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1、钢结构制作-焊接与切割工艺 编制：尤松焊接工艺l手工电弧焊（SMAW)l气体保护电弧焊(GMAW）l药芯焊丝电弧焊（FCAW)l钨极气体电弧保护焊（GTAW)l埋弧焊（SAW）l等离子焊（PAW)l电渣焊（ESW)l氧乙炔焊（OFW)l螺柱韩（SW)l激光焊（LBW)l电子束焊（EBW)l电阻焊（RW)l钎焊焊接：通过将材料加焊接：通过将材料加热到焊接温度、加压热到焊接温度、加压或不加压，或仅通过或不加压，或仅通过加压，使用或不使用加压，使用或不使用填充材料，将金属或填充材料，将金属或非金属在局部结合的非金属在局部结合的过程。过程。手工电弧焊SMAW(Shield metal arc weld
2、ing)手工电弧焊也就是所说的“手把焊”它是通过带药皮的焊条和被焊金属间的电弧将被焊金属加热，从而达到焊接的目的。焊条电弧焊的主要素材是焊条本身，它是由金属芯外覆一层粒状粉剂、并由某种粘结剂粘附而成。所有的碳钢和低合金钢焊条基本上都用低碳沸腾钢丝做芯、任何合金化都由药皮提供。烘干了的焊条药皮为非导体，引燃的电弧产生一下作用：1.保护-某些药皮成分分解物对融化金属形成气体保护；2.脱氧-药皮有造渣作用，以去除杂质、氧以及其他的大气气体；3.合金化-药皮为焊缝提供补充的合金元素；4.电离-当药皮熔化时，会改善电的特性，以增加电弧稳定性；5.隔热-凝固的焊渣形成了一个隔离的覆盖层，降低了焊缝金属的冷
3、却速度。焊渣的厚度影响焊缝的外观。较厚的焊渣会使焊道表面光顺而有良好的外观，薄的焊渣则使焊道表面较为粗糙。焊条的标识焊条标识由字母E和后续的四或五个数字组成，字母E代表焊条，最初的二到三个数字代表熔融金属的最小抗拉强度（单位为千磅平方英寸），接下来的数字代表焊条的可焊位置数字1代表焊条可用于全位置焊接，数字2表示熔化金属流动性好，焊条只能用于平焊或角焊缝的横焊，数字4表示焊条可用于立向下焊。数字3不再用于标识。焊条电弧焊的电源是恒流电源，具有“陡降”特性。手工电弧焊的优缺点优点：v设备简单而便宜，这就使得焊条电弧焊很轻便。事实上，还有许多并不依赖电力供应的由汽油机或柴油机驱动的电焊机；v体积小
4、、重量轻，焊接便于携带；v焊条类型众多，容易选用，所以这种焊接方法被认为具有多样性；v随着设备和焊条的改进，可以适合当前需要，能够始终如一地保持焊接高质量。缺点：焊条电弧焊的局限性之一是焊接速度缓慢，主要妨碍焊接速度的是：焊条长度只有23cm到46cm，所以焊工必须周期性的停止和焊接。另一局限是焊接后有一层凝固的焊渣必须清除，当使用低氢焊条时，需要将焊条存放于适当的焊条保温箱内，以保持低水分。熔化极气体保护焊GMAW(Gas metal arc welding)GMAW最常见的是用作半自动焊接工艺，不过它也可以用于机械化和自动化工艺，因此很适合于机器人焊接。熔化极气体保护焊时通过焊枪连续不断地
5、输送实心焊丝，这种焊丝和工件之间产生电弧加热并熔化母材和焊丝，焊丝一旦熔化就会过渡进入焊剂接头，熔敷焊缝。GMAW的一个重要特点是，所有的焊接保护都是由气体氛围保护的，而保护气体也是由某种外在的气源通过焊枪输送的，所有的气体包括活性和惰性两类。惰性气体，例如氩气、氦气，可单独使用也可相互混合使用，或与活性气体如氧气、二氧化碳混合使用。多数熔化极气体保护电弧焊单独使用二氧化碳，因为与惰性气体相比，它价格较为便宜。熔化极气体保护焊的焊丝标识字母ER代表焊丝，包括两种：一种是既用作导电又用作填充金属（Electrode)；另一种仅用作填充金属（Rod)。其后的两个或三个数字表示熔敷金属的最小抗拉强度
6、，字母S表示实芯焊丝（solid),最后的数字表示焊丝特有的化学成分，说明其操作特性及预期的焊缝性能。焊丝牌号定义系统熔化极气体保护电弧焊的电源与焊条电弧焊的电源不同，它是恒流电源或平特性电源，通常使用直流反接DCEP(direct current electrode positive)。熔化极气体保护焊的四种基本过渡方式v射流过渡-产生的热量最高适用于平焊位置的厚板和全熔透接头；v脉冲过渡-要求焊接电源能够产生直流脉冲输出，使得焊工对峰值电流和基值电流的精确组合进行程控，用于改善热量控制和调节工艺；v粗滴过渡-能产生和射流过渡差不多的热量，但操作稳定性下降，飞溅增加；v短路过渡-传给母材的热
7、量最少，对于焊接薄板和那些由于装配不当而间隙过大的接头。短路过渡的特点就是较冷，焊丝与母材接触，有一部分焊接循环产生短路，这样电流就间断的产生和消失。GMAW优点：l每小时的金属熔敷量较大，降低了劳动力成本；l是比较干净的工艺，主要是不使用粉剂，焊后没有焊渣不必清理；l是明弧焊，由于没有焊渣，焊工能够较容易地观察电弧和熔池的状态，以改善控制。GMAW的缺点：l对于母材的清洁度要求比较高，如果母材过脏保护气体不足以防止气孔的产生；l对气流和风比较敏感，它们会将保护气体吹开，留下未保护的金属，所以气保焊不太适合工地焊接。如果仅仅增加保护气体的流量未必会起到保护的作用，因为过大的气体流量反而会引起气
8、体紊流，增加产生气体的可能性；l设备较复杂，增加了由机械故障而引起的焊接质量问题的可能性。药芯焊丝电弧焊FCAW（flux cord arc welding)FCAW 和GMAW非常相似，只是FCAW用的是药芯焊丝，管内包着粒状粉剂而GMAW用的是实芯焊丝。焊丝标识体系以字母E表示焊丝，第一个数字表示焊缝熔敷金属的最小抗拉强度，第二个数字“0”或“1”。”0“表示这种焊丝只适用于平焊和角焊缝的横焊，“1”说明该焊丝可用于全位置焊；字母T表示管状焊丝（tude),横线后的数字表示按熔敷金属化学成分进行的特定的分类，电流类型，极性，是否需要保护气体等。按标识系统可以确定某一焊丝是否需要辅助保护气体
9、。除了在其焊丝中含有保护气体外，没有任何的保护物质这是自保护焊丝FCAW-S其后的数字为3、4、6、7、8、10、11、13和14。而另外还用气体保护的FCAW-G后缀数字为1、2、5、9、12。和GMAW 一样FCAW使用平特性直流电源，根据焊丝的类型，可以使用直流反接DCEP（1、2、3、4、6、9、12）或直流正接DCEN(7、8、10、11、13、14）或二者均可的（5）。优点：FCAW抗表面的污染性能相对较好，熔敷效率相对较高，所以在许多应用场合取代了SMAW和GMAW；所需要的操作技能相对较低；适用于工地现场焊接。缺点：由于存在粉剂在焊接过程中会产生大量的烟气，长期暴露于烟气中会危
10、害身体健康；同时焊后焊缝表面会有一层焊渣，需要进行清理。钨极氩弧焊GTAW(gas tungsten arc welding)钨极氩弧焊最重要的特性就是电极在焊接过程中不会消耗。它采用纯钨或钨合金制造，具有承受高温的能力，甚至是电弧的高温。钨极电弧焊可以采用直流反正DCEP(direct current electrode positive)直流正接DCEN(direct current electrode negative)或交流AC。直流反接DCEP将在电极上产生较多的热量；而直流正接DCEN则在工件上产生较多的热量；交流AC是在电极和工件之间交替变换热量，它典型的用于铝焊接，因为电流的变
11、换会提高清洁作用，从而提高焊接质量。GTAW的焊接电流对熔深的影响钨极氩弧焊的优点：可以焊接很薄的钢板薄至0.13mm；能够焊出高质量的焊缝和出色焊缝外观；由于没有粉剂，焊接工艺非常干净，无需清理焊渣；可以焊接大多数的金属；对于特殊的金属合金如果没有商品焊丝供应，可以简单的从母材上剪下一块，制作适用的填充金属。钨极氩弧焊的缺点：是所有接方法中最慢之一；所允许的焊接面的污染很少，焊前必须高度清理母材和填充金属；要求的技术水平比较高；固有的缺点是夹钨。埋弧焊SAW(submerged arc welding)最后要讨论的最常用的焊接方法是埋弧焊。这种方法是目前所提及的焊缝金属熔敷金属熔敷效率最高的
12、。埋弧焊用实芯焊丝连续送进，焊丝产生的电弧完全被颗粒状的焊剂所覆盖，因此命名为“埋弧焊”。埋弧焊的焊丝和焊剂是相互独立的，所以在具体应用时会有多种组合可以适应。一般能够提供含有合金的的熔敷金属的组合一般有两种：一种是合金焊丝与中性焊剂组合，或者低碳焊丝与合金焊剂组合。埋弧焊的最大优点是它的高熔敷效率。同时因为没有可见的弧光这就使得操作毋需佩戴滤光镜片和厚重的防护服，并且产生的烟气较少。还有一个特点是它的熔深能力能够完成许多的生产应用。埋弧焊的局限是，它只能用于焊剂可以被支承在焊接接头处的那个位置进行焊接。当不在常用的平焊或水平位置焊接时，就用某种装置来保持焊剂于适当的位置。和其他使用焊接的方法
13、一样完工的焊缝有一层焊渣必须清除；另一个缺点是焊接过程中与覆盖的焊剂有关，在它很好的保护了焊工免受电弧伤害的同时，也阻碍焊工准确地观察电弧相对于接头的位置，如果电弧指向不当，则会产生未融合。埋弧焊的另一个问题是凝固裂纹，这是焊道宽度和深度之比过大时产生的，也就是说焊道的宽度远大于深度，或深度远大于宽度，会在凝固过程中产生中心线收缩裂纹。氧燃气切割OFC(oxygen fire cuting)氧燃气切割是最常见的一种切割方法，就是利用氧气，可燃气体的火焰把金属加热到容易氧化或燃烧的温度，这个温度被称为燃点，对于钢来说大约是925。一旦达到这个温度，高压切割氧的气流就直指已加热的表面，产生氧化反应，氧气流吹去熔渣，所以OFC被认为是一种化学切割方法。氧燃气切割可以使用几种不同的类型的可燃气体来完成，例如乙炔、甲烷、丙烷、汽油等，每一种可燃气体有不同的效率，并需要稍微修改割嘴。