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焊接基础知识介绍（完整版）

一、焊接的定义与分类

（一）定义

焊接是一种通过加热、加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使被焊工件材质（同种或异种）达到原子间结合，从而形成永久性连接的工艺过程。在实际操作中，加热可使金属熔化，加压能促进原子扩散，填充材料则用于补充焊缝金属，确保连接的强度与质量。

（二）分类

熔化焊：利用局部加热使焊件的结合处母材和填充金属熔化，形成熔池，冷却凝固后实现连接。常见的熔化焊方法有气焊、电弧焊、激光焊、铝热焊等。例如，电弧焊是利用电弧产生的热量熔化焊条和焊件，广泛应用于各类金属结构的焊接。

压力焊：通过对焊件施加压力（加热或不加热），使接触表面的原子相互接近并扩散，实现焊接。像闪光对焊、电阻对焊、摩擦焊等都属于压力焊。以电阻对焊为例，它利用电流通过焊件接触电阻产生的热量加热焊件，同时施加压力完成焊接。

钎焊：采用比母材熔点低的钎料，加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，使钎料熔化并填充在母材连接间隙内，通过液态钎料与固态母材间的相互扩散形成牢固连接。分为硬钎焊和软钎焊，硬钎焊用于承受较大载荷的结构件，软钎焊常用于电子元件的连接。

二、焊接工艺的优缺点

（一）优点

节省材料与减轻重量：焊接结构相比铆接结构重量可减轻15%-20%，比铸件轻30%-40%，比锻件轻30%，有效降低材料成本，在航空航天、汽车制造等对重量敏感的领域意义重大。

简化工序与提高效率：焊接简化了加工与装配工序，生产周期大幅缩短。无需像铆接那样进行大量的钻孔、铆接操作，提高了生产效率。

结构性能优异：焊接接头的结构强度高，密封性好，能有效承受各种载荷，保证结构的安全性。在压力容器、管道等领域，焊接接头的密封性至关重要。

设计灵活性大：拼焊方法突破了铸锻能力的限制，可生产特大型锻-焊、铸-焊结构，满足特大、特重型设备的制造需求，促进了相关产业的发展。

易于自动化：焊接工艺过程容易实现机械化和自动化，减少人工操作的不确定性，提高焊接质量的稳定性和一致性，适用于大规模生产。

（二）缺点

应力集中问题：焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大，在焊缝处容易产生应力集中，降低结构的疲劳强度，可能导致结构提前失效。

应力与变形：焊接过程中不均匀的加热和冷却会使焊件产生较大的焊接应力和变形，影响焊件的尺寸精度和外观质量，严重时甚至需要进行矫正处理。

性能不均匀性：焊接接头区域的化学成分、组织和性能存在较大差异，性能不均匀性可能影响结构的整体性能，如耐腐蚀性、力学性能等。

缺陷存在：焊接接头中可能存在气孔、夹渣、裂纹等缺陷，这些缺陷会降低接头的强度和密封性，威胁结构的安全运行。

止裂效果受限：焊接接头的整体性使得一旦出现裂纹，裂纹可能迅速扩展，影响结构的止裂效果，增加了结构破坏的风险。

三、管道常用焊接方法

（一）焊条电弧焊（SMAW）

焊接原理：焊工手工操作焊条，在焊条和焊件之间产生电弧，电弧热将焊条和焊件局部加热至熔化状态，焊条端部熔化后的熔滴与熔化的母材融合形成熔池，随着电弧移动，熔池液态金属冷却结晶形成焊缝。

优缺点

优点：工艺灵活，可在各种位置、各种形状的焊件上进行焊接；热影响区小，对焊件的组织和性能影响较小，焊接质量好；通过调整焊接工艺参数，能有效控制变形和改善应力分布；设备简单，操作方便，便于现场施工。

缺点：对焊工的操作技能要求高，焊工的技术水平直接影响焊接质量；劳动条件差，焊接过程中会产生强光、烟尘和有害气体；生产效率低，不适用于大规模生产。

（二）熔化极气体保护弧焊（GMAW）

普通电源特性半自动实心焊丝

焊接原理：连续等速送进可熔化焊丝，焊丝与焊件之间产生电弧，电弧热熔化焊丝和母材，外加气体作为电弧介质并保护熔滴、熔池金属及焊缝区高温金属免受空气有害作用。

优缺点：生产率高，焊接速度快；易于实现焊接过程的自动化和全位置焊接；CO?焊抗锈能力强，成本低；富氩焊电弧稳定，可焊材质范围广，焊接质量高。但抗风能力差，在有风环境下焊接时需采取防风措施；CO?焊难以焊接易氧化金属，且焊缝成形不美观。

气保护药芯焊丝半自动焊（FCAW-G）

焊接原理：与普通熔化极气体保护焊类似，但药芯焊丝的药芯在焊接过程中产生熔渣，覆盖在熔池表面，起到保护和改善焊缝成形的作用。

优缺点：与SMAW相比，飞溅少且颗粒细，易于清除；焊缝外观比实芯焊丝CO?焊的焊缝成型美观；热效率高，生产率为焊条电弧焊的3-5倍；药芯成分调整方便，能适应不同钢种的焊接；对焊接电源无特殊要求，交流和直流均可使用，平特性和陡降特性都适应。不过，送丝比实芯焊丝困难，芯料易吸潮，需要妥善保存。

STT特性

焊接原理：STT（SurfaceTensionTransfer）输出波形与常规的CV工艺不同。在形成短路“小桥”后，焊接电流瞬间减小，在表面