1、第第4章章 焊接焊接4.1 4.1 概述概述 焊接是利用加热或加压，或两者并用的手段，焊接是利用加热或加压，或两者并用的手段，借助原子间的扩散和结合，使分离的金属牢固连借助原子间的扩散和结合，使分离的金属牢固连接在一起的加工方法。接在一起的加工方法。焊接的特点是，在下料阶段将材料化大为小、焊接的特点是，在下料阶段将材料化大为小、化复杂为简单，在焊接阶段将材料拼小成大，拼化复杂为简单，在焊接阶段将材料拼小成大，拼简单成复杂。简单成复杂。（3 3）钎焊：利用熔点比焊件低的钎料作填充）钎焊：利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，加热时钎料熔化而将焊件连接起来。金属，加热时钎料熔化而将焊件连接起来。按焊接
2、过程特点，可将焊接方法分为三类：按焊接过程特点，可将焊接方法分为三类：（1 1）熔焊：将焊件接头加热熔化，不加压）熔焊：将焊件接头加热熔化，不加压（如气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊等）。（如气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊等）。（2 2）压焊：将焊件接头加热熔化，同时加压）压焊：将焊件接头加热熔化，同时加压（如电阻焊、摩擦焊等）。（如电阻焊、摩擦焊等）。4.2 4.2 金属的焊接性能金属的焊接性能 焊接性能指金属材料在一定的焊接工艺条焊接性能指金属材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。件下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性能包括两方面的内容：焊接性能包括两方面的内容：（1 1）工
3、艺焊接性，是指焊接接头对产生缺）工艺焊接性，是指焊接接头对产生缺陷的敏感性，尤其是出现各种裂缝的可能性；陷的敏感性，尤其是出现各种裂缝的可能性；（2 2）使用焊接性，是指焊接接头在使用中）使用焊接性，是指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其它特的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其它特殊性能（如耐热、耐蚀性能等）。殊性能（如耐热、耐蚀性能等）。可用碳当量法评估材料的可焊性。可用碳当量法评估材料的可焊性。一般含碳量越高，可焊性越差；其它合金一般含碳量越高，可焊性越差；其它合金元素含量越高，可焊性越差。此时，焊后易出元素含量越高，可焊性越差。此时，焊后易出现淬火组织，其冲击韧性很低，
4、会产生裂纹。现淬火组织，其冲击韧性很低，会产生裂纹。一般而言，钢材比有色金属好焊，有色金一般而言，钢材比有色金属好焊，有色金属又比铸铁好焊。属又比铸铁好焊。4.2.1 4.2.1 钢材的焊接性能钢材的焊接性能（1 1）低碳钢：焊接性良好。）低碳钢：焊接性良好。（2 2）中碳钢：淬硬倾向明显，焊接性较差，）中碳钢：淬硬倾向明显，焊接性较差，焊前需预热焊前需预热。（3 3）高碳钢：焊接性很差，仅限于修补）高碳钢：焊接性很差，仅限于修补。（4 4）合金结构钢：焊接性随强度等级的提）合金结构钢：焊接性随强度等级的提高而降低高而降低。s s450MPa450MPa时焊接性较差时焊接性较差。4.2.2 4
5、.2.2 铸铁的焊接性能铸铁的焊接性能 铸铁的焊接性很差，一般不采用焊接。铸铁的焊接性很差，一般不采用焊接。仅灰铸铁可采用补焊仅灰铸铁可采用补焊。4.2.3 4.2.3 铝、铜及其合金的焊接性能铝、铜及其合金的焊接性能 可采用相应的方法进行焊接。可采用相应的方法进行焊接。4.3 4.3 电弧焊电弧焊4.3.1 4.3.1 焊条电弧焊焊条电弧焊特点：设备简单，使用灵活，适应性强。特点：设备简单，使用灵活，适应性强。工件工件焊芯焊芯熔化熔化熔池熔池焊缝焊缝药皮熔化药皮熔化+液态金属液态金属熔渣熔渣 焊条由焊芯和药皮组成。焊芯既作为电焊条由焊芯和药皮组成。焊芯既作为电极，又作为填充材料，与熔化的母材
6、共同形极，又作为填充材料，与熔化的母材共同形成焊缝。药皮可以起到造渣、造气、稳弧和成焊缝。药皮可以起到造渣、造气、稳弧和去除有害化学元素等作用。去除有害化学元素等作用。焊接不同材料的工件时应选用相应的焊焊接不同材料的工件时应选用相应的焊条。此外，根据熔渣的碱度不同，焊条又可条。此外，根据熔渣的碱度不同，焊条又可分为酸性焊条和碱性焊条两类。碱性焊条常分为酸性焊条和碱性焊条两类。碱性焊条常用于重要的焊接结构。用于重要的焊接结构。焊接电源有交流和直流两大类。通常酸焊接电源有交流和直流两大类。通常酸性焊条可采用交、直流两种焊机，而碱性焊性焊条可采用交、直流两种焊机，而碱性焊条必须采用直流焊机。条必须采
7、用直流焊机。使用直流焊机时，有使用直流焊机时，有工件接正极、焊条工件接正极、焊条接负极的正接法接负极的正接法和和工件接负极、焊条接正极工件接负极、焊条接正极的反接法两种接法的反接法两种接法。焊厚板时用。焊厚板时用正接法，正接法，焊焊薄板时用薄板时用反接法。反接法。4.3.2 4.3.2 埋弧焊埋弧焊 特点：电流强度大，生产率高；焊接质量稳特点：电流强度大，生产率高；焊接质量稳定；节省金属材料；改善劳动条件。但只能在平定；节省金属材料；改善劳动条件。但只能在平焊位焊接。主要用于焊接焊位焊接。主要用于焊接碳钢和低合金结构钢，碳钢和低合金结构钢，也可焊接不锈钢。也可焊接不锈钢。电弧在焊剂电弧在焊剂层
8、下燃烧。层下燃烧。焊机焊机带动焊丝匀速前带动焊丝匀速前移（或工件匀速移（或工件匀速运动）。运动）。4.3.3 4.3.3 气体保护焊气体保护焊 4.3.3.1 4.3.3.1 二氧化碳（二氧化碳（COCO2 2）气体保护焊气体保护焊 特点：特点：成本低；成本低；焊接质量较好焊接质量较好。但焊但焊缝外形不够光滑。缝外形不够光滑。主主要用于焊接要用于焊接30mm30mm以下以下厚度的低碳钢和部分厚度的低碳钢和部分低合金结构钢。低合金结构钢。用气体保护熔池。特点：电流强度大，用气体保护熔池。特点：电流强度大，生产率高；焊位不受限制，生产率高；焊位不受限制，明弧可见，操明弧可见，操作作性和适应性好。性
9、和适应性好。4.3.3.2 4.3.3.2 氩弧焊氩弧焊 不熔化极氩弧焊不熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊（焊厚件）熔化极氩弧焊（焊厚件）特点：特点：电弧燃烧稳定，焊缝致密、成电弧燃烧稳定，焊缝致密、成形美观，焊接质量好，工件变形小形美观，焊接质量好，工件变形小。适用于适用于焊接各类易氧化的金属材料（如铝、镁、钛、焊接各类易氧化的金属材料（如铝、镁、钛、锆、钼等）和质量要求高的不锈钢、铜等。锆、钼等）和质量要求高的不锈钢、铜等。4.3.4 4.3.4 等离子弧焊接与切割等离子弧焊接与切割 特点：特点：能量密度大，温度高（可达能量密度大，温度高（可达16000K16000K），），穿透能力强，效率高穿透
10、能力强，效率高 ；电流很小时（电流很小时（0.1A0.1A），电），电弧仍很稳定，可焊很薄的箔材弧仍很稳定，可焊很薄的箔材 。适用于适用于铜合金，铜合金，合金钢，钨，钼，钴，钛等合金钢，钨，钼，钴，钛等的焊接。的焊接。4.4 4.4 其它常用焊接方法其它常用焊接方法4.4.1 4.4.1 电阻焊电阻焊 利用电流通过焊件及其接触处产生的电阻利用电流通过焊件及其接触处产生的电阻热，将焊件局部加热至塑性或熔化状态，然后热，将焊件局部加热至塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头。在压力下形成焊接接头。电阻焊的工作特点是电流大，时间短。一电阻焊的工作特点是电流大，时间短。一般手工电弧焊机的功率为几千瓦
11、，而电阻焊机般手工电弧焊机的功率为几千瓦，而电阻焊机功率为几十至几百千瓦功率为几十至几百千瓦。一个焊点的焊接不到。一个焊点的焊接不到一秒即可完成。因其设备复杂，生产率极高而一秒即可完成。因其设备复杂，生产率极高而适应性不强，故只适用于大量生产同类产品的适应性不强，故只适用于大量生产同类产品的场合。场合。缝焊：焊缝重缝焊：焊缝重叠大，常用于焊接叠大，常用于焊接有密封要求的薄壁有密封要求的薄壁件。件。点焊：用点焊：用于焊接薄板冲于焊接薄板冲压件和钢筋。压件和钢筋。电阻对焊电阻对焊闪光对焊闪光对焊(先加压，后通电先加压，后通电)(先通电，后加压先通电，后加压)电阻对焊主要用于截面不大、强度要求不电阻
12、对焊主要用于截面不大、强度要求不高的工件。闪光对焊高的工件。闪光对焊焊件接头质量好，强度高，焊件接头质量好，强度高，但金属损耗较大，常用于重要工件的焊接。但金属损耗较大，常用于重要工件的焊接。4.4.2 4.4.2 电渣焊电渣焊 利用电流通过液利用电流通过液体熔渣产生的电阻热，体熔渣产生的电阻热，将焊件加热熔化形成焊将焊件加热熔化形成焊接接头。主要用于厚度接接头。主要用于厚度40mm40mm以上各种材料厚以上各种材料厚板的拼接或厚壁压力容板的拼接或厚壁压力容器纵缝的焊接。器纵缝的焊接。4.4.3 4.4.3 气焊气焊 气焊主要指氧气焊主要指氧乙炔焊。气焊时火焰加乙炔焊。气焊时火焰加热面积大，工
13、件变形大，焊缝强度低，且生产热面积大，工件变形大，焊缝强度低，且生产率也低。率也低。但焊接较薄、较小的各种金属构件时可使但焊接较薄、较小的各种金属构件时可使用气焊，不容易烧穿。用气焊，不容易烧穿。气焊设备还可用于气割气焊设备还可用于气割。4.4.4 4.4.4 钎焊钎焊 硬钎焊：钎料熔点高于硬钎焊：钎料熔点高于450450C C，焊接接头，焊接接头强度在强度在200200MPaMPa以上。主要用于受力较大的钢铁以上。主要用于受力较大的钢铁铜合金结构件、工具以及刀具的焊接。铜合金结构件、工具以及刀具的焊接。软钎焊：钎料熔点低于软钎焊：钎料熔点低于450450C C，焊接接头，焊接接头强度一般不超
14、过强度一般不超过7070MPaMPa。常用钎料是锡铅合金，。常用钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。所以通称锡焊。主要用于受力不大的常温工作主要用于受力不大的常温工作的仪表、导电元件的连接。的仪表、导电元件的连接。4.5 4.5 焊接接头的结构工艺性焊接接头的结构工艺性4.5.1 4.5.1 接头形式接头形式对对接接接接头头 对接接头受力均匀，强度高，是常用的对接接头受力均匀，强度高，是常用的接头形式。接头形式。T T形接头形接头搭接接头搭接接头角角接接接接头头接头过渡形式接头过渡形式 不合理不合理合理合理不合理不合理合理合理不合理不合理合理合理焊缝布置应尽量分散焊缝布置应尽量分散4.5.2 4.5
15、.2 焊缝布置焊缝布置不合理不合理合理合理焊缝的位置应尽可能对称布置焊缝的位置应尽可能对称布置焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置不合理不合理合理合理焊缝应尽量避开机械加工表面焊缝应尽量避开机械加工表面不合理不合理合理合理焊缝位置应便于焊接操作焊缝位置应便于焊接操作不合理不合理合理合理 4.6 4.6 焊接缺陷及其预防焊接缺陷及其预防4.6.1 4.6.1 焊接变形焊接变形焊前反变形焊前反变形焊后焊后焊前预弯反变形焊前预弯反变形焊后焊后焊前反变形焊前反变形 合理合理不合理不合理合理的焊接次序合理的焊接次序 机械矫正法机械矫正法火焰矫正法火焰矫正法焊后矫正焊后矫正 4.6.2 4.6.2 焊缝缺陷焊缝缺陷 焊缝出现质量问题，如裂纹、夹渣、焊缝出现质量问题，如裂纹、夹渣、咬边、未焊透等。咬边、未焊透等。可采取预热、选用合适的焊条、改进可采取预热、选用合适的焊条、改进焊接技术等来加以预防。焊接技术等来加以预防。
