第八章金属焊接成型(二-熔化焊)

1、8.2 8.2 熔化焊熔化焊 熔化焊是将焊件的连接处局部加热到熔化状熔化焊是将焊件的连接处局部加热到熔化状态，通常还需另加填充金属以形成共同的熔池，态，通常还需另加填充金属以形成共同的熔池，冷却凝固后形成整体零件的焊接方法。冷却凝固后形成整体零件的焊接方法。熔熔 化化 焊焊手工电弧焊手工电弧焊埋弧自动焊埋弧自动焊气体保护焊气体保护焊电渣焊电渣焊气焊气焊激光焊激光焊等离子弧焊等离子弧焊电子束焊电子束焊 直流焊机直流焊机 常用直流焊机主要有两种：发电机式直流焊常用直流焊机主要有两种：发电机式直流焊机（目前很少使用），整流式直流焊机。机（目前很少使用），整流式直流焊机。一一. .手工电弧焊手工电弧焊

2、 手工电弧焊是由电焊工用手工操作，利用手工电弧焊是由电焊工用手工操作，利用电弧的热量加热电弧的热量加热, ,熔化金属（焊条和焊件）熔化金属（焊条和焊件）, ,并并凝固成焊缝凝固成焊缝, , 获得牢固接头的电弧焊方法。获得牢固接头的电弧焊方法。变压器变压器整流器整流器380V 380V 交流电交流电降降 压压直流电直流电 交流焊机交流焊机 交流焊机是一种特殊的变压器，具有陡降的交流焊机是一种特殊的变压器，具有陡降的外特性。外特性。 因电流的大小和方向总在变化，电弧燃烧不因电流的大小和方向总在变化，电弧燃烧不稳定，焊接质量不如直流焊机。稳定，焊接质量不如直流焊机。焊条焊条焊芯焊芯药皮药皮 焊芯的作

3、用焊芯的作用作电极作电极 传导焊接电流，产生电弧；传导焊接电流，产生电弧；作填充金属作填充金属 熔化后填充焊缝；熔化后填充焊缝； 药皮的作用药皮的作用保护电弧稳定燃烧，造气造渣，隔绝空气，保护电弧稳定燃烧，造气造渣，隔绝空气，保护熔化的金属；保护熔化的金属；加入锰铁、硅铁、铬铁等加入锰铁、硅铁、铬铁等, , 起到脱氧作用；起到脱氧作用；加入有益元素加入有益元素, , 如锰、硅、铬、钒、钨等如锰、硅、铬、钒、钨等, , 起到渗合金作用；起到渗合金作用；加入稳弧剂加入稳弧剂, , 起到稳弧的作用；起到稳弧的作用；作用：作用：种类：种类：（焊条按熔渣的化学性质分类）焊条按熔渣的化学性质分类）酸性焊条

4、酸性焊条: 熔渣以酸性氧化物熔渣以酸性氧化物 ( SiO2、TiO2等等 ) 为为 主的焊条。主的焊条。碱性焊条碱性焊条: 熔渣以碱性氧化物熔渣以碱性氧化物 ( CaO、CaF2等等 ) 为为 主的焊条。主的焊条。特点：特点：酸性焊条酸性焊条: 焊缝含氢量较高，抗裂性差，用于一焊缝含氢量较高，抗裂性差，用于一般结构件；交、直流焊机均可使用。般结构件；交、直流焊机均可使用。碱性焊条碱性焊条: 低氢型，低氢型， 焊缝的力学性能和抗裂性较焊缝的力学性能和抗裂性较好，可焊接重要结构件和压力容器；但工艺要求好，可焊接重要结构件和压力容器；但工艺要求高，只用于直流焊机。高，只用于直流焊机。种种 类类酸酸

5、性性碱碱 性性保护作用保护作用: :气气保护气体中有氢气保护气体中有氢气, ,焊缝易产生氢脆。焊缝易产生氢脆。保护气体中氢气少保护气体中氢气少, ,主要是主要是COCO2 2气体。气体。保护作用保护作用: :渣渣渣是氧化性渣是氧化性; ;有元素烧损。有元素烧损。渣是还原性渣是还原性; ;元素烧损少。元素烧损少。脱脱 氧氧较较 差差好好去硫、磷去硫、磷差差好好焊缝抗裂性焊缝抗裂性较较 差差好好 牌号：牌号：焊条行业统一的焊条代号。焊条行业统一的焊条代号。焊条按用途分类（共十类），如：结构钢焊条焊条按用途分类（共十类），如：结构钢焊条 ( J );( J );钼和铬钼耐热钢焊条钼和铬钼耐热钢焊条

6、( R );( R );不锈钢焊不锈钢焊条条 ( B );( B );铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条 ( T );( T );铝及铝合金铝及铝合金焊条焊条 ( L );( L );铸铁焊条铸铁焊条 ( Z ) ( Z ) 等。等。名名 称称酸酸 性性碱碱 性性电弧稳定性电弧稳定性好好差差飞溅性飞溅性小小大大焊缝成型焊缝成型光光 滑滑粗粗 糙糙脱渣性脱渣性易清除易清除不易清除不易清除对口准备对口准备容容 易易困困 难难结结( 或或 J ) 50 2表示结构钢焊表示结构钢焊条条表示焊缝金属表示焊缝金属最最低的抗拉强度低的抗拉强度值值500Mpa表示药皮类型和表示药皮类型和焊接电源种类焊接电源种类 型

7、号：型号：国家标准中的焊条代号。国家标准中的焊条代号。焊条按化学成分分类。焊条按化学成分分类。 E 43 0 3焊接位置焊接位置抗拉强度为抗拉强度为 430Mpa 焊条代号焊条代号 药皮类型药皮类型两种焊条分类的对应关系两种焊条分类的对应关系 焊条按用途分类焊条按用途分类行业标准行业标准 焊条按成分分类焊条按成分分类国家标准国家标准类别类别名名 称称代代 号号国家标准国家标准名名 称称代代 号号一一结构钢焊条结构钢焊条J（结）（结）GB51171995碳钢焊条碳钢焊条E一一结构钢焊条结构钢焊条J（结）（结）GB51181995低合金钢焊低合金钢焊条条二二耐热钢焊条耐热钢焊条R（热）（热）三三低

8、温钢焊条低温钢焊条W（温）（温）四四不锈钢焊条不锈钢焊条G 铬铬 A 奥奥GB9831985不锈钢焊条不锈钢焊条五五堆焊焊条堆焊焊条D（堆）（堆）GB9841985堆焊焊条堆焊焊条ED六六铸铁焊条铸铁焊条Z（铸）（铸）GB100441988铸铁焊条铸铁焊条EZ七七镍合金焊条镍合金焊条Ni（镍）（镍）/八八铜合金焊条铜合金焊条T（铜）（铜）GB36701993铜合金焊条铜合金焊条TCu九九铝合金焊条铝合金焊条L（铝）（铝）GB36691983铝合金焊条铝合金焊条TAl十十特殊用途焊条特殊用途焊条TS（特）（特）/ 要求焊缝金属与母材金属的强度尽量相等。要求焊缝金属与母材金属的强度尽量相等。 要求

9、焊缝金属与母材金属的成分尽量一致。要求焊缝金属与母材金属的成分尽量一致。 焊接件的工艺性与使用条件焊接件的工艺性与使用条件 酸碱性原则酸碱性原则 一般结构件，焊前清理困难，容易生成气孔的一般结构件，焊前清理困难，容易生成气孔的 工件，用酸性焊条。工件，用酸性焊条。重要结构件，对焊缝要求高而母材又容易裂的重要结构件，对焊缝要求高而母材又容易裂的 工件，用碱性焊条。工件，用碱性焊条。生产条件：若无直流焊机，只能采用交、直流生产条件：若无直流焊机，只能采用交、直流 两用焊条（多为酸性焊条）。两用焊条（多为酸性焊条）。 特点特点生产率高；焊接质量好；节省金属材料；劳生产率高；焊接质量好；节省金属材料；

10、劳动强度低；劳动条件好。动强度低；劳动条件好。焊接位置不够灵活。焊接位置不够灵活。1.1.埋弧埋弧焊的焊接材料与设备焊的焊接材料与设备二二. .埋弧自动焊埋弧自动焊 电弧在焊剂层下燃烧的电弧焊方法称为电弧在焊剂层下燃烧的电弧焊方法称为埋弧埋弧焊焊；若引弧、焊丝送进、移动电弧以及收弧等均；若引弧、焊丝送进、移动电弧以及收弧等均由机械完成由机械完成, , 称称埋弧自动焊埋弧自动焊。焊接材料焊接材料焊丝焊丝（相当于焊条的焊芯）（相当于焊条的焊芯）焊剂焊剂（相当于焊条的药皮）（相当于焊条的药皮）设备：设备：埋弧自动焊装置包括焊接电源（电弧焊变埋弧自动焊装置包括焊接电源（电弧焊变压器）、控制箱和焊接小车

11、三部分。压器）、控制箱和焊接小车三部分。1 车架车架 2 立柱立柱 3 横梁横梁 4 操纵盘操纵盘 5 焊丝盘焊丝盘 6 机头机头7 焊剂漏斗焊剂漏斗 8 焊缝焊缝 9 渣壳渣壳 10 焊剂焊剂 11 焊接电缆焊接电缆3.3.埋弧焊的工艺特点埋弧焊的工艺特点 板厚：板厚：H H14mm14mm，单面焊；，单面焊； H H28mm28mm，单面焊，开坡口；，单面焊，开坡口； 两面焊，不开；两面焊，不开； H H28mm28mm，两面焊，开坡口；，两面焊，开坡口；三三. .气体保护焊气体保护焊 用外加气体作为电弧介质，保护电弧和焊接用外加气体作为电弧介质，保护电弧和焊接区的电弧焊方法称为气体保护焊

12、。若焊丝既作电区的电弧焊方法称为气体保护焊。若焊丝既作电极导电，又熔化作填充金属，称为极导电，又熔化作填充金属，称为熔化极气体保熔化极气体保护焊护焊；而焊丝只作填充金属，另有钨棒（或钨合；而焊丝只作填充金属，另有钨棒（或钨合金棒）作电极则称为金棒）作电极则称为非熔化极气体保护焊。非熔化极气体保护焊。1.1.氩弧氩弧焊焊氩弧氩弧焊的保护气体为氩气焊的保护气体为氩气。 氩弧焊的焊接工艺特点氩弧焊的焊接工艺特点由于使用隋性气体由于使用隋性气体 ( 氩气氩气 ) 保护保护,因此适宜焊因此适宜焊接各类合金钢和易氧化的有色金属。接各类合金钢和易氧化的有色金属。电弧非常稳定电弧非常稳定, 明弧操作明弧操作,

13、 无焊渣无焊渣, 热影响区小热影响区小, 焊接变形小，焊缝成型好，焊接质量好。焊接变形小，焊缝成型好，焊接质量好。全位置焊接全位置焊接, 所有焊接参数均可精确控制，易所有焊接参数均可精确控制，易实现自动化。实现自动化。成本高成本高, ,一般用于一般用于3mm3mm以下的薄板焊接。以下的薄板焊接。 工艺措施工艺措施钨极氩弧焊钨极氩弧焊在焊接合金钢和铜合金时，采用在焊接合金钢和铜合金时，采用直流正接，有利于工件熔化；焊接铝镁合金时，直流正接，有利于工件熔化；焊接铝镁合金时，采用直流反接。采用直流反接。熔化极熔化极氩弧焊氩弧焊均采用直流反接。均采用直流反接。2.2.COCO2 2气体保护焊气体保护焊

14、保护气体为保护气体为COCO2 2 COCO2 2气体保护焊气体保护焊的焊接工艺特点的焊接工艺特点由于由于COCO2 2气体在高温时可分解气体在高温时可分解, ,因此只适宜焊接因此只适宜焊接低碳钢和低合金钢。低碳钢和低合金钢。焊接速度快焊接速度快, ,无焊渣无焊渣, ,生产率高。生产率高。焊缝含氢量少焊缝含氢量少, ,抗裂性好抗裂性好; ;热影响区小热影响区小, ,变形小变形小, ,焊接质量较高。特别适合焊薄板件。焊接质量较高。特别适合焊薄板件。COCO2 2气体价格低，成本仅为手工电弧焊和埋弧焊气体价格低，成本仅为手工电弧焊和埋弧焊的的40%40%50%50%。全位置焊接全位置焊接, ,易实

15、现自动化易实现自动化。 工艺措施工艺措施 为了保持电弧稳定，一般要求用直流反接焊接。为了保持电弧稳定，一般要求用直流反接焊接。四四. .其他熔化焊方法其他熔化焊方法1.1.电渣电渣焊焊 利用电流通过熔融的熔渣时所产生的电阻热利用电流通过熔融的熔渣时所产生的电阻热来熔化焊丝和焊件的焊接方法。来熔化焊丝和焊件的焊接方法。 电渣焊在焊接较厚板材和长焊缝时有很大的电渣焊在焊接较厚板材和长焊缝时有很大的优越性，因此，适合焊接大型零件。优越性，因此，适合焊接大型零件。 电渣焊电渣焊的焊接工的焊接工艺特点艺特点适宜焊接板厚在适宜焊接板厚在40mm40mm以上的直缝以上的直缝或环缝焊件或环缝焊件, , 生生产

16、率高。产率高。冷却速度慢，冶金反应完全，所以焊缝缺陷冷却速度慢，冶金反应完全，所以焊缝缺陷少，焊接质量较好。少，焊接质量较好。焊前的准备工作简单焊前的准备工作简单, , 节省焊接材料节省焊接材料, , 成本成本低。低。接头组织粗大，接头组织粗大，焊后应作正火处理。焊后应作正火处理。2.2.等离子弧焊等离子弧焊 等离子弧焊是借助特殊等离子弧焊是借助特殊装置对电弧的拘束作用，获装置对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。进行焊接的方法。 等离子弧焊的特点等离子弧焊的特点 等离子弧焊是特殊的钨极气体保护焊，具备等离子弧焊是特殊的钨极气体保护焊，具备气体保护

17、焊的优点，同时又有以下特点：气体保护焊的优点，同时又有以下特点：等离子弧能量密度大，弧柱温度高，热影响区等离子弧能量密度大，弧柱温度高，热影响区小，焊接变形小，焊接质量好。小，焊接变形小，焊接质量好。电弧燃烧稳定，电弧燃烧稳定，既可用大电流焊厚板，也可用既可用大电流焊厚板，也可用小电流焊薄板。小电流焊薄板。设备复杂，成本高。设备复杂，成本高。 3.3.激光焊激光焊 以聚焦的激光束作为能源以聚焦的激光束作为能源轰击焊件，而激光具有单色性轰击焊件，而激光具有单色性好，方向性强，能量密度高的好，方向性强，能量密度高的特点，光能转换成热能（温度特点，光能转换成热能（温度高达高达1000010000），

18、熔化母材进），熔化母材进行焊接的方法。行焊接的方法。 激光焊激光焊的焊接工艺特点的焊接工艺特点热量集中（焦点附近），热影响区小，焊接变热量集中（焦点附近），热影响区小，焊接变形小，焊件尺寸精度高。形小，焊件尺寸精度高。光学系统可引导光束到很难焊接的部位进行焊光学系统可引导光束到很难焊接的部位进行焊接，因此，工艺适应性好。接，因此，工艺适应性好。设备复杂，价格昂贵，成本高。设备复杂，价格昂贵，成本高。 8.3 8.3 其他焊接方法其他焊接方法一一.压力焊压力焊 在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。或不加热），以完成焊接的方法。

19、 压力焊时不需另加填充金属，通过对两焊件压力焊时不需另加填充金属，通过对两焊件加压使之紧密接触，并在焊接部位产生一定的塑加压使之紧密接触，并在焊接部位产生一定的塑性变形，促使原子扩散，使两工件焊接在一起。性变形，促使原子扩散，使两工件焊接在一起。1.1.电阻焊（包括电阻焊（包括点焊点焊，缝焊缝焊，对焊对焊） 利用电流通过焊件及其接触处产生的电阻热利用电流通过焊件及其接触处产生的电阻热将连接处加热到塑性状态或局部半熔化状态，再将连接处加热到塑性状态或局部半熔化状态，再施加压力形成接头的焊接方法。施加压力形成接头的焊接方法。 点焊点焊 将焊件装成搭接接头并压紧将焊件装成搭接接头并压紧在两柱状电极之

20、间，利用电阻热在两柱状电极之间，利用电阻热使其局部熔化，然后在压力作用使其局部熔化，然后在压力作用下结晶形成焊点。下结晶形成焊点。点点 焊焊缝缝 焊焊 缝焊缝焊 原理与点焊相同，只是电极原理与点焊相同，只是电极为盘状。为盘状。点焊点焊一般用于一般用于4 mm4 mm 以下的薄板；以下的薄板；缝焊缝焊只适用于只适用于3 mm 3 mm 以下、有气以下、有气密性要求的薄板结构，如油箱、密性要求的薄板结构，如油箱、管道等。管道等。 对焊对焊 根据焊接过程不同，对焊分为根据焊接过程不同，对焊分为电阻对焊电阻对焊和和闪光对焊闪光对焊。电阻对焊电阻对焊 先使两焊件的端面紧密接触，再通电加热使先使两焊件的端

21、面紧密接触，再通电加热使接触处升温至塑性状态，再断电，同时施加顶锻接触处升温至塑性状态，再断电，同时施加顶锻力，使接触处产生一定的塑性变形而焊合。力，使接触处产生一定的塑性变形而焊合。闪光对焊闪光对焊 先对两焊件通电加热，再使焊件靠拢接触，先对两焊件通电加热，再使焊件靠拢接触，然后施加顶锻力使接触处产生一定的塑性变形而然后施加顶锻力使接触处产生一定的塑性变形而焊合。焊合。 电阻对焊一般仅用于断面简单，截面积小于电阻对焊一般仅用于断面简单，截面积小于250mm2和强度要求不高的杆件对接。和强度要求不高的杆件对接。 闪光对焊的焊接质量比电阻对焊好，可用于闪光对焊的焊接质量比电阻对焊好，可用于焊接重要件，如：刀具、钢筋、钢轨等杆状件的焊接重要件，如：刀具、钢筋、钢轨等杆状件的对接。对接。 特点特点焊接质量好，焊件尺寸精焊接质量好，焊件尺寸精度高，特别适合圆形截面度高，特别适合圆形截面工件的对接。工件的对接。适于焊接异种金属。适于焊接异种金属。2. 摩擦焊摩擦焊 摩擦焊是利用焊件接触端面相互摩擦所产生摩擦焊是利用焊件接触端面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速施加顶的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速施加顶锻力，实现焊接的一种压焊方法。锻力，实现焊接的一种压焊方法。焊接生产率高，成本低，易于实现自动化。焊接生产率高，成本低，易于实现