稱(chēng)為釬焊。（1）熔焊

（2）壓焊

（3）釬焊

第三節(jié)焊接P.1071.焊接的分類(lèi)第三節(jié)焊接一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)P.1071.焊接的分類(lèi)

焊接是指通過(guò)加熱或加壓或同時(shí)加熱加壓，并且用或不用填充材料使工件達(dá)到接合的一種工藝方法。

如圖所示，焊件經(jīng)焊接后形成的接合部分稱(chēng)為焊縫；被焊的焊件稱(chēng)為母材；兩個(gè)焊件的連接處稱(chēng)為焊接接頭。第三節(jié)焊接P.1071.焊接的分類(lèi)第三節(jié)焊接一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)P.1072.焊接的特點(diǎn)

焊接能夠減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省金屬材料。焊接與傳統(tǒng)的鉚接方法相比，一般可以節(jié)省金屬材料15%~20%。

焊接能夠制造雙金屬結(jié)構(gòu)?？梢詫?duì)不冋金屬材料的零件進(jìn)行對(duì)焊、摩擦焊等；還可以制造復(fù)合層容器，以滿(mǎn)足高溫設(shè)備、高壓設(shè)備、化工設(shè)備等的特殊性能要求。

焊接能夠化大為小，也能實(shí)現(xiàn)以小拼大。在制造形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件時(shí)常常先把金屬材料加工成較小的部分，然后用逐步裝配焊接的方法實(shí)現(xiàn)以小拼大。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)，如船體等其制造過(guò)程就是以小拼大。

①

②

③

第三節(jié)焊接P.1072.焊接的特點(diǎn)第三節(jié)焊接一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)P.1082.焊接的特點(diǎn)

焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。在多數(shù)情況下焊接接頭能達(dá)到與母材等強(qiáng)度，甚至高于母材強(qiáng)度，因此，焊接結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品質(zhì)量比鉚接要好。目前焊接已基本上取代了鉚接結(jié)構(gòu)件。

由于焊接是一個(gè)不均勻的加熱過(guò)程，因此焊接后會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力與焊接變形。如果在焊接過(guò)程中采取合理的措施，可以消除或減輕焊接應(yīng)力與變形。

焊接過(guò)程產(chǎn)生的噪聲較小，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較低，生產(chǎn)率較高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。

④

⑤

⑥

第三節(jié)焊接P.1082.焊接的特點(diǎn)第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.108

是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。焊條電弧焊是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最多、最普遍的一種金屬焊接方法。它是利用焊條與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱，熔化焊件與焊條而進(jìn)行焊接的。

焊接電弧是指在電極與焊件之間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，如圖

所圖所示。焊接電弧的產(chǎn)生一般有接觸引弧和非接觸引弧兩種方式，手工電弧焊采用接觸引弧。

焊條電弧焊

1.焊接電弧第三節(jié)焊接P.108第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.108

用裝在焊鉗上的焊條擦劃或敲擊焊件，由于焊條與焊件接觸而造成瞬時(shí)短路，

其短路大電流產(chǎn)生高溫，接著迅速把焊條提起3~6mm的距離，在兩極間電場(chǎng)力的作用下，空氣被電離導(dǎo)電，產(chǎn)生大量的光和熱，最終在焊條端部與焊件之間就形成了電弧。接觸引弧

1.焊接電弧第三節(jié)焊接P.108第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1091.焊接電弧

在焊條與焊件之間形成的電弧熱，使焊件局部和焊條端部同時(shí)熔化成熔池，焊條金屬熔化后成為熔滴，并借助重力和電弧氣體的吹力作用過(guò)渡到焊件熔池中。同時(shí)，電弧熱還使焊條藥皮熔化或燃燒，藥皮熔化后與液體金屬發(fā)生物理、化學(xué)作用，形成的液態(tài)熔渣不斷地從熔池中向上浮起，藥皮燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量氣體環(huán)繞在電弧周?chē)墼蜌怏w阻止空氣中氧和氮的侵入，保護(hù)了熔化金屬。

如圖

所示，焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成。陰極區(qū)溫度大約為2400K;陽(yáng)極區(qū)溫度大約為2600K;弧柱區(qū)中心的溫度最高，為6000~8000K。

溶池的形成：電弧的組成：第三節(jié)焊接P.1091.焊接電弧第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1091.焊接電弧電弧熱量與焊接電流和電壓的乘積成正比。通常把電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊件與焊條之間所保持的一定電壓，稱(chēng)為電弧電壓。電弧電壓主要與電弧長(zhǎng)度有關(guān)。電弧越長(zhǎng)，相應(yīng)的電弧電壓也就越高，一般電弧電壓為20~35V。焊接電流越大。由于電弧電壓變化較小

，所以生產(chǎn)中主要是通過(guò)調(diào)節(jié)焊接電流來(lái)調(diào)節(jié)電弧熱量的，焊接電流越大，則電弧產(chǎn)生的總熱量越多

，反之，則電弧產(chǎn)生的總熱量越少。電弧電壓：第三節(jié)焊接P.1091.焊接電弧電弧電第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1092.焊條電弧焊設(shè)備及工具（1）弧焊電源

電焊機(jī)

為焊條電弧焊提供電源的專(zhuān)用設(shè)備，它是焊條電弧焊的主要設(shè)備。生產(chǎn)中按焊接電流的種類(lèi)不同，可將電焊機(jī)分為直流弧焊機(jī)和交流弧焊機(jī)兩類(lèi)1）直流弧焊機(jī)

直流弧焊機(jī)有直流弧焊發(fā)電機(jī)和弧焊整流器兩類(lèi)，如圖所示。與交流弧焊機(jī)相比，直流弧焊機(jī)具有電弧燃燒穩(wěn)定，適宜焊接不銹鋼、薄板材。但直流弧焊發(fā)電機(jī)構(gòu)造復(fù)雜維修不便，噪聲大、成本高、能耗大（屬淘汰型），適用于焊接較重要的焊件，如銅合金及鋁合金等，其余場(chǎng)合多使用弧焊整流器。第三節(jié)焊接P.1092.焊條電弧焊設(shè)備及工第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工具（1）弧焊電源1）直流弧焊機(jī)

直流弧焊機(jī)的輸岀端有正極和負(fù)極之分。采用直流弧焊機(jī)焊接時(shí)，當(dāng)把焊件接陽(yáng)極、焊條接陰極時(shí)，稱(chēng)為正接法，如所示。正接法的電弧熱量大部分集中在焊件上，工件熔化較快熔池深度大，焊件易焊透，故適用于焊接較厚的焊件。相反，如果焊件接陰極、焊條接陽(yáng)極時(shí)，稱(chēng)為反接法，如圖

所示。反接法的焊條熔化快，熔池深度淺，焊件不易焊透，故適合于焊接較薄的焊件或不需要較多熱量的焊件。

直流弧焊機(jī)的接法：第三節(jié)焊接P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工具（1）弧焊電源2）交流弧焊機(jī)

實(shí)際上是一種特殊的降壓變壓器，如圖

所示。焊接時(shí)，焊接電弧的電壓基本穩(wěn)定。當(dāng)接通電源時(shí)（初級(jí)線圈形成回路），由于電磁互感作用，使次級(jí)線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（即空載電壓）。當(dāng)焊條與工件接觸時(shí)，次級(jí)線圈形成閉合回路，便有感應(yīng)電流通過(guò)，從而產(chǎn)生焊接電弧，實(shí)現(xiàn)焊接。

生產(chǎn)效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠，成本較低，噪聲較小，維護(hù)與保養(yǎng)也很容易，但它的電弧燃燒時(shí)穩(wěn)定性較差。無(wú)正接反接問(wèn)題。

交流弧焊機(jī)：

交流弧焊機(jī)的特點(diǎn)：第三節(jié)焊接P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工具（2）焊條電弧焊的工具

焊條電弧焊的主要工具包括焊鉗、焊接電纜、面罩與護(hù)目玻璃等。

焊鉗的作用是夾持焊條和傳導(dǎo)電流。一般要求焊鉗導(dǎo)電性能好、重量輕、焊條夾持穩(wěn)固、換裝焊條方便等。

作用是傳導(dǎo)電流。一般用多股紫銅軟線制成

，要求絕緣性要好，而且要有足夠的導(dǎo)電截面積，截面積大小應(yīng)根據(jù)焊接電流大小而定。

面罩的作用是在焊接時(shí)保護(hù)操作人員的面部免受強(qiáng)烈的電弧光照射和飛濺金屬的灼傷。護(hù)目玻璃（又稱(chēng)黑玻璃），它的作用是減弱電弧光的強(qiáng)度，過(guò)濾紫外線和紅外線，使操作者在焊接時(shí)既能通過(guò)護(hù)目玻璃觀察到熔池的情況，便于掌握和控制焊接過(guò)程，又避免眼睛受電弧光的灼傷。1）焊鉗

2）焊接電纜

3）面罩與護(hù)目玻璃

第三節(jié)焊接P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1113.焊條

（1）焊條的組成與作用

如圖所示，焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。焊條質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)焊縫金屬的力學(xué)性能有直接影響。

焊芯

是組成焊縫金屬的主要材料。它的主要作用首先是傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電弧并維持電弧燃燒；其次是作為填充金屬與母材熔合成一體，組成焊縫。

在焊縫金屬中，焊芯金屬約占藥皮涂料焊芯導(dǎo)電部分60%~70%由此比可見(jiàn)焊芯的化學(xué)成分和質(zhì)量對(duì)焊縫質(zhì)量有重要影響。

為了保證焊接質(zhì)量，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊芯的化學(xué)成分和質(zhì)量作了嚴(yán)格的規(guī)定。第三節(jié)焊接P.1113.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1113.焊條

（1）焊條的組成與作用

藥皮由一系列礦物質(zhì)、有機(jī)物、鐵合金和粘結(jié)劑組成。它的主要作用是：

①

保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒。

②

向焊縫金屬滲入某些合金元素，提高焊縫金屬的力學(xué)性能。

③

改善焊接工藝性能，有利于進(jìn)行各種空間位置的焊接。

④

使焊縫金屬順利脫氧、脫硫、脫磷、去氫等。

⑤

保護(hù)熔池與熔滴不受空氣侵入。第三節(jié)焊接P.1113.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1113.焊條

（2）焊條的分類(lèi)

可分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊條、鎳和鎳合金焊條、銅和銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等。

可分為酸性焊條和堿性焊條兩類(lèi)。

熔渣中酸性氧化物的比例較高，焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，飛濺小、熔渣流動(dòng)性和覆蓋性較好，因此，焊縫美觀，對(duì)鐵銹、油脂、水分的敏感性不大，焊接工藝性較好；但焊接過(guò)程中對(duì)藥皮合金元素?zé)龘p較大，抗裂性較差，適用于焊接一般結(jié)構(gòu)件。

熔渣中堿性氧化物的比例較高，焊接時(shí)，電弧不夠穩(wěn)定，熔渣的覆蓋性較差，焊縫不美觀，焊前要求清除掉油脂和鐵銹，焊接工藝性較差;但它的脫氧和去氫能力較強(qiáng)，故又稱(chēng)為低氫型焊條，焊接后焊縫的質(zhì)量較好，適用于焊接要求高塑性和高韌性的重要結(jié)構(gòu)件。按用途不同：按焊條藥皮熔化后的酸堿度：酸性焊條堿性焊條第三節(jié)焊接P.1113.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1113.焊條

（3）焊條型號(hào)編制方法

焊條型號(hào)主要反映焊條的性能特點(diǎn)及類(lèi)別。目前，我國(guó)參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，陸續(xù)對(duì)不同焊條型號(hào)作了修改，如碳鋼焊條型號(hào)編制方法以字母“E”開(kāi)頭表示焊條，例如，E4303表示焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度R≥43kg/mm2（或420MPa），適用于全位置焊接，藥皮類(lèi)型為鈦鈣型，電流種類(lèi)是交流或直流(正接或反接)。第三節(jié)焊接P.1113.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1123.焊條

（4）焊條選用的原則焊條的選用主要考慮以下一些因素：

①考慮母材的力學(xué)性能和化學(xué)成分。對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼主要考慮母材的強(qiáng)度等級(jí)，如母材是普通低合金鋼時(shí)，可以選擇低合金鋼焊條;對(duì)于低溫鋼主要考慮母材低溫工作性能;對(duì)于耐熱鋼、不銹鋼等主要考慮熔敷金屬的化學(xué)成分應(yīng)與母材相當(dāng)。

②考慮焊件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和剛性。例如，對(duì)于形狀復(fù)雜、剛性較大的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條。

③考慮焊件的工作條件。例如，在腐蝕環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選擇不銹鋼焊條;在高溫條件下工作的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選擇鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條等。

④考慮生產(chǎn)率、焊接工藝、焊接成本和焊接質(zhì)量等因素。第三節(jié)焊接P.1123.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1124.焊條電弧焊的工藝

（1）焊縫的空間位置

焊接時(shí)，按焊縫在空間位置的不同可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種，

如圖所示。其中平焊操作最容易、勞動(dòng)條件好、生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量容易保證，因此，一般把焊縫放在平焊位置進(jìn)行操作。立焊、橫焊、仰焊時(shí)操作較難，應(yīng)盡量避免。若無(wú)法避免時(shí)，可選用小直徑的焊條較小的電流，并調(diào)整好焊條與焊件的夾角與弧長(zhǎng)后再進(jìn)行焊接。第三節(jié)焊接P.1124.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1124.焊條電弧焊的工藝（2）焊接接頭的基本形式和坡口的基本形式

對(duì)于焊條電弧焊，由于焊件結(jié)構(gòu)形狀、焊件厚度以及對(duì)焊接質(zhì)量的要求不同，焊件的接頭形式和坡口形式有所不同。

焊接接頭形式：有對(duì)接接頭、角接接頭、T形接頭、搭接接頭等。

坡口：根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成的具有一定幾何形狀的溝槽。坡口的基本形式有卷邊坡口、形坡口（不開(kāi)坡口）、V形坡口、X形坡口、U形坡口、K形坡口、J形坡口和塞焊坡口等第三節(jié)焊接P.1124.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1134.焊條電弧焊的工藝（2）焊接接頭的基本形式和坡口的基本形式第三節(jié)焊接P.1134.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1124.焊條電弧焊的工藝（3）焊接工藝參數(shù)的選擇

焊接時(shí)，為了保證焊接質(zhì)量而選定的有關(guān)物理量的總稱(chēng)稱(chēng)為焊接工藝參數(shù)。它主要包括焊條直徑、焊接電流、焊接層數(shù)、電弧長(zhǎng)度和焊接速度等。

1）焊條直徑的選擇

焊條直徑的大小與焊件厚度、焊接位置及焊接層數(shù)有關(guān)。一般焊件厚度大時(shí)應(yīng)選用大直徑焊條；平焊時(shí)焊條直徑應(yīng)大些；多層焊在焊第一層時(shí)，應(yīng)選用較小直徑的焊條。焊件厚度、焊條直徑的關(guān)系見(jiàn)下表

。第三節(jié)焊接P.1124.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1134.焊條電弧焊的工藝（3）焊接工藝參數(shù)的選擇2）焊接電流的選擇焊接電流的選擇主要根據(jù)焊件厚度和焊條直徑來(lái)確定，見(jiàn)下表

。非水平位置焊接或焊接不銹鋼時(shí)，焊接電流應(yīng)比平焊時(shí)小15%左右。焊角焊縫時(shí)，焊接電流要稍大些。

總之，焊接工藝參數(shù)的選擇應(yīng)在保證焊接質(zhì)量的條件下，盡量采用較大直徑的焊條和較大的焊接電流進(jìn)行焊接，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。第三節(jié)焊接P.1134.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1144.焊條電弧焊的工藝（3）焊接工藝參數(shù)的選擇3）電弧長(zhǎng)度和焊接速度的選擇

電弧長(zhǎng)度和焊接速度在焊條電弧焊中，都是靠手工操作來(lái)控制的，在技術(shù)上未作具體規(guī)定。

但電弧過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使電弧燃燒不穩(wěn)定，熔深減小，飛濺增加，還會(huì)使空氣中的氧和氮侵入焊縫區(qū)，降低焊縫質(zhì)量，所以要求電弧長(zhǎng)度盡量短些。焊接速度不應(yīng)過(guò)快或過(guò)慢，應(yīng)以焊縫的外觀與內(nèi)在質(zhì)量均達(dá)到要求為宜。第三節(jié)焊接P.1144.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1144.焊條電弧焊的工藝（4）焊接基本操作技術(shù)主要包括引弧、運(yùn)條和焊道收尾等。

引弧是指在弧焊開(kāi)始時(shí)，引燃焊接電弧的過(guò)程。引弧方法有敲擊法和劃擦法兩種，如圖

所示。引弧時(shí)，首先將焊條末端與工件表面接觸（或劃擦）形成短路，然后迅速將焊條向上提起3~6mm，電弧即可引燃。1）引弧

第三節(jié)焊接P.1144.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1144.焊條電弧焊的工藝（4）焊接基本操作技術(shù)

運(yùn)條是在焊接過(guò)程中，焊條相對(duì)于焊縫所作的各種動(dòng)作的總稱(chēng)。

引弧后，必須掌握好焊條與焊件之間的角度，如圖所示。另外，在操作過(guò)程中要使焊條同時(shí)完成三個(gè)基本的運(yùn)條動(dòng)作即：

①

焊條朝熔池方向的送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。焊條送進(jìn)速度應(yīng)等于焊條熔化速度，以保持弧長(zhǎng)不變。

②

焊條沿焊接方向的移動(dòng)。焊條移動(dòng)速度應(yīng)等于焊接速度。

③

焊條沿焊縫的橫向擺動(dòng)。焊條以一定的運(yùn)動(dòng)軌跡周期性地沿焊縫左右擺動(dòng)，以便獲得定寬度的焊縫。2）運(yùn)條

第三節(jié)焊接P.1144.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1144.焊條電弧焊的工藝（4）焊接基本操作技術(shù)

焊道收尾是指一條焊道結(jié)束時(shí)如何收尾的過(guò)程。焊道收尾時(shí)，為防止尾坑的出現(xiàn)，焊條應(yīng)停止向前移動(dòng)，可采用畫(huà)圈收尾法、后移收尾法等，自下而上地慢慢拉斷電弧，以保證焊道尾部成形良好。3）焊道收尾

第三節(jié)焊接P.1144.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1141.氣焊

是利用可燃性氣體火焰作為熱源來(lái)熔化母材和填充金屬，實(shí)現(xiàn)金屬焊接的一種方法，如圖所示。可燃性氣體主要有乙炔、液化氣或丙烷燃?xì)獾龋渲凶畛Ｓ玫氖且胰病?/p>

氣焊

第三節(jié)焊接P.1141.氣焊氣焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1151.氣焊

（1）氣焊的主要設(shè)備和工具

氣焊主要設(shè)備和工具包括氧氣瓶、氧氣減壓器、乙炔氣瓶、乙炔減壓器、回火保險(xiǎn)器、焊炬、膠皮管等，如圖所示。第三節(jié)焊接P.1151.氣焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1151.氣焊

（1）氣焊的主要設(shè)備和工具

氧氣瓶是一種儲(chǔ)存和運(yùn)輸氧氣的高壓容器。氧氣瓶容積一般為40L，瓶口上裝有開(kāi)閉氧氣瓶的閥門(mén)，并套有保護(hù)瓶閥的瓶帽。按規(guī)定，氧氣瓶外表涂成天藍(lán)色并用黑色字標(biāo)明“氧氣”字樣。氧氣瓶不許曝曬、火烤、震蕩及敲打，也不許被油脂沾污。使用的氧氣瓶必須定期進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

乙炔氣瓶是一種儲(chǔ)存和運(yùn)輸乙炔氣的高壓容器2)乙炔氣瓶

，瓶口裝有閥門(mén)并套有瓶帽保護(hù)。按規(guī)定乙炔氣瓶外表涂成白色并用紅色字標(biāo)明“乙炔，火不可近”字樣。1）氧氣瓶

2）乙炔氣瓶第三節(jié)焊接P.1151.氣焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1151.氣焊

（1）氣焊的主要設(shè)備和工具

氧氣減壓器是將氧氣瓶?jī)?nèi)的高壓氧氣調(diào)節(jié)成工作所需要的低壓氧氣，并在工作過(guò)程中保持壓力與流量穩(wěn)定不變；乙炔氣減壓器是將乙炔氣瓶?jī)?nèi)的高壓乙炔氣調(diào)節(jié)成工作所需要的低壓乙炔氣，并保持工作過(guò)程中的壓力與流量穩(wěn)定不變。

在氣焊過(guò)程中，由于氣體供應(yīng)不足，或管道與焊嘴阻塞等原因，均會(huì)導(dǎo)致火焰沿乙炔導(dǎo)管向內(nèi)逆燃，這種現(xiàn)象稱(chēng)為回火?；鼗饡?huì)引起乙炔氣瓶或乙炔發(fā)生器的爆炸。為了防止這種嚴(yán)重事故的發(fā)生，必須在導(dǎo)管與發(fā)生器之間裝上回火保險(xiǎn)器。3）減壓器4）回火保險(xiǎn)器

第三節(jié)焊接P.1151.氣焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1151.氣焊

（1）氣焊的主要設(shè)備和工具

焊炬的作用是將可燃?xì)怏w與氧氣按一定比例混合，并以一定的速度噴出，點(diǎn)燃后形成穩(wěn)定燃燒并具有較高熱能的焊接火焰。按可燃?xì)怏w與氧氣混合方式的不同，焊炬可分為射吸式和等壓式兩類(lèi)。目前使用較多的是射吸式焊炬。

5）焊炬

第三節(jié)焊接P.1151.氣焊5）焊炬第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1161.氣焊

（2）氣焊工藝

氣焊具有火焰容易控制、適應(yīng)性強(qiáng)、不需電源、能夠焊接多種金屬材料等優(yōu)點(diǎn)。但氣焊存在火焰溫度較低、加熱緩慢、熱影響區(qū)較寬、焊件易變形及難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化等缺點(diǎn)。氣焊適合焊接厚度在3mm以下的薄鋼板、非鐵金屬及其合金，釬焊刀具及鑄鐵的補(bǔ)焊等。第三節(jié)焊接P.1161.氣焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1161.氣焊

（2）氣焊工藝

氣焊質(zhì)量的優(yōu)劣與所用氣焊火焰的性質(zhì)有很大關(guān)系。改變氧氣和乙炔氣體的體積比，可得到中性焰、碳化焰和氧化焰三種不同性質(zhì)的氣焊火焰，如圖

所示。

1）氣焊火焰第三節(jié)焊接P.1161.氣焊1）第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1161.氣焊

（2）氣焊工藝1）氣焊火焰

是指在燃燒區(qū)內(nèi)既無(wú)過(guò)量氧又無(wú)游離碳的火焰。氧氣與乙炔充分燃燒，內(nèi)焰的最高溫度可達(dá)3000~3200℃，適合于焊接低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼、紫銅、鋁及其合金等。

是指火焰中含有游離碳，具有較強(qiáng)的還原作用，也具有一定滲碳作用的火焰。此時(shí)乙炔過(guò)剩，火焰最高溫度可達(dá)3000℃，適合于焊接高碳鋼、高速鋼、鑄鐵及硬質(zhì)合金等。

是指火焰中有過(guò)量的氧，在尖形焰芯外面形成一個(gè)具有氧化性富氧區(qū)的火焰。由于氧氣充足，火焰燃燒劇烈，最高溫度可達(dá)3300℃，適合于焊接黃銅、錫青銅、鍍鋅鐵皮等。

中性焰

碳化焰

氧化焰第三節(jié)焊接P.1161.氣焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1161.氣焊

（2）氣焊工藝

氣焊時(shí)主要采用對(duì)接接頭，而角接接頭和卷邊接頭只是在焊接薄板時(shí)采用，搭接接頭和T形接頭則較少采用。在對(duì)接接頭中，當(dāng)焊件厚度小于5mm時(shí)，可以不開(kāi)坡口，只留0.5~1.5mm的間隙;當(dāng)焊件厚度大于5mm時(shí)，必須開(kāi)坡口。坡口的形式、角度、間隙及鈍邊等與焊條電弧焊基本相同。

2）氣焊的接頭形式和坡口形式

第三節(jié)焊接P.1161.氣焊2）第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1161.氣焊

（2）氣焊工藝

氣焊焊絲的化學(xué)成分要求與焊件的化學(xué)成分基本相符；焊絲的直徑一般根據(jù)焊件的厚度來(lái)決定，見(jiàn)下表

。

3）氣焊時(shí)焊絲直徑的選擇第三節(jié)焊接P.1161.氣焊3）第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1171.氣焊

（2）氣焊工藝

焊炬的傾斜角度是指焊嘴長(zhǎng)度方向與焊件之間的夾角，如左下圖所示，其大小主要取決于焊件厚度和母材的熔點(diǎn)與導(dǎo)熱性等。氣焊過(guò)程中，焊絲與焊件表面的傾斜角一般為30°-40°，焊絲與焊炬中心線的角度為90°-100°，如右下圖所示。

4）氣焊時(shí)焊嘴傾角的選擇第三節(jié)焊接P.1171.氣焊4）第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1171.氣焊

（2）氣焊工藝

氣焊前，先調(diào)節(jié)好氧氣壓力和乙炔壓力，裝好焊炬。點(diǎn)火時(shí)，先微開(kāi)氧氣閥門(mén)，再打開(kāi)乙炔閥門(mén)，隨后點(diǎn)燃火焰，并調(diào)節(jié)至所需要的火焰。在點(diǎn)火過(guò)程中，如果有放炮聲或火焰熄滅現(xiàn)象，應(yīng)立即減少氧氣或放掉不純的乙炔后，再點(diǎn)火。滅火時(shí)，應(yīng)先關(guān)乙炔閥門(mén)，再關(guān)氧氣閥門(mén)，以免發(fā)生回火并減少煙塵。

5）氣焊的基本操作方法第三節(jié)焊接P.1171.氣焊5）第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1171.氣焊

（2）氣焊工藝

焊接速度與焊件的熔點(diǎn)和厚度有關(guān)

，一般當(dāng)焊件的熔點(diǎn)高、厚度大時(shí)，焊接速度應(yīng)慢些，但在保證焊接質(zhì)量的前提下應(yīng)盡量提高焊接速度，以提高生產(chǎn)率。

6）氣焊的焊接速度第三節(jié)焊接P.1171.氣焊6）第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1172.埋弧焊

是指電弧在焊劑層下燃燒并進(jìn)行焊接的方法。埋弧焊屬于電弧焊的一種，可分為埋弧自動(dòng)焊和埋弧半自動(dòng)焊兩種。

埋弧自動(dòng)焊

如圖所示。電源與焊件相接，顆粒狀焊劑通過(guò)軟管均勻地撒在焊接位置，焊絲被送絲電機(jī)自動(dòng)送入電弧燃燒區(qū)，并維持選定的弧長(zhǎng)，在焊接小車(chē)的帶動(dòng)下，以一定的速度移動(dòng)完成焊接。

埋弧焊

埋弧焊的工作原理

設(shè)備

電弧在顆粒狀的焊劑下燃燒，焊絲由送絲機(jī)構(gòu)自動(dòng)送入焊接區(qū)。電弧沿焊接方向的移動(dòng)靠手工操作完成的稱(chēng)為埋弧半自動(dòng)焊，電弧沿焊接方向的移動(dòng)靠機(jī)械自動(dòng)完成的稱(chēng)為埋弧自動(dòng)焊。第三節(jié)焊接P.1172.埋弧焊埋第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1182.埋弧焊

埋弧自動(dòng)焊的優(yōu)點(diǎn)是允許采用較大的焊接電流以提高生產(chǎn)率，焊縫保護(hù)好，焊接質(zhì)量高，能節(jié)省材料和電能，無(wú)熔化金屬濺射和弧光四射現(xiàn)象，勞動(dòng)條件好，容易實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化和機(jī)械化

。

缺點(diǎn)是焊接時(shí)電弧不可見(jiàn)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，接頭的加工與裝配要求較高，設(shè)備較貴，焊前準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。

埋弧焊主要用于焊接非合金鋼、低合金高強(qiáng)度鋼，也可用于焊接不銹鋼及加工銅等，適合于大批量焊接較厚的大型結(jié)構(gòu)件的直線焊縫和大直徑環(huán)形焊縫第三節(jié)焊接P.1182.埋弧焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1183.氣體保護(hù)電弧焊

用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊，稱(chēng)為氣體保護(hù)電弧焊，簡(jiǎn)稱(chēng)氣體保護(hù)焊或氣電焊。根據(jù)所用保護(hù)氣體的不同，氣體保護(hù)焊可分為氬弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、氦弧焊等。下面主要介紹氬弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。

（1）氬弧焊

以氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊稱(chēng)為氬弧焊。按所用的電極不同，氬弧焊分為非熔化極(鎢極)氯弧焊和熔化極氬弧焊兩種，如圖

所示。第三節(jié)焊接P.1183.氣體保護(hù)電弧焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1183.氣體保護(hù)電弧焊（1）氬弧焊

氬弧焊的特點(diǎn):便于觀察，操作靈活，適宜于各種位置的焊接，焊后無(wú)熔渣，易實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化，焊縫表面成形好，具有較好的力學(xué)性能，焊接電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺較小，能夠焊接1mm以下的薄板及某些異種金屬;但氬弧焊所用設(shè)備及控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，維修較難，氬氣價(jià)格較貴，焊接成本高。

氬弧焊應(yīng)用范圍廣泛，幾乎可以對(duì)所有金屬進(jìn)行焊接，通常多用于在焊接過(guò)程中易氧化的鋁、鎂、鈦及其合金、不銹鋼、耐熱合金等的焊接。

第三節(jié)焊接P.1183.氣體保護(hù)電弧焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1193.氣體保護(hù)電弧焊（2）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

用二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊稱(chēng)為二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。如圖4-84所示，焊接時(shí)焊絲作為電極連續(xù)送進(jìn)，二氧化碳?xì)怏w從噴嘴中以一定流量噴出，電弧引燃后，電弧與熔池被二氧化碳?xì)怏w包圍，防止了空氣對(duì)焊縫金屬的有害作用。

第三節(jié)焊接P.1193.氣體保護(hù)電弧焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1193.氣體保護(hù)電弧焊（2）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的

是:二氧化碳?xì)怏w來(lái)源廣，價(jià)格低，生產(chǎn)成本為埋弧焊的40%~-50%；電弧的穿透能力強(qiáng)，熔池深；焊接速度快，生產(chǎn)率比焊條電弧焊高2~4倍；熱影響區(qū)小，焊件變形小，焊縫質(zhì)量高。

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的

是:焊接設(shè)備較為復(fù)雜，需要采用直流電源;焊接時(shí)弧光較強(qiáng)，飛濺較大;焊縫表面不平滑，室外焊接時(shí)常受風(fēng)的影響。

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊主要

焊接低碳鋼和低合金鋼薄板。

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)用于第三節(jié)焊接P.1193.氣體保護(hù)電弧焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1194.等離子弧焊

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)行焊接的方法，稱(chēng)為等離子弧焊，如圖所示。

等離子弧焊的優(yōu)點(diǎn):等離子弧能量易于控制，弧鎢極柱溫度高（可達(dá)15700℃以上），穿透能力強(qiáng)，焊接氣流質(zhì)量高，生產(chǎn)率高，焊縫深寬比大，熱影響區(qū)小。

第三節(jié)焊接P.1194.等離子弧焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1195.電阻焊

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，稱(chēng)為電阻焊。電阻焊根據(jù)接頭形式的不同，可分為點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊三種，如圖所示。

第三節(jié)焊接P.1195.電阻焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1205.電阻焊

生產(chǎn)率較高，成本較低圖，勞動(dòng)條件，工件變形小，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，由于焊接過(guò)程極快，因而電阻焊設(shè)備需要相當(dāng)大的電功率和機(jī)械功率。主要用于焊接低碳鋼、不銹鋼、鋁及銅等金屬材料。其中點(diǎn)焊主要用于焊接厚度在4mm以下的薄板，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、飛機(jī)制造中；縫焊主要用于焊接厚度在3mm以下的薄板，用于焊接油箱、煙道等；對(duì)焊主要用于焊接較大截面（直徑或邊長(zhǎng)小于30mm）焊件和不同種類(lèi)金屬材料的對(duì)接，廣泛應(yīng)用于焊接刀具、管件、鋼筋、鋼軌、鏈條等。

電阻焊的特點(diǎn)：

電阻焊主要用途：第三節(jié)焊接P.1205.電阻焊電阻焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1206.電渣焊

利用電流通過(guò)液態(tài)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱而進(jìn)行焊接的方法。電渣焊分為絲極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊三種。

焊件不需開(kāi)坡口，不易產(chǎn)生氣孔及夾渣等缺陷，不易出現(xiàn)淬硬組織和冷裂傾向；焊接低合金高強(qiáng)度鋼及中碳鋼時(shí)，通常不需預(yù)熱;焊接熱影區(qū)在高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，易產(chǎn)生晶粒粗大和過(guò)熱組織;；接接頭沖擊韌性較低，一般焊后需要正火或回火，以改善接頭的組織性能。

電渣焊生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好，特別適合于焊接板材厚度在焊縫40mm以上的結(jié)構(gòu)件，主要用于厚壁壓力容器縱縫的焊接。適合于電渣焊的金屬材料有非合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金等。

電渣焊：

電渣焊特點(diǎn)：第三節(jié)焊接P.1206.電渣焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1207.釬焊

釬焊與熔化焊相比，焊件加熱溫度低、組織和力學(xué)性能變化較小，接頭光滑平整;某些針焊方法可以一次焊接多個(gè)工件和多個(gè)接頭，生產(chǎn)率高;可以連接異種材料。但釬焊接頭強(qiáng)度較低，工作溫度不能太高。根據(jù)釬料熔點(diǎn)的不同，釬焊可分為硬釬焊和軟釬焊兩種。

所用釬料熔點(diǎn)在450℃以上的釬焊稱(chēng)為硬釬焊。硬釬焊的焊接強(qiáng)度為300~500MPa。屬于硬釬焊的針料有銅基、鋁基、銀基、鎳基、錳基釬料等，常用的為銅基釬料。

焊接時(shí)需要加釬劑，對(duì)銅基釬料常用硼砂、硼酸混合物。硬釬焊的加熱方式有火焰加熱、電阻加熱、爐內(nèi)加熱、電弧加熱、激光加熱等，硬釬焊適合于受力較大的工件及工具的焊接。

（1）硬釬焊

第三節(jié)焊接P.1207.釬焊第三節(jié)焊接三、其它焊接方法P.1217.釬焊

所用釬料熔點(diǎn)在450℃以下的釬焊稱(chēng)為軟釬焊。軟釬焊的焊接強(qiáng)度一般不超過(guò)140MPa屬于軟釬焊的釬料有錫鉛、錫銀、鉛基、鎘基釬料等，常用的為錫鉛釬料。軟釬焊時(shí)所用的軒劑為松香、酒精溶液、氯化鋅或氯化鋅加氯化氨水溶液。軟釬焊時(shí)可用烙鐵、噴燈或爐子加熱焊件。軟釬焊常用于受力不大的儀表、導(dǎo)電元件等的焊接。

（2）軟釬焊

第三節(jié)焊接P.1217.釬焊（2）軟釬第三節(jié)焊接四、焊接新技術(shù)和新工藝P.121

隨著科學(xué)技術(shù)和機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展，焊接技術(shù)也在不斷地發(fā)展和提高。下面介紹部分成熟的焊接新技術(shù)與新工藝。

1.摩擦焊

摩擦焊是指利用焊件表面相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端面達(dá)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(diǎn)是焊接質(zhì)量高，易實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，尤其適合于焊接異種材料。摩擦焊主要用于等截面的桿狀工件的焊接。但摩擦焊設(shè)備投資較大，工件必須是回轉(zhuǎn)體，不宜焊接摩擦因數(shù)小或脆性大的金屬材料。第三節(jié)焊接P.121隨著科學(xué)技術(shù)和機(jī)械制第三節(jié)焊接四、焊接新技術(shù)和新工藝P.1212.超聲波焊

利用超聲波的高頻振蕩能對(duì)焊件接頭進(jìn)行局部加熱和表面清理，然后施加壓力實(shí)現(xiàn)焊接的一種壓焊方法稱(chēng)為超聲波焊。

進(jìn)行超聲波焊時(shí)，由于電流流經(jīng)工件，無(wú)火焰，無(wú)電弧熱源的影響，所以，焊件表面無(wú)變形和熱影響區(qū)，表面不需嚴(yán)格清理，焊接質(zhì)量高。超聲波焊適合焊接厚度小于0.5mm的工件，特別適合焊接異種材料。

第三節(jié)焊接P.1212.超聲波焊第三節(jié)焊接四、焊接新技術(shù)和新工藝P.1213.爆炸焊

利用炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊力使焊件迅速碰撞，實(shí)現(xiàn)連接焊件的一種壓焊方法稱(chēng)為爆炸焊。一般來(lái)說(shuō)，任何具有足夠強(qiáng)度和塑性并能承受快速變形要求的金屬材料，均可以進(jìn)行爆炸焊。爆炸焊的質(zhì)量較高，工藝操作過(guò)程簡(jiǎn)單，適用于一些工程結(jié)構(gòu)件的連接，如雙金屬?gòu)?fù)合板焊接、螺紋鋼的對(duì)接、鋼軌的對(duì)接等。

第三節(jié)焊接P.1213.爆炸焊第三節(jié)焊接四、焊接新技術(shù)和新工藝P.1214.高頻電阻焊

利用10~500kHz的高頻電流，進(jìn)行焊接的一種電阻焊方法稱(chēng)為高頻電阻焊。高頻電阻焊的原理是:當(dāng)高頻電流通過(guò)焊件時(shí)，在工件接合面處產(chǎn)生電阻熱，施加一定的壓力使焊件連接。高頻電阻焊的特點(diǎn)是:焊接速度快，可以焊接多種金屬材料。

第三節(jié)焊接P.1214.高頻電阻焊第三節(jié)焊接四、焊接新技術(shù)和新工藝P.121

5.激光焊

以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法稱(chēng)為激光焊。

激光焊的特點(diǎn)是能量密度高，焊接速度快;焊縫窄，熱影響區(qū)和變形很小;靈活性大，不需要焊接設(shè)備與焊件接觸，可以用反射鏡或偏轉(zhuǎn)鏡將激光在任何方向彎曲或聚焦，還可用光導(dǎo)纖維將其引到難以接近的部位進(jìn)行焊接;可以進(jìn)行異種金屬的焊接，也可以焊接玻璃鋼等非金屬材料。第三節(jié)焊接P.1215.激光焊第三節(jié)焊接四、焊接新技術(shù)和新工藝P.122

6.電子束焊

利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法稱(chēng)為電子束焊。

電子?xùn)|焊的特點(diǎn)是能量利用率高，速度快，焊縫窄而深，熱影響區(qū)和焊接變形很小，焊接質(zhì)量高;能夠焊接其他焊接方法難以焊接的形狀復(fù)雜的焊件，特別適合于焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)、要求純度高和極易被大氣腐蝕的金屬，如鋁、鈦、鋯、不銹鋼、高強(qiáng)度鋼等，也適合于焊接異種金屬和非金屬材料。第三節(jié)焊接P.1226.電子束焊

課件制作：重慶市涪陵區(qū)職教中心數(shù)控組胡云天全國(guó)中職機(jī)械類(lèi)規(guī)劃新教材（高教版）《金屬加工與實(shí)訓(xùn)》

P.79課件制作：重慶市涪陵區(qū)職教中心數(shù)控組

云天全國(guó)中職機(jī)械類(lèi)規(guī)劃新教材（高教版）－－基礎(chǔ)常識(shí)與技能訓(xùn)練

第4章金屬熱加工基礎(chǔ)

（下：焊接）（第2版）《金屬加工與實(shí)訓(xùn)》P.79課件制作：全國(guó)中職機(jī)械類(lèi)規(guī)劃新第三節(jié)焊接P.106

是一種重要的金屬成形加工工藝，廣泛應(yīng)用于車(chē)輛、橋梁、容器、船艦、鍋

爐、起重機(jī)械、金屬桁架等的制造中，并且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)在焊接工藝上的應(yīng)用，焊接質(zhì)量及生產(chǎn)率不斷提高，焊接在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用也更加廣泛。

焊接

第三節(jié)焊接P.106第三節(jié)焊接一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)P.1071.焊接的分類(lèi)

將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法，稱(chēng)為熔焊。

焊接過(guò)程中，必須對(duì)焊件施加壓力(加熱或不加熱)以完成焊接的焊接方法，稱(chēng)為壓焊。

采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填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，稱(chēng)為釬焊。（1）熔焊

（2）壓焊

（3）釬焊

第三節(jié)焊接P.1071.焊接的分類(lèi)第三節(jié)焊接一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)P.1071.焊接的分類(lèi)

焊接是指通過(guò)加熱或加壓或同時(shí)加熱加壓，并且用或不用填充材料使工件達(dá)到接合的一種工藝方法。

如圖所示，焊件經(jīng)焊接后形成的接合部分稱(chēng)為焊縫；被焊的焊件稱(chēng)為母材；兩個(gè)焊件的連接處稱(chēng)為焊接接頭。第三節(jié)焊接P.1071.焊接的分類(lèi)第三節(jié)焊接一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)P.1072.焊接的特點(diǎn)

焊接能夠減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省金屬材料。焊接與傳統(tǒng)的鉚接方法相比，一般可以節(jié)省金屬材料15%~20%。

焊接能夠制造雙金屬結(jié)構(gòu)?？梢詫?duì)不冋金屬材料的零件進(jìn)行對(duì)焊、摩擦焊等；還可以制造復(fù)合層容器，以滿(mǎn)足高溫設(shè)備、高壓設(shè)備、化工設(shè)備等的特殊性能要求。

焊接能夠化大為小，也能實(shí)現(xiàn)以小拼大。在制造形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件時(shí)常常先把金屬材料加工成較小的部分，然后用逐步裝配焊接的方法實(shí)現(xiàn)以小拼大。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)，如船體等其制造過(guò)程就是以小拼大。

①

②

③

第三節(jié)焊接P.1072.焊接的特點(diǎn)第三節(jié)焊接一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)P.1082.焊接的特點(diǎn)

焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。在多數(shù)情況下焊接接頭能達(dá)到與母材等強(qiáng)度，甚至高于母材強(qiáng)度，因此，焊接結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品質(zhì)量比鉚接要好。目前焊接已基本上取代了鉚接結(jié)構(gòu)件。

由于焊接是一個(gè)不均勻的加熱過(guò)程，因此焊接后會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力與焊接變形。如果在焊接過(guò)程中采取合理的措施，可以消除或減輕焊接應(yīng)力與變形。

焊接過(guò)程產(chǎn)生的噪聲較小，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較低，生產(chǎn)率較高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。

④

⑤

⑥

第三節(jié)焊接P.1082.焊接的特點(diǎn)第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.108

是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。焊條電弧焊是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最多、最普遍的一種金屬焊接方法。它是利用焊條與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱，熔化焊件與焊條而進(jìn)行焊接的。

焊接電弧是指在電極與焊件之間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，如圖

所圖所示。焊接電弧的產(chǎn)生一般有接觸引弧和非接觸引弧兩種方式，手工電弧焊采用接觸引弧。

焊條電弧焊

1.焊接電弧第三節(jié)焊接P.108第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.108

用裝在焊鉗上的焊條擦劃或敲擊焊件，由于焊條與焊件接觸而造成瞬時(shí)短路，

其短路大電流產(chǎn)生高溫，接著迅速把焊條提起3~6mm的距離，在兩極間電場(chǎng)力的作用下，空氣被電離導(dǎo)電，產(chǎn)生大量的光和熱，最終在焊條端部與焊件之間就形成了電弧。接觸引弧

1.焊接電弧第三節(jié)焊接P.108第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1091.焊接電弧

在焊條與焊件之間形成的電弧熱，使焊件局部和焊條端部同時(shí)熔化成熔池，焊條金屬熔化后成為熔滴，并借助重力和電弧氣體的吹力作用過(guò)渡到焊件熔池中。同時(shí)，電弧熱還使焊條藥皮熔化或燃燒，藥皮熔化后與液體金屬發(fā)生物理、化學(xué)作用，形成的液態(tài)熔渣不斷地從熔池中向上浮起，藥皮燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量氣體環(huán)繞在電弧周?chē)?，熔渣和氣體阻止空氣中氧和氮的侵入，保護(hù)了熔化金屬。

如圖

所示，焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成。陰極區(qū)溫度大約為2400K;陽(yáng)極區(qū)溫度大約為2600K;弧柱區(qū)中心的溫度最高，為6000~8000K。

溶池的形成：電弧的組成：第三節(jié)焊接P.1091.焊接電弧第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1091.焊接電弧電弧熱量與焊接電流和電壓的乘積成正比。通常把電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊件與焊條之間所保持的一定電壓，稱(chēng)為電弧電壓。電弧電壓主要與電弧長(zhǎng)度有關(guān)。電弧越長(zhǎng)，相應(yīng)的電弧電壓也就越高，一般電弧電壓為20~35V。焊接電流越大。由于電弧電壓變化較小

，所以生產(chǎn)中主要是通過(guò)調(diào)節(jié)焊接電流來(lái)調(diào)節(jié)電弧熱量的，焊接電流越大，則電弧產(chǎn)生的總熱量越多

，反之，則電弧產(chǎn)生的總熱量越少。電弧電壓：第三節(jié)焊接P.1091.焊接電弧電弧電第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1092.焊條電弧焊設(shè)備及工具（1）弧焊電源

電焊機(jī)

為焊條電弧焊提供電源的專(zhuān)用設(shè)備，它是焊條電弧焊的主要設(shè)備。生產(chǎn)中按焊接電流的種類(lèi)不同，可將電焊機(jī)分為直流弧焊機(jī)和交流弧焊機(jī)兩類(lèi)1）直流弧焊機(jī)

直流弧焊機(jī)有直流弧焊發(fā)電機(jī)和弧焊整流器兩類(lèi)，如圖所示。與交流弧焊機(jī)相比，直流弧焊機(jī)具有電弧燃燒穩(wěn)定，適宜焊接不銹鋼、薄板材。但直流弧焊發(fā)電機(jī)構(gòu)造復(fù)雜維修不便，噪聲大、成本高、能耗大（屬淘汰型），適用于焊接較重要的焊件，如銅合金及鋁合金等，其余場(chǎng)合多使用弧焊整流器。第三節(jié)焊接P.1092.焊條電弧焊設(shè)備及工第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工具（1）弧焊電源1）直流弧焊機(jī)

直流弧焊機(jī)的輸岀端有正極和負(fù)極之分。采用直流弧焊機(jī)焊接時(shí)，當(dāng)把焊件接陽(yáng)極、焊條接陰極時(shí)，稱(chēng)為正接法，如所示。正接法的電弧熱量大部分集中在焊件上，工件熔化較快熔池深度大，焊件易焊透，故適用于焊接較厚的焊件。相反，如果焊件接陰極、焊條接陽(yáng)極時(shí)，稱(chēng)為反接法，如圖

所示。反接法的焊條熔化快，熔池深度淺，焊件不易焊透，故適合于焊接較薄的焊件或不需要較多熱量的焊件。

直流弧焊機(jī)的接法：第三節(jié)焊接P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工具（1）弧焊電源2）交流弧焊機(jī)

實(shí)際上是一種特殊的降壓變壓器，如圖

所示。焊接時(shí)，焊接電弧的電壓基本穩(wěn)定。當(dāng)接通電源時(shí)（初級(jí)線圈形成回路），由于電磁互感作用，使次級(jí)線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（即空載電壓）。當(dāng)焊條與工件接觸時(shí)，次級(jí)線圈形成閉合回路，便有感應(yīng)電流通過(guò)，從而產(chǎn)生焊接電弧，實(shí)現(xiàn)焊接。

生產(chǎn)效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠，成本較低，噪聲較小，維護(hù)與保養(yǎng)也很容易，但它的電弧燃燒時(shí)穩(wěn)定性較差。無(wú)正接反接問(wèn)題。

交流弧焊機(jī)：

交流弧焊機(jī)的特點(diǎn)：第三節(jié)焊接P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工具（2）焊條電弧焊的工具

焊條電弧焊的主要工具包括焊鉗、焊接電纜、面罩與護(hù)目玻璃等。

焊鉗的作用是夾持焊條和傳導(dǎo)電流。一般要求焊鉗導(dǎo)電性能好、重量輕、焊條夾持穩(wěn)固、換裝焊條方便等。

作用是傳導(dǎo)電流。一般用多股紫銅軟線制成

，要求絕緣性要好，而且要有足夠的導(dǎo)電截面積，截面積大小應(yīng)根據(jù)焊接電流大小而定。

面罩的作用是在焊接時(shí)保護(hù)操作人員的面部免受強(qiáng)烈的電弧光照射和飛濺金屬的灼傷。護(hù)目玻璃（又稱(chēng)黑玻璃），它的作用是減弱電弧光的強(qiáng)度，過(guò)濾紫外線和紅外線，使操作者在焊接時(shí)既能通過(guò)護(hù)目玻璃觀察到熔池的情況，便于掌握和控制焊接過(guò)程，又避免眼睛受電弧光的灼傷。1）焊鉗

2）焊接電纜

3）面罩與護(hù)目玻璃

第三節(jié)焊接P.1102.焊條電弧焊設(shè)備及工第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1113.焊條

（1）焊條的組成與作用

如圖所示，焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。焊條質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)焊縫金屬的力學(xué)性能有直接影響。

焊芯

是組成焊縫金屬的主要材料。它的主要作用首先是傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電弧并維持電弧燃燒；其次是作為填充金屬與母材熔合成一體，組成焊縫。

在焊縫金屬中，焊芯金屬約占藥皮涂料焊芯導(dǎo)電部分60%~70%由此比可見(jiàn)焊芯的化學(xué)成分和質(zhì)量對(duì)焊縫質(zhì)量有重要影響。

為了保證焊接質(zhì)量，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊芯的化學(xué)成分和質(zhì)量作了嚴(yán)格的規(guī)定。第三節(jié)焊接P.1113.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1113.焊條

（1）焊條的組成與作用

藥皮由一系列礦物質(zhì)、有機(jī)物、鐵合金和粘結(jié)劑組成。它的主要作用是：

①

保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒。

②

向焊縫金屬滲入某些合金元素，提高焊縫金屬的力學(xué)性能。

③

改善焊接工藝性能，有利于進(jìn)行各種空間位置的焊接。

④

使焊縫金屬順利脫氧、脫硫、脫磷、去氫等。

⑤

保護(hù)熔池與熔滴不受空氣侵入。第三節(jié)焊接P.1113.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1113.焊條

（2）焊條的分類(lèi)

可分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊條、鎳和鎳合金焊條、銅和銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等。

可分為酸性焊條和堿性焊條兩類(lèi)。

熔渣中酸性氧化物的比例較高，焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，飛濺小、熔渣流動(dòng)性和覆蓋性較好，因此，焊縫美觀，對(duì)鐵銹、油脂、水分的敏感性不大，焊接工藝性較好；但焊接過(guò)程中對(duì)藥皮合金元素?zé)龘p較大，抗裂性較差，適用于焊接一般結(jié)構(gòu)件。

熔渣中堿性氧化物的比例較高，焊接時(shí)，電弧不夠穩(wěn)定，熔渣的覆蓋性較差，焊縫不美觀，焊前要求清除掉油脂和鐵銹，焊接工藝性較差;但它的脫氧和去氫能力較強(qiáng)，故又稱(chēng)為低氫型焊條，焊接后焊縫的質(zhì)量較好，適用于焊接要求高塑性和高韌性的重要結(jié)構(gòu)件。按用途不同：按焊條藥皮熔化后的酸堿度：酸性焊條堿性焊條第三節(jié)焊接P.1113.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1113.焊條

（3）焊條型號(hào)編制方法

焊條型號(hào)主要反映焊條的性能特點(diǎn)及類(lèi)別。目前，我國(guó)參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，陸續(xù)對(duì)不同焊條型號(hào)作了修改，如碳鋼焊條型號(hào)編制方法以字母“E”開(kāi)頭表示焊條，例如，E4303表示焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度R≥43kg/mm2（或420MPa），適用于全位置焊接，藥皮類(lèi)型為鈦鈣型，電流種類(lèi)是交流或直流(正接或反接)。第三節(jié)焊接P.1113.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1123.焊條

（4）焊條選用的原則焊條的選用主要考慮以下一些因素：

①考慮母材的力學(xué)性能和化學(xué)成分。對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼主要考慮母材的強(qiáng)度等級(jí)，如母材是普通低合金鋼時(shí)，可以選擇低合金鋼焊條;對(duì)于低溫鋼主要考慮母材低溫工作性能;對(duì)于耐熱鋼、不銹鋼等主要考慮熔敷金屬的化學(xué)成分應(yīng)與母材相當(dāng)。

②考慮焊件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和剛性。例如，對(duì)于形狀復(fù)雜、剛性較大的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條。

③考慮焊件的工作條件。例如，在腐蝕環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選擇不銹鋼焊條;在高溫條件下工作的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選擇鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條等。

④考慮生產(chǎn)率、焊接工藝、焊接成本和焊接質(zhì)量等因素。第三節(jié)焊接P.1123.焊條第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1124.焊條電弧焊的工藝

（1）焊縫的空間位置

焊接時(shí)，按焊縫在空間位置的不同可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種，

如圖所示。其中平焊操作最容易、勞動(dòng)條件好、生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量容易保證，因此，一般把焊縫放在平焊位置進(jìn)行操作。立焊、橫焊、仰焊時(shí)操作較難，應(yīng)盡量避免。若無(wú)法避免時(shí)，可選用小直徑的焊條較小的電流，并調(diào)整好焊條與焊件的夾角與弧長(zhǎng)后再進(jìn)行焊接。第三節(jié)焊接P.1124.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1124.焊條電弧焊的工藝（2）焊接接頭的基本形式和坡口的基本形式

對(duì)于焊條電弧焊，由于焊件結(jié)構(gòu)形狀、焊件厚度以及對(duì)焊接質(zhì)量的要求不同，焊件的接頭形式和坡口形式有所不同。

焊接接頭形式：有對(duì)接接頭、角接接頭、T形接頭、搭接接頭等。

坡口：根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成的具有一定幾何形狀的溝槽。坡口的基本形式有卷邊坡口、形坡口（不開(kāi)坡口）、V形坡口、X形坡口、U形坡口、K形坡口、J形坡口和塞焊坡口等第三節(jié)焊接P.1124.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1134.焊條電弧焊的工藝（2）焊接接頭的基本形式和坡口的基本形式第三節(jié)焊接P.1134.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1124.焊條電弧焊的工藝（3）焊接工藝參數(shù)的選擇

焊接時(shí)，為了保證焊接質(zhì)量而選定的有關(guān)物理量的總稱(chēng)稱(chēng)為焊接工藝參數(shù)。它主要包括焊條直徑、焊接電流、焊接層數(shù)、電弧長(zhǎng)度和焊接速度等。

1）焊條直徑的選擇

焊條直徑的大小與焊件厚度、焊接位置及焊接層數(shù)有關(guān)。一般焊件厚度大時(shí)應(yīng)選用大直徑焊條；平焊時(shí)焊條直徑應(yīng)大些；多層焊在焊第一層時(shí)，應(yīng)選用較小直徑的焊條。焊件厚度、焊條直徑的關(guān)系見(jiàn)下表

。第三節(jié)焊接P.1124.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1134.焊條電弧焊的工藝（3）焊接工藝參數(shù)的選擇2）焊接電流的選擇焊接電流的選擇主要根據(jù)焊件厚度和焊條直徑來(lái)確定，見(jiàn)下表

。非水平位置焊接或焊接不銹鋼時(shí)，焊接電流應(yīng)比平焊時(shí)小15%左右。焊角焊縫時(shí)，焊接電流要稍大些。

總之，焊接工藝參數(shù)的選擇應(yīng)在保證焊接質(zhì)量的條件下，盡量采用較大直徑的焊條和較大的焊接電流進(jìn)行焊接，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。第三節(jié)焊接P.1134.焊條電弧焊的工藝第三節(jié)焊接二、焊條電弧焊P.1144.焊條電弧焊的工藝（3）焊接工藝參數(shù)的選擇3）電弧長(zhǎng)度和焊接速度的選擇

電弧長(zhǎng)度和焊接速度在焊條電弧焊中，都是靠手工操作來(lái)控制的，在技術(shù)上未作具體規(guī)定。

但電弧過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使電弧燃燒不穩(wěn)定，熔深減小，飛濺增加，還會(huì)使空氣中的氧和氮侵入焊縫區(qū)，降低焊縫質(zhì)量，所以要求電弧長(zhǎng)度盡量短些。焊接速度不應(yīng)過(guò)快或過(guò)慢，應(yīng)以焊縫的外觀與