焊接原理与工艺

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1、焊接原理与工艺焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接过程的实质是利用加 热或加压力等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料 牢固的连接起来。焊接在现代工业生产中具有十分重要的作用，如舰船的船体，高炉炉壳， 建筑构架，锅炉与压力容器，车厢及家用电器，汽车车身等工艺产品的制 造，都离不开焊接。焊接方法在制造大型结构件和复杂机器部件时，更显 得优越。它可以用化大为小，化复杂为简单的办法来准备胚料，然后用逐 次装配焊接的方法拼小成大，拼简单成复杂。这是其它工艺方法难以做到 的。在制造大型机器设备时，还可以采用铸 -焊或锻-焊复合工艺。这样， 只有小型铸，锻设备的工厂也可以生产出大型

2、零部件。用焊接方法还可以 制成双金属构件，使其在现代工业中的应用日趋广泛。焊接方法的种类很多，有电弧焊，埋弧焊，气体保护焊，点焊，缝焊 电渣焊等。电阻焊电阻焊是利用电流通过焊件及其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。由于工件的总电阻很小，为使工件能在极短时间内迅速加热，必须采 用很大的焊接电流（几千到几万安培）。与其它焊接方法相比，电阻焊具有生产力高，焊接变形小，劳动条件 好，不需另加焊接材料，操作简便，易实现机械化等优点。但设备较一般 焊接复杂，耗电量大，适用的接头形式与可焊工件厚度（或断面尺寸）受 到限制。电阻焊分为点焊，缝焊和对焊三

3、种形式。一 点焊点焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面焊成一个焊点的焊 接方法。点焊时，先加压使两个工件紧密接触，然后接通电流。由于两工件接 触处电阻较大，电流流过所产生的电阻热使该处温度迅速生高，局部金属 可达熔点温度，被融化形成液态熔核。断电后，继续保持压力或加大压力， 使熔核在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。而电极与工件的接触处， 所产生的热量因被导热性好的铜（或铜合金）电极及冷却水传走，因此温 升有限，不会出现焊合现象。焊完一个点后，电极（或工件）将移至另一点进行焊接。当焊接下一个 点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称为分流现象。分流将使焊接 处电流减小，影响焊接质量。因

4、此两个相邻焊点之间应有一定距离。工件 厚度越大，焊件导电性越好，则分流现象越严重，故点距应加大。影响点焊质量的主要因素有焊接电流，通电时间，电极压力及工件表面 清理情况等。根据焊接时间的长短和电流大小，常把点焊焊接规范分为硬 规范和软规范。硬规范是指在较短时间内通以大电流的规范。它的生产率 高，焊件变形小，电极磨损慢，但要求设备功率大，规范应控制精确。适 合焊接导热性能较好的金属。软规范是指在较长时间内通以较小电流的规 范。它的生产率低，但可选用功率小的设备焊接较厚的工件，更适合焊接 有淬硬倾向的金属。点焊电极压力应保证工件紧密接触顺利通电，同时依靠压力消除熔核凝 固时可能产生的缩孔和缩松。工

5、件厚度越大，材料高温强度越大（如耐热 钢），电极压力也应越大。但压力过大时，将使焊接电阻减小，从电极散失的热量将增加，也使电极在工件表面的压坑加深。因此电极压力应选择合 适。焊件的表面状态对焊接质量影响很大。如焊接表面存在氧化膜，泥垢等， 将使焊件间电阻显著增大，甚至存在局部不导电而影响电流通过。因此焊 前必须对工件进行清理。点焊主要适用于厚度为4mm以下的薄板，冲压结构及线材的焊接，每 次焊一个点或一次焊多个点。目前，点焊已广泛用于制造汽车，车厢，飞 机的薄壁结构以及罩壳和轻工，生活用品等。二 缝焊缝焊过程与点焊相似，只是用旋转的圆盘状滚动电极代替柱状电极。 焊接时，盘状电极压紧焊件并转动（

6、也带动焊件向前移动），配合断续通电， 即形成连续重叠的焊点。因此称为缝焊。缝焊时，焊点相互重叠 50%以上，密封性好。主要用于制造要求密封性 的薄壁结构。如油箱，小型容器与管道等。但因缝焊过程分流现象严重， 焊接相同厚度的工件时，焊接电流约为点焊的 1.52 倍。因此要使用大功 率焊机，用精确的电气设备控制间断通电的时间。缝焊只适用于厚度 3mm 以下的薄板结构。三 对焊对焊是利用电阻热使两个工件在整个接触面上焊接起来的一种方法， 根据焊接操作方法的不同又可分为电阻对焊和闪光对焊。（1）电阻对焊 将两个工件装夹在对焊机的电极钳口中，施加预压力使两 个工件端面接触，并被压紧，然后通电。当电流通过

7、工件和接触端面时产 生电阻热，将工件接触处迅速加热到塑性状态，再对工件施加较大的顶锻 力并同时断电，使接头在高温下产生一定的塑性而焊接起来。电阻对焊操作简单，接头比较光滑。但焊接前应认真加工和清理端面， 否则易造成加热不匀，焊接不牢的现象。此外，高温端面易发生氧化，质 量不易保证。电阻对焊一般只用于焊接截面形状简单，直径小于20mm和 强度要求不高的工件。（2）闪光对焊 将两工件端面稍加清理后夹在电极钳口内，接通电源并 使两工件轻微接触。因工件表面不平，首先只是某些点接触，强电流通过 时，这些接触点的金属即被迅速加热熔化，甚至蒸发，在蒸汽压力和电磁 力的作用下，液体金属发生爆破，以火花形式从接触处飞出而形成“光”。 此时应继续送进工件，保持一定闪光时间，待焊接端面全部被加热熔化时， 迅速对焊件施加顶锻力并切断电源，焊件在压力作用下产生塑性变形而焊 在一起。在闪光对焊的焊接过程中，工件端面的氧化物和杂质，一部分被闪光火 花带走，另一部分在最后加压时随液态金属挤出，因此接头中夹渣少，质 量好，强度高。闪光对焊的缺点是金属损耗较大，闪光火花易玷污其它设 备与环境，接头处焊后有毛刺需加工清理。闪光对焊常用于对重要工件的焊接。可焊相同金属件，也可以焊接一些 异种金属。被焊接直径可小到 0.01mm 的金属丝，也可以是断面大到 20000mm2 的金属棒和金属型材。