压焊焊接工艺技术操作规程与焊材选择方法解析(分类、原理、优缺点、应用范围及焊接方法)

文件编号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿版号：＿＿＿＿＿＿＿＿生效日期：＿＿＿＿＿＿＿＿编制人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿审核人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿批准人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿受控印章：＿＿＿＿＿＿＿分发号：＿＿＿＿＿＿＿＿-1-/14目录一、定义： 3二、原理： 3三、按加热方式分类： 4四、按操作方法分类： 5五、工艺特点： 6六、主要应用： 6七、电渣压力焊作业指导书： 7（一）、目的及适用范围： 7（二）、焊接材料： 7（三）、钢筋电渣压力焊机机构及参数： 8（四）、操作规程： 8八、压焊焊接方法： 10（一）、电阻焊定义、分类及焊接方法： 10（二）、电阻焊优点： 10（三）、电阻焊缺点： 11（四）、电阻焊适用范围： 11（五）、摩擦焊定义及焊接方法： 11（六）、摩擦焊优点： 12（七）、摩擦焊缺点： 12（八）、摩擦焊应用范围： 13（九）、扩散焊定义及焊接方法： 13（十）、扩散焊优点： 13（十一）、扩散焊缺点： 14（十二）、扩散焊应用范围： 14-2-/14一、定义：⑴、压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。压焊是指在加热或不加热状态下对组合焊件施加一定压力，使其产生塑性变形或融化，并通过再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的原子达到形成金属键而连接的焊接方法。⑵、压焊的类型很多，常用的有电阻焊、锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊、冷压焊、爆炸焊均属于压焊范畴。⑶、最常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。⑷、各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。⑸、多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有像熔焊那样的有益合金元素烧损和有害元素侵人焊缝的问题,从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。⑹、由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。⑺、许多难以用熔化焊焊接的材料往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。二、原理：⑴、压力焊是典型的固相焊接方法，固相焊接时必须利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使待焊接部位的温度升高，通过调节温度，压力和时间，使待焊表面充分进行扩散而实现原子间3/14结合。⑵、压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子问结合，又称固态焊接。⑶、常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。⑷、压焊包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、高频焊和电阻焊等。⑸、各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。⑹、多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有像熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。⑺、许多难以用熔化焊焊接的材料，可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。三、按加热方式分类：⑴、将被焊金属接触部分加热压力焊设备至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头，如锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊等就是这种类型的压力焊方法。⑵、不进行加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借4/14助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头，这种压力焊的方法有冷压焊、爆炸焊等。⑶、工具有：夹具、焊剂、焊剂容器。四、按操作方法分类：⑴、电阻焊：电阻焊是焊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。其中包括点焊（示意图如上图所示）。⑵、摩擦焊：摩擦焊是利用焊件表面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，完成焊接的一种压焊方法。⑶、超声波焊：超声波焊是利用超声波的高频率震荡对焊接接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现点焊或缝焊的一种方法。⑷、扩散焊：扩散焊是让焊件紧密贴合，在真空或保护气体中，5/14在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散而完成焊接的压焊方法。⑸、爆炸焊：爆炸焊接也称爆炸复合或固态焊接，它是以炸药作为能源，利用炸药爆炸时产生的冲击波，使两层或多层的同种或异种材料高速水平或倾斜碰撞而结合在一起的方法。五、工艺特点：⑴、造成本低、生产效率高、能耗污染小、生产工艺简单、质量容易保证，无需加焊接材料，易实现自动控制，生产率高。⑵、可焊金属范围较广，适用于异种金属的对接。如做碳素钢+不锈钢、铝+铜、铝+钢、钢+锆等，甚至可焊非金属(如塑料、陶瓷)以及金属+非金属(如铝+塑料)。⑶、在摩擦过程中两端面的氧化膜和杂质被清除，因此，接头不易产生气孔、夹渣等缺陷，组织也致密，故接头质量好，高硬度和高耐磨性外，其机械性能著的提高。⑷、金属耐热疲劳和抗腐蚀能力也高于传统堆焊工艺。避免了采用传统堆焊工艺堆焊层容易出现开裂的缺点，可有效减少其在使用过程中的剥落和龟裂现象，使金属使用寿命得到有效的延长。六、主要应用：⑴、压焊作为一种现代技术，在航空、航天、石油、化工、机械制造等多领域得以应用。⑵、可用于制造封闭形零件，如自行车车圈、汽车轮缘、船用锚链、钢窗等。6/14⑶、可用于轧材接长，如钢轨、钢管、钢筋等。⑷、可用于制造异种材料零件，以节省贵重金属，生产金属复合板以及新材料合成，制造耐热钢头部和结构钢导杆部焊成的内燃机气门等。⑸、在飞机起落架方面，已成功地进行了AISl4340管与AISl4030锻件起落架、拉杆的摩擦焊接。⑹、飞机旋翼主传动轴的Ni合金齿轮与18%高镍合金钢管轴的焊接、双金属飞机柳丁、飞机钩头螺栓等也采用了摩擦焊接，这表明压焊技术已渗透到了飞机重要承力构件的焊接领域。⑺、可用于焊接熔焊、钎焊难以满足质量要求的小型、精密、复杂的焊件。⑻、扩散焊在原子能、航天等尖端技术领域中解决了各种特殊材料的焊接问题。例如在航天工业中，用扩散焊制成的钛制品可以代替从简单的锻件到用板材制成的大壳形构件。七、电渣压力焊作业指导书：（一）、目的及适用范围：1、目的：指导电焊工对竖向钢筋进行焊接。2、适应范围：本作业指导书适用于柱、墙、烟囱、水塔现浇砼结构中热轧II级竖向受力钢筋（直径14～40mm）的连接。（二）、焊接材料：⑴、焊剂：通常采用HJ431焊剂，焊剂存放在干燥的库房内，当受潮时在使用前必须在250℃温度烘烤2小时，以保证焊剂容易熔化7/14形成渣池。⑵、使用中回收的焊剂应清除熔渣和杂物，并与新焊剂混合均匀后使用。⑶、焊剂要有合格证。⑷、施焊的各种钢筋应有材质证明书或试验报告。（三）、钢筋电渣压力焊机机构及参数：⑴、钢筋电渣压力焊机包括：焊接电源、焊接夹具、控制箱、焊剂填装盒控制系统及操作箱。⑵、焊接机头分杠杆单柱式和丝杆传动双柱式杠杆单柱式焊接机头其下夹具固定在钢筋上，上夹具利用手动杠杆沿单柱上下滑动，以控制上钢筋的运动和位置。⑶、丝杆传动双柱焊接机头其下夹具固定在钢筋上，上夹具在双导柱上滑动，利用丝杆螺母的自锁特性使上钢筋易定位，夹具定位精度高，卡住钢筋后无需调整对中度。⑷、控制箱内安装电压表，电流和信号电铃，控制焊接参数和准确掌握焊接通电时间。⑸、焊剂填装盒由铁皮制成圆形，内径根据钢筋直径而定。⑹、焊接电源：BX3—500型或BX2—1000型交流弧焊机；JSD600型或JSD—1000型专用电源。（四）、操作规程：⑴、电渣压力焊工艺：将两根钢筋安放成竖向对接形式，利用焊接电源通过两钢筋端面间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，8/14产生电弧热和电阻热熔化钢筋，加压完成电渣压焊。⑵、具体操作：①、消除钢筋端部120mm范围内的铁锈，污泥等杂质；②、焊接机头的上、下夹头分别夹紧于上、下钢筋上；③、钢筋保持在同一条轴线上，一经夹紧不许晃动。⑶、引弧：①、引弧的两种方法：直接引弧法、铁丝圈引弧法；②、直接引弧法是在通电后迅速将上钢筋提起使两端头之间的距离为2~4mm引弧；③、铁丝圈引弧法是将铁丝圈放在上、下钢筋端头之间，电流通过铁丝圈与上、下钢筋端面的接触点形成短路引弧。⑷、引燃电弧后，根据电渣压力焊焊接参数先进行电弧过程，然后加快上钢筋下送速度，使钢筋断面与液态碴池接触，转变为电渣过程，最后断电的同时，迅速下压上钢筋，挤出熔化金属和熔渣。⑸、接头焊毕，停歇后进行回收焊剂并卸下焊接夹具，敲去渣壳，对接头外观进行检查。⑹、安全管理制度规程：①、焊接作业人员必须持证上岗。②、焊接作业人员按规定穿戴好防护用品，检查安全装置是否完好，电线有无裸露现象。③、现场用电做到“一机、一闸、一漏、一箱”。④、搬迁焊机时必须经电工切断电源，并做妥善处理后进行。9/14⑤、焊机停用时必须拉闸断电锁好开关箱。八、压焊焊接方法：（一）、电阻焊定义、分类及焊接方法：⑴、这是以电阻热为能源的一类焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。⑵、由于电渣焊更具有独特的特点。这里主要介绍几种固体电阻热为能源的电阻焊，主要有点焊、缝焊、凸焊、对焊等。⑶、电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。⑷、通常使用较大的电流。为了防止在接触面上发生电弧并且为了锻压焊缝金属，焊接过程中始终要施加压力。⑸、进行这一类电阻焊时，被焊工件的表面善对于获得稳定的焊接质量是头等重要的。⑹、焊前必须将电极与工件以及工件与工件间的接触表面进行清理。（二）、电阻焊优点：⑴、熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单。⑵、加热时间短、热量集中、故热影响区小，变形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理工序。⑶、不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氩等焊接材10/14料，焊接成本低。⑷、操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件。⑸、生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上。但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。（三）、电阻焊缺点：⑴、目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查，以及靠各种监控技术来保证。⑵、点焊、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量，且因在两板间熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强度和疲劳强度较低。⑶、设备功率大，机械化自动化程度较高，使设备成本较高、维修较困难，并且常用的大功率单相交流焊机不利于电网的正常运行。（四）、电阻焊适用范围：⑴、在汽车、飞机、仪器、家电、建筑用的钢筋、等行业有广泛应用，适用材料广泛，只是易氧化金属的电阻焊焊接性稍差。⑵、主要用于焊接厚度小于3mm的薄板组件。⑶、各类钢材、铝、镁等有色金属及其合金、不锈钢等均可焊接。（五）、摩擦焊定义及焊接方法：⑴、摩擦焊是以机械能为能源的固相焊接。⑵、它是利用两表面间机械摩擦所产生的热来实现金属的连接的。⑶、摩擦焊的热量集中在接合面处，因此热影响区窄。⑷、两表面间须施加压力，多数情况是在加热终止时增大压力，11/14使热态金属受顶锻而结合，一般结合面并不熔化。⑸、摩擦焊生产率较高，原理上几乎所有能进行热锻的金属都能摩擦焊接。⑹、摩擦焊还可以用于异种金属的焊接。⑺、要适用于横断面为圆形的最大直径为100mm的工件。⑻、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，然后迅速施加顶锻力，实现焊接的一种固相压焊方法，（六）、摩擦焊优点：⑴、焊接质量稳定，焊件尺寸精度高，接头废品率低于电阻对焊和闪光对焊。⑵、焊接生产率高，比闪光对焊高5～6倍。⑶、适于焊接异种金属，如碳素钢、低合金钢与不锈钢、高速钢之间的连接，铜-不锈钢、铜-铝、铝-钢、钢-锆等之间连接。⑷、加工费用低，省电，焊件无需特殊清理。⑸、易实现机械化和自动化，操作简单，焊接工作场地无火花，弧光及有害气体。（七）、摩擦焊缺点：⑴、靠工件旋转实现，焊接非圆截面较困难。⑵、盘状工件及薄壁管件，由于不易夹持也很难焊接。⑶、受焊机主轴电机功率的限制，目前摩擦焊可焊接的最大截面为20000mm2。⑷、摩擦焊机一次性投资费用大，适于大批量生产。12/14（八）、摩擦焊应用范围：⑴、异种金属和异种钢产品，如电力工业中的铜-铝过渡接头，金属切削用的高速钢-结构钢刀具等；⑵、结构钢产品，如电站锅炉蛇形管、阀门、拖拉机轴瓦等。（九）、扩散焊定义及焊接方法：⑴、扩散焊一般是以间接热能为能源的固相焊接方法。⑵、通常是在真空或保护气氛下进行。⑶、焊接时使两被焊工件的表面在高温和较大压力下接触并保温一定时间，以达到原子间距离，经过原子朴素相互扩散而结合。⑷、焊前不仅需要清洗工件表面的氧化物等杂质，而且表面粗糙度要低于一定值才能保证焊接质量。⑸、扩散焊在真空或保护气氛的保护下，在一定温度（低于母材的熔点）和压力条件下，使相互接触的平整光洁的待焊表面发生微观塑性流变后紧密接触，原子相互扩散，经过一段较长时间后，原始界面消失，达到完全冶金结合的焊接方法。（十）、扩散焊优点：⑴、可以在几乎不损坏被焊材料性能的情况下，实现各类同种材料和异种材料间的焊接，可以用来制造双层或多层复合材料。⑵、能