第二节 常用焊接方法

1、第二节第二节 常用常用焊接方法焊接方法常用焊接方法包括焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护电弧常用焊接方法包括焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护电弧焊（包括氩弧焊和二氧化碳气体保护焊）、电阻焊、摩擦焊焊（包括氩弧焊和二氧化碳气体保护焊）、电阻焊、摩擦焊和钎焊等。和钎焊等。其中，焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护电弧焊都属熔化其中，焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护电弧焊都属熔化焊（简称熔焊）中的电弧焊；而电阻焊、摩擦焊属压力焊焊（简称熔焊）中的电弧焊；而电阻焊、摩擦焊属压力焊（简称压焊）。（简称压焊）。一、手工一、手工电弧焊电弧焊（焊条电弧焊）：（焊条电弧焊）：利用电弧作为热源，用手工操纵焊条进行焊接的

2、电弧焊方法。利用电弧作为热源，用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。直直流流电电焊焊机机直流电焊机直流电焊机交交流流电电焊焊机机交交流流电电焊焊机机1、焊条、焊条1）焊条的组成与作用 手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。（1）焊芯作用 作为电弧焊的一个电极，与焊件之间导电形成电弧。 作为填充金属，在焊接过程中不断熔化，并过渡到移动的熔池中，与熔化的母材共同结晶形成焊缝。（2）焊芯材料及性质：采用焊接专用金属丝（焊丝），其特点是：含碳量低，含S、P有害杂质少，有一定的合金元素含量。如，结构钢焊条焊芯常用H08A，H：焊丝；08：含碳量0.08%；A:高级优质,含S、P0.03%;若是E，特级优质，含

3、S、P0.02%。常用焊条直径（也就是焊芯直径）有：1.6mm, 2.0mm, 2.5mm, 3.2mm, 4.0mm, 5.0mm; 长度：250 450mm 之间。（2）焊条药皮 药皮的作用 a）对熔池造成有效的气、渣联合保护； b）使熔池内金属液脱氧、脱硫以及向熔池金属中渗合金，提高焊缝的力学性能； c）起稳弧作用，以改善焊接的工艺性。药皮的组成 a）稳弧剂：主要是易于电离的钾、钠、钙的化合物。 b）造渣剂：形成熔渣覆盖在熔池表面，不让大气侵入熔池，且起冶金作用。 c）造气剂：分解出CO和H2等气体包围在电弧和熔池周围，起到隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用。 d）脱氧剂：主要应用锰铁、硅铁

4、、钛铁、铝铁和石墨等，脱去熔池中的氧。 e）合金剂：主要应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁合金。 f）粘结剂：常用钾、钠水玻璃。 药皮的组成与作用原料种类作 用稳弧剂改善引弧性能，提高电弧燃烧的稳定性。造渣剂造渣、保护焊缝、脱硫脱磷造气剂造成一定量的气体，隔绝空气，保护焊接熔滴与熔池。脱氧剂降低电弧气氛和熔渣的氧化性，脱除金属中的氧，锰还起脱硫作用。合金剂使焊缝金属获得必要的合金成分稀渣剂增加熔渣流动性，降低熔渣粘度粘结剂将药皮牢固的粘结在焊芯上。（3）焊条药皮的种类 a）酸性焊条药皮中含有多量酸性氧化物，如SiO2、TiO2、Fe2O3等。 b）碱性焊条药皮中含有多量碱性氧化物，如C

5、aO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。 酸性焊条碱性焊条熔渣呈酸性保护气体是H2、CO熔渣呈碱性保护气体是CO、CO2电弧稳定、可交、直两用。焊接电流大，焊缝成型好。操作要求不严氟化物降低电弧稳定性、用直流焊接电流小，焊缝成型差。操作要求严药皮成分氧化性强，易烧蚀有用合金，合金元素过渡效果差脱硫、磷能力差、抗裂性差。易产生“白点”，冲击韧性一般。药皮成分有还原性，合金烧蚀少，合金元素过渡效果好脱硫、磷能力好、抗裂性好。冲击韧性高。用于一般钢结构、生产率高。 用于锅炉压力容器的受压元件与重要结构件。2）焊条的种类和型号（1）焊条共分为十大类，即结构钢焊条（ J ）-包括碳钢焊条和普通低合金钢

6、焊条、低合金钢焊条（W）、钼和铬钼耐热钢焊条（R）、不锈钢焊条（B）、堆焊焊条（D）、铸铁焊条（Z）、镍及镍合金焊条（N）、铜及铜合金焊条（T）、铝及铝合金焊条（L）和特殊用途焊条（TS）。（2）牌号：焊条行业统一的焊条代号。符号 XX X 焊条大类 溶敷金属b 电源种类及药皮类型J422： 结构钢焊条，焊缝抗拉强度不低于420MPa，2型药皮，交直流 ；焊条牌号焊条类别代码焊条类别代码药皮类型代号焊条抗拉强度（Kg/mm2）J422表示：结构钢焊条，焊缝强度不低于420MPa，药皮类型为氧化钛钙型（3）型号：国家标准中的焊条代号。E: E表示焊条；前二位数字表示熔敷金属b的最小值；第三位数字

7、表示焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置（平焊、立焊、横焊、仰焊）焊接，“2”为平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。当然，行业统一的焊条代号要符合国家标准中的焊条代号。如，J422 = E4303J507 = E5015J506 = E50163）焊条的选用原则（1）低碳钢和低合金钢构件，一般要求焊缝金属与母材等强度，可根据钢材强度等级来选用相应的焊条；异种钢焊接，按强度等级较低的钢材选用焊条。（2）对焊缝的塑性、冲击韧性、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；（3）焊接铸钢件时，一般应选用碱性焊条，

8、并采取适当的工艺措施进行焊接；（4）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；（5）根据焊接结构的使用条件选择焊条药皮的类型；2、焊条电弧焊的特点及应用范围、焊条电弧焊的特点及应用范围特点：设备简单，操作灵活，成本低，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，是生产中应用最广的焊接方法。但焊条电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，劳动条件差，生产率低，对工人技术水平要求较高，焊接质量不够稳定。应用：主要应用于单件小批量生产中焊接碳素钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和对铸铁的补焊等。适宜板厚为3mm-20mm。二、埋弧自动焊 电弧在焊剂

9、层下燃烧进行焊接的方法，称为埋弧焊。埋弧焊的引弧、焊条送进以维持一定弧长、向前移动电弧等焊接动作，一般均由自动机械装置完成，因此又称为埋弧自动焊。1、埋弧自动焊的焊接过程 焊机头将焊丝自动送入，保证弧长。电弧在焊剂下燃烧,靠焊机移动(或工件动)。 焊剂从漏斗中不断流出，撒在焊丝前工件上,焊剂熔化成熔渣和气体,部分未熔可回收。 2、焊丝和焊剂焊丝-相当于焊芯，具有引弧和填充金属的作用焊剂-相当于药皮，起隔离空气、保护溶池和焊缝金属及冶金作用。3、埋弧自动焊的工艺特点（1）焊前准备工作要求严格；（2）焊接电流大，熔深大；（3）采用引弧板和引出板，保证引弧处和断弧处焊接质量；（4）采用焊剂垫或钢垫板

10、，以防电流过大而烧穿焊件；（5）采用导向装置焊剂垫或钢垫板（1）生产率高。是手弧焊的）生产率高。是手弧焊的510倍。倍。(I ，V，厚度，厚度24mm不不开坡口，仅需双面焊接；而手弧焊开坡口，仅需双面焊接；而手弧焊6mm以上就要开坡口；且以上就要开坡口；且不用更换焊条。不用更换焊条。) （2）质量高且稳定。）质量高且稳定。 冷却速度慢，有利于气体、杂质上浮；冷却速度慢，有利于气体、杂质上浮；焊区保护好；规范控制好。焊区保护好；规范控制好。 （3）节省金属材料。没焊条头，金属飞溅少，厚度）节省金属材料。没焊条头，金属飞溅少，厚度24mm不不开坡口。开坡口。（4）改善了劳动条件。看不到弧光，焊接烟

11、雾少，机械操作）改善了劳动条件。看不到弧光，焊接烟雾少，机械操作（5）缺点：设备费用贵，工艺准备复杂，对接头加工）缺点：设备费用贵，工艺准备复杂，对接头加工 与装配要求严格。与装配要求严格。2）应用：主要适用于成批生产中厚板结构（）应用：主要适用于成批生产中厚板结构（1020mm)的长的长直焊缝及大直径环形的平焊和平角焊。不宜焊薄板直焊缝及大直径环形的平焊和平角焊。不宜焊薄板。1）主要特点：）主要特点：4、埋弧自动焊的主要特点、埋弧自动焊的主要特点及应用及应用节省材料生产率高改善劳动条件质量高而且稳定特点焊接电流大焊丝连续中、薄件接头不开坡口电弧区保护严密气体、杂质易浮出弧光不外泄适用于平焊长

12、直焊缝和较大直径的环形焊缝 不能立焊和仰焊三、气体保护焊三、气体保护焊(用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊)1、氩弧焊：使用氩气作为保护气体的气体保护焊。用氩气做保护气体，电弧发生在电极和焊件之间，在电弧周围通以氩气。氩气是惰性气体，可保护电极和熔化金属不受空气的有害作用。 氩弧焊按所用电极的不同分为（1）不熔化极氩弧焊电极不熔化,只起导电与产生电弧作用，填充金属另加。常用掺有氧化铈（Ce)的钨（W）极作为电极，其特点是熔点沸点高（为3700K和5800K),不会熔化。手工钨极氩弧焊操作与气焊相似。因电极所能通过的电流有限，只适于6mm以下工件。（2）熔化极氩弧焊：用焊丝作电极，

13、焊丝既作电极又作焊条。因可用较大电流、熔深较深，可焊接中厚（25mm以下）的钛、铝、铜等合金。氩弧焊的特点：（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）焊接质量好。电弧稳定，飞溅小，焊后表面没有熔渣，焊缝致密、成形美观； （3）操作性好。气流保护中的电弧可见（称明弧可见，可清楚看到焊接过程），便于操作，易实现全位置自动焊接；（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。 (5）由于氩气较贵，焊接成本高。氩弧焊的应用：由于氩气价格贵，主要用于焊接易氧化的有色金属和合金钢（非铁族金属），如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。为了防止保护气流破环，

14、氩弧焊只能在室内进行。2、二氧化碳气体保护焊：利用CO2作为保护气体的气体保护焊。它利用焊丝作电极，以自动或半自动的方式进行焊接。CO2的保护作用主要是使焊接区与空气隔离，防止空气中的氮气对熔化金属的有害作用。焊接时： 2CO2=2CO+O2 CO2=C+O2因此焊接是在CO2、CO、O2氧化气氛中进行的。 O2进入熔池，会使Fe、C、Mn、Si和其它合金元素氧化烧损，降低焊缝力学性能，故选用Si、Mn较高的焊丝，或合金钢焊丝。 二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊的特点及应用：特点：1）成本低。 CO2气体便宜，是手工、埋弧的40% 左右。2）焊接质量较好。 CO2气体保护

15、，焊缝含H低，抗裂好；焊丝含 Mn、S，以保证焊缝性能，且热量集中，热影响区小，焊接变形小。 3）生产率高。自动送焊丝，光焊丝，I大，V，焊后没有熔渣，比手工提高14倍）。4）操作性好。明弧可见，适于各位置，且易自动控制。 5）缺点：由于CO2的氧化作用，飞溅大，烟雾多，弧光较强烈，焊缝表面成形不够光滑、不够美观，忌吹风，易产生气孔，设备较复杂。广泛用于汽车、造船、机车车辆、农机生产等工业部门，主要用于低C钢、低合金钢焊接。厚度从薄板=0.84mm，至中厚板，最厚30mm，尤其薄板；CO2气体保护焊（送丝自动化，电弧移动靠手工移动焊枪）；2）成批生产的长直焊缝和环焊缝： CO2气体自动焊（送丝

16、和电弧移动均自动化）；3）强度级别高的普通低合金钢宜用含富氩混合气体保护焊。应用范围广操作性能好成本低质量较好生产率高特点热影响热影响区小变形区小变形小小适合于薄板适合于薄板四、四、 等离子弧焊与切割等离子弧焊与切割利用一些装置使自由电弧的弧柱受到压缩，弧柱中的气体就完利用一些装置使自由电弧的弧柱受到压缩，弧柱中的气体就完全电离，产生温度比自由电弧高得多的等离子电弧。全电离，产生温度比自由电弧高得多的等离子电弧。等离子弧等离子弧-弧柱区的气体被完全电离为电子和离子的焊弧柱区的气体被完全电离为电子和离子的焊 接弧。接弧。机械压缩（喷嘴压缩）：机械压缩（喷嘴压缩）：通入一定压力和流量的氩气或氮气通

17、入一定压力和流量的氩气或氮气时，冷热压缩，气流均匀包围着电弧，使弧柱外围受冷，带时，冷热压缩，气流均匀包围着电弧，使弧柱外围受冷，带电粒子向弧心移动。电粒子向弧心移动。 电磁压缩：电磁压缩：带电粒子在弧柱中的运动，会产生电磁力，使带带电粒子在弧柱中的运动，会产生电磁力，使带电粒子相互靠近。电粒子相互靠近。 特点：特点：（1 1）热力集中，）热力集中，12mm12mm不开坡口，变形小。不开坡口，变形小。 （2 2） 电流，电弧仍稳定，可焊箔材、薄板。电流，电弧仍稳定，可焊箔材、薄板。 （3 3） 焊接质量好（电弧稳定，焊接质量好（电弧稳定，ArAr保护）保护）气体电离形成机械压缩效应被冷却的氩气

18、产生热压缩效应带电粒子流形成电磁收缩效应 等离子弧发生装置原理图等离子弧发生装置原理图钨极（钨极（- -）与焊件（）与焊件（+ +）之间产生的电弧经该装）之间产生的电弧经该装置的三种置的三种“压缩效应压缩效应”后，形成热量集中的高后，形成热量集中的高密度等离子弧。在原理上等离子弧焊与不熔极密度等离子弧。在原理上等离子弧焊与不熔极气体保护焊相同。气体保护焊相同。微束等离子弧焊大电流等离子弧焊焊接切割等离子弧等离子弧的应用的应用用于焊接箔材、薄用于焊接箔材、薄板板 0.0252.5不锈钢、铜、铝不锈钢、铜、铝及难熔合金及难熔合金16000K2.5 多种合金多种合金尤其是难熔合金尤其是难熔合金国防、

19、电国防、电子、机械子、机械各行业各行业五、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。1、点焊：将焊件装配成搭接接头，并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板焊接。点焊的工艺过程：（1）预压，保证工件接触良好。（2）通电，使焊接处形成熔核。（3）断电保持原压力（加大），使熔核在压力作用下冷却结晶，形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。 通电、加压电阻发热-金属熔化形成焊点。点焊的焊接原理 点焊示意图点焊示意图点焊的应用：点焊的应用：主要适用于厚度小于主

20、要适用于厚度小于4mm4mm的薄板、冲压结的薄板、冲压结构及线材的焊接。构及线材的焊接。广泛用于制造汽车、车厢、飞机等薄壁结广泛用于制造汽车、车厢、飞机等薄壁结构以及罩壳和轻工业。构以及罩壳和轻工业。盘状电极-压紧、拖动焊件-形成焊缝缝焊原理：2、缝焊：与点焊相似，只是用旋转的圆盘状滚动电极代替柱状电极，将焊件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。特点特点: 由于焊点重迭由于焊点重迭50%以上，故密封性好，但分以上，故密封性好，但分流严重，适于流严重，适于3mm以下薄以下薄板。板。缝焊的应用缝焊的应用主要用于焊接焊缝较为规

21、则、要求密封的薄壁结构，板厚一般在3mm以下。如：油箱、小型容器、管道等。3、对焊：使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。（1）电阻对焊：将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。 电阻对焊主要用于截面简单、直径或边长小于20mm和强度要求不太高的焊件。 （2）闪光对焊：将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点，在大电流作用下，产生闪光，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。 闪光焊的接头质量比电阻焊好，焊缝力学性能与母材相当，而且焊

22、前不需要清理接头的预焊表面。常用于重要焊件的焊接。可焊同种金属，也可焊异种金属；可焊0.01mm的金属丝，也可焊20000mm的金属棒和型材。 对焊原理六、六、摩擦焊：摩擦焊：利用利用焊件表面相互摩擦所产生的热量，使端面焊件表面相互摩擦所产生的热量，使端面达到热塑性状态达到热塑性状态，然后迅速加压完成焊接的一种压焊方法。，然后迅速加压完成焊接的一种压焊方法。摩擦焊的特点：摩擦焊的特点：1、在摩擦焊过程中，在摩擦焊过程中，焊件接触表面的氧化膜和杂质被清除，使焊件接触表面的氧化膜和杂质被清除，使焊接接头组织致密，不产生气孔和夹渣等缺陷。焊接接头组织致密，不产生气孔和夹渣等缺陷。2、可焊接的金属范围较广，可焊接的金属范围较广，既可焊同种金属，更适合于异种金既可焊同种金属，更适合于异种金属的焊接。属的焊接。3、焊接操作简单，不需焊接材料，容易实现自动控制，生产率、焊接操作简单，不需焊接材料，容易实现自动控制，生产率高。高。4、电能消耗少、电能消耗少(只有闪光对焊的只有闪光对焊的1/10一一l/15)。5、设备复杂，一次性投资大。、设备复杂，一次性投资大。应用：摩擦焊适用于圆形截面的棒材或管材，亦可将管材焊在平板上。实心焊件截面直径为2mm-100mm，空心焊件最大外径可达几百毫米。摩擦焊原理加压（F）、摩擦（旋转）-产生热量、接头处于高温塑性-刹车-