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1、4.1.2 熔化焊接,利用热源局部加热的方法，将两工件接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池，凝固冷却后使分离的工件牢固结合起来的焊接称为熔化焊。熔化焊适合于各种金属材料任何厚度焊件的焊接，且焊接强度高，因而获得广泛应用。熔化焊包括电弧焊、电渣焊，气焊等。,特点：（1）设备简单，应用灵活方便；（2）焊条系列完整，可焊接大多数常用金属材料；（3）生产率较低；（4）劳动条件差，强度大；（5）不适合焊接一些活泼的金属、难熔金属及低熔点金属。工艺参数： 主要包括焊条牌号和直径、电流（电源）种类和极性、焊接电流大小、焊接层（道）次等。,4.1.2.1 手工电弧焊,电弧的构造,阴极：发射电子36阳极：电子撞
2、击43平2600K。弧柱区：21 6000-8000K,直流焊机极性接法,直流正接：工件接阳极，焊条接阴极。适用于工件受热较大，焊接厚大工件。直流反接：焊条接阳极，工件接阴极。适用于工件受热较小，焊接薄小工件。,焊条钢芯性能、化学成分、规格GB1300-77 已标准化,二.焊条药皮“作用”非常重要,由焊条芯和药皮组成,焊 条,焊条药皮成分与作用,焊条的分类,按药皮的化学性质分类：（1）酸性焊条 焊缝中氧、氮含量高，合金元素烧损大；脱硫能力差，氢含量较高，塑性和韧性较差；但具有良好的工艺性，对油、锈、水不敏感；可采用直流或交流焊接。（2）碱性焊条 氢、氧、氮含量低，力学性能好；但对油、锈、水较敏
3、感；电弧稳定性差，一般采用直流焊接。按用途分类：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、铸铁焊条等十余种。已经形成了一系列国家标准的型号和行业标准的牌号。,一 考虑母材的化学成分与力学性能1. 一般要求焊缝金属与母材等强度，因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。2. 焊接特种钢时，应选用专业焊条。保证焊缝金属的主要化学成分及性能与母材相同（等成分原则）。3. 焊接异种钢时，采用低匹配原则。低碳钢与低合金钢焊接时，可按异种钢接头中强度较低的钢材来选用焊条。二 考虑结构的使用条件 对承受动载荷或冲击载荷的焊缝，或结构复杂、大厚度的焊件，为保证焊缝具有较高的塑性、冲击韧性
4、、抗裂强度或低温性能要求较高时，应选用碱性焊条， 否则，选用酸性焊条。,焊条的选择原则,三 考虑焊条的工艺性 对焊前清理困难，且容易产生气孔的焊接件，应选用酸性焊条；若母材中含有碳、硫磷等较高，则选用抗裂性较好的碱性焊条。四 考虑焊接设备条件没有直流电焊机，则只能选择交直流两用的焊条。在确定了焊条牌号后，还应根据焊接件的厚度、焊接位置等条件选择焊条直径，板件越厚，焊条直径越大。,焊条的选择原则,焊接原理,应 用,4.1.2.2 埋弧自动焊,是指电弧埋在焊剂层下燃烧进行焊接的方法,适用于焊接中厚板结构的长焊缝，除了用于金属结构中构件的连接外，还可在基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。,埋弧焊时
5、电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧光不外露，所用的金属电极是不间断送进的裸焊丝。,埋弧自动焊的焊接过程与特点,焊剂丛焊剂漏斗中流出，均匀堆敷在焊件表面，焊丝由送丝机构自动送进，经导电嘴进入电弧区，焊接电源分别接在导电嘴和焊件上以产生电弧。,焊剂与焊丝焊剂作用：保护、脱氧、渗合金、去硫。,焊接电流大焊条连续,中、薄件接头不开坡口,焊弧区保护严密气体、杂质易浮出,弧光不外泄，烟尘小,埋弧自动焊的焊接特点,4.1.2.3 气体保护焊,气体保护焊：是以惰性气体氩气/CO2作为保护气体将电弧、熔化金属与周围空气隔离，防止空气与金属发生冶金反应的电弧焊。,气体保护焊的特点：,（1）采用明弧焊、
6、熔池可见性好，适用于全位置焊接，有利于焊接过程的机械化、自动化。（2）电弧热量集中，熔池小，热影响区窄，焊件变形小，尤其适用于薄板焊接。（3）可焊材料广泛，可用于各种黑色金属和非铁合金的焊接。,不熔化极氩弧焊,钨极氩弧焊（不熔化极氩弧焊）,(1)焊接过程：以高熔点的钍钨棒或铈钨棒为电极，与焊件之间产生电弧，熔化金属。(2)注意事项：A、为了减少钨极的烧损，焊接电流不宜过大，通常只适用于0.5-6mm的薄板。钨极氩弧焊的焊接工艺参数主要包括:钨极直径、焊接电流、电源种类和极性、喷嘴直径和氩气流量、焊丝直径等。B、在焊接钢、钛合金和铜合金时，应采用直流正接，这样可以使钨极处在温度较低的负极，减少钨
7、极熔化烧损，并有利于焊件的熔化。C、焊接铝、镁及其合金时，采用交流电源，即可减少钨极烧损，又可获得“阴极破碎”作用。,(3)应用： 用于焊接易氧化非铁金属（铝、镁、铜及合金）及高强度合金、不锈钢、耐热钢等。(4)特点：A、焊缝质量好，成型美观。B、焊接热影响区和变形较小。C、操作性能好。D、适用于焊接易氧化金属，但焊剂成本高。,钨极氩弧焊（不熔化极氩弧焊）,熔化极氩弧焊,熔化极氩弧焊 焊丝既作电极又作焊条。,熔化极氩弧焊,（1）焊接过程： 它是利用焊丝做电极并兼做焊缝填充金属。（2）注意事项： 熔化极氩弧焊均采用直流反接，以提高电弧的稳定性。焊接电流的范围增大，可焊接中厚板，例如焊接镁铝合金时
8、，当焊接电流为450A时，不开坡口可一次焊透20mm，同样厚度用钨极氩弧焊则要焊6-7层。（3）应用： 适合于焊接厚度是8-25mm的焊件。,（1）可以焊接各种金属，尤其是在焊接过程中易氧化的有色金属和稀有金属。 （2）电弧稳定，飞溅小，焊缝致密、美观。 （3）保护中的电弧可见，便于操作。 （4）热量集中，熔池小、焊接速度快，热影响区窄，工件焊后变形小。,熔化极氩弧焊的特点,二氧化碳气体保护焊,CO2焊接,（1）焊接过程：它以连续送进的焊丝作为电极，靠焊丝和焊件之间产生的电弧熔化金属与焊丝，以自动或半自动方式进行焊接。（2）特点：A、CO2来源广，价格低，生产率比手工电弧焊提高1-4倍。B、C
9、O2电弧穿透能力强，熔深大，焊接速度快。C、焊缝氢含量低，焊丝中Mn含量高，脱硫作用好，因而焊接接头的抗裂性好，品质良好。D、电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，焊接热影响区较小。E、CO2气体保护焊是明弧焊，可以清楚的看见焊接过程，容易发现问题及时处理。且CO2气体保护焊半自动适于各种位置的焊接。,二氧化碳气体保护焊,（3）焊接规范： 包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、送丝速度、电源极性、焊接速度和保护电流量。（4）应用： 用于焊接低碳钢和低合金钢，也可用于耐磨零件的堆焊，铸钢件的补焊，但是不适于焊接易氧化的非铁金属及其合金。（5）注意事项： CO2气体保护焊时，为了减少飞溅、保护电弧稳定，要求
10、使用直流焊机，且大多采用直流反接，焊接时，CO2流量通常为515L/min，保护气体偏大或偏小均会使保护效果变差。,二氧化碳气体保护焊,二氧化碳气体保护焊,2017/6/26,第六章 等离子弧焊,26,一、等离子弧的形成 借助外部拘束条件使弧柱受到压缩的电弧，也称压缩电弧。机械压缩效应：等离子弧发生器的喷嘴孔道 热压缩效应 ：冷却水 磁压缩效应 ：电弧电流产生的磁场,4.1.2.4 等离子弧焊,4.1.2.4 等离子弧焊,特点：1、温度高，能量密度大，穿透能力强；2、焊接速度快，生产率高，热影响区小，焊接变形小，焊缝质量好；3、电弧挺直性好，当电流小于0.1A时，电弧仍能稳定燃烧，因此可以焊接
11、0.025mm厚的薄板。4、设备及控制线路较复杂，气体消耗量大，只宜在室内焊接。,4.1.2.5 电渣焊,电渣焊-利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源进行焊接的工艺方法。电渣焊一般都是在垂直立焊位置进行焊接的，其焊接过程如图所示,生产效率高，成本低；焊接品质好；焊接应力小；热影响区大，一般电渣焊后都要进行热处理或在焊丝、焊剂中配入钒、钛等元素以细化焊缝组织。,4.1.2.5 电渣焊,4.1.2.5 电渣焊,4.1.2.6 激光焊接,它以高能量密度的激光束作为热源，对金属进行熔化形成焊接接头的特种熔化焊接方法。,激光焊接基本原理：,其作用是使激光束准确聚焦并且可以调整聚焦位置。,激发具有亚
12、稳态能级结构的物质产生受激辐射，输出大量的光能。,图5.28激光焊接示意图1激光器；2信号器；3激光束；4聚集系统；5辅助能源；6焊件；7工作台；8信号器；9观测瞄准器；10程控设备,激光焊接应用,激光焊接技术被用于对金属和非金属材料的焊接、切割、穿孔。激光焊接(主要是脉冲激光点焊)特别适合焊接微型、精密、排列非常密集和热敏感材料的焊件，已广泛应用于微电子元件的焊接。如集成电路内外引线焊接，微型继电器、电容器、石英晶体的管壳封焊，以及仪表游丝的焊接等。,(1)激光辐射的能量释放极其迅速，点焊过程只有几毫秒。这不仅提高了生产率，而且被焊材料不易氧化。因此可以在大气中进行焊接，不需要气体保护或真空
13、环境。(2)激光焊接的能量密度很高，热量集中，作用时间很短。所以焊接热影响区极小，焊件不变形，特别适用于热敏感材料的焊接。,激光焊接的特点,(3)激光束可用反射镜或偏转棱镜将其在任何方向上弯曲或聚焦，可以用光导纤维引到难以接近的部位。激光还可以通过透明材料壁进行聚焦，因此可以焊接一般焊法难以接近或无法安置的焊点。(4)激光可对绝缘材料直接焊接，焊接异种金属材料也比较容易，甚至能把金属与非金属焊在一起。,缺点：设备昂贵，能量转化率低（5-20），加工定位要求高。,激光焊接的特点,4.1.2.7 真空电子束焊接,对于锆、钛、铌、钼等稀有金属及其合金的焊接难题直到真空电子束焊接技术出现，才得到解决。
14、焊接原理：通过材料的熔融和汽化使材料达到牢固地结合。利用经过聚焦的高速运动的电子束撞击焊件时，动能转化为热能，从而使焊件连接处熔化形成焊缝。,图5.27真空电子束焊示意图1真空室；2焊件；3电子束；4磁性偏转装置；5聚焦透镜；6阳极；7阴极；8灯丝；9交流电源；10直流高压电源；11，12直流电源；13排气装置,4.1.2.7 真空电子束焊接,集束功率密度可达109瓦/厘米2 ，束径可达几微米！,被光斑照射的局部范围内，在几分之一微秒时间内温度可达几千度以上。,控制灵活，适应性强。,熔合好，无气孔、,特别适合焊接难熔、活性、高纯度金属及小零件的焊接,缺点：设备复杂，成本高，尺寸受限制，生产效率
15、低。,4.1.3 压焊,电阻焊-利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热、将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为：点焊、缝焊和对焊。,4.1.3.1电阻焊,点焊,通电、加压电阻发热-金属熔化形成焊点。,是利用柱状铜合金电极，在两块搭接焊件接触面之间形成焊点，而将工件连接在一起的焊接方法。,包括预压通电断电维持休止。焊接第二点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称点焊分流现象。,主要适用于厚度小于4mm的薄板、冲压结构及线材的焊接。广泛用于制造汽车、车厢、飞机等薄壁结构以及罩壳和轻工业。,点焊的应用,缝焊,主要用于制造厚度小于3mm、要求密封性的薄壁结构。如
16、：油箱、小型容器、管道等。缺点：焊接分流作用大，需要焊接电流比点焊增加15-40%。,缝焊的应用与缺点,电阻对焊,闪光对焊,摩擦焊-利用焊件相互摩擦产生的热量，同时加压进行焊接的焊接方法。,4.1.3.2 摩擦焊,(1)在摩擦焊过程中，焊件接触表面的氧化膜与杂质被清除，因此接头组织致密，不易产生气孔、夹渣等缺陷，接头质量好而且稳定。(2)可焊接的金属范围较广，不仅可焊同种金属，也可以焊接异种金属。(3)焊接操作简单，不需焊接材料，容易实现自动控制，生产率高(4)电能消耗少(只有闪光对焊的1/10一l/15)。(5) 易于实现机械化和自动化缺点：设备复杂，一次性投资大；只适合于圆盘状或平板结构。,
