工程材料连接成形课件

焊接技术在工业部门中应用的历史并不长，但其发展却非常迅速。短短的几十年中，焊接已在许多工业部门的金属结构中，如建筑钢结构，船体，铁道车辆、压力容器等几乎全部取代了铆接。此外，在机械制造业中，以往由整铸整锻方法生产的大型毛坯改成了焊接结构，目前，世界主要工业国家生产的焊接结构占到钢产量的45%。第八章

连接成形基本连接方式常见的连接成形工艺：焊接、胶接和机械联接等。

焊接：通常是指金属的焊接。是通过加热或加压，或两者同时并用，使两个分离的物体产生原子间结合力而连接成一体的成形方法。

胶接技术：使用胶粘剂来连接各种材料。胶接不受材料类型的限制，能够实现各种材料之间的连接

焊接结构，广泛应用于：石油与化工业矿山机械起重与运输设备锅炉及压力容器汽车与船舶业铁路交通航空与航天国防工业建筑结构焊接分类：实现途径不同︱焊接方法不同与铆接、螺栓连接的结构相比较，或者与铸造锻造的结构相比较，焊接结构有下列特点（优点）：1、焊接接头强度高铆接、螺栓连接的结构，要在母材上钻孔，削弱了工作截面，强度下降约20%

焊接:接头强度可达到与母材等强度甚至高于母材强度。2、焊接接头密封性好气密性，水密性均优于其它方法，特别是在高温，高压容器上，只有焊接接头才是最理想的连接形式。3、焊接结构设计灵活性大主要表现在：①焊接结构的几何形状不受限制：如铆、铸、锻等方法无法制造空心结构，焊接则可以；②结构的壁厚不受限制：两被连接构件的壁厚可以相差很大，薄厚均可；③结构的外形尺寸不受限制：大型结构可分段制成部件，现场组焊、锻、铸、工艺则不允许④可利用标准或非标准型材组焊接成所需要结构，段结构重量减轻。焊缝减少；⑤可与其它工艺方法联合使用：铸—焊,锻—焊,栓——焊,冲压—焊接等联合的金属结构；⑥可实现异种材料的连接：同一结构的不同部位可按需要配置不同性能的材料，做到物尽其用4、焊前准备工作简单由于近年来数控精密气割设备的发展，对于各种厚度或形式状复杂的待焊接，不必预划线就能直接从板料上切割出来，一般不用再机械加工就可投入装配焊接。5、易于结构的变更和改型铸造—铸型（木型）锻造—开模具周期长、成本高焊接、则快速、简便、投资少6、适用于制作大型或重型、结构简单而且是单件小批量生产的产品结构结构大简单批量小焊接占优势结构小复杂批量大铸锻占优势7、成品率高一旦出现缺陷，可以修复、很少产生废品焊接结构所存在的问题（缺点）：1、存在较大的焊接应力和变形焊接（局部加热）—内应力—变形—工艺缺欠—承载能力（刚度、强度、稳定性）下降—尺寸精度，尺寸稳定性下降—校形—增加工作量—增加成本2、对应力集中敏感焊接结构具有整体性，其刚度大，焊缝的布置、数量和次序等都会影响到应力分布，对应力集中敏感，而应力集中是疲劳，脆断等破坏的起源，因此在焊接结构设计时要妥善处理3、焊接接头的性能不均匀焊接金属是由母材料和填充金属在焊接热作用下熔合而成的铸造组织，靠近焊接金属的母材（近缝区）受焊接热的影响，组织和性能发生变化（谓之热影响区），因此，焊接接头在成分，组织和性能上都是一个不均匀体，其不均匀程度远远超过了铸、锻件，这种不均匀性对结构的力学行为，特别是断裂行为有重要影响焊接结构生产过程是指从投料开始，经过一系列工序，最后加工成焊接产品的过程。

在整个生产过程中，对焊接产品质量有决定影响的是焊接工艺过程。焊接结构生产过程

一、（熔化）电弧焊成形原理

电弧放电产生热，造成局部高温，熔化电极（焊条）与工件连接处材料，冷却凝固后使被焊材料形成永久性连接。1、焊接电弧的产生

电弧：在两极与工件间的气体介质中产生强烈而持久的放电现象。正负电极间具有一定的电压，而且两电极间的气体介质应处在电离状态。

引燃焊接电弧:通常是将两电极（一极为工件，另一极为填充金属丝或焊条）接通电源，短暂接触并迅速分离，两极相互接触时发生短路，造成接触点处电流密度瞬间增大到相当大并产生极大的电阻热，迅速将焊条药皮和两极金属熔化并蒸发，抬起焊条（电极分离）－在两极间充满了药皮已电离的电荷和金属蒸汽，在磁场和高温的作用下，电荷运动电流，引燃了电弧。

------这种方式称为接触引弧。

瞬间的高能量使（局部）温度急剧升高（5000-8000K）－只要电源保持两极之间一定的电位差，即可维持电弧的燃烧产生过程：按电流种类：交流电弧、直流电弧、脉冲电弧按电弧的状态：自由电弧和压缩电弧（等离子弧）按电极材料：熔化电弧和不熔化电弧焊接电弧是在两极与工件间的气体介质中产生强烈而持久的气体放电现象。

电极与工件间长时间、稳定存在的电弧。

------熔化焊的热源2、电弧构造与温度一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的43%，阴极约36%，弧柱约21%。温度：用钢焊条焊钢材时阳极区—2600K

阴极区—2400K

电弧中心—5000~8000K

电弧的特点：电压低、电流大、局部高温、能量密度大、移动性好等，一般20～30V的电压即可维持电弧的稳定燃烧，而电弧中的电流可以从几十安培到几千安培以满足不同工件的焊接要求，电弧的温度可达5000K以上，可以熔化各种金属电弧焊热源

电弧焊时，热量产生于阳极与阴极斑点之间气体柱（弧柱、热等离子体）的放电过程。焊接过程采用的是直接弧，阳极斑点和阴极斑点直接加热母材和焊丝（或电极材料）。电弧柱产生的辐射和对流（气流效应）传热和电极斑点产生的辐射传热也起辅助作用。等离子弧焊时，应用非直接弧，也就是电弧是间接加热被焊工件。直接弧：阴、阳极斑点直接加热母材和焊丝；辅助作用：弧柱产生的辐射、对流，电极斑点产生的辐射等。间接弧：主要依靠辐射和对流加热。由于电弧产生的热量在阳极与阴极有差异，使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。反接：负极接工件—工件温度可稍低一些。交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为50~90V，电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大，电弧电压也越高，一般为16~35V。

（二）焊接冶金过程

在电弧焊时，液态金属、熔渣和气体三者相互作用，是金属再冶炼的过程

A、特点

局部高温：焊接区的温度高于冶金温度，尤其是熔滴（焊丝先端受热熔化所形成的液态金属滴），并发生一系列的物理化学反应，过热状态：氧化严重、烧损强烈。

速度快：熔池的体积小（30cm3)冷却速度快，局部加热温度分布不均匀；10S时间反应不完全，杂质、气体来不及浮出。

复杂和不平衡型：处于不断的更新和激烈搅拌状态，在熔池中金属的熔化和结晶是同时进行的----运动状态下结晶

空气环境：Fe的氧化、氮化。

（1）药皮反应区温度：100-1200℃（钢材）反应：水分的蒸发、某些物质的分解和铁合金的氧化（2）熔滴反应区熔滴平均温度：1800-2400℃熔滴金属与气体和熔渣的接触面积：比面积：1000-10000cm2/kg,比炼钢时大1000倍各相之间的反应时间（接触时间）：0.01-0.1s反应：气体的分解和溶解、金属的蒸发、金属及其合金成分的氧化与还原以及焊缝金属的合金化。特点：反应激烈、反应物含量离平衡浓度较远。（3）熔池反应区熔滴和熔渣同熔化的母材混合形成熔池温度：1600-1900℃比表面积：1300cm2/kg反应时间：3-8S（SMAW）特点：熔池金属有规律的对流和搅拌运动，冶金反应比较激烈、熔池温度不均匀、同一反应在不同区域可能向相反方向进行。温度变化范围大停留时间短基本排除了整个系统达到热力学平衡的可能性不同条件下焊接冶金反应离平衡的远近程度不同B、工艺措施

1、对熔化金属形成保护气氛，使之与空气隔开保护方法：气体：CO2,电子束焊

熔渣：埋弧焊气-渣：手工焊、自保护药芯焊

2、焊前清理:3、补充合金：

对焊接熔池进行冶金处理，主要通过在焊接材料（焊条药皮、焊丝、焊剂）中加入一定量的脱氧剂（主要是锰铁和硅铁）和一定量的合金元素，在焊接过程中排除熔池中的FeO，同时补偿合金元素的烧损。

4.加入脱氧剂等，排出气体（三）焊接材料（电焊条）组成：由心部的金属焊芯和表面药皮涂层焊芯：作为电极，产生电弧，并传导焊接电流，焊芯熔化后作为填充金属成为焊缝的一部分。钢焊条的焊芯采用专门的焊接用钢丝。焊条直径是由焊丝直径来表示的，一般为1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.0、8.0mm等规格，长度为300～450mm。

牌号化学成分的质量分数w(%)用途CMnSiCrNiSPH08≤0.1

0.35～0.55

≤0.03

≤0.20

≤0.30

≤0.04

≤0.040

一般焊接结构

H08A≤0.10

0.35～0.55

≤0.03

≤0.20

≤0.30

≤0.030

≤0.030

重要焊接结构及埋弧焊焊丝

H08E≤0.10

0.35～0.55

≤0.03

≤0.20.

≤0.30

≤0.025

≤0.025

H08Mn2Si≤0.11

1.7～2.1

0.65～0.95

≤0.20

≤0.30

≤0.040

≤0.040

二氧化碳气体保护焊焊丝

H08Mn2SiA≤0.11

1.80～2.10

0.65～0.95

≤0.20

≤0.30

≤0.030

≤0.030常用焊接用钢丝的牌号和化学成分

药皮：保证焊接顺利进行并使焊缝具有一定的化学成分和机械性能

(1)有引导和提高电弧稳定性:

含有电离点位低的钾、钠（2）保护焊接熔池：产生气体及造渣，隔绝空气以保护熔池及凝固后的焊缝不被氧化或氮化（3）脱除有害杂质（如氧、氢、硫、磷等）：还原剂（4）补充合金元素，熔渣与液态金属形成冶金处理作用：补充电弧的高温的烧损（5）使熔滴增加而减少飞溅：药皮的熔点比焊芯低，并处于电弧的中心区，焊芯先熔化，药皮自然形成套管，热量更集中

基本成分型号编制：

分类号－最小抗拉强度－焊接位置－适用电源及药皮种类

E4303焊条的种类：据熔渣化学性质：酸性焊条和碱性焊条。

酸性：熔渣中以酸性氧化物为主，氧化性强，合金元素烧损大，故焊缝的塑性和韧度不高，且焊缝中氢含量高，抗裂性差，但酸性焊条具有良好的工艺性，对油、水、锈不敏感，交直流电源均可用，广泛用于一般结构件的焊接

碱性（又称低氢焊条）：

药皮中以碱性氧化物以莹石为主，并含较多铁合金，脱氧、除氢、渗金属作用强，与酸性焊条相比，其焊缝金属的含氢量较低，有益元素较多，有害元素较少，因此焊缝力学性能与抗裂性好，但碱性焊条工艺性较差，电弧稳定性差，对油污、水、锈较敏感，抗气孔性能差，一般要求采用直流焊接电源，主要用于焊接重要的钢结构或合金钢结构

D、选用：在同种材料的基础上，主要以“等强”为原则。二、焊接接头的组织与性能

焊接接头:焊缝金属、熔合区和焊接热影响区组成。

1、焊件上温度的分布：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化1.加热温度高2.加热速度快3.高温停留时间短4.焊接时，一般都是在自然条件下连续冷却，个别情况下才进行焊后保温或焊后热处理5.局部加热2、焊缝金属：

焊缝金属是由母材和焊条（丝）熔化形成的熔池冷却结晶而成的。

焊缝金属在结晶时，是以熔池和母材金属的交界处的半熔化金属晶粒为晶核，沿着垂直于散热面方向反向生长为柱状晶，最后这些柱状晶在焊缝中心相接触而停止生长。

由于焊缝组织是铸态组织，故成分偏析，组织不致密。但由于焊丝本身的杂质含量低及合金化作用以及药皮保护，冷却速度快，晶粒比较细小，使焊缝化学成分优于母材，所以焊缝金属的力学性能一般不低于母材

3、熔合区：

焊缝与热影响区的的过渡区，也称半熔化区。宽度只有0.1～0.4mm。焊接时，该区内液态金属与未熔化的母材金属共存，冷却后，其组织为部分铸态组织和部分过热组织，化学成分和组织极不均匀，是焊接接头中力学性能最差的薄弱部位之一。A、过热区：温度在固相线至1100℃之间，宽度约1～3mm。焊接时，该区域内奥氏体晶粒严重长大，冷却后得到晶粒粗大的过热组织，塑性和韧度明显下降。固相高温、奥氏体、晶粒大4、热影响区（母材上）

:

熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域（过热区、正火区、不完全重结晶区、再结晶区

C、部分相变区：

（不完全重结晶区）也称部分正火区，加热温度在Ac3～Ac1之间。焊接时，只有部分组织转变为奥氏体；冷却后获得细小的铁素体和珠光体，其余部分仍为原始组织，因此晶粒大小不均匀，力学性能也较差。部分重结晶、部分粗晶D、再结晶区

温度在Ac1～450℃之间。只有焊接前经过冷塑性变形（如冷轧、冷冲压等）的母材金属，才会在焊接过程中出现再结晶现象。该区域金属的力学性能变化不大，只是塑性有所增加如果焊前未经冷塑性变形，则热影响区中就没有再结晶。B、正火区：温度在1100℃～Ac3之间，宽度约1.2～4.0mm。焊后空冷使该区内的金属相当于进行了正火处理，故其组织为均匀而细小的铁素体和珠光体，力学性能优于母材。Ac3线以上、重结晶、正火

焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，决定于焊接方法、焊接参数、接头形式和焊后冷却速度等因素。

焊接接头上塑性和韧度最低的区域在熔合区和过热区，这主要是由于粗大的过热组织所造成的；又由于在这两个区域，拉应力最大，所以它们是焊接接头中最薄弱的部位，往往成为裂纹发源地。

对于焊接接头来说影响质量最大的是热影响区，尤其是过热区

改善焊接接头组织和性能的措施：A、尽量选择低碳且硫、磷含量低的钢材作为焊接材料B、使热影响区的冷却速度适当对于低碳钢，采用细焊丝、小电流、高焊速，可提高接头韧度，减轻接头脆化；对于易淬硬钢，在不出现硬脆马氏体的前提下适当提高冷却速度，可以细化晶粒，有利于改善接头性能。C、减少热影响区宽度：改变焊接方法、增加速度、减少电流D、采用多层焊，利用后层对前层的回火作用，使前层的组织和性能得到改善。

E、进行焊后热处理。焊后进行退火或正火处理可以细化晶粒，改善焊接接头的力学性能。焊接热影响区在电弧焊焊接接头中是不可避免的。焊接一般低碳钢结构时，用焊条电弧焊或埋弧焊方法，热影响区较窄，危害性较小，焊后不进行热处理即可使用。但对重要的碳钢构件、合金钢构件、电渣焊焊接的构件为消除热影响区影响，一般采用焊后正火处理。对焊后不能进行热处理金属材料或构件，则只能在正确选择焊接方法与焊接工艺上来减少焊接热影响区的范围三、焊接应力与变形1.应力—物体单位截面上表现的内力。分类热应力应力内应力工作应力残余应力装配应力相变应力焊接应力和变形的存在会降低结构的使用性能，引起结构形状和尺寸的改变，影响结构精度，甚至会引起焊接裂纹，造成事故，还会影响到焊后机械加工的精度。减小焊接应力和变形，可以改善焊接质量，大大提高焊接结构的承载能力。

2.变形—物体在外力的作用下，其内部原子的相对位置发生变化，其宏观表现为形状和尺寸的变化。分类

按物体变形的性质分为：

按变形的拘束条件分为：弹性变形塑性变形自由变形非自由变形焊接变形：由焊接而引起焊件的尺寸改变称为焊接变形。焊接变形分类焊接瞬时变形焊接残余变形1、应力的产生：根本原因——焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩局部高温－膨胀受限－塑性变形－冷却不均－收缩受限－缝拉板压2、变形的发生与防止分为5种基本变形形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形收缩变形

:

由焊接后焊缝的纵向（沿焊缝长度方向）和横向（沿焊缝宽度方向）收缩引起角变形:

由于焊缝横截面形状上下不对称，焊缝横向收缩不均引起弯曲变形:T形梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起扭曲变形

:

工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲

波浪变形:

薄板（板厚小于6mm）焊接时，焊接应力使薄板局部失稳而引起

防止：A、共同加热（HT）B、热处理1．焊前预热：预热的目的是减小焊件上各部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，从而减小焊接应力和变形,预热温度一般为400℃以下。预防和减小焊接应力和变形的工艺措施

2、反变形法：

焊接前预测焊接变形量和变形方向，在焊前组装时将被焊工件向焊接变形相反的方向进行人为的变形，以达到抵消焊接变形的目的

3、刚性固定法：

利用夹具、胎具等强制手段，以外力固定被焊工件来减小焊接变形。该法能有效地减小焊接变形，但会产生较大的焊接应力，所以一般只用于塑性较好的低碳钢结构4．选择合理的焊接顺序

A、尽量使焊缝能自由收缩，这样产生的残余应力较小。大型容器底板的拼焊顺序

B、采用分散对称焊工艺，长焊缝尽可能采用分段退焊或跳焊的方法进行焊接，这样加热时间短、温度低且分布均匀，可减小焊接应力和变形若先焊纵横向焊缝3，再焊横向焊缝1和2，则焊缝1和2在横向和纵向的收缩都会受到阻碍，焊接应力增大，焊缝交叉处和焊缝上都极易产生裂纹5、加热减应区铸铁补焊时，在补焊前可对铸件上的适当部位进行加热，以减少焊接时对焊接部位伸长的约束，焊后冷却时，加热部位与焊接处一起收缩，从而减小焊接应力。被加热的部位称为减应区，这种方法叫做加热减应区法，利用这个原理也可以焊接一些刚度比较大的焊缝

a）焊接时b）冷却时6、加余量法：增加焊缝尺寸的0.1-0.2%，以弥补焊后收缩消除焊接应力和矫正焊接变形的方法

1．消除焊接应力的方法（1）锤击焊缝：红热状态的焊缝（2）焊后热处理（3）机械拉伸法：微量的塑性变形（4）振动法：利用振动产生的交变应力2．矫正焊接变形的措施：（1）手工矫正法（2）机械矫正（3）火焰矫正留余量法主要用于防止焊件的收缩变形。四、各种材料的焊接性能工艺性能：

主要指在给定的焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的能力，特别是接头对产生裂纹的敏感性；使用性能：

在给定的焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等）金属焊接性:在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度

焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映，了解及评价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法、制定焊接工艺的重要依据由于钢的裂纹倾向与其化学成分有密切关系，因此，可以根据钢的化学成分评定其焊接性的好坏

-----碳当量wCE评定焊接性的方法

碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。

wCE<0.4%，钢的淬硬和冷裂倾向不大,焊接性良好

wCE=0.4%～0.6%，钢的淬硬和冷裂倾向逐渐增加,焊接性较差,焊接时需要采取一定的预热、缓冷等工艺措施，以防止产生裂纹

wCE>0.6%，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生产焊接结构。

在实际生产中，应通过直接试验，模拟实际情况下的结构、应力状况和施焊条件，在试件上焊接，观察试件的开裂情况，并配合必要的接头使用性能试验进行评定。

不同材料的焊接性能

(1)低碳钢：

Q235、10、15、20等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预

热，否则容易产生裂纹。（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。塑性好，冷裂倾向小焊接方法：几乎没有限制，应用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊

(2)中碳钢：含碳量在0.25%～0.60%之间的中碳钢，有一定的淬硬倾向焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差。中碳钢的焊接结构多为锻件和铸钢件，或进行补焊。

焊接方法：手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊。以手工电弧焊和埋弧焊较常用

焊条选用：

抗裂性好的低氢型焊条（如J426、J427、J506、J507等），焊缝有等强度要求时，选择相当强度级别的焊条。对于补焊或不要求等强度的接头，可选择强度级别低、塑性好的焊条，以防止裂纹的产生。焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。

接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。（3）高碳钢的焊接：（大于0.60%）

其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构焊接方法：

用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。焊接时，应注意焊前预热和焊后缓冷。(4)低合金高强度结构钢的焊接：

强度≤400MPa，wCE<0.4%：焊接性良好，其焊接工艺和焊接材料的选择与低碳钢基本相同，只有焊件较厚、结构刚度较大和环境温度较低时，才进行焊前预热，以免产生裂纹。

强度≥450MPa的低合金结构钢，wCE>0.4%，存在淬硬和冷裂问题，其焊接性与中碳钢相当焊后热处理能消除残余应力，避免冷裂(5)不锈钢的焊接

不锈钢中都含有不少于12%的铬，还含有镍、锰、钼等合金元素，以保证其耐热性和耐腐蚀性。按组织状态，不锈钢可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等，其中以奥氏体不锈钢的焊接性最好奥氏体不锈钢的焊接性缺陷：在焊接接头处发生晶间腐蚀：在450～850℃在晶界处析出高铬碳化物（Cr23C6），引起晶粒表层含铬量降低，形成贫铬区，贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。

受力时则会沿晶界断裂，几乎完全失去强度热裂纹：原因是焊缝中的树枝晶方向性强，有利于S、P等元素的低熔点共晶产物的形成和聚集

焊接方法：手工电弧焊、氩弧焊、埋弧自动化（6）铸铁铸铁在制造和使用中容易出现各种缺陷和损坏。铸铁补焊是对有缺陷铸铁件进行修复的重要手段铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊接过程中易产生白口组织和裂纹

采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金等非铸铁焊接材料，或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出，或采用钎焊，可避免出现白口组织

防止裂纹：采用纯镍或铜镍焊条、焊丝，以增加焊缝金属的塑性；加热减应区以减小焊缝上的拉应力；采取预热、缓冷、小电流、分散焊等措施减小焊件的温度差手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方法

铸铁按焊前是否预热分为：热焊和冷焊1、热焊：焊前将工件整体或局部预热到600～700℃，补焊过程中不低于400℃，焊后缓慢冷却至室温。

采用热焊法可有效减小焊接接头的温差2、冷焊：此方法是焊前不对工件进行预热，或预热温度不超过400℃。常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊。

主要依靠焊条调整化学成分（7）铜及铜合金的焊接

存在问题：1）难熔合：易产生未焊透或未熔合等缺陷

2）裂纹倾向大

3）焊接应力和变形较大

4）容易产生气孔

焊接方法：氩弧焊、气焊和手工电弧焊，其中氩弧焊是焊接紫铜和青铜最理想的方法，黄铜焊接常采用气焊

（8）铝及铝合金的焊接

存在问题：

1）表面极易生成一层致密的氧化膜（Al2O3），其熔点（2050℃）远远高于纯铝的熔点（657℃），在焊接时阻碍金属的熔合，且由于密度大，容易形成夹杂

2）液态铝可以大量溶解氢，吸收的氢气来不及析出，极易在焊缝中形成气孔。

3）导热性很好，因而焊接应力很大，对于厚度大或刚性较大的结构，焊接接头容易产生裂纹

4）铝及铝合金高温时强度和塑性极低，很容易产生变形

焊接方法：氩弧焊、电阻焊、气焊，其中氩弧焊应用最广反接或交流电源为保证焊接质量，铝及铝合金在焊接时应采取以下工艺措施：（1）焊前清理，去除焊件表面的氧化膜、油污、水分（2）对厚度超过5～8mm的焊件，预热至100℃～300℃（3）焊后清理残留在接头处的焊剂和焊渣，防止其与空气、水分作用，腐蚀焊件五、各种熔化焊

1、埋弧焊：电弧在焊剂层下燃烧

焊丝不断地被送丝机构送进并引弧，并保持选定的弧长。焊接时焊机移动或工件移动，焊剂从漏斗中不断流出洒在被焊部位(电弧在粒状焊剂覆盖下燃烧)，母材与焊丝电弧熔化成熔池而后凝固，焊丝自动均匀向前并移动形成焊缝部分焊剂被蒸发形成气体，将电弧周围熔渣排开，形成一个封闭的熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定压力，保护熔池，不与空气接触，又防止了金属飞溅焊丝上没有涂料，允许提高电流密度，电流密度增加，电弧吹力也增加，同时热量也增加，熔池深度大，熔池体积也大埋弧焊工艺要求：下料、坡口加工要求较严，以保证组装间隙均匀，焊前将焊缝两侧50~60mm内一切污垢和铁锈除掉，以免产生气孔一般在平焊位置焊接。对20mm以下工件可单面焊，如有要求可双面焊焊接材料：焊丝与焊剂对20mm以上工件可双面焊，或开坡口单面焊。焊缝两头应加引弧板和引出板，焊后去除特点：电流大，不需更换焊条，没有飞溅焊剂供给充足保护好，冶金过程完善焊接质量好，而且稳定，对操作者要求低焊缝成形美观。埋弧焊适应性差，只焊平焊位置只适于焊接长的直线焊缝，较大直径环形和纵向焊缝。厚板为主，薄板焊接受到限制，不能焊空间位置焊缝和不规则焊缝。节省金属材料因熔池较大，20～25mm以下的工件可不开坡口进行焊接。改善了劳动条件看不见弧光，烟雾很少，可改善了劳动条件看不见弧光，烟雾很少，可进行自动焊接。设备费用较贵，工艺装备较复杂。在生产中广泛用于大型容器和钢结构焊接中MZ-1000为保持焊缝成型和防止烧穿，焊接时要用焊剂垫

2、CO2气体保护焊

以CO2作为保护气体的电弧焊。焊丝作电极，焊丝的送进靠送丝机构实现特点：

热量集中、冷却好变形少、适应性好（位置、尺寸）、成本低，飞溅较严重（短路过渡）、CO2在电弧高温下能分解，焊缝不够光滑，易有气孔主要用于30mm以下低碳钢、部分低合金钢焊件，尤其适宜薄板不能用来焊接有色金属和合金钢

3、氩弧焊

利用惰性气体－氩气作为保护气体，电弧产热进行焊接。按所用的电极不同，可分为不熔化极（钨极）氩弧焊和熔化极氩弧焊两种钨极氩弧焊：高熔点钨棒作为电极不熔化（不采用直流反接），另熔化焊丝做为补充材料。对氩气要求纯度99.7％以上，焊前必须把接头表面清理干净

★特点：

1.适于各种合金钢、易氧化的非铁合金及镐、钼等稀有金属

2.电弧稳定，飞溅小，表面没有熔渣，成型美观

3.明弧可见，易于操作，易实现全位置自动焊接

4.热影响区窄，因而工件变形小目前主要用于：焊接铝、镁、钛及其合金，也用于焊接不锈钢、耐热钢、一些重要低合金钢熔化极氩弧焊：以连续送进的焊丝作为电极进行焊接。此时可用较大电流焊接厚度25mm以下工件只适于厚度6mm以下工件。焊接3mm以下薄件时，常用卷边直接焊接。焊接较厚工件时，需添加填充金属。焊接钢材时多用直流正接以减少钨极的烧损。焊接铝、镁及其合金时则希望用直流反接或交流电源

4、气焊

用可然气体（乙炔）与助然气体（氧）混合燃烧产生的热量（火焰），熔化焊丝与被焊材料进行焊接特点：设备简单、操作方便，热量分散、热影响大变形大、生产效率低。常用作加热源5、等离子弧焊利用离子气压缩电弧，形成小面积内的极大电流密度，造成压缩电弧温度极高。三个压缩：水冷喷嘴、气流包围、磁场吸引。特点：焊接难焊接材料、单面双焊（小孔效应）、电弧稳定、热量集中变形小、生产率高。6、激光焊位置、深度准确

7、其他超声波焊、扩散焊爆炸焊8、电渣焊：是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行焊接的方法电渣焊一般都是在直立位置焊接（由下而上），两个工件接头相距25～35mm，固态溶剂熔化后形成的渣池具有较大的电阻，当电流通过时产生大量的电阻热，使渣池温度保持在1700～2000℃焊接时焊丝不断被送进并被熔化，熔池和渣池逐渐上升，冷却块也同时配合上升，从而使立焊缝由下向上顺次形成。特点：

1)可一次焊很厚的工件；

2)生产率高，成本低，工件不需要开坡口；

3)焊缝金属比较纯净，电渣焊的熔池保护严密，保持液态的时间较长冶金过程较完善，熔池中的气体和杂质有充分时间浮出

4)焊接后冷却速度较慢，焊接应力较小，相应晶粒粗大一般要焊后热处理，如正火处理单丝不摆动可焊厚度40~60mm，单丝摆动可焊厚度为60～150mm，三丝摆动可焊450mm工件可使厚件的焊件一次焊成六、压力焊

1、电阻焊：(对焊、点焊、缝焊）

利用电流通过接触处及焊件附近产生的电阻热，使局部金属熔化后，再在压力下形成焊接接头。先通电再施加压力

A、对焊：电阻对焊、闪光对焊先压后电电阻对焊：

将两个工件装夹在对焊机的电机钳口中，使两个工件的端面接触，并压紧，然后通电，产生电阻热加热到塑性状态，再施以较大的力，并同时断电，使接头在高温下产生一定的塑性变形而焊接起来闪光对焊：将两工件稍加清理后夹在电极钳口内，轻微接触，因工件表面不平，使某些点接触，通以电流，接触点的金属被迅速加热熔化，甚至蒸发，液体金属发生爆破，形成闪光，保持一定时间，迅速对焊件施加顶锻力，并切断电源焊件在压力作用下产生塑性变形而焊在一起先电后压。小面积－熔化闪光对焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金属，也可焊异种金属，被焊工件小到0.01mm的金属丝，也可焊端面大20000mm2的金属棒和金属型材焊接时两柱状电极压紧工件，接通电流，电阻热使局部金属熔化形成熔核，断电后继续保持压力或加大压力，使熔核凝固形成焊点。分流现象：一个点焊好后，焊另一个点，有一部分电流流经已焊好的点处，称为分流现象。焊接质量的主要因素有焊接电流、通电时间、电极压力及工件表面清理情况等。B、点焊点焊主要适于厚度为4mm以下薄板、冲压结构以及线材的焊接。每次焊一个或多个点工件越厚，焊件导电性越好分流现象越严重影响焊接质量。所以点焊有焊点间最小距离限制C、缝焊缝焊和点焊过程相似，只是用旋转的圆盘状滚动电极代替柱状电极。盘状电极压紧焊件并滚动，同时也带动焊件向前移动配合断续通电，形成连续重叠的焊缝。焊点相互重叠50％以上，密封性好主要用于要求密封性好的薄壁结构。缝焊只适用于3mm以下的薄壁结构

2、摩擦焊是利用工件之间相互摩擦产生高温，使接触区熔化，同时加压而进行焊接的方法方法是对工件施以压力并转动工件，产生热量，骤然停止转动工件并加大压力，使两焊件产生塑性变形而焊接起来特点：

组织致密、可焊不同材料（固溶及扩散），氧化层、摩擦系数小不易焊摩擦焊广泛用于圆形工件、棒料及管件类焊接。实心焊件的直径为2mm～100mm，管类焊件外径最大可达150mm七、钎焊

采用熔点比母材低的金属材料为钎料，加热至高于钎料熔点低于母材熔点的温度，钎料与母材相互扩散实现连接

接头质量取决于钎料：应有合适的熔点及良好的润湿性1、硬钎焊：钎料熔点在450℃以上，接头强度在200Mpa以上钎料有铜基、银基和镍基等。主要用于受力较大的钢铁和铜合金的焊件，如自行车架、带锯锯条等以及工具、刀具的焊接。2、软钎焊：钎料熔点在450℃以下，接头强度较低，一般不超过70MPa。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，所以通常称锡焊常用的焊剂为松香或氯化锌溶液

加热方法有烙铁加热、火焰加热电阻加热、感应加热、炉内加热等。主要用于制造精密仪表、电器部件异种金属构件复杂薄板构件等。

钎焊一般不适于钢结构件、重载动载零件的焊接。机械连接方式药皮成分焊条分类及代号焊接热影响组织火焰矫正的原理与机械矫正相反，它