焊接方法Word文档格式.doc
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在焊接中，采用直流电焊机时，有正接和反接两种方法。
而大量使用的是交流电弧焊设备，电极的极性频繁交变，不存在极性问题，
1）正接——焊件接电源正极，焊条接负极。
一般焊接作业均采用正接法。
2）反接——焊件接电源负极，焊条接正极。
一般焊接薄板时，为了防止烧穿，采用反接法进行焊接作业。
二、焊条电弧焊的焊接过程
1．焊接过程
2．焊条电弧焊加热特点
（1）加热温度高，而且使局部加热。
焊缝附近金属受热极不均匀，可能造成工件变形、产生残余应力以及组织转变与性能变化的不均匀。
（2）加热速度快（1500度/秒），温度分布不均匀，可能出现在热处理中不应出现的组织和缺陷。
（3）热源是移动的，加热和冷却的区域不断变化。
三、电弧焊的冶金特点
（1）反应区温度高，使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。
（2）金属熔池体积小，处于液态的时间很短，导致化学成分均匀，气体和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。
四、焊条
1．焊条的组成
手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。
（1）焊芯
①作为电弧焊的一个电极，与焊件之间导电形成电弧；
②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）焊条药皮
①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。
②药皮的组成
a）稳弧剂：
主要使用易于电离的钾、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、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。
（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CaO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。
2．焊条的种类
焊条共分为十大类，即结构钢焊条、低温钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条。
3．焊条的选用原则
（1）选择与母材化学成分相同或相近的焊条
（2）选择与母材等强度的焊条
（3）根据结构的使用条件选择焊条药皮的类型
五、焊接接头的金属组织和性能的变化
1．焊件上温度的变化与分布
焊缝区金属经受有偿稳状态开始被加热大较高的温度，然后在逐渐冷却到常温这样一个热循环。
2．焊接接头处的组织和性能的变化（以低碳钢为例）
3．焊接接头的主要缺陷
（1）气孔
气孔是焊接时熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸出而留下来形成的空穴。
防治措施：
a）烘干焊条，仔细清理焊件的带焊表面及附近区域；
b）采用合适的焊接电流，正确操作。
（2）夹渣
夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣。
预防措施：
a）仔细清理带焊表面；
b）多层焊时层间要彻底清渣；
c）减缓熔池的结晶速度。
（3）焊接裂纹
a）热裂
热裂是焊接过程中，焊接接头的金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。
减小结构刚度、焊前预热、减小合金化、选用抗裂性好的低氢型焊条等。
b）冷裂
焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。
a）用低氢型焊条并烘干、清除焊件表面的油污和锈蚀；
b）焊前预热、焊后热处理。
（4）未焊透
未焊透是焊接接头根部未完全熔透的现象。
产生原因：
坡口角度或间隙太小、钝边过厚、坡口不洁、焊条太粗、焊速过快、焊接电流太小以及操作不当等所致。
（5）未溶合
未溶合是焊缝与母材之间未完全熔化结合的现象。
坡口不洁、焊条直径过大及操作不当等造成。
（6）咬边
咬边是沿焊趾的母材部分产生的沟槽或凹陷的现象。
焊接电流过大、电弧过长、焊条角度不当等所致。
六、焊接变形
1．焊接应力与变形的原因
焊接时局部加热是焊件产生焊接应力与变形的根本原因。
2．焊接变形的基本形式
3．防止与减小焊接变形的工艺措施
（1）反变形法
（2）加余量法
（3）刚性夹持法
（4）选择合理的焊接工艺
4．减小焊接应力的工艺措施
（1）选择合理的焊接顺序
（2）预热法
（3）焊后退火处理
埋弧自动焊
电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，称为埋弧焊。
埋弧焊的引弧、送进焊条一般均由自动装置来完成，因此又称为埋弧自动焊。
一、埋弧自动焊的焊接过程
二、埋弧自动焊的主要特点
1、生产率高
2、焊接质量高而且稳定
3、节约焊接材料
4、改善了劳动条件
5、适用于平焊长直焊缝和较大直径的环形焊缝。
对于短焊缝、曲折焊缝、狭窄位置及薄板的焊接，不能发挥其长处。
三、焊丝和焊剂
四、埋弧自动焊的工艺特点
1、焊前准备工作要求严格
2、焊接熔深大
3、采用引弧板和引出板
4、采用焊剂垫或钢垫板
5、采用导向装置
气体保护焊
一、氩弧焊
使用氩气作为保护气体的气体保护焊称为压弧焊。
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熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。
1、非熔化极氩弧焊
电极只作为发射电子、产生电弧用，填充金属另加。
常用掺有氧化钍或氧化铈的钨极，其特点是电子热发射能力强，熔点沸点高（为3700K和5800K）。
2、熔化极氩弧焊
钨极氩弧焊电流小、熔深浅。
中厚以上的钛、铝、铜等合金的焊接多选用高生产率的熔化极氩弧焊。
3、氩弧焊的特点
（1）由于氩气的保护，它适于各类合金钢、易氧化的有色金属，以及锆、钽、钼等稀有金属的焊接。
（2）氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，成形美观，焊接变形小。
（3）明弧可见，便于操作，容易实现全位置自动焊接。
（4）钨极脉冲氩弧焊接可焊接0.8mm以下的薄板及某些异种金属。
二、二氧化碳气体保护焊
利用CO2作为保护气体的气体保护焊，称为二氧化碳气体保护焊。
它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。
二氧化碳气体保护焊的特点：
1、焊速高，可实现自动焊，生产率高。
2、为明弧焊接，易于控制焊缝成形。
3、对铁锈敏感性小、焊后熔渣少。
4、价格低廉。
5、焊接飞溅与气孔仍是生产中的难点。
电阻焊
电阻焊是在焊件组合后通过电极施加压力，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工艺方法。
电阻焊的种类很多，常用的有点焊、缝焊和对焊三种。
一、点焊
点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，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，使焊接处形成熔核及塑性环。
3、断点锻压，使熔核在压力继续作用下冷却结晶，形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。
二、缝焊
缝焊是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。
缝焊主要用于焊接焊缝较为规则、要求密封的结构，板厚一般在3mm以下。
三、对焊
对焊是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。
1、电阻对焊
电阻对焊是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
闪光对焊是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，而且焊前不需要清理接头的预焊表面。
闪光对焊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。
钎焊
钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件（母材）与钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。
钎焊接头形成包括三个基本过程：
1）液态钎料要润湿焊件金属，并能在焊件表面铺展；
2）通过毛细作用致密地填满接头间隙；
3）钎料能同焊件金属之间发生作用，从而实现良好的冶金结合。
钎焊机理
漫流
漫流也叫扩展或铺展，它是一种物理现象，服从一般的力学规律，没有金属化学的变化。
通常低表面能的材料在高表面能的材料上漫流。
正如前面所述，漫流过程就是整个系统的表面自由能减小的过程。
一个系统两个元件自由能相同时，不会产生漫流。
在电子锡焊装联中，我们所讨论的一般都是液相体在固体表面上的漫流，漫流与液体的表面能，固体的表面性质等有关。
这是一种液体没固体表面的流动即流体力学问题，同时也有毛细作用。
漫流是浸润的先决条件。
浸润（Wetting）
软钎焊的第一个条件，就是已熔化的焊料在要连接的固体金属的表面上充分漫流以后，使之熔合一体，这样的过程叫作“浸润”（或润湿）。
粗看起来，金属表面是很光滑的。
但是，若用显微镜放大看，就能看到无数凹凸不平，晶粒界面和划痕等，熔化的焊料没着这种凹凸与伤痕，就产生毛细作用，引起漫流浸润。
产生浸润的条件:
为了使已熔焊料浸润固体金属表面，必须具备一定的条件。
条件之一就是焊料与固体金属面必须是“清洁”的，由于清净，焊料与母材的原子间距离就能够很小，能够相互吸引，也就是使之接近到原子间力能发生作用的程度。
斥力大于引力，这个原子就会被推到远离这个原子的位置，不可能产生浸润。
当固体金属或熔化的金属表面附有氧化物或污垢时，这些东西就会变成障碍，这样就不会产生润湿作用，金属表面必须清洁，这是一个充分条件。
表面张力
表面张力是液体表面分子的凝聚力，它使表面分子被吸向液体内部，并呈收缩状（表面积最小的形状）。
液体内部的每个分子都处在其它分子的包围之中，被平均的引力所吸引，呈平衡状态。
但是，液体表面的分子则不然，其上面是一个异质层，该层的分子密度小，平均承受垂直于液面、方向指向液体内部的引力。
其结果，出现了在液体表面形成一层薄膜的现象，表面面积收缩到最小，呈球状。
这是因为体积相同、表面积最小的形状是球体。
这种自行收缩的力是表面自由能，这种现象叫做表面张力现象，这种能量叫做表面张力或表面能。
这个表面能是对焊料的润湿起重要作用的一个因素。
毛细管现象
将熔化的清洁的焊料放在清洁的固体金属表面上时，焊料就会在固体金属表面上扩散，直到把固体金属润湿。
这种现象是这样产生的：
焊料借助于毛细管现象产生的毛细管力，沿着固体金属表面上微小的凸凹面和结晶的间隙向四方扩散。
液态金属不同于固体金属，其点阵排列不规则，以原子或分子的形态做布朗运动。
因此，处在这种状态下的金属具有粘性和流动性，而没有强度。
在这种情况下，金属在熔点附近的体积变化为3~4%左右。
关于毛细现象，有多种图表进行解释，初中物理课本的水银和水在细玻璃管壁的平衡形态，就是一个很好的解说。
毛细原理是液态金属和固体金属间润湿的基础，有一个著名的托马斯－杨公式表示，大致是液态金属原子之间的作用力，液态金属和固体金属原子之间的作用力，液态金属原子和环境（空气、助焊剂等）原子作用力之间，三者的合力与液体球面切线的夹角，指向液态金属扩展的方向，则具有润湿的倾向，夹角越大，则润湿能力越强。
扩散（Diffusion）
前面对软钎焊中的重要条件——浸润问题作了叙述，与这种浸润现象同时产生的，还有焊料对固体金属的扩散现象。
由于这种扩散，在固体金属和焊料的边界层，往往形成金属化合物层（合金层）。
通常，由于金属原子在晶格点阵中呈热振动状态，所以在温度升高时，它会从一个晶格点阵自由地移动到其它晶格点阵，这人现象称为扩散现象。
此时的移动速度和扩散量取决于温度和时间。
例如，把金放在清洁的铅面上，在常温加压状态下放几天，就会结合成一体，这类的结合也是依靠扩散而形成的。
一般的晶内扩散，扩散的金属原子即使很少，也会成为固溶体而进入基体金属中。
不能形成固溶体时，可认为只扩散到晶界处。
因在常温加工时，靠近晶界处晶格紊乱，从而极易扩散。
固体之间的扩散，一般可认为是在相邻的晶格点阵上交换位置的扩散。
除此之外，也可用复杂的空穴学说来解释。
当把固体金属投入到熔化金属中搅拌混合时，有时可形成两个液相。
一般说来，固体金属和熔化金属之间就要产生扩散。
下面，就介绍这些金属间发生的扩散。
扩散的分类:
扩散的程度因焊料的成分和母材金属的种类及不同的加热温度而异，它可分成从简单扩散到复杂扩散几类。
大体上说，扩散可分为两类，即自扩散（Self-diffusion）和异种原子间的扩散——化学扩散（Chemicaldiffusion）。
所谓自扩散，是指同种金属原子间的原子移动；
而化学扩散是指异种原子间的扩散。
如从扩散的现象上看，扩散可分为三类：
晶内扩散（Bulkdiffusion）、晶界扩散（Grain-boundarydiffusion）和表面扩散（Surfacediffusion）。
通过扩散而形成的中间层，会使结合部分的物理特性和化学特性发生变化，尤其是机械特性和耐腐蚀性等变化更大。
分类
按钎焊过程中加热方式和保护条件不同，钎焊可分为：
盐浴钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、烙铁钎焊和波峰钎焊等。
按钎料熔点不同，钎焊方法又可分为硬钎焊和软钎焊两种
1．硬钎焊
硬钎焊的钎料熔点在450℃以上，常用的是铜基钎料和银基钎料。
硬钎焊接头强度较高（大于200MPa），主要用于接头受力较大、工作温度较高的焊件，如各种零件的连接、刀具的焊接等。
2．软钎焊
软钎焊的钎料熔点在450℃以下，常用的是锡基钎料。
软钎焊接头强度较低（小于70MPa），主要用于接头受力不大、工作强度较低的焊件，如电子元件和线路的连接等。
特点
钎焊和熔焊相比，加热温度低，接头的金属组织和性能变化小，焊接变形小，焊件尺寸容易保证，接头光洁，气密性好；
生产率高、易于实现机械化和自动化；
可以焊接异种金属，甚至连接金属与非金属；
还可以焊接某些形状复杂的接头。
但是，钎焊接头强度较低，耐热能力较差，焊前准备工作要求较高。
目前，钎焊主要用于焊接电子元件、精密仪表机械等
钎料
钎料：
即钎焊时用做填充金属的材料。
对钎料的基本要求：
①低于工件金属的熔点；
②有足够的浸润性（钎料流入间隙的性能）；
③有与工件金属适当的溶解和扩散能力；
④焊接接头应具有一定的机械性能和物理、化学性能。
分类
根据熔点不同，钎料分为软钎料和硬钎料
①软钎料：
即熔点低于450℃的钎料，有锡铅基、铅基（T<
150℃，一般用于钎焊铜及铜合金，耐热性好，但耐蚀性较差）、镉基（是软钎料中耐热性最好的一种，T=250℃）等合金。
软钎料主要用于焊接受力不大和工作温度较低的工件，如各种电器导线的连接及仪器、仪表元件的钎焊（主要用于电子线路的焊接）.常用的软钎料有：
锡铅钎料（应用最广、具有良好的工艺性和导电性，T<
100℃）、镉银钎料、铅银钎料和锌银钎料等。
软钎焊：
指使用软钎料进行的钎焊。
钎焊接头强度低（小于70Mpa）。
②硬钎料：
即熔点高于450℃的钎料，有铝基、铜基、银基、镍基等合金。
硬钎料主要用于焊接受力较大、工作温度较高的工件，如：
自行车架、硬质合金刀具、钻探钻头等（主要用于机械零、部件的焊接）.常用的硬钎料有：
铜基钎料、银基钎料（应用最广的一类硬钎料，具有良好的力学性能、导电导热性、耐蚀性。
广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜以及铜合金等）、铝基钎料（主要用于钎焊铝及铝合金）和镍基钎料（主要用于航空航天部门）等。
钎料的编号
国标：
B（表钎料代号（Braze））+化学元素符号（表钎料的基本组元）+数字（表基本组元的质量分数（%））+元素符合（表钎料的其它组元，按含量多少排序，不标含量（最多不超过6个））----其它特性标记（表钎料的某些特性，如“V”表示真空级钎料，“R”表示即可作钎料，又可作气焊丝的铜锌含量）。
如：
B（钎料代号）Ag72Cu（银基钎料WAg=72%，并含有铜元素）---V（真空级钎料）
部标：
（1）冶金部部标：
“H1（表示钎料）+元素符号（表钎料基础组元）+元素符号（表钎料主要组元）+数字（表除基础组元外的主要组元的含量）---数字（表钎料中除基本、主要组元之外的其它组元的含量）”
如H1SnPb10棗表示锡铅钎料Wpb=10%
H1AlCu26-4棗表铝基三元合金钎料Wcu=26%，其它合金元素为4%
（2）机械部部标
“HL（表钎料）+数字（表示钎料的化学组成类型→‘1’表示铜锌合金；
‘2’表示铜磷合金；
‘3’表银合金；
‘4’表铝合金；
‘5’表锌合金；
‘6’表锡铅合金；
‘7’表镍基合金）+数字+数字（表示同一类型钎料中的不同牌号）”
如HL605——表第5号锡铅钎料。
钎焊焊剂
钎剂,即钎焊时使用的熔剂。
钎剂的作用为：
（1）清除母材和钎料表面的氧化物及其它杂质
（2）以液态薄膜的形式覆盖在工件金属和钎料的表面上，隔离空气起保护作用──保护钎料及焊件不被氧化。
（3）改善液态钎料对工件金属的浸润性，增大钎料的填充能力。
钎剂通常分为软钎剂、硬钎剂和铝、镁、钛用钎剂三大类。
（1）软钎剂
按其成分可分为无机软钎剂（具有很高的化学活性，去除氧化物的能力很强。
能显著地促进液态钎料对母材的润湿。
组分为无机酸和无机盐。
一般的黑色金属和有色金属，包括不锈钢、耐热钢和镍铬合金等都可使用，但它残渣有腐蚀性，焊后必须清除干净）和有机软钎剂两类。
按其残渣对钎焊接头的腐蚀作用可分为腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性三类，其中无机软钎剂均系腐蚀性钎剂；
有机软钎剂属于后两类。
常用的软钎剂有磷酸水溶液（只限于300℃以下使用，是钎焊含Cr不锈钢或锰青铜的适宜钎剂）、氯化锌水溶液和松香（只能用于300℃以下钎焊表面氧化不严重的金、银、铜等金属）等。
（2）硬钎剂：
常用的硬钎剂有硼砂、硼酸（活性温度高，均在800℃以上，只能配合铜基钎料使用，去氧化物能力差，不能去除Cr、Si、Al、Ti等的氧化物）、KBF4（氟硼酸钾，熔点低，去氧化能力强，是熔点低于750℃银基钎料的适宜钎剂）等。
螺柱焊
用电弧加热将金属螺柱或类似的其它紧固件焊于焊件上的方法称为电弧螺柱焊，其焊接操作顺序，见图。
1）将焊枪置于焊件上，见图28a。
2）施加预压力使焊枪内的弹簧压缩，直到螺柱与保护套圈紧贴焊件表面，见图5-28b。
3）扣压焊枪上的扳机开关，接通焊接回路使枪体内的电磁线圈励磁，螺柱被自动提升，在螺柱与焊件之间引弧，见图28c。
4）螺柱处于提升位置，电弧扩展到整个螺柱端面，并使端面少量熔化，电弧热同时使螺柱下方的焊件表面熔化并形成熔池，见图28d。
5）电弧按预定时间熄灭，电磁线圈去磁，靠弹簧压力快速地将螺柱熔化端压入熔池，焊接回路断开，见图5-28e。
6）稍停后，将焊枪从焊好的螺柱上抽起，打碎并除去保护套圈，见图28f。
电弧螺柱焊的设备包括直流焊机、焊接时间控制器和焊枪。
气体保护焊知识问答
1、什么是MAG焊？
利用活性气体（如CO2；
Ar+CO2；
Ar+CO2+O2等）作为保护气体的金属极气体保护电弧焊方法，称为活性熔化极气体保护电弧焊法，简称MAG焊。
即所用保护气体为惰性气体少量氧化性气体（O2、CO2或其混合气体）混合而成。
因保护气体具有氧化性，所以常用于黑色金属材料的焊接。
在惰性气体中混合少量氧化性气体的目的（一般为：
O22%～5%；
CO2：
5%～20%）是在基本不改变惰性气体电弧基本特性的条件下，以进一步提高电弧稳定性，改善焊缝成形，降低电弧辐射强度。
2、试述MAG焊的特点。
MAG焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，具有稳定的焊接工艺性能和质量优良的焊接接头，可用于空间各种位置
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