熔化焊常见的焊接方法及其应用.docx

1.焊接的原理

焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使相邻工件结合到一起的一种方法。

焊接的用途非常广泛，钢、铸钢和一定条件下的铸铁等材料都可以焊接，铜合金、铝合金和镁合金，镍、锌、铅以及热塑性塑料也可以焊接。有很多机械设备用焊接代替了铆接，也有很多焊接的机械零件代替了锻造和铸造的零件。此外焊接还用来修补缺陷、裂缝和断口，用堆焊来加强磨损的部位。最后，还用与焊接技术密切联系的火焰切割来切断或拆除某些结构。

在机械制造中，如果在结构设计上能够采用焊接结构时，一般在相同的强度和刚度条件下，焊接的零件要比铸造的零件轻，也比铆接的零件轻，但焊接的质量比较难以控制，焊后产生的变形和残余应力也需要制定专门的措施加以控制。

焊接结构适用于单件、少批量、要求结构重量轻及交货期短的情况。有些情况下，焊接的机械零件要比铸件重量轻一半以上。尤其是在单件生产时，焊接代替铸造可以大大节省零件开模费用和缩短交货周期。但是在大批量生产时，则往往还是铸件成本比较低。

根据焊接过程中加热程度和工艺特点的不同，焊接方法可以分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。本章就熔化焊常见的几种焊接工艺进行展开介绍。

2.熔化焊的分类

熔化焊将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。常见的熔化焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。

2.1.电弧焊

电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法，它的原理是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。电弧焊焊接低碳钢或低合金钢时，电弧中心部分的温度可达6000～8000℃，两电极的温度可达到2400～2600℃。

根据不同的焊接方式和材料，电弧焊可以分为多种类型。

1）手工电弧焊

手工弧焊又称涂药焊条电弧焊，是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。

特点：

a.手工电弧焊具有灵活、机动，适用性广泛，可进行全位置焊接；

b.所用设备简单、耐用性好、维护费用低等优点;

c.工人劳动强度大，焊接质量取决于操作者技术水平，质量不够稳定。

适用范围：

在单件、小批、零星、修配中广泛应用，适于焊接3mm以上的碳钢、低合金钢、不锈钢和铜、铝等非铁合金。

2）埋弧焊

埋弧焊也是利用电弧作为热源的焊接方法。埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧光不外露。埋弧有自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种方式。前者的焊丝送进和电弧移动都由专门的机头自动完成，后者的焊丝送进由机械完成，电弧移动则由人工进行。

特点：

a.焊缝质量高，熔渣隔绝空气保护效果好;

b.电弧区主要成分为CO2，焊缝金属中含氮量、含氧量大大降低，焊接参数自动调节，电弧行走机械化，熔池存在时间长，冶金反应充分，抗风能力强，所以焊缝成分稳定，力学性能好；

c.劳动条件好熔渣隔离弧光有利于焊接操作；机械化行走，劳动强度较低;

d.设备调节性能好，由于电场强度较高，自动调节系统的灵敏度较高，使焊接过程的稳定性提高；

e.生产效率高由于焊丝导电长度缩短，电流和电流密度显著提高，使电弧的熔透能力和焊丝的熔敷速率大大提高；又由于焊剂和熔渣的隔热作用，总的热效率大大增加，使焊接速度大大提高。

适用范围：

由于埋弧焊熔深大、生产率高、机械操作的程度高，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝。在造船、锅炉与压力容器、桥梁、超重机械、核电站结构、海洋结构、武器等制造部门有着广泛的应用，是当今焊接生产中最普遍使用的焊接方法之一。埋弧焊除了用于金属结构中构件的连接外，还可在基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。随着焊接冶金技术与焊接材料生产技术的发展，埋弧焊能焊的材料已从碳素结构钢发展到低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等以及某些有色金属，如镍基合金、钛合金、铜合金等。

由于埋弧焊具有以上的特点，其应用也有一定的局限性，主要为：

a.焊接位置的限制，由于焊剂保持的原因，如不采用特殊措施，埋弧焊主要用于水平俯位置焊缝焊接，而不能用于横、立、仰焊；

b.焊接材料的局限，不能焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金，主要用于焊接黑色金属；

c.只适合于长焊缝焊接，且不能焊接空间位置有限的焊缝；

d.不能直接观察电弧；

e.不适用于薄板、小电流焊。

2.2.气焊

利用可燃气体与助燃气体混合燃烧生成的火焰为热源，熔化焊件和焊接材料使之达到原子间结合的一种焊接方法。助燃气体主要为氧气，可燃气体主要采用乙炔、液化石油气等。

特点：

a.设备简单,操作