2014造價(jià)工程師技術(shù)與計(jì)量(安裝)：焊接的分類及特點(diǎn)

　　焊接的分類及特點(diǎn)

　　按照焊接過程中金屬所處的狀態(tài)及工藝的特點(diǎn)，可以將焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。

　　1.熔化焊

　　熔化焊是利用局部加熱的方法將聯(lián)接處的金屬加熱至熔化狀態(tài)而完成的焊接方法，可形成牢固的焊接接頭。

　　(1) 氣焊

　　氣焊所用的可燃?xì)怏w與氣割相同，主要有乙炔、液化石油氣(丙烷、丁烷、丙烯等)和氫氣等，氧氣為助燃?xì)怏w。

　　氣焊用的焊絲起填充金屬的作用，焊接時(shí)與熔化的母材一起組成焊縫金屬。因此，應(yīng)根據(jù)工件的化學(xué)成份和機(jī)械性能選用相應(yīng)成份或性能的焊絲，有時(shí)也可以用從被焊板材上切下的條料作焊絲。

　　焊接有色金屬、鑄鐵和不銹鋼時(shí)，還應(yīng)采用焊粉(熔劑)，用以消除覆蓋在焊材及熔池表面上的難熔的氧化膜和其它雜質(zhì)，并在熔池表面形成一層熔渣，保護(hù)熔池金屬不被氧化，排除熔池中的氣體、氧化物及其它雜質(zhì)，提高熔化金屬的流動(dòng)性，使焊接順利并保證質(zhì)量和成形。

　　氣焊主要應(yīng)用于薄鋼板、低熔點(diǎn)材料(有色金屬及其合金)、鑄鐵件和硬質(zhì)合金刀具等材料的焊接，以及磨損、報(bào)廢車件的補(bǔ)焊、構(gòu)件變形的火焰矯正等。

　　氣焊的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單(氧氣瓶、乙炔瓶、回火保險(xiǎn)器、焊炬、減壓器、氧氣、乙炔、輸送管等)使用靈活;對(duì)鑄鐵及些有色金屬的焊接有較好的適應(yīng)性;在電力供應(yīng)不足的地方需要焊接時(shí)，氣焊可以發(fā)揮更大的作用。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率較低;焊接后工件變形和熱影響區(qū)較大;較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

　　(2) 電弧焊

　　電弧焊是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法，它的原理是利用電弧放電(俗稱電弧燃燒)所產(chǎn)生的熱量將焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫，從而獲得牢固接頭的焊接過程。電弧焊焊接低碳鋼或低合金鋼時(shí)，電弧中心部分的溫度可達(dá)6000～8000℃，兩電極的溫度可達(dá)到2400～2600℃。

　　1) 手弧焊

　　手工電弧焊可以進(jìn)行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多位置焊接。另外由于電弧焊設(shè)備輕便，搬運(yùn)靈活，可以在任何有電源的地方進(jìn)行維修及裝配中的短縫的焊接作業(yè)。特別適用于難以達(dá)到部位的焊接。適用于各種金屬材料、各種厚度和各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。如工業(yè)用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及合金。

　　2) 埋弧焊

　　埋弧焊也是利用電弧作為熱源的焊接方法。埋弧焊時(shí)電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，電弧光不外露。埋弧有自動(dòng)埋弧焊和半自動(dòng)埋弧焊兩種方式。前者的焊絲送進(jìn)和電弧移動(dòng)都由專門的機(jī)頭自動(dòng)完成，后者的焊絲送進(jìn)由機(jī)械完成，電弧移動(dòng)則由人工進(jìn)行。埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn)是：

　?、?熱效率較高，熔深大，工件的坡口可較小，減少了填充金屬量;

　?、?焊接速度高，當(dāng)焊接厚度為8～10mm的鋼板時(shí)，單絲埋弧焊速度可達(dá) 50～80cm/min;

　　③ 焊劑的存在不僅能隔開熔化金屬與空氣的接觸，而且使熔池金屬較慢地凝固，減少了焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的可能性。

　　但由于采用顆粒狀焊劑，這種焊接方法一般只適用于平焊位置，且不能直接觀察電弧與坡口的相對(duì)位置，容易焊偏。另外，不適于焊接厚度小于l mm的薄板。

　　由于埋弧焊熔深大，生產(chǎn)效率高，機(jī)械化操作的程度高，因而適于焊接中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)焊縫。在造船、鍋爐與壓力容器、橋梁、起重機(jī)械、鐵路車輛、工程機(jī)械、重型機(jī)械和冶金機(jī)械、核電站結(jié)構(gòu)和海洋結(jié)構(gòu)等制造部門有著廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)今焊接生產(chǎn)中最普遍使用的焊接方法之一。埋弧焊能焊的材料已從碳素結(jié)構(gòu)鋼發(fā)展到低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼等以及某些有色金屬，如鎳基合金、鈦合金和銅合金等。

　　3) 氣體保護(hù)電弧焊(氣電焊)

　　用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱為氣體保護(hù)電弧焊，簡(jiǎn)稱氣電焊

　　氣電焊與其它焊接方法相比，具有以下特點(diǎn)：

　　電弧和熔池的可見性好，焊接過程中可根據(jù)熔池情況調(diào)節(jié)焊接參數(shù);

　　焊接過程操作方便，沒有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣;

　　電弧在保護(hù)氣流的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小;

　　有利于焊接過程的機(jī)械化和自動(dòng)化，特別是空間位置的機(jī)械化焊接;

　　可以焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)和易形成高熔點(diǎn)氧化膜的鎂、鋁、鈦及其合金;

　　可以焊接薄板;

　　在室外作業(yè)時(shí)，需設(shè)擋風(fēng)裝制，否則氣體保護(hù)效果不好，甚至很差;

　　電弧的光輻射很強(qiáng);

　　焊接設(shè)備比較復(fù)雜，比焊條電弧焊設(shè)備價(jià)格高。

　　氣電焊通常按照電極是否熔化和保護(hù)氣體不同，分為不熔化極(鎢極)惰性氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊，氧化混合氣體保護(hù)焊、CO2氣體保護(hù)焊和管狀焊絲氣體保護(hù)焊。

　?、?鎢極(不熔化極)惰性氣體保護(hù)焊。鎢極惰性氣體保護(hù)焊是在惰性氣體的保護(hù)下，利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(如果使用填充焊絲)一種焊接方法。焊接時(shí)惰性形成氣體保護(hù)層隔絕空氣，以防止其對(duì)鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而可獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫，惰性氣體主要采用氬氣。

　　鎢極氬弧焊接操作方式分為手工焊、半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊三類。鎢極惰性氣體保護(hù)焊具有下列優(yōu)點(diǎn)：不和金屬反應(yīng)，并自動(dòng)清除工件表面氧化膜的作用，可焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)的有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼等和各種合金;適用于薄板及超薄板材料焊接;可進(jìn)行各種位置的焊接，也是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。不足之處是熔深淺，熔敷速度小，生產(chǎn)率較低;其微粒有可能進(jìn)入熔池，造成污染(夾鎢);惰性氣體(氬氣、氦氣)較貴，生產(chǎn)成本較高。

　　鎢極惰性氣體保護(hù)焊所焊接的板材厚度范圍，從生產(chǎn)率考慮以3mm以下為宜。對(duì)于某些黑色和有色金屬的厚壁重要構(gòu)件(如壓力容器及管道)，為了保證高的焊接質(zhì)量，也采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊。

　　② 熔化極氣體保護(hù)焊。這種方法也是利用連續(xù)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護(hù)電弧來進(jìn)行焊接。與鎢極氣體保護(hù)焊不同的是，作為焊極的焊絲在焊接過程中熔化為液態(tài)金屬，填充在焊縫處。因此其除具備不熔化極氣體保護(hù)焊的主要優(yōu)點(diǎn)(可進(jìn)行各種位置的焊接;適用于有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼、碳鋼、合金鋼絕大多數(shù)金屬的焊接)外，同時(shí)也具有焊接速度較快，熔敷效率較高等優(yōu)點(diǎn)。

　　③ CO2 氣體保護(hù)焊。CO2 氣體保護(hù)焊屬熔化極氣體保護(hù)焊，其具有生產(chǎn)效率高、焊接變形小、適用范圍廣等特點(diǎn)。焊接時(shí)電弧為明弧焊，可見性好，采用半自動(dòng)焊接法進(jìn)行曲線焊縫和空間位置焊縫的焊接十分方便，操作簡(jiǎn)單，容易掌握，但不足之處是焊接飛濺較大，防風(fēng)能力差。CO2 氣體保護(hù)焊是目前廣泛應(yīng)用的一種電弧焊方法，主要用于汽車、船舶、管道、機(jī)車車輛、集裝箱、礦山及工程機(jī)械、電站設(shè)備和建筑等金屬結(jié)構(gòu)的焊接。從被焊件材質(zhì)上看，CO2氣體保護(hù)焊可以焊接碳鋼和低合金鋼;從工件厚度上看，采用鋼絲短路過渡的方法，可以焊接薄板;采用粗絲熔滴過渡的方法，可以焊接中、厚板;從焊接位置上看，可以進(jìn)行全位置焊接，也可以進(jìn)行平焊、橫角焊及其他空間位置的焊接。

　　(3) 等離子弧焊

　　等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊，其等離子弧是自由電弧壓縮而成的，叫轉(zhuǎn)移電弧。其離子氣為氬氣、氮?dú)?、氦氣或其中二者之混合氣。等離子弧的能量集中，溫度高，焰流速度大。這些特性使得等離子弧廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂和堆焊。

　　等離子弧焊與鎢極惰性氣體保護(hù)焊相比，有以下特點(diǎn)：

　　1)等離子弧能量集中、溫度高，對(duì)于大多數(shù)金屬在一定厚度范圍內(nèi)都能獲得小孔效應(yīng)，可以得到充分熔透，反面成形均勻的焊縫;

　　2)電弧挺度好，等離子弧的擴(kuò)散角僅5°左右，基本上是圓柱形，弧長(zhǎng)變化對(duì)工件上的加熱面積和電流密度影響比較小。所以，等離子弧焊弧長(zhǎng)變化對(duì)焊縫成形的影響不明顯;

　　3)焊接速度比鎢極惰性氣體保護(hù)焊快;

　　4)能夠焊接更細(xì)、更薄的工件(如1mm以下極薄金屬的焊接);

　　5)其設(shè)備比較復(fù)雜、費(fèi)用較高，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)匹配也比較復(fù)雜。

　　(4) 電渣焊 電渣焊是利用電流通過液體熔渣時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。

　　(5) 激光焊 激光焊是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方式。

　　(6) 電子束焊 電子束焊是利用加速和聚集的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。

　　2.壓力焊

　　壓力焊是利用焊接時(shí)施加一定壓力而完成焊接的方法。這類焊接有兩種形式，可加熱后施壓，亦可直接冷壓焊接，其壓接接頭較牢固。

　　(1) 電阻焊

　　電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并通以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。

　　電阻焊方法主要有四種：即點(diǎn)焊、縫焊、凸焊和對(duì)焊。

　　(2) 超聲波焊

　　塑料超聲波焊接的原理是使塑料的焊接面在超聲波能量的作用下作高頻機(jī)械振動(dòng)而發(fā)熱熔化，同時(shí)施加焊接壓力，從而把塑料焊接在一起。

　　3.釬焊

　　釬焊是把比被焊金屬熔點(diǎn)低的釬料金屬加熱熔化至液態(tài)，然后使其滲透到被焊金屬接縫的間隙中而達(dá)到結(jié)合的方法。釬焊接頭一般強(qiáng)度較低，耐熱性差。

　　釬焊的優(yōu)點(diǎn)是容易保證焊件的尺寸精度，同時(shí)對(duì)于焊件母材的組織及性能的影響也比較小;適用于各種金屬材料、異種金屬和金屬與非金屬的連接;。釬焊的缺點(diǎn)是釬焊接頭的耐熱能力比較差，接頭強(qiáng)度比較低，釬焊時(shí)表面清理及焊件裝配質(zhì)量的要求比較高。

　　例題1. 在焊接方法分類中，屬于熔化焊的有( )。

　　A.電阻焊 B.氣電焊

　　C.等離子弧焊 D.電子束焊

　　答案：B.氣電焊 C.等離子弧焊 D.電子束焊

　　例題2.與熔化極氬弧焊相比，鎢極氬弧焊的特點(diǎn)為( )。

　　A.焊接速度快 B.熔敷效率較高

　　C.適用于有色金屬及不銹鋼的焊接 D.適用于薄板及超薄板的焊接

　　答案：D

　　例題3.熱效率高、熔深大、焊接速度快、機(jī)械化操作程度高，因而適用于中厚板結(jié)構(gòu)平焊位置長(zhǎng)焊縫的焊接，其焊接方法為( )。

　　A.埋弧焊 B.鎢極惰性氣體保護(hù)焊

　　C.熔化極氣體保護(hù)焊 D.等離子弧焊

　　答案：A.埋弧焊

　　例題4.電弧挺度好，溫度高，能夠焊接更細(xì)、更薄的工件，甚至可以焊接1mm以下極薄的金屬，此種焊接方法為( )

　　A. 氣焊 B. 鎢極惰性氣體保護(hù)焊

　　C. CO2氣體保護(hù)焊 D. 等離子弧焊

　　答案：D. 等離子弧焊

　　例題5.適用于各種金屬、異種金屬和金屬與非金屬的焊接，并可以焊接粗細(xì)、厚薄相差很大的零件，但接頭的耐熱能力較差、強(qiáng)度較低的焊接方法為( )。

　　A.氣焊 B.等離子弧焊 C.激光焊 D.釬焊

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