1、 第三章第三章 焊接生产焊接生产 焊接是通过加热或加压、或者两者并用，且用或不用填充焊接是通过加热或加压、或者两者并用，且用或不用填充材料，使分离的金属牢固地连接在一起的加工方法。材料，使分离的金属牢固地连接在一起的加工方法。一、焊接的特点及应用一、焊接的特点及应用优点：优点：1)能减轻结构的重量，节省大量金属材料；能减轻结构的重量，节省大量金属材料；2)能保证容器件具有好的密封性；能保证容器件具有好的密封性；3)便于以小拼大，化大为小；便于以小拼大，化大为小；4)可制造双金属结构。可制造双金属结构。缺点：缺点：1)焊接件易产生应力和变形；焊接件易产生应力和变形；2)焊接头易产生缺陷；焊接头易
2、产生缺陷；3)焊接结构不能拆卸，不便于修理更换零、部件。焊接结构不能拆卸，不便于修理更换零、部件。应用：应用：在建筑、桥梁、船舶、容器、电子部门得到广泛应用。在建筑、桥梁、船舶、容器、电子部门得到广泛应用。焊焊 接接熔焊：熔焊：压焊：压焊：钎焊：钎焊：主要有电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护主要有电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊、气焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊焊、气焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊主要有电阻焊、摩擦焊等。主要有电阻焊、摩擦焊等。主要有硬钎焊和软钎焊。主要有硬钎焊和软钎焊。二、焊接方法分类：二、焊接方法分类：3-1 焊接方法焊接方法 本节主要内容：本节主要内容：1)了解各种焊
3、接方法的原理。了解各种焊接方法的原理。2)熟悉各种焊接方法的特点及应用范围。熟悉各种焊接方法的特点及应用范围。一、熔化焊一、熔化焊 1.埋弧焊埋弧焊 埋弧焊埋弧焊，多为埋弧自动焊；指利用连续送进的焊丝在焊剂，多为埋弧自动焊；指利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法。是生产效率较高的机械层下产生电弧而自动进行焊接的方法。是生产效率较高的机械化焊接方法之一。化焊接方法之一。1)焊接过程焊接过程 图图3.1 3.1 埋弧焊示意图埋弧焊示意图2)焊接设备焊接设备 焊机，控制箱和焊接小车。焊机，控制箱和焊接小车。埋弧焊设备埋弧焊设备3)焊接材料焊接材料 焊丝和焊剂。焊丝和焊剂。埋弧焊焊
4、丝埋弧焊焊丝 4)埋弧焊的特点：埋弧焊的特点：(1)优点：优点：效率高，比焊条电弧焊提高生产率效率高，比焊条电弧焊提高生产率5 51010倍；倍；焊接质量高；焊接质量高；劳动强度轻，劳动条件好；劳动强度轻，劳动条件好；焊丝利用率高，焊剂用量少，省工省料。焊丝利用率高，焊剂用量少，省工省料。(2)缺点：缺点：设备投资较高；设备投资较高；只适用于平焊位置；只适用于平焊位置；不适合焊接厚度小于不适合焊接厚度小于1mm1mm的薄板；的薄板；焊接检验不方便，且对焊前准备要求高。焊接检验不方便，且对焊前准备要求高。5)应用：应用：主要用于焊接各种钢结构，还可用于在基体金属表面堆焊主要用于焊接各种钢结构，还
5、可用于在基体金属表面堆焊耐磨、耐蚀合金。特别适用于大批量生产的中、厚板结构的长耐磨、耐蚀合金。特别适用于大批量生产的中、厚板结构的长直直焊缝与较大直径的环形焊缝。焊缝与较大直径的环形焊缝。2.气体保护电弧焊（气体保护电弧焊（简称气体保护焊）简称气体保护焊）气体保护电弧焊，是指利用外加气体作电弧介质并保护气体保护电弧焊，是指利用外加气体作电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。电弧和焊接区的电弧焊方法。惰性气体（惰性气体（Ar和和N2）保保护护气气体体方法方法二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊钨极氩弧焊钨极氩弧焊氩弧焊氩弧焊活性气体（活性气体（COCO2 2）熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊钨极脉冲氩
6、弧焊钨极脉冲氩弧焊 1)氩弧焊氩弧焊 以氩气作为保护气体的气体保护焊方法。氩弧焊按照电极以氩气作为保护气体的气体保护焊方法。氩弧焊按照电极材料不同分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。材料不同分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。(1)钨极氩弧焊钨极氩弧焊 (2)熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊氩弧焊特点：氩弧焊特点：适于焊接各类合金钢，易氧化的有色金属及锆、钽、钼适于焊接各类合金钢，易氧化的有色金属及锆、钽、钼等稀有金属；等稀有金属；氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，成形美观；成形美观；明弧操作，易实现全位置的自动焊；明弧操作，易实现全位置的自动焊；电弧
7、在气流压缩下燃烧，热量集中，熔池较小，焊接速电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，熔池较小，焊接速度快，焊接的热影响区较窄，工件变形小。度快，焊接的热影响区较窄，工件变形小。(3)钨极脉冲氩弧焊（钨极脉冲氩弧焊（PC-TIGPC-TIG）采用可控的脉冲电流来加热工件的氩弧焊方法。采用可控的脉冲电流来加热工件的氩弧焊方法。钨极脉冲氩弧焊的特点钨极脉冲氩弧焊的特点：1)焊缝为脉冲式的熔化凝固，易于控制，可避免铸件烧焊缝为脉冲式的熔化凝固，易于控制，可避免铸件烧穿，适于焊接穿，适于焊接0.10.15mm5mm的钢材或管材，可实现单面焊双面成的钢材或管材，可实现单面焊双面成形，保证根部焊透。形，保证根部焊透
8、。2)适合于各种空间位置焊接，易于实现全位置自动焊。适合于各种空间位置焊接，易于实现全位置自动焊。3)适合于易淬火钢和高强钢的焊接，可减少裂纹倾向和焊适合于易淬火钢和高强钢的焊接，可减少裂纹倾向和焊接变形。接变形。4)焊接质量稳定，接头质量高。焊接质量稳定，接头质量高。氩弧焊焊机氩弧焊焊机氩弧焊焊丝氩弧焊焊丝 2)COCO2 2气体保护焊气体保护焊 利用利用COCO2 2作为保护气体的一种熔化极气体保护焊。作为保护气体的一种熔化极气体保护焊。COCO2 2保护焊示意图保护焊示意图 (1)CO2气体保护焊的气体保护焊的特点：特点：优点：优点：焊接成本低，生产率高；焊接成本低，生产率高；变形小，焊
9、接质量好；变形小，焊接质量好；明弧焊接，易于控制，适于全位置焊接；明弧焊接，易于控制，适于全位置焊接；缺点：缺点：飞溅大，焊缝成形差；飞溅大，焊缝成形差；设备使用与维修不便；设备使用与维修不便；易产生气孔，合金元素易氧化、烧损，不宜焊接非铁易产生气孔，合金元素易氧化、烧损，不宜焊接非铁金属及合金和高合金钢。金属及合金和高合金钢。2)应用：应用：适用于低碳钢和强度级别不高的普通低合金钢的焊接，常适用于低碳钢和强度级别不高的普通低合金钢的焊接，常用的焊丝为用的焊丝为H08Mn2SiAH08Mn2SiA。COCO2 2气体保护焊焊接设备气体保护焊焊接设备COCO2 2气体保护焊焊丝气体保护焊焊丝 3
10、.气焊气焊 气焊是利用可燃气体在氧气中燃烧时放出的热量，将母材气焊是利用可燃气体在氧气中燃烧时放出的热量，将母材焊接处熔化而实现连接的一种熔焊方法。焊接处熔化而实现连接的一种熔焊方法。气焊示意图气焊示意图 1)气焊的特点：气焊的特点：热影响区宽，变形大；热影响区宽，变形大；焊接质量不高；焊接质量不高；无需电源，设备简单，费用低，通用性强。无需电源，设备简单，费用低，通用性强。2)应用应用 ：主要用于薄钢板（厚度主要用于薄钢板（厚度0.50.53mm3mm）、铜及铜合金的焊接和）、铜及铜合金的焊接和铸铁的补焊。气焊在无电源的野外施工中应用很多，其他应用铸铁的补焊。气焊在无电源的野外施工中应用很多
11、，其他应用目前逐渐减少。目前逐渐减少。4.电渣焊电渣焊 电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热进行焊接的电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热进行焊接的一种方法。一种方法。电渣焊示意图电渣焊示意图 1)电渣焊的特点：电渣焊的特点：焊接厚件时，生产效率高，成本低，不需开坡口，省焊接厚件时，生产效率高，成本低，不需开坡口，省工省料；工省料；焊缝质量高；焊缝质量高；晶粒粗大，热影响区较宽，焊后需正火处理；晶粒粗大，热影响区较宽，焊后需正火处理；焊接适应性较差。焊接适应性较差。2)应用应用 适用于焊接厚度适用于焊接厚度30mm30mm以上的厚板或大截面结构，可焊接以上的厚板或大截面结构，可焊接非合
12、金钢、合金钢、铝等金属材料，在重机械船舶、压力容非合金钢、合金钢、铝等金属材料，在重机械船舶、压力容器等制造业中应用普遍。器等制造业中应用普遍。5.等离子弧焊接与切割等离子弧焊接与切割等离子弧发生装置原理图等离子弧发生装置原理图被冷却的氩气产被冷却的氩气产生热压缩效应生热压缩效应气体电离形成气体电离形成机械压缩效应机械压缩效应带电粒子流形成电磁收缩效应 6.真空电子束焊真空电子束焊真空电子束焊示意图真空电子束焊示意图 7.激光焊激光焊 二、压焊二、压焊 指焊接过程中对焊件施加压力（加热或不加热）而完成焊指焊接过程中对焊件施加压力（加热或不加热）而完成焊接的方法。常用的压焊方法有电阻焊和摩擦焊等
13、。接的方法。常用的压焊方法有电阻焊和摩擦焊等。1.电阻焊电阻焊 又称接触焊，指工件组合后通过电极施加压力，利用电流又称接触焊，指工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。通常分为点焊、缝焊和对焊三种，如图所示。通常分为点焊、缝焊和对焊三种，如图所示。a)a)点焊点焊 b)b)缝焊缝焊 c)c)对焊对焊 电阻焊示意图电阻焊示意图 1)点焊点焊 指将工件装配成搭接接头，并压紧在两柱状电极之间，指将工件装配成搭接接头，并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。利用电阻热熔
14、化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。在点焊过程中，易出现在点焊过程中，易出现“分流分流”现象，故两焊点之间要现象，故两焊点之间要有有一定的距离。一定的距离。应用应用：主要用于薄板冲压件和钢筋的焊接，板厚一般为主要用于薄板冲压件和钢筋的焊接，板厚一般为0.050.05 6mm6mm，棒料直径可达，棒料直径可达25mm25mm。广泛用于汽车、飞机、电子、。广泛用于汽车、飞机、电子、仪表和日常生活用品的生产。适用材料为低碳非合金钢、不仪表和日常生活用品的生产。适用材料为低碳非合金钢、不锈钢、铜合金、钛合金和铝镁合金等。锈钢、铜合金、钛合金和铝镁合金等。移动式点移动式点焊机焊机踏板式点焊机踏板式点焊机气
15、动式点焊机气动式点焊机 2)缝焊缝焊 又称滚焊，指将工件装配成搭接或对接接头，并置于滚轮又称滚焊，指将工件装配成搭接或对接接头，并置于滚轮电极之间，滚轮对工件加压并转动，连续或断续通电，形成一电极之间，滚轮对工件加压并转动，连续或断续通电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。条连续焊缝的电阻焊方法。缝焊的缝焊的焊接过程焊接过程与点焊相似，缝焊的焊缝可视为点焊焊点与点焊相似，缝焊的焊缝可视为点焊焊点的连续叠加。的连续叠加。应用：应用：只适用于只适用于3mm3mm以下的薄板，且焊缝较规则的工件。可焊以下的薄板，且焊缝较规则的工件。可焊材料范围与点焊相同。常用于焊接各类有密封性要求的薄板容材料范围与点焊相
16、同。常用于焊接各类有密封性要求的薄板容器和管道等，如油箱、罐体、连接管等。器和管道等，如油箱、罐体、连接管等。3)对焊对焊 指把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压指把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻焊方法。完成焊接的电阻焊方法。根据加压和通电方式的不同：根据加压和通电方式的不同：电阻对焊电阻对焊对对焊焊闪光对焊闪光对焊对焊机对焊机 2.摩擦焊摩擦焊 摩擦焊是指利用工件接触端面相对旋转运动中相互摩擦所摩擦焊是指利用工件接触端面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接
17、的一种压焊方法。的一种压焊方法。摩擦焊示意图摩擦焊示意图 2.钎焊钎焊 指利用熔点比母材低的填充金属（即钎料），经加热熔化指利用熔点比母材低的填充金属（即钎料），经加热熔化后，利用其润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现后，利用其润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。钎焊形成的焊缝称为钎缝。连接的焊接方法。钎焊形成的焊缝称为钎缝。钎焊的常用加热方式有烙铁加热、火焰加热、电阻加热、钎焊的常用加热方式有烙铁加热、火焰加热、电阻加热、感应加热、浸渍加热和炉中加热等。感应加热、浸渍加热和炉中加热等。根据钎料熔点的不同，钎焊可分为软钎焊和硬钎焊。根据钎料熔点的不同，钎焊可分为软钎焊和硬钎焊。图图3.3.3 3.3.3 钎焊示意图钎焊示意图
