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1、焊接基础知识-焊接方法的简介 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、焊接分类一、焊接分类 根据焊接时的工艺特点和母材金属所处的状态，可以把根据焊接时的工艺特点和母材金属所处的状态，可以把焊接方法分成熔焊、压焊和钎焊三类，金属焊接的分类如下：焊接方法分成熔焊、压焊和钎焊三类，金属焊接的分类如下：焊接方法焊接方法年代年代国家国家焊接方法焊接方法年代年代国家国家碳弧焊碳弧焊18851885苏联苏联冷压焊冷压焊18481848 英国英国电阻焊电阻焊188618
2、86美国美国高频电阻焊高频电阻焊19511951 美国美国金属极电弧焊金属极电弧焊18921892苏联苏联电渣焊电渣焊19511951 苏联苏联热剂焊热剂焊18951895德国德国CO2CO2焊焊19531953 美国美国氧乙炔焊氧乙炔焊19011901法国法国超声波焊超声波焊19561956 美国美国金属喷镀金属喷镀19091909瑞士瑞士电子束焊电子束焊19561956 法国法国原子氢焊原子氢焊19271927美国美国摩擦焊摩擦焊19571957 苏联苏联高频感应焊高频感应焊19281928美国美国等离子焊等离子焊19571957 美国美国埋弧焊埋弧焊19351935美国美国激光焊激光焊1
3、9651965 美国美国1 1、熔焊熔焊 焊焊接接过过程程中中，将将焊焊件件接接头头加加热热至至熔熔化化状状态态，不不加加 压力的焊接方法压力的焊接方法,称为熔焊称为熔焊 .熔焊是目前应用最广泛的焊接方法。最常用的有手熔焊是目前应用最广泛的焊接方法。最常用的有手工电弧焊，埋弧焊，工电弧焊，埋弧焊，COCO2 2气体保护焊及手工钨极氩弧焊气体保护焊及手工钨极氩弧焊弧焊等。弧焊等。气气 焊：焊：利用可燃气体与助燃气体混合燃烧生成的火焰为热源，熔化焊件和焊接材料使之达到原子间结合的一种焊接方法。电弧焊：电弧焊：焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法，它的原理是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的
4、热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。埋弧焊埋弧焊：是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。电渣焊：电渣焊：是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接。在开始焊接时，使焊丝与起焊槽短路起弧，不断加入少量固体焊剂，利用电弧的热量使之熔化，形成液态熔渣，待熔渣达到一定深度时，增加焊丝的送进速度，并降低电压，使焊丝插入渣池，电弧熄灭，从而转入电渣焊焊接过程。缺点是输入的热量大，接头在高温下停留时间长、焊缝附近容易过热，焊缝金属呈粗大结晶的铸态组织，冲击韧性低，焊件在焊后一般需要进行正火和回火热处理。在制造业中，电渣焊
5、过程用于厚板拼接，炼钢厂高炉的垂直焊接，大型铸件、锻件的焊接，小管电渣焊机主要用于建筑钢结构隔板的焊接，法兰的焊接。在压水堆核电站中，最核心的反应压力容器（RPV，低碳合金钢）中的不锈钢内衬为板极电渣焊堆焊。优点 该过程的主要优点是：完成接缝的速度，一般是1m接缝/小时，不考虑厚度；无角形变；边角形变被限制在3mm/m焊缝；形成高质量的焊缝；简单的接头准备，如火焰切割直角边缘；通过切割所有焊缝和重复焊接可方便地进行大型的修理。风险 电渣焊的焊接过程都比较长，因为它的线能量会产生粗大的焊接金属颗粒，热影响区会导致差的断裂韧性出现。焊后需热处理或者是在焊接过程中添加特殊的金属元素，才能改善韧性、细
6、化晶体，应使用专用的超声波无损检测设备检测。等离子弧焊等离子弧焊:是利用等离子弧作为热源的焊接方法。气体由电弧加热产生离解，在高速通过水冷喷嘴时受到压缩，增大能量密度和离解度，形成等离子弧。它的稳定性、发热量和温度都高于一般电弧，因而具有较大的熔透力和焊接速度。形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用氩。根据各种工件的材料性质，也有使用氦、氮、氩或其中两者混合的混合气体的。特点：特点：（1）微束等离子弧焊可以焊接箔材和薄板。（2）具有小孔效应，能较好实现单面焊双面自由成形。（3）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，1012mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形，焊接速度快，生产率
7、高，应力变形小。（4）设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。应用：应用：广泛用于工业生产，特别是航空航天等军工和尖端工业技术所用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等金属的焊接，如钛合金的导弹壳体，飞机上的一些薄壁容器等。co2气体保护焊：气体保护焊：二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种，是以二氧化碳气为保护气体，进行焊二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种，是以二氧化碳气为保护气体，进行焊接的方法。在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。在焊接时不能有风，接的方法。在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。在焊接时不能有风，适合室内作业。适合室内作业。1 1焊接成本低。其成本
8、只有埋弧焊、焊条电弧焊的焊接成本低。其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊的焊接成本低。其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊的焊接成本低。其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊的4050%4050%。2 2生产效率高。其生产率是焊条电弧焊的生产效率高。其生产率是焊条电弧焊的1414倍。倍。3 3操作简便。明弧，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接。操作简便。明弧，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接。4 4焊缝抗裂性能高。焊缝低氢且含氮量也较少。焊缝抗裂性能高。焊缝低氢且含氮量也较少。5 5焊后变形较小。角变形为千分之五，不平度只有千分之三。焊后变形较小。角变形为千分之五，不平度只有千分之三。6
9、6焊接飞溅小。当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝，或在焊接飞溅小。当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝，或在CO2CO2中加入中加入ArAr，都可以降低焊，都可以降低焊接飞溅。接飞溅。特点特点：简介简介简介简介 钨极气体保护焊简称钨极气体保护焊简称TIGTIG或或GTAWGTAW。属于非熔化极气体保护焊，是利用钨电极与工件之。属于非熔化极气体保护焊，是利用钨电极与工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝。焊接中钨极不熔化，只起电极作用，电焊柜的喷嘴送间的电弧使金属熔化而形成焊缝。焊接中钨极不熔化，只起电极作用，电焊柜的喷嘴送进氦气或氩气，起保护电极和熔池的作用，还可根据需要另外添加填充金属。是连接薄进氦气或氩
10、气，起保护电极和熔池的作用，还可根据需要另外添加填充金属。是连接薄板金属和打底焊的一种极好的焊接方法。板金属和打底焊的一种极好的焊接方法。特点特点 钨极气体保护焊是一种以非熔化钨电极进行焊接的电弧焊接法。进行钨极气体保护焊是一种以非熔化钨电极进行焊接的电弧焊接法。进行GTAWGTAW焊时，焊焊时，焊接区以遮护气体阻绝大气污染（普遍使用氩等惰性气体），并通常搭配使用焊料（填充接区以遮护气体阻绝大气污染（普遍使用氩等惰性气体），并通常搭配使用焊料（填充金属），但有些自熔焊缝可省略此步骤。焊接时，由传导通过高度离子化的气体和金属金属），但有些自熔焊缝可省略此步骤。焊接时，由传导通过高度离子化的气体和
11、金属蒸气（即等离子）的电弧，作为恒流焊接电源，提供能量。蒸气（即等离子）的电弧，作为恒流焊接电源，提供能量。应用应用 GTAW GTAW焊常用于焊接不锈钢和铝、镁、铜合金等非铁金属的薄板。相较于手工电弧焊焊常用于焊接不锈钢和铝、镁、铜合金等非铁金属的薄板。相较于手工电弧焊和气体保护金属极电弧焊，它更易于控制焊接处，提高焊接品质。然而，和气体保护金属极电弧焊，它更易于控制焊接处，提高焊接品质。然而，GTAWGTAW焊较为焊较为复杂、难以精通，而且焊接速度明显比其他焊接法缓慢。另一种类似于复杂、难以精通，而且焊接速度明显比其他焊接法缓慢。另一种类似于GTAWGTAW焊的焊接焊的焊接法：等离子弧焊，
12、使用些微不同的焊炬，制造出更集中的焊接电弧，因此常被使用于自法：等离子弧焊，使用些微不同的焊炬，制造出更集中的焊接电弧，因此常被使用于自动化工艺动化工艺钨极氩弧焊钨极氩弧焊:激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。激光焊激光焊电子束焊：电子束焊：电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天
13、、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子，该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束，用此电子束去轰击工件，巨大的动能转化为热能，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。优点优点优点优点 （1 1）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低。变形亦最低。（2 2）32mm32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格，可降低厚板焊接所需的时间甚板厚单道焊接的焊接工艺参数
14、业经检定合格，可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。至可省掉填料金属的使用。（3 3）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程，机具）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低。的耗损及变形接可降至最低。（4 4）激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可）激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。（5
15、 5）工件可放置在封闭的空间（经抽真空或内部气体环境在控制下）。）工件可放置在封闭的空间（经抽真空或内部气体环境在控制下）。（6 6）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件，）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件，（7 7）可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。）可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。（8 8）易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制。）易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制。（9 9）焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。）焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。（1010）不受磁场所影
16、响（电弧焊接及电子束焊接则容易），能精确的对准焊件）不受磁场所影响（电弧焊接及电子束焊接则容易），能精确的对准焊件（1111）可焊接不同物性（如不同电阻）的两种金属）可焊接不同物性（如不同电阻）的两种金属（1212）不需真空，亦不需做）不需真空，亦不需做X X射线防护。射线防护。（1313）若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达）若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:110:1（1414）可以切换装置将激光束传送至多个工作站。）可以切换装置将激光束传送至多个工作站。缺点缺点缺点缺点 （1 1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。（2 2）焊件
17、需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。（3 3）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。的工件，生产线上不适合使用激光焊接。（4 4）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。（5 5）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离
18、子化气体驱除，以确保焊道的再出现。体驱除，以确保焊道的再出现。（6 6）能量转换效率太低，通常低于）能量转换效率太低，通常低于10%10%。（7 7）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。（8 8）设备昂贵）设备昂贵锻焊：锻焊：金属加温后用锤子击打,使焊接在一起锡镴是可塑性很高的金属，可以任意锻焊或铸造。经过工匠们浇铸、锉磨、焊接、打磨和雕刻的锡镴，变成一个个精美细腻、图案生动的茶叶罐、啤酒杯、首饰摩擦焊通常由如下四个步骤构成：摩擦焊通常由如下四个步骤构成：摩擦焊通常由如下四个步骤构成：摩擦焊通常由如下四个步骤构成：1 1、机械能转化为热能；、机械能转化
19、为热能；、机械能转化为热能；、机械能转化为热能；2 2、材料塑性变形；、材料塑性变形；、材料塑性变形；、材料塑性变形；3 3、热塑、热塑、热塑、热塑性下的锻压力；性下的锻压力；性下的锻压力；性下的锻压力；4 4、分子间扩散再结晶。、分子间扩散再结晶。、分子间扩散再结晶。、分子间扩散再结晶。摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点在于整个焊接过程中，待焊金属获得能量升高达到的摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点在于整个焊接过程中，待焊金属获得能量升高达到的温度并没有达到其熔点，即金属是在热塑性状态下实现的类锻态固相连接。温度并没有达到其熔点，即金属是在热塑性状态下实现的类锻态固相连接。相对传统熔焊，摩擦焊具有焊
20、接接头质量高相对传统熔焊，摩擦焊具有焊接接头质量高能达到焊缝强度与基体材料等强度，焊能达到焊缝强度与基体材料等强度，焊接效率高、质量稳定、一致性好，可实现异种材料焊接等。接效率高、质量稳定、一致性好，可实现异种材料焊接等。摩擦焊接的起源可追溯到公元摩擦焊接的起源可追溯到公元18911891年，当时美国批准了这种焊接方法的第一个专利。该年，当时美国批准了这种焊接方法的第一个专利。该专利是利用摩擦热来连接钢缆。随后德国、英国、苏联、日本等国家先后开展了摩擦焊专利是利用摩擦热来连接钢缆。随后德国、英国、苏联、日本等国家先后开展了摩擦焊接的生产与应用。我国是世界上研究摩擦焊接最早的国家之一，早在接的生
21、产与应用。我国是世界上研究摩擦焊接最早的国家之一，早在19571957年就实验成功年就实验成功了铝了铝铜摩擦焊。多年来，摩擦焊接以其优质、高效、节能、无污染的技术特色，深受铜摩擦焊。多年来，摩擦焊接以其优质、高效、节能、无污染的技术特色，深受制造业的重视，特别是不断开发出摩擦焊接的新技术，如超塑性摩擦焊接、线性摩擦焊制造业的重视，特别是不断开发出摩擦焊接的新技术，如超塑性摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等，使其在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械接、搅拌摩擦焊接等，使其在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门得到了愈来愈广泛的应
22、用。制造、石油钻探、汽车制造等产业部门得到了愈来愈广泛的应用。摩擦焊摩擦焊摩擦焊摩擦焊加工原理：1、机械能转化为热能；2、材料塑性变形；3、热塑性下的锻压力；4、分子间扩散再结晶气压焊：气压焊：用氧气、乙炔火焰加热钢筋接头，温度达到塑性状态时施加压力，使钢筋接头压接在一起的工艺就是气压焊。质量要求：钢筋接头的质量分外观检查和取样破损检查两种。外观检查不符合要求的应重新焊接，具体要求如下：(1)焊接部位钢筋轴线偏差应小于钢筋直径的1/10。不同直径焊接接头偏心应小于钢筋直径的1/10，而且小直径钢筋不得偌出大直径钢筋范围。(2)焊接处隆起的直径不小于钢筋直径的1.4倍。隆起的变形长度不小于钢筋直
23、径的1.31.5倍。(3)焊接接头隆起形状不应有显著的凸出和塌陷；不应有裂缝，并不得有过烧现象，即表面呈现狙糙裂缝和蜂窝状。(4)焊接钢筋轴线夹角不得大于4度。钢钢筋筋气气压压焊焊1、直螺纹钢筋加工钢筋无齿锯下料2、直螺纹加工3、螺纹检查4、丝扣保护5、钢筋连接6、钢筋气压焊7、钢筋绑扎电阻焊：电阻焊：电阻焊就是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进行焊接的方法。电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊方法主要有四种，即点焊、缝焊、凸焊、对焊。优点1、熔核形成时，始终被塑性环包围，
24、熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单。电阻焊金属 2、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。3、不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊接材料，焊接成本低。4、操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件。5、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。缺点1、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。2、点电阻焊机械 缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量，且因在两板焊接熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强
25、度和疲劳强度均较低。3、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平衡运行。随着航空航天航空航天、电子、汽车、家用电器等工业的发展，电阻焊越加受到广泛的重视。同时，对电阻焊的质量也提出了更高的要求。可喜的是，中国微电子技术的发展和大功率可控硅、整流器的开发，给电阻焊技术的提高提供了条件。中国已生产了性能优良的次级整流焊机。由集成电路和微型计算机构成的控制箱已用于新焊机的配套和老焊机的改造。恒流、动态电阻，热膨胀等先进的闭环监控技术已开始在生产中推广应用。这一切都将有利于提高电阻焊质量，并扩大其应用领域冷压焊：冷压焊：冷压焊在室温条件
26、下，借助压力使待焊金属产生塑性变形而实现固态焊接的方法。加压变形时，工件接触面的氧化膜被破坏并被挤出，使纯洁金属接触达到晶间结合，能净化焊接接头。所加压力一般要高于材料的屈服强度，以产生6090%的变形量。加压方式可以缓慢挤压、滚压或加冲击力，也可以分几次加压达到所需的变形量。焊接要求焊接要求：编辑 冷压焊由于不需加热、不需填料，设备简单；焊接的主要工艺参数已由模具尺寸确定，故易于操作和自动化，焊接质量稳定，生产率高，成本低；不用焊剂，接头不会引起腐蚀；焊接时接头温度不升高，材料结晶状态不变，特别适于异种金属和热焊法无法实现的一些金属材料和产品的焊接。冷压焊已成为电气行业、铝制品业和太空焊接领
27、域中最重要的有限几种焊接方法之一。冷压焊机及其模具的工作表面可能会积聚金属碎屑，必须定期清除。如有压缩空气，可用压缩空气把碎屑吹掉。如果要彻底的清除碎屑，可将模具从焊机中取出，把模具的四块模块拆开，用放大镜仔细每块模块，确保所有模块表面的微量碎屑都被清除。拆模时必须小心，尤其小弹簧容易丢失。模具的表面不干净将会导致接线时线容易在模具中打滑，以至于焊接失败。注意维修后的模具工作表面决不允许有任何油脂。冷压焊特点：1焊接在允许的形变速度之下不会引起接头升温，也不存在界面原子的扩散，固没有软化区、热影响区和脆性金属中间相。2结合面呈现复杂的峰谷和犬牙交错的空间形态，接触面大，同种金属接头强度不低于母
28、材。异种金属接头强度不低于金属强度3结合界面大，又无中间相，所以接头的导电性、抗腐蚀性能优良。4压力是唯一的外加能量。单位压力通常要比被焊材料的屈服强度大许多倍。5不需加热、填料，设备简单，节省能源。6易于操作和自动化，焊接质量稳定，生产率高，成本低。7在大截面工件的焊接时设备较庞大，搭接焊后工件表面有较深的压坑8不用焊剂，无污染9焊接头不会腐蚀，温度不升高，材料结晶状态不变10通过冷焊机飞边后，容易去除，表面光洁11金属组织部发生再结晶和软化、退火现象，机械强度不会降低12对焊接材料的性能、厚度以及焊接压力、以及对焊时的顶锻压力都有个比较严格的约束13焊接质量稳定，不受电压波动影响14适合不
29、允许升温的产品，有些金属焊接时会因升温而母相软化，冷压焊是不错的选择超声波焊：超声波焊：进行超声波焊时，通常由高频发生器产生1680千赫的高频电流，通过激磁线圈产生交变磁场，使铁磁材料在交变磁场中发生长度交变伸缩，超声频率的电磁能便转换成振动能，再由传送器传至声极；同时通过声极对工件加压，平行于连接面的机械振动起着破碎和清除工件表面氧化膜的作用，并加速金属的扩散和再结晶过程。适当选择振荡频率、压力和焊接时间，即可获得优质接头由几百至五千牛顿，焊件变形率一般低于35%。超声波焊既可以焊接同种金属，也可以焊接异种金属,如铝与铜、铝与不锈钢、钛与不锈钢等,还可以实现金属与非金属的焊接。超声波焊机输入
30、功率由几瓦至25k瓦，导入焊件表面的位移振幅值1040m，施加在焊件上的静压力由几百N到5KN.可焊铝合金厚度为几毫米。超声波焊广泛应用于电子器件中引线与锗、硅上的金属镀膜的焊接，集成电路中各种金属（铝、铜、金、镍）与陶瓷、玻璃上的金属镀膜的焊接，热电偶焊接，化学活性物质如炸药、试剂、易爆品的封装焊接等.爆炸焊：爆炸焊：利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法。20世纪 50年代末期,在用爆炸成形方法加工零件时,发现零件与模具之间产生局部焊合现象，由此产生了爆炸焊接的方法。爆炸焊接时,通常把炸药直接敷在覆板表面,或在炸药与覆板之间垫以塑料、橡皮作为缓冲层。覆板与基板之间一般留有
31、平行间隙或带角度的间隙，在基板下垫以厚砧座。炸药引爆后的冲击波压力高达几百万兆帕，使覆板撞向基板，两板接触面产生塑性流动和高速射流，结合面的氧化膜在高速射流作用下喷射出来，同时使工件连接在一起。爆炸焊分点焊、线焊和面焊。接头有板和板、管和管、管和管板等形式。所使用炸药的爆轰速度、用药量、被焊板的间隙和角度、缓冲材料的种类、厚度、被焊材料的声速、起爆位置等，均对焊接质量有重要影响。爆炸焊所需装置简单，操作方便，成本低廉，适用于野外作业。爆炸焊对工件表面清理要求不太严，而结合强度却比较高，适合于焊接异种金属，如铝、铜、钛、镍、钽、不锈钢与碳钢的焊接，铝与铜的焊接等。爆炸焊已广泛用于导电母线过渡接头
32、、换热器管与管板的焊接和制造大面积复合板。异种金属爆炸焊的焊接界面,基板为12NiCrMoV钢，覆板为B30，焊接界面为良好的波状接合。扩散焊：扩散焊：将焊件紧密贴合，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形成联接的焊接方法。影响扩散焊过程和接头质量的主要因素是温度压力扩散时间和表面粗糙度。在一定范围内焊接温度越高,原子扩散越快焊接温度一般为材料熔点的0.50.8倍，一般在0.7倍的时候效果最好。根据材料类型和对接头质量的要求，扩散焊可在真空、保护气体或溶剂下进行，其中以真空扩散焊应用最广，这是因为在真空状态下，焊接过程中焊接界面的气体会被吸到真空中。为了加速焊接过程、降低
33、对焊接表面粗糙度的要求或防止接头中出现有害的组织，常在焊接表面间添加特定成分的中间夹层材料,其厚度在0.01毫米左右。扩散焊接压力较小,工件不产生宏观塑性变形，适合焊后不再加工的精密零件。扩散焊可与其他热加工工艺联合形成组合工艺,如热耗-扩散焊、粉末烧结-扩散焊和超塑性成形-扩散焊等。这些组合工艺不但能大大提高生产率，而且能解决单个工艺所不能解决的问题。如超音速飞机上各种钛合金构件就是应用超塑性成形-扩散焊制成的扩散焊的接头性能可与母材相同，特别适合于焊接异种金属材料、石墨和陶瓷等非金属材料、弥散强化的高温合金、金属基复合材料和多孔性烧结材料等。扩散焊已广泛用于反应堆燃料元件、蜂窝结构板、静电
34、加速管、各种叶片、叶轮、冲模、过滤管和电子元件等的制造。扩散焊是在一定温度和压力下将种待焊物质的焊接表面相互接触，通过微观塑性变形或通过焊接面产生微量液相而扩大待焊表面的物理接触，使之距离离达(1 5)x10-8cm以内(这样原子间的引力起作用，才可能形成金属键)，再经较长时间的原子相互间的不断扩散，相互渗透，来实现冶金结合的一种焊接方法。高频焊：高频焊：高频焊是以固体电阻热为能源。焊接时利用高频电流在工件内产生的电阻热使工件焊接区表层加热到熔化或接近的塑性状态，随即施加（或不施加）顶锻力而实现金属的结合。因此它是一种固相电阻焊方法。特点：1、由于电流高度集中于焊接区，加热速度极快，因而焊接速
35、度可高达150200m/min。2、因焊接速度快，焊件自冷作用强，故不仅热影响区小，而且还不易发生氧化，因此焊缝的组织和性能十分优良。3、焊前焊件表面可以不进行清理工作，因而提高了效率。4、能焊的金属种类广，产品的形状规格多。2 2、压焊压焊 焊焊接接过过程程中中，必必须须对对焊焊件件施施加加压压力力，加加热热或或不不加加热的焊接方法，称为压焊。热的焊接方法，称为压焊。压焊有两种形式：压焊有两种形式：（1 1）被被焊焊金金属属的的接接触触部部位位加加热热至至塑塑性性状状态态，或或局局部部熔熔化化状状态态，然然后后加加一一定定的的压压力力，使使金金属属原原子子间间相相互互结结合合形成焊接接头，如
36、电阻焊、摩擦焊等。形成焊接接头，如电阻焊、摩擦焊等。（2 2）加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，）加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助于压力引起的塑性变形，原子相互接近，从而获借助于压力引起的塑性变形，原子相互接近，从而获得牢固的压挤接头，如冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。得牢固的压挤接头，如冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。3 3、钎焊钎焊 采采用用熔熔点点比比母母材材低低的的金金属属材材料料作作钎钎料料，将将焊焊件件和和钎钎料料加加热热到到高高于于钎钎料料熔熔点点，但但低低于于母母材材熔熔点点的的温温度度，利利用用毛毛细细作作用用使使液液态态钎钎料料润润湿湿母母材材，填填充充接
37、接头头间间隙隙并与母材相互扩散，连接焊件的方法，称为钎焊。并与母材相互扩散，连接焊件的方法，称为钎焊。钎焊分为如下两种：钎焊分为如下两种：（1 1）软软钎钎焊焊 用用熔熔点点低低于于4504500 0C C的的钎钎料料（铅铅、锡锡 合金为主）进行焊接，接头强度较低。合金为主）进行焊接，接头强度较低。（2 2）硬钎焊）硬钎焊 用熔点高于用熔点高于4504500 0C C的钎焊（铜、银、镍的钎焊（铜、银、镍合金为主）进行焊接，接头强度较高。合金为主）进行焊接，接头强度较高。第三章 焊接概念n n焊接过程中的各种填充金属及为了提高焊接质量而附焊接过程中的各种填充金属及为了提高焊接质量而附加的保护物质
38、统称为焊接材料。加的保护物质统称为焊接材料。n n不同焊接工艺条件下采用的不同焊接工艺条件下采用的焊接材料焊接材料n n手工电弧焊手工电弧焊:焊条焊条n n气体保护焊：焊丝气体保护焊：焊丝+保护气体保护气体n n埋弧焊、电渣焊：焊丝埋弧焊、电渣焊：焊丝+焊剂焊剂n n钎焊：钎剂、钎料钎焊：钎剂、钎料n n焊剂垫焊剂垫焊接材料一、电焊条n n电焊条就是在金属丝表面涂上适当厚度药皮的手弧焊电焊条就是在金属丝表面涂上适当厚度药皮的手弧焊用的熔化电极。由焊芯和药皮组成。用的熔化电极。由焊芯和药皮组成。n n1 1）焊芯焊芯：其作用一是传导电流，产生焊接电流；二是：其作用一是传导电流，产生焊接电流；二是
39、焊芯本身熔化形成焊缝中的填充金属。通常所说的焊焊芯本身熔化形成焊缝中的填充金属。通常所说的焊条规格，实际上是指焊芯直径，如条规格，实际上是指焊芯直径，如44，单位是，单位是mmmmn n2 2）药皮药皮：焊条药皮又可称为涂料，把它涂到焊芯上面：焊条药皮又可称为涂料，把它涂到焊芯上面主要是为了便于焊接操作，以及保证熔敷金属具有一主要是为了便于焊接操作，以及保证熔敷金属具有一定的成分和性能。定的成分和性能。药皮的主要作用n n（1 1）保证电弧的集中、稳定，使熔滴金属容易过渡。保证电弧的集中、稳定，使熔滴金属容易过渡。n n（2 2）在电弧周围造成一种还原性或中性的气氛，以防止空气中在电弧周围造成
40、一种还原性或中性的气氛，以防止空气中的氧或氮等进入熔敷金属。的氧或氮等进入熔敷金属。n n（3 3）生成的熔渣均匀地覆盖在焊缝金属表面，减缓了焊缝金属生成的熔渣均匀地覆盖在焊缝金属表面，减缓了焊缝金属的冷却速度，并获得良好的焊缝外形。的冷却速度，并获得良好的焊缝外形。n n（4 4）保证溶渣具有合适的熔点、粘度、密度等，使焊条能进行保证溶渣具有合适的熔点、粘度、密度等，使焊条能进行全位置焊接或容易进行特殊的作业，例如向下立焊等。全位置焊接或容易进行特殊的作业，例如向下立焊等。n n（5 5）药皮在电弧的高温作用下，发生一系列化学反应，除去氧药皮在电弧的高温作用下，发生一系列化学反应，除去氧化物
41、及化物及S S、P P等有害杂质，还可加入适当的合金元素，以保证熔等有害杂质，还可加入适当的合金元素，以保证熔敷金属具有所要求的力学性能或其他特殊的性能（如耐蚀、耐敷金属具有所要求的力学性能或其他特殊的性能（如耐蚀、耐热、耐磨等）热、耐磨等）焊条分类n n按熔渣碱度分：酸性焊条和碱性焊条n n按药皮成份分：钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型、石墨型和盐基型。n n按焊条用途分：J结构钢、R耐热钢、G铬不锈钢、A铬镍不锈钢、D堆焊、W低温钢、Z铸铁、Ni镍合金、T铜合金、L铝合金和TS特殊用途焊条。酸性焊条n n酸性焊条的药皮中含有较多的氧化铁、氧化钛及氧化硅等，氧化性较强，因此
42、在焊接过程中使合金元素烧损较多，同时由于焊缝金属中氧和氢含量较多，因而塑性、韧性较低，酸性焊条一般可以交直流两用。典型的酸性焊条是J422（E4303）碱性焊条n n碱性焊条的药皮中含有多量的大理石和萤石，并有较多的铁合金作为脱氧剂和渗合金剂，因此药皮具有足够的脱氧能力。用碱性焊条焊接时，由于焊缝中氧和氢含量较少，非金属夹杂物也较少，故具有较高的塑性和冲击韧性。一般焊接重要结构或刚性较大的结构，以及可焊性较差的钢材均采用碱性焊条。典型的碱性焊条是J507（E5015）碱性和酸性焊条的工艺性能比较n n酸性焊条酸性焊条J422J422（43034303）酸性焊条电弧柔软，飞溅酸性焊条电弧柔软，飞
43、溅小，熔渣流动性和覆盖性均好，因此焊缝外表美观，小，熔渣流动性和覆盖性均好，因此焊缝外表美观，焊波细密，成型平滑焊波细密，成型平滑.n n碱性焊条碱性焊条J507J507（E4303E4303）碱性焊条的熔滴过渡是碱性焊条的熔滴过渡是短路过渡，电弧不够稳定，熔渣的覆盖性差，焊缝形短路过渡，电弧不够稳定，熔渣的覆盖性差，焊缝形状凸起，且焊缝外观波纹粗糙，但在向上立焊时容易状凸起，且焊缝外观波纹粗糙，但在向上立焊时容易操作。操作。电焊条的型号和牌号n n焊条型号是以焊条国家标准为依据，反映焊条主要特性的一种表示方法。如：E4315表示焊条；熔敷金属抗拉强度大于43kgf/mm2（420MPa);焊
44、条适用于全位置焊接；该焊条药皮类型为低氢钠型，采用直流反接电源。n n焊条牌号是对焊条产品的具体命名，由焊条厂制定，如：J422。焊条厂自定或行业统一牌号，都必须在注明该产品是“符合国标”、“相当国标”,以便用户对照标准去选用。每种焊条产品只有一个牌号，但多种牌号的焊条可以同时对应于一种型号。J422符合国标型号E4303。常用碳钢焊条国内外对照型号型号牌号牌号天泰天泰JISJISAWSAWSE4313E4313J421J421TR-13TR-13D4313D4313E6013E6013E4303E4303J422J422F-43F-43D4303D4303E4311E4311J425J425
45、TC-11TC-11D4311D4311E6011E6011E4316E4316J426J426TL-46TL-46D4316D4316E6016E6016E5015E5015J507J507E5016E5016J506J506D5016D5016E7016E7016E5018E5018J506FeJ506FeD5016D5016E7018E7018常用不锈钢焊条国内外对照型号型号牌号牌号JISJISAWSAWSE00-19-10-16E00-19-10-16A002A002D308LD308LE308L-16E308L-16E00-18-12Mo2-16E00-18-12Mo2-16A022
46、A022D316LD316LE316L-16E316L-16E00-23-13-16E00-23-13-16A062A062D309LD309LE309-16E309-16E0-19-10-16E0-19-10-16A102A102D308D308E308-16E308-16E0-19-10Nb-16E0-19-10Nb-16A132A132D347D347E347-16E347-16E0-18-12Mo2-16E0-18-12Mo2-16A202A202D316D316E316-16E316-16E1-23-13-16E1-23-13-16A302A302D302D302E309-16E30
47、9-16E1-23-13Mo2-16E1-23-13Mo2-16A312A312D309MoD309MoE309Mo-16E309Mo-16常用铸铁焊条国内外对照型号型号牌号牌号JISJISAWSAWSEZNiEZNiZ308Z308DFCNiDFCNiENi-C1ENi-C1EZFeNi-1EZFeNi-1Z408Z408DFCNiFeDFCNiFeENiFe-C1ENiFe-C1EZNiCu-1EZNiCu-1Z508Z508DFCNiCuDFCNiCuENiCu-BENiCu-B二、焊丝n n焊丝作为焊接材料的一个重要组成部分,随着焊接机械化、自动化水平的不断提高,焊丝在整个焊接材料构成
48、中的比例不断提高,广泛应用于船泊、桥梁、车辆、压力容器、化工设备、工程机械、海洋工程及核电工业等领域,在国民经济建设中起着越来越重要的作用.焊丝的分类n n(1)按焊接方法:埋弧焊丝、电渣焊丝、CO2焊丝、氩弧焊丝等.n n(2)按被焊材料:炭钢焊丝、低合金焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝和有色金属焊丝.n n(3)按焊丝形状:实芯焊丝和药芯焊丝CO2焊丝 实心、药芯氩弧焊焊丝 不锈钢、铝焊丝的型号和牌号n n焊丝型号焊丝型号是以国家标准为依据是以国家标准为依据,反应焊丝主要特性的一反应焊丝主要特性的一种表示方法种表示方法.它包括以下内容它包括以下内容:焊丝、焊丝特点、焊接焊丝、焊丝特点、焊接位置、
49、及焊接电源等位置、及焊接电源等.E501T-1.E501T-1表示药芯焊丝熔敷金属表示药芯焊丝熔敷金属抗拉强度大于抗拉强度大于50Kg/mm50Kg/mm2 2;全位置焊接全位置焊接;外加保护气外加保护气,直直流反接流反接.n n焊丝牌号焊丝牌号是对焊丝产品的具体命名是对焊丝产品的具体命名,由生产厂家或行业由生产厂家或行业组织命名组织命名.在标签上注明在标签上注明“符合国标符合国标”.每种焊丝只有一每种焊丝只有一个牌号个牌号,但多种牌号的焊丝可以同时对应于一种型号但多种牌号的焊丝可以同时对应于一种型号.三、焊剂n n焊剂是具有一定粒度的颗粒状物质,在埋弧焊和电渣焊焊接过程中,熔化形成熔渣和气体
50、,对焊接熔池起保护、冶金处理和改善焊接工艺性能的作用.烧结焊剂还具有渗合金作用.n n焊剂与焊丝合理的组合,即为埋弧焊和电渣焊的焊接材料.目前我国焊丝和焊剂的产量占焊材总量的15%以上.焊剂的分类n n1)1)按焊剂的用途分按焊剂的用途分:埋弧焊剂、堆焊焊剂、电渣焊剂埋弧焊剂、堆焊焊剂、电渣焊剂.n n2)2)按所焊材料分按所焊材料分:碳钢用焊剂、低合金钢用焊剂、不锈碳钢用焊剂、低合金钢用焊剂、不锈钢用焊剂、镍及镍合金用焊剂、钛及钛合金用焊剂等钢用焊剂、镍及镍合金用焊剂、钛及钛合金用焊剂等.n n3)3)按制造方法分按制造方法分:熔炼焊剂和烧结焊剂熔炼焊剂和烧结焊剂.n n4)4)按化学成分分