常用熔焊方法

•
优点：
– 接头组织致密，焊接质量好且稳定。 – 焊前接头不需特殊清理，焊接时不需焊接材料，焊接时
间短，生产成本低。
– 可焊接的金属范围广，也可焊接异种金属材料。
•
应用：
– 主要用于旋转焊件的压焊，焊接接头一般为等截面，非
圆截面的焊接比较困难。
–摩擦焊焊件的最大截面不超过0.02m2
三、 钎 焊
钎焊与熔焊相比，钎焊特点是：
(1)工件加热温度较低，组织和力学性能变化很小，变形 也小；接头光滑平整，工件尺寸精确。 (2)可焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度的差别 也没有严格限制。 (3)工件整体加热钎焊时，可同时钎焊多条接缝组成的复 杂形状构件，生产率很高。 (4)设备简单，投资费用少。 (5)钎焊接头强度低，尤其是动载荷强度低，允许的工作 温度不高，焊前清理要求严格，钎料价格比较贵。
② “同成分”原则：焊接特殊性能钢（不锈钢或耐热钢等） 、非铁金属焊件，应选择与母材化学成分类别相同或相近 的各类焊条，如不锈钢焊条、耐热钢焊条等。
③ 酸性焊条和碱性焊条各有特点，选用时应综合考虑各方面 的因素。
从焊缝金属力学性能考虑：
① 酸性焊条的焊缝金属的塑性、韧性较低，抗裂性较差， 适于普通结构件焊接。 ② 碱性焊条的焊缝力学性能较好，抗裂性好，适于承受交 变冲击载荷的重要结构件和几何形状复杂、刚性大、易 裂焊接的焊接。 ③ 当母材的焊接性较差时，也应选用抗裂性好的碱性焊条
二、埋 弧 焊
1、埋弧焊焊接材料
根据母材金属的化学成分和力学性能，选择焊丝， 再根据焊丝选配相应的焊剂。
2、埋弧焊焊接过程及工艺
• 焊接过程
埋弧自动焊
• 焊缝形成过程
• 埋弧焊工艺
3、埋弧焊的特点及应用



生产率高，节省焊接材料。 焊接质量好。 节省金属材料。 劳动条件好。 适应性差。 不适于焊接3mm以下厚度的薄板。 设备费用一次性投资较大。 适用于批量生产中厚板结构的长直焊缝和较大 直径（>250mm）环焊缝的平焊和平角焊。
– 软规范：在较长时间内通以较小电流的规范。
生产率低，但可选用功率小的设备焊接较厚的工件， 更适合焊件有淬硬倾向的金属。
2、 缝焊
• 应用：只适用于焊接3mm以下薄板、有密封要求的较规则 焊缝，如油箱、小型容器和烟道等结构产品。
3、 对焊
• 对焊：将焊件装配成对接接头，钳口形电极夹住焊件，
（3）焊条型号和牌号
焊条型号是国家标准中规定的焊条代号。
焊接结构中应用最广的碳钢和低合金钢焊条，国家标准规 定焊条型号由字幕“E”和4位数字组成。
在我国已公布的碳钢焊条牌号中，按熔敷金属抗拉强度的 不同，碳钢焊条已经形成了两个系列，即 E43系列(熔敷 金属抗拉强度≥420MPa)和E50系列(熔敷金属抗拉强度 ≥490MPa)。如E4303、E5015等。
§4 焊接
§4-2 常用熔焊方法
一、焊条电弧焊
利用电弧作为热源，用手工操纵焊条进行焊接的方法。
手工操作：引燃电弧—送进焊条—沿焊缝移动焊条
特点： 设备简单、操作灵活； 可焊多种金属材料； 室内外焊接效果接近； 对焊工操作技术水平要求较高； 生产效率低。
焊条电弧焊焊接过程
1、焊接电弧
（1）焊接电弧产生 （2）焊接电弧结构
二、软钎焊
• 钎料熔点在450℃以下，接头强度较低，一般不超过 70MPa • 用于焊接受力不大的常温下工作的工件。如仪表、导 电元件以及钢铁、铜及铜合金等制造的构件。 • 常用钎剂为松香、氯化锌溶液； • 常用钎料是锡铅合金。
钎焊构件的接头形式
• 板料搭接 • 套件镶接
钎焊加热方法：
• • • • • • 烙铁加热 火焰加热 电阻加热 感应加热 炉内加热 盐浴加热
2、焊条
（1）焊条组成和作用 焊芯、药皮 焊芯的作用：
① 作为电极传导电流； ② 作为填充金属与熔化的母材一起组成形成焊缝； ③ 添加合金元素。 药皮的作用： ① 改善焊接操作工艺性，提高电弧燃烧的稳定性； ② 对焊接区起机械保护作用，防止空气对熔化金属的 有害作用； ③ 起冶金处理作用，对熔池金属进行脱氧、脱硫等化 学冶金反应，并补充被烧损的合金元素。
概念：将工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，把焊接 接头处的母材加热到塑性或局部熔化状态，再在压力 下完成焊接的方法。

电阻焊时的电阻热，可利用焦耳－楞次定律计算：
Q＝I2Rt

电阻焊特点：
①与熔焊相比，电阻焊速度快，易于实现自 动化；
②焊缝不需填充金属，接头处变形小； ③焊接操作简便，现场环境干净； ④适于大批量生产。 但其设备较熔焊复杂、耗电量大、焊件的接头 形式及断面尺寸受到较大限制，不宜焊接较厚 大工件。 电阻焊分为点焊、缝焊和对焊三种形式。
电阻热加热接头金属，在压力下完成焊接的电阻焊方法。
• 应用：刀具、管子、钢筋、钢轨、锚链、链条等的焊接
电阻对焊
将焊件装配成对接接头，使 其端面紧密接触，利用电阻 热加热至塑性状态，然后迅 速施加顶锻力完成焊接的方 法。 • 焊前接头端面要平滑、清洁 (焊前加工、清理要求较高）
•
•
一般用于截面简单、直径（ 或边长）小于20mm和强度 要求不高的棒材和线材。
焊条牌号是焊条生产行业统一的焊条编号。 焊条牌号由一个大写字母和三位数字组成。如 J422、 J507。



大写字母表示焊条种类； 前两位数字表示焊缝的抗拉强度等级； 末尾数字表示焊条的药皮类型和焊接电流种类。
（4）焊条的选用原则
① “等强度”原则：焊接低、中碳钢或低合金钢的构件，一 般应按照“等强度”原则，选择强度等级相同的焊条；
从焊接操作工艺性考虑：
① 酸性焊条电弧稳定，飞溅小，易脱渣，对油污、水和锈 的敏感性小，焊接电源可采用交流或直流，焊接操作工 艺性好； ② 碱性焊条稳弧性差，飞溅大，对油污、水和锈的敏感性 大，焊接电源一般要求采用直流，焊接烟尘有毒，要求 现场通风和防护，焊接操作工艺性差； 从经济效益考虑：酸性焊条便宜，碱性焊条稍贵。
• 钎焊：利用熔点比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件
和钎料加热到关于钎料熔点、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 连接的焊接方法。 熔化钎料的润湿过程； 钎料组分与母材相互扩散过程。
• 钎焊过程
钎剂的作用:
• 清除被焊工件表面的氧化膜及其它杂质；
–焊丝做电极 –电流大，母材熔深大，生产率高，适合焊接中厚板
2）电源种类和极性
• 焊接铝、镁合金，为去除熔池表面的氧化膜，应采用直流 反接，利用“阴极破碎”作用消除氧化膜。但直流反接时 钨极烧损大，一般选用交流氩弧焊。 • 焊接除铝合金、镁合金以外其它金属，钨极氩弧焊以直流 正接为宜。
3）氩弧焊特点
• 保护母材接触面和钎料不受氧化；
• 改善钎料流入间隙的性能（润湿性）和毛细流动性。
根据钎料熔点不同，钎焊分为硬钎焊和软钎焊。
一、硬钎焊
• 钎料熔点在450℃以上，接头强度在200MPa以上。 • 用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接及刀具、工 具的焊接。 • 常用钎剂为硼砂、硼酸、氯化物等 • 常用钎料有铜基、银基和镍基钎料。
三、气体保护焊
采用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊 根据保护气体的不同，分为两类： 惰性气体保护焊、 CO2气体保护焊 气体保护焊的优点：
① ② ③ ④ ⑤ 电弧在气流压缩下燃烧，加热集中； 明弧可见，焊缝空间位臵、形状不受限制； 操作易实现自动化； 焊接速度快，焊缝表面无渣壳，生产效率高； 焊接熔池在气流下冷却，热影响区小，焊件变形小
2、 CO2气体保护焊
为了稳定电弧，减少飞溅，CO2焊采用直流反接
CO2气体保护焊的特点：
(1)生产率高；
(2)成本低；
(3)焊缝质量较好； (4) 焊缝成形稍差，飞溅较大；操作不当时，易出 现气孔；不能在有风的地方施焊。
主要适用于焊接低碳钢和强度级别不高的普通低合金
结构钢焊件。
多用于薄板焊接，也可用于中厚板焊接。 由于金属和合金元素易氧化烧损，故不宜焊接有色金
属和高合金钢。
四、电 渣 焊
概念：利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热进行焊接的 熔焊方法。
电渣焊特点：
（1）生产率高，成本低。 （2）焊缝金属纯净，焊接质量好。 （3）焊后需要热处理。
适用于焊接厚度40mm以上结构的焊接。一般
用于立焊直焊缝，也可用于焊接环焊缝。
§4-3 压焊和钎焊
一、电 阻 焊
2、中、高碳钢的焊接
(1)中碳钢(C=0.25%-0.45% )
• 焊接性较差：CE=0.4%-0.6% ，热影响区组织淬硬倾向增 大，较易出现裂纹和气孔 ，需采取一定的工艺措施 • 焊接方法、工艺与焊接材料选择 多采用焊条电弧焊，焊条按“等强”原则选用抗裂性好 的碱性焊条E5015（J507）、E5016（J506）、 E5515（ J557 ） 、E5516（J556）等 预热：35、45钢，焊前应预热150~250℃ 焊后缓冷，并在热处理600~650℃ 去应力回火。 为避免焊缝碳含量升高，采用开坡口并采用细焊条，小 电流，多层焊等工艺。 无法预热时，选用奥氏体不锈钢焊条
•
特点：
– – – –
闪光对焊
接头夹渣少，质量好，强度较高，承载能力强。 金属损耗较大，焊件需留较大余量； 焊接时火花飞溅，易污损其它设备与环境，需隔离防护 接头处焊后有毛刺需加工清理。
•
应用：适用于承受较大载荷零件或重要零件的焊接。
二、摩擦焊
•
•
利用工件接触端面相对旋转运动中摩擦产生的热，将焊 件接头处加热到塑性状态，然后迅速加压顶锻完成焊接 的一种压焊方法。 按焊件相对运动的轨迹不同，摩擦焊又分为旋转式摩擦 焊和轨道式摩擦焊两种。
• 保护效果好，焊缝金属纯净，焊接质量优良； • 电弧非常稳定，尤其是小电流时也很稳定；因此，钨 极氩弧焊容易控制熔池温度，实现单面焊双面成形。 • 氩气价格较贵，生产成本较高。
4）氩弧焊应用
氩弧焊适用于焊接易氧化的金属和合 金钢，如铝、镁、钛及其合金、稀有金属 锆、钼等，一级不锈钢、耐热钢等构件焊 接。还可用于构件单面焊的打底焊。
结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈 钢焊条、堆焊焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、 铝及铝合金焊条、特殊用途焊条等。
结构钢焊条 包括：碳钢焊条和低合金钢焊条两大类。
按药皮性质不同又分为酸性焊条和碱性焊条两种 酸性焊条：药皮中含有多量酸性氧化物，如SiO2，MnO2等 碱性焊条：药皮中含有多量碱性氧化物（如CaO等）和萤石 （CaF2），药皮产生的保护气体中氢含量极少， 又称低氢焊条。
1、氩弧焊
1) 保护气体和电极材料
在惰性气体中燃烧的电弧热量损失较少。 Ar：成本低，电弧燃烧非常稳定，焊丝熔滴呈稳定的 轴 向射流过渡，飞溅极小。
• 钨极氩弧焊（TIG焊 ）
–铈（钍）钨合金作为电极 –电极不熔化 –焊接电流不能太大，只适合焊接厚度4mm以下的薄板
• 熔化极氩弧焊 （MIG焊）
§4-4 常用金属材料的焊接
一、碳钢的焊接
1、 低碳钢的焊接(C<0.25 %)
焊接性良好：CE<0.4% ,一般不需采取特殊工艺措施。 焊接方法、工艺与焊接材料选择
焊条电弧焊：
一般焊件，按“等强”原则，选用酸性焊条 E4303(J422)、E4320(J424)等 ； 承受动载荷、结构复杂的厚大焊件，选用抗裂性好的碱 性焊条E4315（J427）、E4316（J426）等 。 埋弧焊：焊丝H08A或H08MnA配合焊剂HJ431。 电渣焊：焊后应进行正火处理。
1、点焊
• 将焊件装配成搭接接头，并压紧在两圆柱形电极之间， 利用电阻热熔化母材金属，形成一个焊点的电阻焊方法
• 点焊过程：
– 点焊分流现象：焊接新焊点时，有一部分电流会流经 已焊好焊点，使焊接电流发生变化，影响点焊质量。 – 点距：两相邻焊点间的中心距。焊件厚度越大，导电 性越强，点距要越大。 – 焊点直径：要尽量大
• 应用：主要用于不要求密封的冲压薄板、钢筋、金属
丝网等焊接。
• 影响点焊质量的主要因素：
焊接电流、通电时间、电极压力、工件表面清理情况
• 根据焊接时间的长短和电流大小，把点焊焊接 规范分为硬规范和软规范。
– 硬规范：在较短时间内通以大电流的规范。
生产率高、焊件变形小、电极磨损慢，但要求设备功 率大，规范应控制明确。