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1、第二节 焊 接,焊接是现代工业生产中制造金属结构和零部件常用的一种工艺方法。焊接就是在两块金属之间，用局部加热或加压等手段借助于金属内部原子的结合力，使金属连接成牢固整体的一种加工方法。焊接方法的种类很多，按焊接过程的特点，可以归纳为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。 焊接与铆接比较，它具有很多优点，例如生产率高，生产周期短，接头质量好，节省材料，工人劳动强度低，便于机械化和自动化操作等，因此焊接几乎全部取代了较老式的铆接。 但是，焊接过程是一个不均匀的加热冷却过程，焊后结构中会产生应力和变形，焊接热影响区机械性能有所下降，工艺措施不当时会产生焊接缺陷。低碳钢和合金元素较少的普通低合金结构钢焊接时，
2、能方便地获得优质焊接接头。而其他金属材料焊接时，就需要采取一定的工艺措施，例如焊前预热处理等，才能得到满意的结果。,第二节 焊 接,一、焊条电弧焊 电弧焊是利用电弧的热量加热并熔化金属进行焊接的。它分为焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊等。焊条电弧焊是通过手工操作，利用焊条与焊件之间的电弧热熔化焊条与焊件进行焊接。由于操作方便，设备简单，可以随时完成各种金属材料在不同位置和不同接头形式的焊接工作，电孤焊目前仍是焊接生产中应用最广泛的一种方法。特别是在机械设备维修中，由于机械零件的损伤，如裂纹、腐蚀、磨损等需要焊修时，零件的形状和损伤部位存在着一定的不确定性，就更适合采用手工焊。,第二节 焊 接,(
3、一)焊条电弧焊设备及工具 1电焊机 供给电弧焊电源的专用设备称为电焊机，它是焊条电弧焊的主要设备，生产中按焊接电流的种类不同，电焊机可以分为交流电焊机和直流电焊机两类。 2焊条电弧焊工具 (1)电焊钳 电焊钳的作用是夹持焊条和传导电流，一般要求其导电性能好、重量轻、焊条夹持稳固、换装焊条方便等。 (2)焊接电缆 它的作用是传导电流。一般要求用多股紫铜软线制成，绝缘性要好，而且要有足够的导电截面积，其截面积大小应根据焊接电流大小而定。 (3)面罩及护目玻璃 面罩的作用是焊接时保护焊工的面部免受强烈的电弧光照射和飞溅金属的灼伤。面罩有手持式和头戴式两种，焊接时可根据不同的焊件或工作情况而选用。护目
4、玻璃，又称黑玻璃，它的作用是减弱电弧光的强度，过滤紫外线和红外线，使焊工在焊接时既能通过护目玻璃观察到熔池的情况，掌握和控制焊接过程，又防止眼睛被弧光灼伤。,第二节 焊 接,2焊条选用原则 (1)考虑母材的力学性能和化学成分 对于结构钢主要考虑母材的强度等级；对于低温钢主要考虑母材低温工作性能；对于耐热钢、不锈钢等主要考虑熔敷金属的成分与母材相当。 (2)考虑焊件的结构复杂程度和刚性 对于形状复杂、刚性较大的结构，应选用抗裂性好的低氢型焊条。 (3)考虑焊件的工作条件 对于工作条件特殊的，应选用相应的焊条，如不锈钢焊条。 此外，还要考虑劳动生产率、劳动条件、经济效益、焊接质量等。,第二节 焊
5、接,二、焊接变形和应力 焊接是一种局部加热的工艺过程。在此过程中会在焊件上产生不均匀的温度场，而不均匀的温度场就造成了焊件产生焊接变形与应力。在焊件中产生的应力与变形将对焊件的力学性能、加工精度、稳定性等产生影响，进而影响到焊件正常使用，甚至会造成整个焊件的报废。因此，在生产中如何预防、减小和消除焊接应力与变形就显得十分重要。生产中一般从设计方面和工艺方面采取措施，来预防、减少和消除应力与变形。下面介绍一些常用的工艺措施。,第二节 焊 接,(一)焊前预热、焊后缓冷 这样可以减少焊缝区与焊件其他部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，从而减小焊接应力与变形。 这种方法常用于焊接性较差的材料及中、高碳钢
6、制成承载较大的零件的焊修。 (二)采用合理的焊接顺序和方向 在选择焊接顺序和方向时，应尽量使焊缝能比较自由地收缩。焊接时，应先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊错开的短焊缝，后焊长焊缝。 (三)反变形法 焊前先将焊件向焊接变形相反的方向进行变形，待焊接变形产生时，焊件各部分又恢复到了正常的位置，从而达到了消除变形的目的。,第二节 焊 接,(四)夹具卡固法 利用夹具或其他一些工具与方法，将焊件固定在正常的位置上，焊接时，焊件被强制不能产生变形，从而减少焊后变形。这种方法会增加焊接内应力，对防止弯曲变形其效果不如反变形法，但对角变形和波浪变形有较好的效果。夹具卡固法主要用于塑性较好材料
7、的焊接。,第二节 焊 接,(五)分段焊 一条长焊缝沿同一方向连续焊接，称为直通焊。如果把它分成若干小段，一段一段地焊，通常每段在100200 mm之间，叫分段焊，它又可分为逆向分段焊和跳焊。 (六)锤击焊缝法 利用头部带圆弧的工具锤击焊缝，使焊缝得到延展，从而降低内应力。锤击应保持均匀适度，避免锤击过分，以防产生裂缝，一般不锤击第一层和表层。 (七)焊后热处理法 常用方法有整体或局部退火、正火和高温回火。可消除焊后所产生的内应力，并有调质作用。一般用于材料焊接工艺性较差的零件的焊后处理。,第二节 焊 接,三、其他焊接方法简介 (一)气焊与气割 气焊(或气割)是利用可燃性气体与氧气混合燃烧时所产
8、生的热量，作为热源进行焊接(或切割)的一种方法。可燃性气体主要有乙炔、氢气、液化石油气等，其中最常用的是乙炔。 气焊与气割设备基本相同，不同之处是焊接时采用焊炬，而切割时采用割炬。,第二节 焊 接,(二)埋 弧焊 埋弧焊属于电弧焊的一种，可分为自动和半自动两种。它的工作原理是，电弧在颗粒状的焊剂下燃烧，焊丝由送丝机构自动送入焊接区，电弧沿焊接方向的移动靠手工操作或机械自动完成，它们分别称为埋弧半自动焊和埋弧自动焊。 埋弧自动焊的优点是允许采用较大的焊接电流使生产率提高，焊缝保护好，焊接质量高，节省材料和电能，且劳动条件好，容易实现焊接自动化和机械化；缺点是接头的加工与装配要求较高，设备昂贵，焊
9、前准备时间长。 埋弧焊主要用于焊接非合金钢、低合金高强度钢，也可用于焊接不锈钢及紫铜等。适于大批量焊接较厚的大型结构件的直线焊缝和大直径环形焊缝。,第二节 焊 接,(三)气体保护电弧焊 气体保护电弧焊简称气体保护焊或气电焊。它是利用外加气体在电弧周围形成局部的气体保护层，将电弧、熔池与空气隔开，防止其有害影响，从而获得高质量焊缝的一种焊接方法。气体保护焊分为熔化极和非熔化极两种，根据所用的保护气体的不同有氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、氦弧焊等。 氩弧焊是以氩气作为电弧和熔池保护气体的一种气体保护焊。氩弧焊是一种明弧焊，便于观察，操作灵活，适宜于各种位置的焊接，焊后无熔渣，易实现焊接自动化。其特点
10、是：焊缝表面成形好，具有较好的力学性能，但设备及控制系统较复杂，维修困难，氩气价格较贵，焊接成本高。 氩弧焊应用范围广泛，适用于黑色金属、有色金属及其合金，通常多用于焊接铝、镁、钛及其合金、低合金钢、耐热合金等，但对于低熔点和易蒸发的金属焊接困难。,第二节 焊 接,(四)钎 焊 钎焊是利用熔点比焊件低的钎料与焊件共同加热到钎焊温度，在焊件不熔化的情况下，钎料熔化并润湿焊件表面，依靠二者的扩散而形成钎焊接头。 钎焊与熔化焊相比，焊件加热温度低、组织和力学性能变化较小，接头光滑平整。某些钎焊方法可以一次焊多工件、多接头、生产率高，并可以连接异种材料。但接头的强度较低，工作温度不能太高。 钎焊根据钎
11、料熔点的不同可分为硬钎焊和软钎焊两种。钎料熔点在450以上的钎焊称为硬钎焊，钎料熔点在450 以下的钎焊称为软钎焊。,第二节 焊 接,(五)电阻焊(接触焊) 电阻焊是利用电流流过焊件接触处时产生的电阻热，将焊件连接处局部加热到熔化或半熔化状态，然后加压而实现材料焊接的一种方法。 电阻焊的特点是：生产率较高，成本较低，劳动条件好，工件变形小，易实现机械化与自动化。由于焊接过程极快，因而电阻焊设备需要相当大的电功率和机械功率。 电阻焊主要应用于低碳钢、不锈钢、铝、铜等材料的焊接。生产中电阻焊根据接头的形式不同分为点焊、缝焊和对焊三种。其中点焊主要用于厚度在4 mm以下的薄板的焊接；缝焊主要用于厚度
12、在3 mm以下的薄板的焊接；对焊主要用于较大截面(直径或边长小于20 mm)焊件与不同种类的金属和合金的对接。,第二节 焊 接,四、焊条电弧焊在零件修理中的应用 在机械维修中，由于焊条电弧焊操作简单方便，因而被广泛应用于修理零件裂纹、磨损、腐蚀等损伤。焊修应用于零件修理时，根据被修设备的特点和零件特点的不同，焊修工艺和焊修方法也有不同的要求，在这里我们只介绍一般的工艺要求。 从焊修的性质来看，对磨损和腐蚀焊修方法可分两大类：一种是属于普通的焊接；另一种是采用堆焊。堆焊和普通的焊接接头焊接工艺要求上有一定区别。,第二节 焊 接,(一)焊前准备工作 在对零件焊修时，为了保证焊修质量，焊前应做好充分
13、的准备工作。 1工件处理： (1)彻底清除焊缝附近的铁锈、水分、油漆、污垢等，防止焊接过程中有害物质侵入焊缝，引起焊接缺陷。 (2)需开坡口时，应按焊接规范规定铲坡口。如用气割坡口时，须将坡口处的氧化铁彻底铲除，以保证焊缝强度和焊缝充分焊透，防止产生焊接缺陷。 (3)焊修裂纹时，应在裂纹末端钻812 mm直径的截止孔(止裂孔)，孔边距裂纹末端23 mm，目的是防止焊修时裂纹扩展。为了使裂纹内部焊透并消除不良组织，应在裂纹两边铲坡口(一般用V形坡口)，且坡口深度应比裂纹深l.2 mm 。 (4)焊修一般应在5以上无穿堂风的室内进行。 (5)对于形状复杂、刚度大的零件，焊前应预热。预热温度通常在2
14、50左右，以减少焊件在焊接过程中的不均匀受热，从而减小焊接变形和焊接内应力。 2按照规范选择焊条。 3按照规范选择焊接电流。堆焊时一般应采用小电流、低电压、慢焊速。,第二节 焊 接,(二)焊修过程注意事项 (1)焊接过程中，应避免或减少电弧中断，再次引弧时，必须在灭弧前方2025 mm处引弧，并且不得在零件弯角处引弧，最后必须填满弧坑。 (2)焊裂纹时，要从裂纹末端向外施焊，避免裂纹扩展。 (3)多层分段焊时，焊完第一层等焊缝冷至暗红色后，彻底清渣再焊第二层，且焊波应相互重叠30以上，焊波接头要错开20 mm以上。 (4)较大面积上施行多层堆焊时，为了防止零件扭曲变形，应采取逆向分段法施焊，先
15、后焊缝应交叉45度左右或90度。 (5)根据工件要求焊波、焊缝一般应有13 mm的加工余量或增强量。 (6)焊补强板时，应注意焊接顺序。有塞焊孔应先焊，再焊补强板周边，并且焊接时一般遵循先短后长、对称施焊的原则，长焊缝应采用分段焊。 (7)焊缝尺寸和质量应符合有关规范要求。,第二节 焊 接,(三)焊后注意事项 焊后应注意下列几个问题： (1)焊后零件一般应自然冷却、禁止人为的激冷，防止出现过大焊接内应力和焊接裂纹。 (2)对于形状复杂、刚度大零件，焊后还可以用石棉粉或石棉被覆盖、缓冷。 (3)对于形状复杂、刚度大的零件，为了改善焊缝热影响区的组织结构，消除内应力，焊后应进行正火或退火处理。焊后需机加工的非摩擦表面一般采用退火处理，其他情况一般采用正火处理。,
