焊接方法的应用研究

焊接是使相互分离的金属材料借助于原子间的结合力连接起来的工艺方法。用于制造金属结构和零部件, 也作为修复用。焊接方法很多, 下面主要介绍常用焊接方法的特点与应用。

1 手工电弧焊

手工电弧焊是指用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。在各种电弧焊方法中应用最广泛。手弧焊具有如下特点。

(1) 可焊材料广。手弧焊不仅可以焊接低碳钢、低合金结构钢, 还可用于高合金的不锈钢、耐热钢以及有色金属的焊接。利用手弧焊堆焊技术, 还可以制造出具有耐蚀或耐磨等特殊性能的表面层。

(2) 操作灵活。手弧焊所用设备简单, 便于移动且焊钳轻巧, 不受操作场地条件限制。凡是焊条能够到达的任何位置接头, 都可以用手弧焊焊接。

(3) 对接头的装配要求较低。由于手弧焊过程由手工操纵, 焊接时焊工可根据接缝处的变化适时调整电弧位置和运条手势, 修正焊接工艺参数, 以保证跟踪接缝和焊透。

(4) 生产率高、劳动强度大。手弧焊由于受焊条长度、直径与焊接电流的限制, 生产率比其它电弧熔化焊要低些, 劳动强度也较大。

2 气体保护电弧焊

气体保护电弧焊利用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。气体保护焊利用在电弧周围形成的气体保护层, 将空气与焊接去隔开, 以保证焊接过程的稳定, 获得质量优良的焊缝。根据保护气体的种类不同, 目前常用的气体保护焊有CO2气体保护焊和氩弧焊两种。

电弧的周围的CO2气体有冷却作用, 减小了热影响区的宽度和残余变形;焊后不需清渣, 生产率比手弧焊高2~4倍;CO2气体来源广、价格低, 故CO2气体保护焊的成本低;但焊接设备复杂, 飞溅较大, 焊缝成形差, 表面不光滑, CO2气体保护焊主要用于低碳钢和强度等级不高的低合金钢结构钢的焊接。

氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊, 属于惰性气体保护焊。氩气时惰性气体, 不会发生元素的氧化与烧损;此外氩气的密度大, 保护效果好, 焊接变形小氩弧焊是一种明弧焊, 便于操作, 电弧稳定、飞溅小、焊后无熔渣, 易实现焊接机械化和自动化。但氩弧焊焊接设备比较复杂维修困难, 氩气价格较贵, 焊接成本高。由于氩弧焊的焊接质量高, 适用面广, 在机器制造、化工、石油、船舶、电子、航空, 核动力及电力部门都得到了广泛应用。

3 埋弧自动焊

埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的方法。而利用机械装置自动控制送丝和移动电弧的一种埋弧焊方法称为埋弧自动焊。埋弧自动焊有如下优点。

(1) 接头质量高。埋弧焊的保护比手弧焊好, 热影响区及过热区小, 并且焊接工艺参数可控、稳定, 力学性能较高, 因而接头质量高。

(2) 生产率高。埋弧焊允许使用大的焊接电流, 熔深大、焊速快。一般钢板厚14mm的焊件可以不开坡口、一次焊透, 同时还能节省许多辅助时间, 故生产率高。

(3) 成本低。埋弧焊能量损失少。没有飞溅和焊条头损失, 一般厚度的焊件不开坡口等, 都节约了大量能源、材料和工时, 因此成本低。

(4) 劳动条件改善。埋弧焊过程实现了机械化, 无弧光, 少烟尘伤害。

埋弧焊主要用于成批生产中, 焊接在水平位置上较厚的大型结构件的直线焊缝和大直径环形焊缝。在船舶、锅炉、桥梁等部门得到广泛应用。

4 等离子弧焊

等离子弧是一种特殊形式的电弧, 利用等离子弧作为热源的焊接方法称为等离子弧焊。等离子弧的能量密度大, 弧柱温度高, 熔透能力强, 生产效率高;焊缝熔深比大, 热影响区小, 焊件变形小, 焊缝质量高;焊接电流下限小到0.1A时, 电弧仍然能稳定燃烧, 适合于焊接超薄件;但其焊炬结构复杂, 对控制系统要求较高, 焊接区可见度不好, 焊接最大厚度受到限制。

采用等离子焊接方法可以焊接不锈钢、高强度合金钢、耐高温合金、钛及其合金、铝及其合金、铜及其合金以及低合金结构钢等。目前, 等离子焊已应用于化工、原子能、电子、精密仪器仪表、轻工、冶金、火箭、航空等工业和空间技术领域。

5 气焊

气焊是利用气体火焰来熔化母材和填充金属的一种焊接方法。气焊的热源是乙炔和氧混合燃烧形成的氧乙炔焰。加热过程比较稳定, 且加热速度缓慢, 易于实现均匀焊透和单面焊双面成型, 此外, 气焊不需要电源, 给室外操作带来方面。工业上气焊常用于焊接厚度小于2mm~3mm的薄钢板, 非铁 (有色) 金属及其合金, 以及焊补铸铁零件等。

6 电阻焊

电阻焊是将焊件压紧于两电极之间, 并通以大电流, 利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊属于压力焊, 操作简单, 易实现机械化和自动化;焊接时采用低电压、大电流, 焊接时间短, 生产效率较高;但对焊件厚度和截面形状有一定的限制, 通常只适用于大批量生产。根据焊接接头的形式可分为对焊、点焊、缝焊。点焊和缝焊常用于薄板搭接接头的焊接, 缝焊用于有气密性要求的场合, 对焊常用于棒、管状工件的对接。

7 电渣焊

电渣焊是利用电流通过熔融的熔渣时产生的电阻热, 作为热源来熔化电极和焊件而形成焊缝的一种焊接方法。对大厚焊件可以不开坡口一次焊成, 成本低, 操作简单, 生产率高;焊缝金属在液态停留时间长, 有利于熔池中气体和杂质排出, 不易产生气孔、夹渣等缺陷。电渣焊特别适合与厚大件的焊接, 主要用于重型机械制造、航空、宇宙火箭中复杂结构的焊接, 高熔点低塑性材料的焊接, 以及金属与非金属的焊接。

8 钎焊

钎焊是利用比母材熔点低的金属材料作钎料, 将焊件和焊料加热到高于焊料熔点、低于母材熔点的温度, 利用液态焊料润湿母材, 填充接头间隙并于母材相互扩散实现连接焊件的方法。焊件加热温度低, 其组织和力学性能变化小;变形较小, 焊件尺寸精度高;可以焊接薄壁小件和其他难以焊接的高级材料;可一次焊多件、多接头, 生产率高;可以焊接异种材料, 但由于接头强度低, 不适于一般钢结构和重载、动载构件的焊接。

摘要：通过对常用焊接方法的特点与应用情况的总结, 能够指导实际生产过程。

关键词：焊接方法,焊接特点,应用

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