焊接特点及方法

焊接特点及方法

一、焊接的特点

焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。所以焊接是一种把分离的金属件连接成为不可拆卸的一个整体的加工方法。

在焊接被广泛应用以前，不同拆卸连接的主要方法是铆接。与铆接相比，焊接具有节省金属、生产率高、致密性好、操作条件好、易于实现机械化和自动化。所以现在焊接已基本取代连接铆接。

焊接的另一个特点是可以化大为小、以小拼大。在制造大型机件与结构件或复杂的机器零件时，可以化大为小、化复杂为简单的方法准备坏料，用铸-焊、锻-焊联合工艺，用小型铸、锻设备生产大或复杂零件。例如我国生产的大型水压机立柱或发电机主轴等。

第三，焊接可制造双金属结构。用焊接方法可制不同材料的复杂层容器，对焊不同材料的零件或工具（如较粗的钻头，就是用45号作钻柄，高速钢作钻头的切削部分）等。

所以，焊接是进行金属构件、机器零件等的重要加工方法，如桥梁、建筑构件、船体、锅炉、车箱、容器等。此外，焊接还是修补铸、锻件的缺陷和磨损零件的重要方法。

二、焊接方法的分类

焊接的方法很多，按焊接过程的特点不同可分为：熔焊、压焊和钎焊三大类。

1.熔焊

焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法称为熔焊。根据热源不同，这类焊接方法有气焊、熔焊、电渣焊、气体保护焊、电子束焊等多种。

2.压焊

焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法称为压焊，属于这类焊接的方法有电阻焊（点焊、缝焊、对焊等）、摩擦焊、超声波焊、冷压焊等多种。

3.钎焊

钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法，属于这类焊接方法的有硬钎焊与软钎焊等。

三、焊接接头的组成

用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称接头），焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区三部分。

被焊的工件材料称为母材（或称基本金属）。焊缝是焊接后所形成的结合部分（即在焊接时，经受加热熔化后冷却凝固的那部分金属）；热影响区是焊接或切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生金

相组织和力学性能变化的区域；熔合区是焊缝向热影响区过渡的区域。因此，焊接质量常用焊接接头的性能来评价。

四、金属材料的焊接性

金属材料的焊接性亦称为可焊性，是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。对于钢与铸铁材料，一般随含碳量的增加、合金元素的增多，材料的可焊性逐渐变差。因此低碳钢和低碳合金钢的可焊良好，常用作合金结构件使用。

手工电弧焊

通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件（有时称被焊的分离工件）达到原子结合或称永久连接的一种加工方法称为焊接。

根据焊接过程的本质不同，焊接可分为：

熔化焊——焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法，常见的熔焊有电弧焊、气焊、气体保护焊等。

压力焊——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。常见的压力焊有电阻焊、摩擦焊等。

钎焊——采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液体钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。

按焊接热源的形式不同，可分为电焊、气焊和电阻焊等。

电弧焊是利用电弧作为热源的熔焊方法（简称弧焊）。用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊称为手工电弧焊（简称手弧焊）。

一、手弧焊的焊接过程及焊接电弧

1.焊接过程

焊接前，先将焊件和焊钳通过导线分别接到弧焊机输出端的两极，并用焊钳夹持焊条。

焊接时，首先在焊件与焊条间引出电弧，电弧热将同时熔化焊件接头处和焊条，形成金属熔池，随着焊条沿焊接方向向前移动，新的熔池不断产生，原先的熔池则不断冷却、凝固、形成焊缝，使分离的两个焊接连接在一起。

焊后用清渣锤把覆盖在焊缝上的熔渣清理干净，检查焊接质量。

2.焊接接头的组成

焊接接头包括焊缝，熔合区和热影响区三部分。焊缝是焊件经焊接后形成的结合部分（金属熔池冷却凝固而获得）；热影响区是焊接过程中材料因受热的影响（但未熔化）而发生组织转变和力学性能变化的区域；熔合区是焊缝向热影响区过渡的区域。

3.焊接电弧

焊接电弧是由一定电压的两电极或电极（手弧焊时为焊条）与焊件间在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。焊接电弧的最高温度可达6000-8000K，并发出大量紫外线和红外线，对人体有害，因此应用面罩及手套保护眼睛和皮肤等。

二、手工电弧焊设备与工具

进行手弧焊时的工具有：夹持焊条的焊钳；保护眼睛、皮肤免于灼伤的电弧手套和面罩；清除焊缝表面及渣壳的清渣锤和钢丝刷等。

手弧焊的主要设备有弧焊机，按其供给的焊接电流种类的不同可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。

1.交流弧焊机

交流弧焊机供给焊接时的电流是交流电，是一种特殊的降压变压器，它具有结构简单、价格便宜、使用可靠、工作噪声小、维护方便等优点，所以焊接时常用交流弧焊机，它的主要缺点是焊接时电弧不够稳定。实习时用的弧焊机为BX1-330型弧焊机。其含义是：

B-交流变压器；X1—下降特性；330—基本规格（即额定电流为330安培）。其空载电压为60—70伏。工作电压在20—30伏左右，随焊接时电弧长度变化而波动，电弧长度增加，工作电压升高。它可以通过改变绕组接法及调节可动铁芯位置来改变焊接电流大小。

2.直流弧焊机

直流弧焊机供给焊接时的电流为直流电。它具有电弧稳定、引弧容易、焊接质量较好的优点，但是直流弧焊发电机结构复杂、噪声大、成本高、维修困难。在焊接质量要求高或焊接2mm以下薄钢件、有色金属、铸铁和特殊钢件时，宜用直流弧焊机。

三、焊条

1.焊条的组成和作用

涂有药皮的供手电弧焊用的焊条由焊芯和药皮两部分组成。

焊芯是一根具有一定直径和长度的金属丝。焊接时焊芯的作用；一是作为电极，产生电弧；二是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起形成焊缝。焊芯的化学成分将直接影响焊缝质量，所以焊芯是由炼钢厂专门冶炼的。我国常用的碳素结构钢焊条的焊芯牌号为H08、H08A，平均含碳量为0.08%（A表示优质）。焊条的直径是用焊芯直径来表示的，常用的直径为3.2～6mm，长度为350～450mm。