焊接方法與設(shè)備課件

焊接方法與設(shè)備

（內(nèi)訓(xùn)資料）

童慶莫編制

２００７年8月2日金屬焊接金屬焊接是指通過適當(dāng)?shù)氖侄危箖蓚€分離的金屬物件（同種金屬或異種金屬）產(chǎn)生原子（分子）間接合而連成一體的連接方法。焊接不僅可以解決各種鋼材的連接，而且還可以解決鋁、銅等有色金屬及鈦、鋯等特種金屬材料的連接。焊接方法的分類(族系法)螺柱焊焊條電弧焊埋弧焊熔化極氣體保護(hù)焊藥芯焊絲電弧焊鎢極氣體保護(hù)焊等離子弧焊氣焊氣壓焊鋁熱焊電渣焊電子束焊激光焊電阻焊：點凸對縫冷壓焊超聲波焊爆炸焊摩擦焊擴(kuò)散焊爐中釬焊火焰釬焊浸沾釬焊電阻釬焊感應(yīng)釬焊電弧焊壓焊釬焊熔焊基本焊接方法螺柱焊將金屬螺柱或類似的其他金屬緊固件（栓、釘?shù)龋┖附拥焦ぜㄒ话銥榘寮┥系姆椒ń凶雎葜?。螺柱焊接的方法：電阻焊、摩擦焊、爆炸焊、電弧焊。（電弧法）螺柱焊：在螺柱焊接過種中，通過電源的輸出和螺柱機(jī)械運動的協(xié)調(diào)作用，首先在焊接螺柱和工件之間引燃焊接電弧，螺柱和工件被部分熔化，在工件上形成熔池，同時螺柱端形成熔化層后，然后在壓力的作用下，將螺柱端部浸入熔池，并將液態(tài)金屬部分?jǐn)D出接頭，從面形成再結(jié)晶的塑性連接或再結(jié)晶和重結(jié)晶混合連接接頭。當(dāng)電弧熄滅后，保持幾毫秒的短路電流，形成加壓頂鍛。螺柱焊分為：電容放電尖端引燃螺柱焊拉弧式螺柱焊螺柱焊廣泛應(yīng)用于汽車、鐵路、鋼結(jié)構(gòu)建筑、鍋爐制造、造船工業(yè)、金屬容器制造、電器設(shè)備制造、裝飾行業(yè)、鈑金加工等行業(yè)。熔化極電弧焊熔化極電弧焊是指用焊接過程中熔化的焊絲做電極的一類電弧焊方法。這類焊接設(shè)備主要有：焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊（MAG\CO2）、藥芯焊絲電弧焊等。不熔化極電弧焊不熔化極電弧焊是指用焊接過程中不熔化的碳棒或鎢棒做焊接電極的這一類弧焊法。這類焊接設(shè)備主要有：鎢極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊等。埋弧焊埋弧焊是以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極和填充金屬。焊接時，在焊接區(qū)的上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊劑層下燃燒，將焊材端部和局部母材熔化，形成焊縫。在電弧熱的作用下，一部分焊劑熔化成熔渣并與液態(tài)金屬發(fā)生冶金反應(yīng)。熔渣浮在金屬熔池的表面，一方面可以保護(hù)焊縫金屬，防止空氣的污染，并與熔化金屬產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，改善焊縫金屬的成分及性能；另一方面還可以使焊縫金屬緩慢冷卻。埋弧焊的特點：焊接速度高、焊縫質(zhì)量好；適合配自動機(jī)械使用；主要焊大型構(gòu)件的直縫與環(huán)縫。；埋弧焊的應(yīng)用范圍：碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、高碳鋼。熔化極氣體保護(hù)焊熔化極氣體保護(hù)焊是利用連續(xù)送進(jìn)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊矩噴嘴噴出的氣體來保護(hù)電弧進(jìn)行焊接的。保護(hù)氣體有氬氣、氦氣、CO2、O2或這些氣體的混合氣。用氬氣或氦氣作為保護(hù)氣時，稱為熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊（在國際上簡稱為MIG焊）。以惰性氣體與氧化性氣體（O2、CO2）的混合氣體作為保護(hù)氣時，或以CO2氣體或CO2+O2的混合氣為保護(hù)氣時，統(tǒng)稱為熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊（在國際上簡稱為MAG焊）。熔化極氣體保護(hù)焊的特點：焊接速度快、熔敷率高，可以進(jìn)行各種位置焊接。熔化極氣體保護(hù)焊的應(yīng)用范圍：

MIG焊：不銹鋼、鋁、鎂、銅、鈦、鋯及鎳合金。

MAG焊：碳鋼、合金鋼。藥芯焊絲電弧焊藥芯焊絲電弧焊是利用連續(xù)送進(jìn)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源來進(jìn)行焊接的，可以認(rèn)為是熔化極氣體保護(hù)焊的一種類型。所使用的焊絲是藥芯焊絲，焊絲的心部裝有不同組成成分的藥粉。焊接時，外加保護(hù)氣體（主要是CO2）,藥粉受熱分解或熔化，起著造氣、造渣保護(hù)熔池、滲合金及穩(wěn)弧等作用。不加保護(hù)氣體時，叫做自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊。這種方法的焊絲伸出長度不會影響保護(hù)效果。藥芯焊絲電弧焊的特點：除具有熔化極氣體保護(hù)電弧焊的優(yōu)點外，由于藥粉的作用，在冶金上更具優(yōu)點。藥芯焊絲電弧焊的應(yīng)用范圍：用于大多數(shù)黑色金屬各種厚度、各種接頭的焊接。等離子弧焊等離子弧焊是利用電極和工件之間的壓縮電?。ㄞD(zhuǎn)移電弧）實行焊接的。所用的電極通常是鎢極。產(chǎn)生等離子弧的等離子氣可用氬氣、氦氣、氮氣或其中二者的混合氣。同時還通過噴嘴噴惰性氣體保護(hù)。焊接時可以外加填充金屬，也可以不加填充金屬。等離子弧焊的特點：電弧挺直、能量密度大，電弧穿透能力強(qiáng)；對一定厚度范圍內(nèi)的金屬，可以進(jìn)行不開坡口對接焊；生產(chǎn)率高，焊縫質(zhì)量好。設(shè)備復(fù)雜、焊接工藝參數(shù)的控制要求較高。等離子弧的應(yīng)用范圍：鎢極氣體保護(hù)電弧焊可焊接的絕大多數(shù)金屬，均可采用等離子弧焊接，與之相比，對于1mm以下的極薄的金屬焊接，用微束等離子弧焊接優(yōu)勢更大。氣焊氣焊是用氣體火焰為熱源的一種焊接方法。應(yīng)用最多的是以乙炔氣作燃料的氧乙炔火焰。氣焊的特點：設(shè)備簡單、操作方便；加熱溫度、速度及生產(chǎn)率較低；熱影響區(qū)較大，容易引起變形。氣焊的應(yīng)用范圍：可用于黑色金屬、有色金屬及合金的焊接。一般適用于維修及單件薄板的焊接。氣壓焊氣壓焊也是以氣體火焰為熱源。焊接時將兩對接的工件的端部加熱到一定溫度，然后再施加足夠的壓力，以獲得牢固的接頭，氣壓焊是一種固相焊接。氣壓焊是不加填充金屬，常用于鐵軌和鋼筋焊接。電渣焊是以熔渣的電阻熱為能源的焊接方法。焊接過程是在立焊位置，在由兩工件端面與兩側(cè)水冷銅滑塊形成的裝配間隙內(nèi)進(jìn)行。焊接時利用電流流過熔渣產(chǎn)生的電阻熱將工件端部熔化。根據(jù)焊接時所用電極形狀不同，電渣焊分為絲極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊。電渣焊的特點：可焊工件厚度大（從30mm到300mm）,生產(chǎn)率高；由于加熱及冷卻較慢，熱影響區(qū)寬，顯微組織粗大、韌性低，焊接后需正火處理。電渣焊的應(yīng)用：主要用于大斷面對接接頭及丁字接頭的焊接。其次用于鋼結(jié)構(gòu)的焊接及鑄鐵的組焊。電渣焊電子束焊電子束焊是利用高速電子聚焦后所形成的電子束轟擊工件表面時所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。電子束焊有高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電子束焊。電子束焊的特點：焊縫熔深大，熔寬小，焊縫金屬純度高。電子束焊的應(yīng)用范圍：能進(jìn)行熔化焊的金屬及合金都可以用電子束焊接。但主要用于異種金屬、易氧化金屬及難熔金屬的焊接以及高質(zhì)量的產(chǎn)品的焊接。

激光焊激光焊是利用大功率單色光子流聚焦而成的激光束為熱源進(jìn)行的焊接。這種焊接方法通常有連續(xù)功率激光焊和脈沖功率激光焊。激光焊的優(yōu)點是不需在真空中進(jìn)行，焊接的接頭和位置可達(dá)到微米級精度。點焊點焊是在焊件之間形成搭接面并壓緊在兩電極之間，利用電阻熱熔化母材形成焊點的電阻焊方法。點焊的應(yīng)用范圍：廣泛用于汽車殼體、配件、家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接。在航空、航天工業(yè)中，多用于連接飛機(jī)、發(fā)動機(jī)、導(dǎo)彈、火箭等由合金鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金等材料制成的部件。點焊通常適于焊接厚度小于3mm的沖壓、軋制薄板構(gòu)件，有時也可焊接6mm或更厚的金屬板。但與熔焊相比，其接頭承載能力低，搭接接頭又增加了構(gòu)件的重量和成本，且需要昂貴的特殊焊機(jī)，因而用于厚件焊接是不經(jīng)濟(jì)的。凸焊凸焊與點焊的差別在于，凸焊的工件上需要預(yù)制一定形狀和尺寸的凸點，焊接過程中電流通過這些凸點實施放電熔合金屬，達(dá)到金屬工件連接的目的。凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件，凸焊最適宜的厚度為0.5—4mm,其它厚度因凸點難制，所以不適合凸焊。凸焊的種類：有板件凸焊、線材交叉凸焊、管子凸焊、板材T型凸焊、螺釘螺帽類零件凸焊等。凸焊的優(yōu)點（同點焊相比）：一次通電可同時焊接多個焊點，不僅生產(chǎn)效率高，而且沒有分流的影響。由于電流密集于凸點，焊接區(qū)電流分布更集中，故可用較小的電流進(jìn)行焊接，并能可靠地形成較小的熔核。凸點的位置準(zhǔn)確，尺寸一致，各點的強(qiáng)度比較均勻。由于采用大平面電極，且凸點設(shè)置在一個工件上，所以可最大限度地減輕另一工件外露表面的壓痕。同時電極電流密度小、散熱好、磨損小。工件表面的油、銹、氧化皮、鍍層和其它涂層對凸焊的影響較小，但干凈的表面更有利于焊接質(zhì)量的穩(wěn)定?？梢院附右恍c焊難以焊接的板厚組合。凸焊可焊接6：1甚至更高的板厚組合?？p焊縫焊是用一對滾輪電極代替點焊的圓柱形電極，在焊接過程中滾輪壓緊工件，滾輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動工件運動，同時滾輪向工件饋送連續(xù)焊接電流，從而產(chǎn)生一個個熔核相互搭疊的密封焊縫的焊接方法?？p焊廣泛地應(yīng)用于油桶、罐頭罐、暖氣片、廚衛(wèi)產(chǎn)品、汽車摩托車油箱等密封容器的薄板焊接。縫焊常見的接頭形式有：典型搭接偏置搭接折邊搭接壓平搭接

超聲波焊超聲波焊是利用超聲波（頻率16kHz以上）的高頻機(jī)械振動能量，對工件接頭進(jìn)行內(nèi)部加熱和表面清理，同時對工件施加壓力來實現(xiàn)焊接的一種壓焊方法。超聲波焊可用于大多數(shù)金屬材料之間的焊接，能實現(xiàn)金屬、異種金屬及金屬與非金屬間的焊接。可適用于金屬絲、箔或2—3mm以下薄板金屬接頭的重復(fù)生產(chǎn)。超聲波焊的特點：工件不通電，不外加熱源，焊接金屬不熔化，不會形成任何鑄態(tài)組織或脆性金屬間化合物。焊接區(qū)金屬的物理和力學(xué)性能不發(fā)生宏觀變化，焊接接頭的靜載強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度高，且穩(wěn)定性好?？珊傅牟牧戏秶鷱V，可以用于金屬與金屬之間的焊接，也可用于性能相差懸殊的異種金屬的焊接，以及金屬與塑料等非金屬材料的焊接?？珊附雍穸缺燃岸鄬硬忍厥鈽?gòu)件。對工件表面焊前的準(zhǔn)備要求不嚴(yán)格，焊后也無須進(jìn)行熱處理。焊接時所需電能少，僅為電阻焊的5%左右。工件變形小。不能進(jìn)行對接焊；受設(shè)備功率制約，它可焊材料的厚度有限。

爆炸焊爆炸焊是以炸藥為能源進(jìn)行金屬間焊接的一種焊接方法。這種方法是利用炸藥爆轟的能量，使被焊金屬面發(fā)生高速傾斜撞擊，在撞擊面上造成一薄層金屬的塑性變形，以及適量熔化和原子間的相互擴(kuò)散等過程。同種和異種金屬就在這一十分短暫的冶金過程中形成了冶金結(jié)合。爆炸焊的特點：能將相同的、特別是異種的金屬材料迅速和強(qiáng)固地焊接在一起。工藝十分簡單和容易掌握。不需要廠房，不需要大型設(shè)備和大量投資。不僅可以進(jìn)行點焊和線焊，而且可以進(jìn)行面焊—爆炸復(fù)合，從而獲得大面積的復(fù)合板、復(fù)合管、復(fù)合管棒和復(fù)合異型件等。能源為低爆速的混合炸藥。它們價廉、易得、安全和使用方便。摩擦焊摩擦焊是利用工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：接頭質(zhì)量高。焊合區(qū)金屬為鍛造組織，不產(chǎn)生與熔化和凝固相關(guān)的焊接缺陷適合異種材質(zhì)的連接。鋁—銅、鋁—鋼、鈦—銅等都可進(jìn)行焊接。生產(chǎn)效率高。發(fā)動機(jī)排氣門雙頭自動摩擦焊機(jī)生產(chǎn)率達(dá)800—1200件/小時尺寸精度高。用摩擦焊生產(chǎn)的柴油發(fā)動機(jī)預(yù)燃燒室，全長誤差為±0.1mm。設(shè)備易于機(jī)械化、自動化，操作簡單。環(huán)境清潔。工作時不產(chǎn)生煙霧、弧光以及有害氣體等。節(jié)能省電。與閃光焊相比，電能節(jié)約5—10倍。對非圓形截面焊接較困難，所需設(shè)備復(fù)雜。對盤狀薄零件和薄壁管件，由于不易夾固，施焊也很困難。焊機(jī)的一次性投資較大，大批量生產(chǎn)時才能降低生產(chǎn)成本。釬焊釬焊就是在低于母材熔點、高于釬料熔點的某一溫度下加熱母材，通過液態(tài)釬料在母材表面或間隙中潤濕、鋪展、毛細(xì)流動填縫，最終凝固結(jié)晶，而實現(xiàn)原子間結(jié)合的一種材料連接方法。它與熔焊、壓焊一起構(gòu)成現(xiàn)代焊接技術(shù)的三大組成部分。根據(jù)使用釬料的不同，釬焊一般分為軟釬焊（低于450℃）和硬釬焊（高于450℃）釬焊的優(yōu)點（同熔焊相比）：釬焊加熱溫度較低，對母材組織和性能的影響較小。釬焊接頭平整光滑，外觀美觀。工件變形較小，尤其是采用均勻加熱的釬焊方法，工件的變形可減小到最低程度，容易保證工件的尺寸精度。某些釬焊方法一次可焊成幾十條或成百條釬縫，生產(chǎn)率高?？梢詫崿F(xiàn)異種金屬或合金、金屬與非金屬的連接。釬焊根據(jù)加熱方式分類，常用的有爐中釬焊、火焰釬焊、浸沾釬焊、感應(yīng)釬焊和電阻釬焊。精品●創(chuàng)新

爐中釬焊按釬焊過程中釬焊區(qū)的氣氛組成，爐中釬焊分為三大類，即空氣爐中釬焊、保護(hù)氣氛爐中釬焊和真空爐中釬焊?？諝鉅t中釬焊是把裝配好的加有釬料和釬劑的工件放入普通的工業(yè)爐中加熱至釬焊溫度。依靠釬劑去除釬焊表面的氧化膜，釬料熔化后流入釬縫間隙，冷凝后形成接頭。保護(hù)氣氛爐中釬焊亦稱控制氣氛爐中釬焊。其特點是加有釬料的工件是在活性或中性氣氛保護(hù)下加熱釬焊的?；钚詺怏w以氫和一氧化碳為主要成分，不僅能防止空氣侵入，還能還原工件表面的氧化物，有助于釬料潤濕母材。真空爐中釬焊是在抽出空氣的爐中或釬焊室中釬焊，特別適合于釬焊面積很大而連續(xù)的接頭。這種接頭在普通釬焊時難以徹底清除釬焊界面的固態(tài)或液態(tài)釬劑，或保護(hù)氣體不能排盡藏在緊貼釬焊界面中的氣體。真空釬焊也適用于連接某些特殊的金屬，包括鈦、鋯、鈮、鉬我鉭。這些金屬的特點是，甚至很少量的大氣中的氣體也會使其脆化，有時在釬焊溫度下就會碎裂?；鹧驸F焊火焰釬焊是利用可燃?xì)怏w（包括液體燃料的蒸氣）吹以空氣或純氧點燃后的火焰進(jìn)行加熱?；鹧驸F焊加熱溫度范圍寬，從酒精燈的數(shù)百攝氏度到氧乙炔火焰超過3000℃。最常用的是氧乙炔焰?；鹧驸F焊的主要工具是釬炬，釬焊時只需把母材加熱到比釬料熔點高一些的溫度即可，故對火焰的使用應(yīng)與氣焊不同，常用火焰的外焰區(qū)加熱，因為該區(qū)火焰的溫度較低而橫截面積較大。應(yīng)當(dāng)使用中性焰或碳化焰，以防止母材和釬料氧化。由于氧乙炔焰的高溫在釬焊時易造成母材過熱甚至熔化，因此可采用壓縮空氣來代替純氧，用其他可燃?xì)怏w代替乙炔，如壓縮空氣霧化汽油火焰、空氣丙烷火焰等，使這種釬焊方法具有就地取材的靈活性?；鹧驸F焊的應(yīng)用很廣，主要用于銅基、銀基釬料釬焊碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金的薄壁和小型工件，也用于鋁基釬料釬焊鋁及鋁合金?；鹧驸F焊的缺點：手工操作時加熱溫度難掌握，因此要求工人有較高的技術(shù)；火焰釬焊是一個局部加熱過程，可能在母材中引起應(yīng)力或變形。浸沾釬焊浸沾釬焊是把釬焊工件的局部或整體浸入鹽混合物熔體或釬料熔體中，依靠這些液體介質(zhì)的熱量來實現(xiàn)釬焊過程。由于液體介質(zhì)的熱容量大、導(dǎo)熱快、能迅速而均勻地加熱釬焊工件，因此這種方法生產(chǎn)率高，工件的變形、晶粒長大和脫碳等現(xiàn)象都不顯著。浸沾釬焊分為鹽浴釬焊和金屬浴釬焊。鹽浴釬焊：鹽浴釬焊時，工件的加熱和保護(hù)都是靠鹽浴來實現(xiàn)的。因此，鹽混合物的成分選擇對其影響很大。一般多用氯鹽的混合物。鹽浴釬焊適用于以銅基和銀基釬料釬焊鋼、合金鋼、銅及銅合金和高溫合金。金屬浴釬焊：是將經(jīng)過表面清理并裝配好的工件進(jìn)行釬劑處理，然后浸入熔化的釬料中。熔化的釬料把零件釬焊處加熱到釬焊溫度、同時滲入釬縫間隙中，并在工件提起時保持在間隙內(nèi)，凝固形成接頭。這種釬焊方法的最大優(yōu)點是能夠一次完成大量多種和復(fù)雜釬縫的釬焊，工藝簡單，生產(chǎn)率高。波峰釬焊：是金屬浴釬焊的一種，主要用于印制電路板的釬焊。在熔化釬料的底部安放一泵，依靠泵的作用使釬料不斷地向上涌動，印制電路板在與釬料的波峰接觸的同時隨傳送帶向前移動，從而實現(xiàn)元器件引線與焊盤的連接波峰釬焊分為：單波峰釬焊、雙波峰釬焊以及噴射空心波釬焊等。電阻釬焊電阻釬焊是利用電流通過工件與工件接觸的加熱塊所產(chǎn)生的電阻熱，加熱工件和熔化釬料的釬焊方法。釬焊時對釬焊處應(yīng)施加一定的壓力。電阻釬焊分為：直接加熱和間接加熱兩種方式。直接加熱電阻釬焊：釬焊處由通過的電流直接加熱，加熱很快，但要求釬焊面緊密貼合。加熱程度視電流大小和壓力而定，加熱電流在6000—15000A，壓力在100—2000N之間。電極材料可選用銅、鉻銅、鉬、鎢、石墨和銅鎢燒結(jié)合金。間接加熱電阻釬焊：電流可只通過一個工件，另一個工件的加熱和釬料的熔化是依靠被通電加熱的工件的熱傳導(dǎo)來實現(xiàn)的。也可以將電流通過一個較大的石墨板，工件放在此板上，依靠由電流加熱的石墨板的傳熱實行加熱。間接加熱電阻釬焊的加熱電流介于100—3000A之間，電極壓力為50—500N。間接加熱電阻釬焊的靈活性較大，對工件接觸面配合的要求較低。電阻釬焊的特點：加熱迅速、生產(chǎn)率高；加熱十分集中，對周圍的熱影響小；工藝較簡單、勞動條件好，而且過程容易實現(xiàn)自動化；適于釬焊的接頭尺寸不能太大，形狀也不