隨著生產(chan) 的發展和科學技術的進步,電焊技術焊接已成為(wei) —門獨立的學科,並廣泛應用於(yu) 宇航、航空、核工業(ye) 、造船、建築及機械製造等工業(ye) 部門,在我國的國民經濟發展中,尤其是製造業(ye) 發展中,電焊技術是一種不可缺少的加工手段。電焊工是一個(ge) 機械製造和機械加工的工種,在加工和製造行業(ye) 是一個(ge) 很重要的工種,目前我國的加工製造業(ye) 缺少很多這方麵的人才,高級藍領的待遇相比白領還要高。
電焊的種類比較多,目前常用的有以下幾種
電弧焊
電弧焊是目前應用最廣泛的焊接方法。它包括有:手弧焊、埋弧焊、鎢極氣體(ti) 保護電弧焊、等離子弧焊、熔化極 氣體(ti) 保護焊等。絕大部分電弧焊是以電極與(yu) 工件之間燃燒的電弧作熱源。在形成接頭時,可以采用也可以不采用填充金屬。所用 的電極是在焊接過程中熔化的焊絲(si) 時,叫作熔化極電弧焊,諸如手弧焊、埋弧焊、氣體(ti) 保護電弧焊、管狀焊絲(si) 電 弧焊等;所用的電極是在焊接過程中不熔化的碳棒或鎢棒時,叫作不熔化極電弧焊,諸如鎢極氬弧焊、等離子弧 焊等。
相關(guan) 書(shu) 籍
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(1)手弧焊
手弧焊是各種電弧焊方法中發展最早、目前仍然應用最廣的一種焊接方法。它是以外部塗有塗料的焊條作電極和 填充金屬,電弧是在焊條的端部和被焊工件表麵之間燃燒。塗料在電弧熱作用下一方麵可以產(chan) 生氣體(ti) 以保護電弧 ,另一方麵可以產(chan) 生熔渣覆蓋在熔池表麵,防止熔化金屬與(yu) 周圍氣體(ti) 的相互作用。熔渣的更重要作用是與(yu) 熔化金 屬產(chan) 生物理化學反應或添加合金元素,改善焊縫金屬性能。手弧焊設備簡單、輕便,操作靈活。可以應用於(yu) 維修及裝配中的短縫的焊接,特別是可以用於(yu) 難以達到的部位的 焊接。手弧焊配用相應的焊條可適用於(yu) 大多數工業(ye) 用碳鋼、不鏽鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及其合金。
(2)埋弧焊
埋弧焊是以連續送時的焊絲(si) 作為(wei) 電極和填充金屬。焊接時,在焊接區的上麵覆蓋一層顆粒狀焊劑,電弧在焊劑層 下燃燒,將焊絲(si) 端部和局部母材熔化,形成焊縫。在電弧熱的作用下,上部分焊劑熔化熔渣並與(yu) 液態金屬發生冶金反應。熔渣浮在金屬熔池的表麵,一方麵可以保 護焊縫金屬,防止空氣的汙染,並與(yu) 熔化金屬產(chan) 生物理化學反應,改善焊縫金屬的成分及性能;另一方麵還可以 使焊縫金屬緩慢泠卻。埋弧焊可以采用較大的焊接電流。與(yu) 手弧焊相比,其最大的優(you) 點是焊縫質量好,焊接速度高。因此,它特別適於(yu) 焊接大型工件的直縫的環縫。而且多數采用機械化焊接。埋弧焊已廣泛用於(yu) 碳鋼、低合金結構鋼和不鏽鋼的焊接。由於(yu) 熔渣可降低接頭冷卻速度,故某些高強度結構鋼、 高碳鋼等也可采用埋弧焊焊接。
(3)鎢極氣體(ti) 保護電弧焊
這是一種不熔化極氣體(ti) 保護電弧焊,是利用鎢極和工件之間的電弧使金屬熔化而形成焊縫的。焊接過程中鎢極不 熔化,隻起電極的作用。同時由焊炬的噴嘴送進氬氣或氦氣作保護。還可根據需要另外添加金屬。在國際上通稱 為(wei) TIG焊。鎢極氣體(ti) 保護電弧焊由於(yu) 能很好地控製熱輸入,所以它是連接薄板金屬和打底焊的一種極好方法。這種方法幾乎 可以用於(yu) 所有金屬的連接,尤其適用於(yu) 焊接鋁、鎂這些能形成難熔氧化物的金屬以及象鈦和鋯這些活潑金屬。這 種焊接方法的焊縫質量高,但與(yu) 其它電弧焊相比,其焊接速度較慢。
(4)等離子弧焊
等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊。它是利用電極和工件之間地壓縮電弧(叫轉發轉移電弧)實現焊接的。所 用的電極通常是鎢極。產(chan) 生等離子弧的等離子氣可用氬氣、氮氣、氦氣或其中二者之混合氣。同時還通過噴嘴用 惰性氣體(ti) 保護。焊接時可以外加填充金屬,也可以不加填充金屬。等離子弧焊焊接時,由於(yu) 其電弧挺直、能量密度大、因而電弧穿透能力強。等離子弧焊焊接時產(chan) 生的小孔效應, 對於(yu) 一定厚度範圍內(nei) 的大多數金屬可以進行不開坡口對接,並能保證熔透和焊縫均勻一致。因此,等離子弧焊的 生產(chan) 率高、焊縫質量好。但等離子弧焊設備(包括噴嘴)比較複雜,對焊接工藝參數的控製要求較高。鎢極氣體(ti) 保護電弧焊可焊接的絕大多數金屬,均可采用等離子弧焊接。與(yu) 之相比,對於(yu) 1mm以下的極薄的金屬的焊 接,用等離子弧焊可較易進行。
(5)熔化極氣體(ti) 保護電弧焊
這種焊接方法是利用連續送進的焊絲(si) 與(yu) 工件之間燃燒的電弧作熱源,由焊炬噴嘴噴出的氣體(ti) 保護電弧來進行焊接 的。熔化極氣體(ti) 保護電弧焊通常用的保護氣體(ti) 有:氬氣、氦氣、CO2氣或這些氣體(ti) 的混合氣。以氬氣或氦氣為(wei) 保護氣時 稱為(wei) 熔化極惰性氣體(ti) 保護電弧焊(在國際上簡稱為(wei) MIG焊);以惰性氣體(ti) 與(yu) 氧化性氣體(ti) (O2,CO2)混合氣為(wei) 保護氣體(ti) 時,或以CO2氣體(ti) 或CO2+O2混合氣為(wei) 保護氣時,或以CO2氣體(ti) 或CO2+O2混合氣為(wei) 保護氣時,統稱為(wei) 熔化極活性氣 體(ti) 保護電弧焊(在國際上簡稱為(wei) MAG焊)。熔化極氣體(ti) 保護電弧焊的主要優(you) 點是可以方便地進行各種位置的焊接,同時也具有焊接速度較快、熔敷率高等優(you) 點。熔化極活性氣體(ti) 保護電弧焊可適用於(yu) 大部分主要金屬,包括碳鋼、合金鋼。熔化極惰性氣體(ti) 保護焊適用於(yu) 不 鏽鋼、鋁、鎂、銅、鈦、鋯及鎳合金。利用這種焊接方法還可以進行電弧點焊。
(6)管狀焊絲(si) 電弧焊
管狀焊絲(si) 電弧焊也是利用連續送進的焊絲(si) 與(yu) 工件之間燃燒的電弧為(wei) 熱源來進行焊接的,可以認為(wei) 是熔化極氣體(ti) 保 護焊的一種類型。所使用的焊絲(si) 是管狀焊絲(si) ,管內(nei) 裝有各種組分的焊劑。焊接時,外加保護氣體(ti) ,主要是CO。焊 劑受熱分解或熔化,起著造渣保護溶池、滲合金及穩弧等作用。管狀焊絲(si) 電弧焊除具有上述熔化極氣體(ti) 保護電弧焊的優(you) 點外,由於(yu) 管內(nei) 焊劑的作用,使之在冶金上更具優(you) 點。管 狀焊絲(si) 電弧焊可以應用於(yu) 大多數黑色金屬各種接頭的焊接。管狀焊絲(si) 電弧焊在一些工業(ye) 先進國家已得到廣泛應用。
電阻焊
這是以電阻熱為(wei) 能源的一類焊接方法,包括以熔渣電阻熱為(wei) 能源的電渣焊和以固體(ti) 電阻熱為(wei) 能源的電阻焊。電阻焊包括:電阻點焊,塗焊,縫焊,高頻焊,閃光對焊。由於(yu) 電渣焊更具有獨特的特點,故放在後麵介紹。這裏主要介紹幾種固體(ti) 電阻熱為(wei) 能源的電阻焊,主要有點焊、縫焊 、凸焊及對焊等。電阻焊一般是使工件處在一定電極壓力作用下並利用電流通過工件時所產(chan) 生的電阻熱將兩(liang) 工件之間的接觸表麵熔 化而實現連接的焊接方法。通常使用較大的電流。為(wei) 了防止在接觸麵上發生電弧並且為(wei) 了鍛壓焊縫金屬,焊接過 程中始終要施加壓力。進行這一類電阻焊時,被焊工件的表麵善對於(yu) 獲得穩定的焊接質量是頭等重要的。因此,焊前必須將電極與(yu) 工件 以及工件與(yu) 工件間的接觸表麵進行清理。點焊、縫焊和凸焊的牾在於(yu) 焊接電流(單相)大(幾千至幾萬(wan) 安培),通電時間短(幾周波至幾秒),設備昂貴 、複雜,生產(chan) 率高,因此適於(yu) 大批量生產(chan) 。主要用於(yu) 焊接厚度小於(yu) 3mm的薄板組件。各類鋼材、鋁、鎂等有色金屬 及其合金、不鏽鋼等均可焊接。
高能束焊
這一類焊接方法包括:電子束焊和激光焊。
(1)電子束焊
電子束焊是以集中的高速電子束轟擊工件表麵時所產(chan) 生的熱能進行焊接的方法。電子束焊接時,由電子槍產(chan) 生電子束並加速。常用的電子束焊有:高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電 子束焊。前兩(liang) 種方法都是在真空室內(nei) 進行。焊接準備時間 (主要是抽真空時間)較長,工件尺寸受真空室大小限 製。電子束焊與(yu) 電弧焊相比,主要的特點是焊縫熔深大、熔寬小、焊縫金屬純度高。它既可以用在很薄材料的精密焊 接,又可以用在很厚的(最厚達300mm)構件焊接。所有用其它焊接方法能進行熔化焊的金屬及合金都可以用電子 束焊接。主要用於(yu) 要求高質量的產(chan) 品的焊接。還能解決(jue) 異種金屬、易氧化金屬及難熔金屬的焊接。但不適於(yu) 大批 量產(chan) 品。
(2)激光焊
激光焊是利用大功率相幹單色光子流聚焦而成的激光束為(wei) 熱源進行的焊接。這種焊接方法通常有連續功率激光焊 和脈衝(chong) 功率激光焊。激光焊優(you) 點是不需要在真空中進行,缺點則是穿透力不如電子束焊強。激光焊時能進行精確的能量控製,因而可 以實現精密微型器件的焊接。它能應用於(yu) 很多金屬,特別是能解決(jue) 一些難焊金屬及異種金屬的焊接。
釺焊
釺焊的能源可以是化學反應熱,也可以是間接熱能。它是利用熔點比被焊材料的熔點低的金屬作釺料,經過加熱 使釺料熔化,靠毛細管作用將釺料及入到接頭接觸麵的間隙內(nei) ,潤濕被焊金屬表麵,使液相與(yu) 固相之間互擴散而 形成釺焊接頭。因此,釺焊是一種固相兼液相的焊接方法。釺焊加熱溫度較低,母材不熔化,而且也不需施加壓力。但焊前必須采取一定的措施清除被焊工件表麵的油汙、 灰塵、氧化膜等。這是使工件潤濕性好、確保接頭質量的重要保證。釺料的液相線濕度高於(yu) 450℃而低於(yu) 母材金屬的熔點時,稱為(wei) 硬釺焊;低於(yu) 450℃時,稱為(wei) 軟釺焊。根據熱源或加熱方法不同釺焊可分為(wei) :火焰釺焊、感應 釺焊、爐中釺焊、浸沾釺焊、電阻釺焊等。釺焊時由於(yu) 加熱溫度比較低,故對工件材料的性能影響較小,焊件的應力變形也較小。但釺焊接頭的強度一般比 較低,耐熱能力較差。釺焊可以用於(yu) 焊接碳鋼、不鏽鋼、高溫合金、鋁、銅等金屬材料,還可以連接異種金屬、金屬與(yu) 非金屬。適於(yu) 焊 接受載不大或常溫下工作的接頭,對於(yu) 精密的、微型的以及複雜的多釺縫的焊件尤其適用。
其它方法
這些焊接方法屬於(yu) 不同程度的專(zhuan) 門化的焊接方法,其適用範圍較窄。主要包括以電阻熱為(wei) 能源的電渣焊、高頻焊 ;以化學能為(wei) 焊接能源的氣焊、氣壓焊、爆炸焊;以機械能為(wei) 焊接能源的摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊、擴散焊。
(1)電渣焊
如前麵所述,電渣焊是以熔渣的電阻熱為(wei) 能源的焊接方法。焊接過程是在立焊位置、在由兩(liang) 工件端麵與(yu) 兩(liang) 側(ce) 水冷 銅滑塊形成的裝配間隙內(nei) 進行。焊接時利用電流通過熔渣產(chan) 生的電阻熱將工件端部熔化。根據焊接時所用的電極形狀,電渣焊分為(wei) 絲(si) 極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊。電渣焊的優(you) 點是:可焊的工件厚度大(從(cong) 30mm到大於(yu) 1000mm),生產(chan) 率高。主要用於(yu) 在斷麵對接接頭及丁字接頭 的焊接。電渣焊可用於(yu) 各種鋼結構的焊接,也可用於(yu) 鑄件的組焊。電渣焊接頭由於(yu) 加熱及冷卻均較慢,熱影響區寬、顯微 組織粗大、韌性、因此焊接以後一般須進行正火處理。
(2)高頻焊
高頻焊是以固體(ti) 電阻熱為(wei) 能源。焊接時利用高頻電流在工件內(nei) 產(chan) 生的電阻熱使工件焊接區表層加熱到熔化或接近 的塑性狀態,隨即施加(或不施加)頂鍛力而實現金屬的結合。因此它是一種固相電阻焊方法。高頻焊根據高頻電流在工件中產(chan) 生熱的方式可分為(wei) 接觸高頻焊和感應高頻焊。接觸高頻焊時,高頻電流通過與(yu) 工 件機械接觸而傳(chuan) 入工件。感應高頻焊時,高頻電流通過工件外部感應圈的耦合作用而在工件內(nei) 產(chan) 生感應電流。高頻焊是專(zhuan) 業(ye) 化較強的焊接方法,要根據產(chan) 品配備專(zhuan) 用設備。生產(chan) 率高,焊接速度可達30m/min。主要用於(yu) 製造管 子時縱縫或螺旋縫的焊接。
(3)氣焊
氣焊是用氣體(ti) 火焰為(wei) 熱源的一種焊接方法。應用最多的是以乙炔氣作燃料的氧-乙炔火焰。由於(yu) 設備簡單使操作 方便,但氣焊加熱速度及生產(chan) 率較低,熱影響區較大,且容易引起較大的變形。氣焊可用於(yu) 很多黑色金屬、有色金屬及合金的焊接。一般適用於(yu) 維修及單件薄板焊接。
(4)氣壓焊
氣壓焊和氣焊一樣,氣壓焊也是以氣體(ti) 火焰為(wei) 熱源。焊接時將兩(liang) 對接的工件的端部加熱到一定溫度,後再施加足 夠的壓力以獲得牢固的接頭。是一種固相焊接。氣壓焊時不加填充金屬,常用於(yu) 鐵軌焊接和鋼筋焊接。
(5)爆炸焊
爆炸焊也是以化學反應熱為(wei) 能源的另一種固相焊接方法。但它是利用炸藥爆炸所產(chan) 生的能量來實現金屬連接的。在爆炸波作用下,兩(liang) 件金屬在不到一秒的時間內(nei) 即可被加速撞擊形成金屬的結合。在各種焊接方法中,爆炸焊可以焊接的異種金屬的組合的範圍最廣。可以用爆炸焊將冶金上不相容的兩(liang) 種金屬焊 成為(wei) 各種過渡接頭。爆炸焊多用於(yu) 表麵積相當大的平板包覆,是製造複合板的高效方法。
(6)摩擦焊
摩擦焊是以機械能為(wei) 能源的固相焊接。它是利用兩(liang) 表麵間機械摩擦所產(chan) 生的熱來實現金屬的連接的。摩擦焊的熱量集中在接合麵處,因此熱影響區窄。兩(liang) 表麵間須施加壓力,多數情況是在加熱終止時增大壓力,使 熱態金屬受頂鍛而結合,一般結合麵並不熔化。摩擦焊生產(chan) 率較高,原理上幾乎所有能進行熱鍛的金屬都能摩擦焊接。摩擦焊還可以用於(yu) 異種金屬的焊接。要適 用於(yu) 橫斷麵為(wei) 圓形的最大直徑為(wei) 100mm的工件。
(7)超聲波焊
超聲波焊也是一種以機械能為(wei) 能源的固相焊接方法。進行超聲波焊時,焊接工件在較低的靜壓力下,由聲極發出 的高頻振動能使接合麵產(chan) 生強裂摩擦並加熱到焊接溫度而形成結合。超聲波焊可以用於(yu) 大多數金屬材料之間的焊接,能實現金屬、異種金屬及金屬與(yu) 非金屬間的焊接。可適用於(yu) 金屬 絲(si) 、箔或2~3mm以下的薄板金屬接頭的重複生產(chan) 。(8)擴散焊 擴散焊一般是以間接熱能為(wei) 能源的固相焊接方法。通常是在真空或保護氣氛下進行。焊接時使兩(liang) 被焊工件的表麵 在高溫和較大壓力下接觸並保溫一定時間,以達到原子間距離,經過原子樸素相互擴散而結合。焊前不僅(jin) 需要清 洗工件表麵的氧化物等雜質,而且表麵粗糙度要低於(yu) 一定值才能保證焊接質量。擴散焊對被焊材料的性能幾乎不產(chan) 生有害作用。它可以焊接很多同種和異種金屬以及一些非金屬材料,如陶瓷等。擴散焊可以焊接複雜的結構及厚度相差很大的工件。
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