第二章其它常用焊接方法

1、第二章第二章 其它常用焊接方法其它常用焊接方法p电阻焊电阻焊p摩擦焊摩擦焊p钎焊钎焊p电渣焊电渣焊p真空电子束焊接真空电子束焊接p激光焊接激光焊接第一节第一节 电阻焊电阻焊 电阻焊是利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，电阻焊是利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。接头的焊接方法。 电阻焊在焊接过程中产生的热量，可用电阻焊在焊接过程中产生的热量，可用焦耳楞次定律焦耳楞次定律计算：计算：Q=IQ=I2 2RtRt式中：式中：Q Q电阻焊时所产生的电阻热，电阻焊时所产生的

2、电阻热，J J； I I焊接电流，焊接电流，A A； R R工件的总电阻，包括工件本身的电阻和工件间的工件的总电阻，包括工件本身的电阻和工件间的接触电阻，接触电阻，； t t通电时间，通电时间，s s。 由于工件的总电阻很小，为使工件在极短时间内由于工件的总电阻很小，为使工件在极短时间内(0.01 s(0.01 s到几秒到几秒) )迅速加热，必须采用很大的焊接电流迅速加热，必须采用很大的焊接电流( (几千到几万安几千到几万安培培) )。电阻焊特点电阻焊特点优点：优点： 生产率高、焊接变形小、劳动条件好、不需另加焊接材生产率高、焊接变形小、劳动条件好、不需另加焊接材料、操作简便、易实现机械化等。

3、料、操作简便、易实现机械化等。缺点：缺点： 其设备较一般熔焊复杂、耗电量大、适用的接头形式与其设备较一般熔焊复杂、耗电量大、适用的接头形式与可焊工件厚度可焊工件厚度( (或断面尺寸或断面尺寸) )受到限制。受到限制。分类分类 电阻焊分为点焊、缝焊和对焊三种形式。电阻焊分为点焊、缝焊和对焊三种形式。 一、点焊一、点焊 点焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间点焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间焊成一个个焊点的焊接方法，如图所示。焊成一个个焊点的焊接方法，如图所示。点焊焊件都采用搭接接头点焊焊件都采用搭接接头 应用：应用： 点焊主要适用于薄板、低碳钢、不锈钢、铜合金、钛合点焊主

4、要适用于薄板、低碳钢、不锈钢、铜合金、钛合金等。金等。 目前，点焊已广泛用于制造汽车、车厢、飞机等薄壁结目前，点焊已广泛用于制造汽车、车厢、飞机等薄壁结构以及罩壳和轻工、生活用品等。构以及罩壳和轻工、生活用品等。二、缝焊二、缝焊用旋转的圆盘状滚动电极代替了柱用旋转的圆盘状滚动电极代替了柱状电极。焊接时，盘状电极压紧焊状电极。焊接时，盘状电极压紧焊件并转动（也带动焊件向前移动），件并转动（也带动焊件向前移动），配合断续通电，即形成连续重叠的配合断续通电，即形成连续重叠的焊点。因此称为缝焊。焊点。因此称为缝焊。 缝焊时，焊点相互重叠缝焊时，焊点相互重叠5050以上，密封性好。主要用于制以上，密封性

5、好。主要用于制造要求密封性的薄壁结构。如油箱、小型容器与管道等。造要求密封性的薄壁结构。如油箱、小型容器与管道等。 但因缝焊过程分流现象严重，焊接相同厚度的工件时，焊但因缝焊过程分流现象严重，焊接相同厚度的工件时，焊接电流约为点焊的接电流约为点焊的1.51.52 2倍。因此要使用大功率焊机，用精确倍。因此要使用大功率焊机，用精确的电气设备控制间断通电的时间。缝焊只适用于厚度的电气设备控制间断通电的时间。缝焊只适用于厚度3 mm3 mm以下以下的薄板结构。的薄板结构。三、对焊三、对焊将焊件压紧在两个柱状电极间；通电加热，使焊件在接触处将焊件压紧在两个柱状电极间；通电加热，使焊件在接触处熔化形成熔

6、核；然后断电，并在压力下凝固结晶，形成组织熔化形成熔核；然后断电，并在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。根据焊接操作方法的不同又可分为致密的焊点。根据焊接操作方法的不同又可分为电阻对焊电阻对焊和和闪光对焊闪光对焊。(1) (1) 电阻对焊电阻对焊 将两个工件装夹在对焊机的将两个工件装夹在对焊机的电极钳口中，施加预压力使两个电极钳口中，施加预压力使两个工件端面接触，并被工件端面接触，并被压紧压紧，然后，然后通电。当电流通过工件和接触端通电。当电流通过工件和接触端面时产生电阻热，将工件接触处面时产生电阻热，将工件接触处迅速加热到塑性状态迅速加热到塑性状态( (碳钢为碳钢为1 1 0000001

7、250)1 250)，再对工件施加，再对工件施加较大的顶锻力并同时断电，使接较大的顶锻力并同时断电，使接头在高温下产生一定的塑性变形头在高温下产生一定的塑性变形而焊接起来。而焊接起来。(2) (2) 闪光对焊闪光对焊 将两工件端面稍加清理后夹在将两工件端面稍加清理后夹在电极钳口内，接通电源并使两工件电极钳口内，接通电源并使两工件轻微接触轻微接触。因工件表面不平，首先。因工件表面不平，首先只是某些点接触，强电流通过时，只是某些点接触，强电流通过时，这些接触点的金属即被迅速加热熔这些接触点的金属即被迅速加热熔化，甚至蒸发，在蒸汽压力和电磁化，甚至蒸发，在蒸汽压力和电磁力作用下，液体金属发生爆破，以

8、力作用下，液体金属发生爆破，以火花形式从接触处飞出而形成火花形式从接触处飞出而形成“闪闪光光”。此时应继续送进工件，保持。此时应继续送进工件，保持一定闪光时间，待焊件端面全部被一定闪光时间，待焊件端面全部被加热熔化时，迅速对焊件施加顶锻加热熔化时，迅速对焊件施加顶锻力并切断电源，焊件在压力作用下力并切断电源，焊件在压力作用下产生塑性变形而焊在一起。产生塑性变形而焊在一起。电阻焊电阻焊第二节第二节 摩擦焊摩擦焊 摩擦焊是利用工件间相互摩擦产生的热量，同时加压而进摩擦焊是利用工件间相互摩擦产生的热量，同时加压而进行焊接的方法。行焊接的方法。 摩擦焊的特点：摩擦焊的特点： (1) (1) 在摩擦焊过

9、程中，焊件接触表面的氧化膜与杂质被清在摩擦焊过程中，焊件接触表面的氧化膜与杂质被清除，因此接头组织致密，不易产生气孔、夹渣等缺陷，除，因此接头组织致密，不易产生气孔、夹渣等缺陷，接头质接头质量好而且稳定量好而且稳定。 (2) (2) 可焊接的金属范围较广可焊接的金属范围较广，不仅可焊同种金属，也可以，不仅可焊同种金属，也可以焊接异种金属。焊接异种金属。 (3) (3) 焊接操作简单焊接操作简单，不需焊接材料，容易实现自动控制，不需焊接材料，容易实现自动控制，生产率高生产率高。 (4) (4) 电能消耗少电能消耗少( (只有闪光对焊的只有闪光对焊的1/101/101/15)1/15)。 (5)

10、(5) 设备复杂，一次性投资大设备复杂，一次性投资大。 摩擦焊接头一般是等断面的，特殊情况下也可以是不等摩擦焊接头一般是等断面的，特殊情况下也可以是不等断面的。但需要至少有一个焊件为圆形或管状。断面的。但需要至少有一个焊件为圆形或管状。 摩擦焊已广泛用于圆形工件、棒料及管类件的焊接。可焊摩擦焊已广泛用于圆形工件、棒料及管类件的焊接。可焊实心焊件的直径为实心焊件的直径为2mm2mm至至100mm100mm，管类件外径最大可达，管类件外径最大可达150 mm150 mm。摩擦焊摩擦焊第三节第三节 钎钎 焊焊 钎焊是钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作为填充金属，加热时钎利用熔点比焊件低的钎料作为填充金属

11、，加热时钎料熔化而将焊件连结起来的焊接方法。料熔化而将焊件连结起来的焊接方法。 钎焊的过程钎焊的过程 将表面清理好的工件以搭接形式装配在一起，把钎料放在将表面清理好的工件以搭接形式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料的熔点温度后，钎料熔化，借助毛细管作用钎料被吸入并钎料的熔点温度后，钎料熔化，借助毛细管作用钎料被吸入并充满固态工件间隙，液态钎料与工件金属相互扩散溶解、冷凝充满固态工件间隙，液态钎料与工件金属相互扩散溶解、冷凝后即形成钎焊接头。后即形成钎焊接头。 根据钎料熔点的不同，钎焊可分为根据钎

12、料熔点的不同，钎焊可分为硬钎焊硬钎焊与与软钎焊软钎焊两类。两类。一、硬钎焊一、硬钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450450以上，接头强度在以上，接头强度在200 MPa200 MPa以上。以上。 属于这类的钎料有铜基、银基和镍基钎料等：属于这类的钎料有铜基、银基和镍基钎料等： 硬钎焊主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接硬钎焊主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接( (如自如自行车架、带锯锯条等行车架、带锯锯条等) )以及工具、刀具的焊接。以及工具、刀具的焊接。二、软钎焊二、软钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450450以下，接头强度较低，一般不超过以下，接头强度较低，一般不超过70 MPa70 M

13、Pa。 这种钎焊只用于焊接受力不大、工作温度较低的工件。这种钎焊只用于焊接受力不大、工作温度较低的工件。 常用的钎料是锡铅合金，所以通称锡焊，这类钎料的熔点常用的钎料是锡铅合金，所以通称锡焊，这类钎料的熔点一般低于一般低于230230。 熔化后渗入接头间隙的能力较强，所以具有较好的焊接工熔化后渗入接头间隙的能力较强，所以具有较好的焊接工艺性能。艺性能。 软钎焊广泛用于焊接受力不大的常温下工作的仪表、导电软钎焊广泛用于焊接受力不大的常温下工作的仪表、导电元件以及钢铁、铜及铜合金等制造的构件。元件以及钢铁、铜及铜合金等制造的构件。 钎焊构件的接头形式都采用板料搭接和套件镶接。钎焊构件的接头形式都采

14、用板料搭接和套件镶接。 图是几种常见的形式。这些接头都有较大的钎接面，以弥补图是几种常见的形式。这些接头都有较大的钎接面，以弥补钎料强度低的不足，保证接头有一定的承载能力。钎料强度低的不足，保证接头有一定的承载能力。 接头之间应有良好的配合和适当接头之间应有良好的配合和适当的间隙：的间隙：间隙太小，会影响钎料的渗间隙太小，会影响钎料的渗入与湿润，达不到全部焊合。入与湿润，达不到全部焊合。间隙太大。不仅浪费钎料，间隙太大。不仅浪费钎料，而且会降低钎焊接头强度。而且会降低钎焊接头强度。 因此，一般钎焊接头间隙值取因此，一般钎焊接头间隙值取0.050.050.2 mm0.2 mm。与一般熔化焊相比，

15、钎焊的特点：与一般熔化焊相比，钎焊的特点：优点：优点： (1) (1) 工件加热温度较低，组织和力学性能变化很小，变形也小。接头光工件加热温度较低，组织和力学性能变化很小，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精确。滑平整，工件尺寸精确。 (2) (2) 可焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的差别也没有严格限可焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的差别也没有严格限制。制。 (3) (3) 设备简单，投资费用少。设备简单，投资费用少。缺点：缺点： 但钎焊的接头强度较低，尤其是动载强度低，允许的工作温度不高，焊但钎焊的接头强度较低，尤其是动载强度低，允许的工作温度不高，焊前清整要求严格。而且钎料价

16、格较贵。前清整要求严格。而且钎料价格较贵。钎焊钎焊第四节第四节 真空电子束焊接真空电子束焊接电子枪、工件及夹具全部装在真空室内。电子枪由加热灯丝、电子枪、工件及夹具全部装在真空室内。电子枪由加热灯丝、阴极、阳极及聚集装置等组成。当阴极被灯丝加热到阴极、阳极及聚集装置等组成。当阴极被灯丝加热到2600K2600K时，能发出大量电子时，能发出大量电子. . 这些电子在阴极与阳极这些电子在阴极与阳极( (焊件焊件) )间的高压作用下，经间的高压作用下，经电磁透镜聚集成电子流束，电磁透镜聚集成电子流束，以极大速度以极大速度( (可达到可达到160 000 160 000 km/skm/s）射向焊件表面

17、，使）射向焊件表面，使电电子的动能转变为热能子的动能转变为热能，其能，其能量密度量密度(106(106108 W/cm108 W/cm2 2) )比比普通电弧大普通电弧大 1 0001 000倍，故使倍，故使焊件金属迅速熔化，甚至气焊件金属迅速熔化，甚至气化。化。 根据焊件的熔化程度，适当移动焊件，即能得到要求的根据焊件的熔化程度，适当移动焊件，即能得到要求的焊接接头。焊接接头。真空电子束焊接有以下特点：真空电子束焊接有以下特点：(1)(1) 由于在真空中焊接，焊件金属无氧化、无氮化、无金属电极玷污，从而由于在真空中焊接，焊件金属无氧化、无氮化、无金属电极玷污，从而保证了焊缝金属的高纯度。保证

18、了焊缝金属的高纯度。(2)(2) 热源能量密度大，熔深大，速度快，焊缝深而窄热源能量密度大，熔深大，速度快，焊缝深而窄( (焊缝宽深比可达焊缝宽深比可达1 1：20)20)能单道焊厚件。能单道焊厚件。 焊接热影响区很小，基本上不产生焊接变形。焊接热影响区很小，基本上不产生焊接变形。(3)(3) 厚件也不必开坡口，焊接时一般不必另填金属。厚件也不必开坡口，焊接时一般不必另填金属。(4)(4) 电子束参数可在较宽范围内调节，而且焊接过程的控制灵活，适应性强。电子束参数可在较宽范围内调节，而且焊接过程的控制灵活，适应性强。缺点缺点 真空电子束焊接的缺点是设备复杂，造价高。真空电子束焊接的缺点是设备复

19、杂，造价高。 使用与维护技术要求高，焊件尺寸受真空室限制，对焊件的使用与维护技术要求高，焊件尺寸受真空室限制，对焊件的清整与装配要求严格。清整与装配要求严格。 因而，其应用也受到一定限制。因而，其应用也受到一定限制。第五节第五节 激光焊接激光焊接 利用原子受激辐射原理，使物质受激而产生波长均一、方利用原子受激辐射原理，使物质受激而产生波长均一、方向一致和强度很高的光束称为向一致和强度很高的光束称为激光激光。 产生激光的器件称为产生激光的器件称为激光器激光器。激光的特点：激光的特点： 激光与普通光激光与普通光( (太阳光、电灯光、烛光、荧光太阳光、电灯光、烛光、荧光) )不同，激光不同，激光具有

20、具有单色性好、方向性好以及能量密度高单色性好、方向性好以及能量密度高( (可达可达1051051013 1013 W/cm2)W/cm2)等特点。等特点。激光的应用：激光的应用： 它被成功地用于金属或非金属材料的它被成功地用于金属或非金属材料的焊接、穿孔和切割焊接、穿孔和切割。 在焊接中应用的激光器，目前有在焊接中应用的激光器，目前有固体及气体固体及气体介质两种：介质两种： 固体固体激光器常用的激光材料是激光器常用的激光材料是红宝石钕玻璃或掺钕钇铝红宝石钕玻璃或掺钕钇铝石榴石石榴石。 气体气体的则使用的则使用二氧化碳二氧化碳。其基本原理是：其基本原理是： 利用激光器受激产生的激光利用激光器受激

21、产生的激光束，通过聚焦系统可聚焦到十分束，通过聚焦系统可聚焦到十分微小的焦点微小的焦点( (光斑光斑) )上，其能量密上，其能量密度大于度大于10105 5 W/cm W/cm2 2。 当调焦到焊件接缝时，当调焦到焊件接缝时，光能光能转换为热能转换为热能，使金属熔化形成焊，使金属熔化形成焊接接头。接接头。激光焊接的特点：激光焊接的特点：(1) (1) 激光辐射的能量释放极其迅速，点焊过程只有几毫秒。激光辐射的能量释放极其迅速，点焊过程只有几毫秒。 这不仅提高了生产率，而且被焊材料不易氧化。因此可以在这不仅提高了生产率，而且被焊材料不易氧化。因此可以在大气中进行焊接，不需要气体保护或真空环境。大气中进行