4.1手工電弧焊

4.2其他焊接方法

4.3焊接質(zhì)量及其控制

金屬焊接是指通過適當?shù)氖侄?，使兩個分離的金屬物體(同種金屬或異種金屬)產(chǎn)生原子(分子)間結(jié)合而連接成一體的連接方法。焊接技術(shù)近幾十年來發(fā)展很快，應(yīng)用越來越廣，特別在機械制造、造船、汽車制造、石油化工、航天技術(shù)、原子能、電力、電子技術(shù)及建筑等部門應(yīng)用更為廣泛。

焊接(welding)與傳統(tǒng)連接方法鉚接相比，具有節(jié)省金屬、減輕結(jié)構(gòu)重量、密封性好、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點，同時焊接過程較易實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上約半數(shù)的工業(yè)用機器人用于焊接生產(chǎn)，工業(yè)發(fā)達國家鋼產(chǎn)量的45%左右用于焊接結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品。焊接方法的種類很多，目前應(yīng)用的已不下數(shù)十種，而且新的方法仍在不斷涌現(xiàn)。按焊接工藝特征可將焊接方法分為熔化焊(fusionwelding)、壓力焊(pressurewelding)、釬焊(soldering＆brazing)三大類。圖4-l列出了常用的焊接方法，下面將對部分常用的焊接方法作以介紹。圖4-1常見的焊接方法手工電弧焊又稱焊條電弧焊(shieldedmetalarcwelding)，簡稱手弧焊。手弧焊是利用電弧產(chǎn)生的熱量來局部熔化被焊工件及填充金屬，冷卻凝固后形成牢固接頭的焊接方法，其焊接過程依靠手工操作完成。手弧焊設(shè)備簡單，操作靈活方便，適應(yīng)性強，并且配有相應(yīng)的焊條，可適用于碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁及其合金等材料的焊接。但其生產(chǎn)率低，勞動條件較差，所以隨著埋弧自動焊、氣體保護焊等先進電弧焊方法的出現(xiàn)，手弧焊的應(yīng)用逐漸有所減少，但在目前焊接生產(chǎn)中仍占有很重要的地位。4.1手?工?電?弧?焊手弧焊的焊接過程如圖4-2所示。電弧焊機(電源)供給電弧所必須的能量。焊接前將焊件和焊條分別接到焊機的兩極。焊接時首先將焊條與工件接觸，使焊接回路短路，接著將焊條提起2～4mm，電弧即被引燃。電弧熱使焊件局部及焊條末端熔化，熔化的焊件和焊條熔滴共同形成金屬熔池。焊條外層的涂層(藥皮)受熱熔化并發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生液態(tài)熔渣和大量氣體包圍在電弧和熔池周圍，以防止周圍氣體對熔化金屬的侵蝕。為確保焊接過程順利進行，在焊條不斷熔化縮短的同時，要將焊條不斷向熔池方向送進，同時還要沿焊接方向前進。圖4-2手工電弧焊焊縫形成過程當電弧離開熔池后，被熔渣覆蓋的液態(tài)金屬就冷卻凝固成焊縫，熔渣也凝固成渣殼。在電弧移動的下方，又形成新的熔池，隨后又凝固成新的焊縫和渣殼。將上述過程連續(xù)不斷進行直至完成整個焊縫。4.1.1手弧焊設(shè)備

為焊接電弧提供電能的設(shè)備叫電弧焊機。手工電弧焊機有交流、直流和整流三類。

交流弧焊機又稱弧焊變壓器，實際上是一個特殊的變壓器。圖4-3所示為BX1-300型交流弧焊機(又稱動鐵心式弧焊變壓器)。這種焊機的初級電壓為220V或380V，次級空載電壓為78V，額定工作電壓為22.5～32V，焊接電流調(diào)整范圍為62.5～300A。使用時，可按要求調(diào)節(jié)電流。粗調(diào)電流是用改變次級線圈抽頭的接法，即改變次級線圈匝數(shù)來達到。細調(diào)電流是通過搖動調(diào)節(jié)手柄，改變可動鐵心位置實現(xiàn)。由于交流弧焊機具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、體積小、重量輕、噪音小等優(yōu)點，所以應(yīng)用較廣。圖4-3BX1-300型交流弧焊機(a)外形圖；(b)結(jié)構(gòu)示意圖直流弧焊機又稱直流弧焊發(fā)電機，如圖4-4所示。它是由直流發(fā)電機和原動機(如電動機、內(nèi)燃機等)兩部分組成。直流弧焊機的焊接電流也可通過粗調(diào)和細調(diào)在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。圖4-4直流弧焊發(fā)電機直流弧焊發(fā)電機的優(yōu)點是電流穩(wěn)定，故障較少。但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難、噪音大、效率低，因此應(yīng)用較少，一般只用在對焊接電源有特殊要求的場合或無交流電源的地方。

直流焊機因有正、負極之分，在焊接時，如把工件接正極，焊條接負極，這種接法稱為直流正接；反之，稱為直流反接。直流反接常用于薄板、有色金屬及使用堿性焊條時的焊接。

焊接整流器彌補了交流弧焊機的電弧穩(wěn)定性較差和直流弧焊發(fā)電機效率低、噪音大、難于維修等缺點，所以近年來得到了迅速發(fā)展，并在很大程度上取代了直流弧焊發(fā)電機。4.1.2焊條

1．焊條的組成及其作用

焊條(weldingrod)由焊芯和涂層(藥皮)組成。常用焊芯直徑(即為焊條直徑)有：1.6mm、2.0mm、2.5mm、3.2mm、4mm、5mm等，長度常在200～450mm之間。

手弧焊時，焊芯的作用一是作為電極，起導(dǎo)電作用，產(chǎn)生電弧提供焊接熱源；二是作為填充金屬，與熔化的母材共同形成焊縫。因此，可通過焊芯調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成分。焊芯采用焊接專用的金屬絲(稱焊絲)，如碳鋼焊條用焊絲H08A等作焊芯，不銹鋼焊條用不銹鋼焊絲作焊芯。焊條藥皮對保證手弧焊的焊縫質(zhì)量極為重要。藥皮的組成物按其作用分為：穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、粘結(jié)劑等。焊條在焊接過程中能穩(wěn)定電弧燃燒，防止熔滴和熔池金屬與空氣接觸，防止高溫的焊縫金屬被氧化，進行焊接冶金反應(yīng)，去除有害元素，增添有用元素等，以保證焊縫具有良好的成形和合適的化學(xué)成分。

2．焊條的種類、型號和牌號

焊條的種類按用途分為碳鋼焊條、低合金焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊條、鎳和鎳合金焊條、銅和銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等。焊條按熔渣性質(zhì)分為兩大類：熔渣以酸性氧化物為主的焊條稱為酸性焊條；熔渣以堿性氧化物和氟化鈣為主的焊條稱為堿性焊條。堿性焊條和酸性焊條的性能有很大差別，使用時要注意，不能隨便地用酸性焊條代替堿性焊條。堿性焊條與強度級別相同的酸性焊條相比，其金屬焊縫的塑性和韌性高，含氫量低，抗裂性強。但堿性焊條的焊接工藝性能(包括穩(wěn)弧性、脫渣性、飛濺等)較差，對銹、油、水的敏感性大，易出氣孔，并且產(chǎn)生的有毒氣體和煙塵多。因此，堿性焊條適用于對焊縫塑性、韌性要求高的重要結(jié)構(gòu)。焊條型號是指國家標準中的焊條代號。碳鋼焊條型號見GB5117—85，如E4303、E5015、E5016等。其中，“E”表示焊條。前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強度最小值，單位為kgf/mm2。第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，如“0”及“1”表示焊條適用于全位置焊接。第三位和第四位數(shù)字組合時表示焊接電流種類及藥皮類型，如“03”為鈦鈣型藥皮，交流或直流正、反接；“15”為低氫鈉型藥皮，直流反接。焊條牌號是焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號。焊條牌號一般用一個大寫拼音字母和三個數(shù)字表示，如J422、J507等。拼音字母表示焊條的大類，如“J”表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，“Z”表示鑄鐵焊條等。結(jié)構(gòu)鋼焊條牌號的前兩位數(shù)字表示焊縫金屬抗拉強度等級，單位為kgf/mm2。第三位數(shù)字表示藥皮類型和電流種類，如“2”為鈦鈣型藥皮，交流或直流；“7”為低氫鈉型藥皮，直流反接。其他焊條牌號表示方法，見國家機械工業(yè)委員會編《焊接材料產(chǎn)品樣本》。J422(結(jié)422)符合國標E4303。J507(結(jié)507)符合國標E5015。

3．焊條的選用

焊條的選用原則是要求焊縫和母材具有相同水平的使用性能。

選用結(jié)構(gòu)鋼焊條時，一般是根據(jù)母材的抗拉強度，按“等強度”原則選用焊條。例如16Mn的抗拉強度為520MPa，故應(yīng)選用J502或J507等焊條。對于焊縫性能要求較高的重要結(jié)構(gòu)或易產(chǎn)生裂紋的鋼材和結(jié)構(gòu)(厚度大、剛性大、施焊環(huán)境溫度低等)焊接時，應(yīng)選用堿性焊條。

選用不銹鋼焊條和耐熱鋼焊條時，應(yīng)根據(jù)母材化學(xué)成分類型選擇相同成分類型的焊條。4.1.3手弧焊工藝

1．接頭和坡口型式

由于焊件的結(jié)構(gòu)形狀、厚度及使用條件不同，所以其接頭和坡口型式也不同。常用接頭型式有對接、角接、T字接和搭接等。當焊件厚度在6mm以下時，對接接頭可不開坡口；當焊件較厚時，為保證焊縫根部焊透，則要開坡口。焊接接頭(weldingjoint)型式和坡口型式如圖4-5所示。圖4-5焊接接頭型式和坡口型式(a)對接接頭；(b)角接接頭；(c)?T字接頭；(d)搭接接頭

2．焊縫的空間位置

根據(jù)焊縫所處空間位置的不同可將焊縫分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫和仰焊縫，如圖4-6所示。

不同位置的焊縫施焊的難易程度不同。平焊時，最有利于金屬熔滴進入熔池。熔渣和金屬液不易流焊時，則應(yīng)適當減小焊條直徑和焊接電流并采用短弧焊等措施以保證焊接

質(zhì)量。圖4-6焊縫的空間位置(a)平焊；(b)立焊；(c)橫焊；(d)仰焊

3．焊接工藝參數(shù)

手弧焊的焊接工藝參數(shù)通常為焊條直徑、焊接電流、焊縫層數(shù)、電弧電壓和焊接速度。其中最主要的是焊條直徑和焊接電流。

1)焊條直徑

為了提高生產(chǎn)率，應(yīng)盡量選用直徑較大的焊條。但焊條直徑過大，易造成未焊透或焊縫成形不良等缺陷。因此應(yīng)合理選擇焊條直徑。焊條直徑一般根據(jù)工件厚度來選擇，可參考表4-1來進行選擇。對于多層焊的第一層及非平焊位置焊接應(yīng)采用較小的焊條直徑。表4-1焊條直徑的選擇

2)焊接電流

焊接電流的大小對焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率影響較大。電流過小，電弧不穩(wěn)，會造成未焊透、夾渣等焊接缺陷，且生產(chǎn)率低。電流過大易使焊條涂層發(fā)紅失效并產(chǎn)生咬邊、燒穿等焊接缺陷。因此焊接電流要適當選擇。

焊接電流一般可根據(jù)焊條直徑初步選擇。焊接碳鋼和低合金鋼時，焊接電流I(A)與焊條直徑d(mm)的經(jīng)驗關(guān)系式為I?=(35～55)d。依據(jù)上式計算出的焊接電流值，在實際使用時，還應(yīng)根據(jù)具體情況靈活調(diào)整。如焊接平焊縫時，可選用較大的焊接電流。在其他位置焊接時，焊接電流應(yīng)比平焊時適當減小。

總之焊接電流的選擇，應(yīng)在保證焊接質(zhì)量的前提下盡量采用較大的電流，以提高生產(chǎn)率。

4．操作方法

手弧焊的操作包括引弧、運條和收尾。

1)引弧

焊接開始首先要引燃電弧。引弧時須將焊條末端與焊件表面接觸形成短路，然后迅速將焊條提起2～4mm的距離，電弧即可引燃。引弧方法有敲擊法和摩擦法，如圖4-7所示。焊接過程中要保持弧長的相對穩(wěn)定，并力求使用短電弧(弧長不超過焊條直徑)，以利于焊接過程的穩(wěn)定和保證焊接質(zhì)量。圖4-7引弧方法(a)敲擊法；(b)摩擦法

2)運條

電弧引燃后，就進入正常的焊接過程，此時焊條除了沿其軸線向熔池送進和沿焊接方向均勻移動外，為了使焊縫寬度達到要求，有時焊條還應(yīng)作適當橫向擺動，如圖4-8所示。

3)收尾

當焊縫焊完時，應(yīng)有一個收尾動作。否則，立即拉斷電弧則會形成低于焊件表面的弧坑，如圖4-9所示。一般常采用反復(fù)斷弧收尾法和劃圈收尾法，如圖4-10為劃圈收尾法。圖4-8焊條橫向擺動形式圖4-9不正確收尾的弧坑

圖4-10劃圈收尾法4.2.1埋弧自動焊

埋弧自動焊(如圖4-11)是電弧在焊劑層下燃燒，把手工電弧焊的填充金屬送進和電弧移動兩個動作都采用機械來完成的焊接方法。4.2其他焊接方法圖4-11埋弧自動焊焊接時，在被焊工件上先覆蓋一層30～50mm厚的由漏斗中落下的顆粒狀焊劑，在焊劑層下，電弧在焊絲端部與焊件之間燃燒，使焊絲、焊件及焊劑熔化，形成熔池，如圖4-12所示。由于焊接小車沿著焊件的待焊縫勻速地向前移動，帶動電弧勻速移動，熔池金屬被電弧氣體排擠向后堆積。覆蓋于其上的焊劑，一部分熔化后形成熔渣。電弧和熔池則受熔渣和焊劑蒸汽所包圍，因此有害氣體不能侵入熔池(moltenpool)和焊縫。隨著電弧移動，焊絲與焊劑不斷地向焊接區(qū)送進，直至完成整個焊縫。圖4-12埋弧焊時焊縫的縱截面圖埋弧焊(submergedarcwelding)時焊絲與焊劑直接參與焊接過程的冶金反應(yīng)，因而焊前應(yīng)正確選用，并使焊絲與焊劑相匹配。埋弧自動焊的設(shè)備主要由三部分組成：

(1)焊接電源。多采用功率較大的交流或直流電源。

(2)控制箱。主要用于保證焊接過程穩(wěn)定進行，可以調(diào)節(jié)電流、電壓和送絲速度，并能完成引弧和熄弧的動作。

(3)焊接小車。主要作用是等速移動電弧和自動送進焊絲與焊劑。埋弧自動焊與手弧焊相比，有如下優(yōu)點：

(1)生產(chǎn)率高。由于焊絲上沒有涂料和導(dǎo)電嘴距離電弧近，因而允許焊接電流可達1000A，所以厚度在20mm以下的焊件可以不開坡口一次熔透；焊絲盤上可以掛帶8kg以上焊絲，焊接時焊絲可以不間斷地連續(xù)送進。這就省去許多在手弧焊時因開坡口、更換焊條而花費的時間和浪費掉的金屬。因此，埋弧自動焊的生產(chǎn)率比手工電弧焊可提高5～10倍。

(2)焊接質(zhì)量好而且穩(wěn)定。由于埋弧自動焊電弧是在焊劑層下燃燒，焊接區(qū)得到較好的保護，施焊后焊縫仍處在焊劑層和渣殼的保護下緩慢冷卻，因此冶金反應(yīng)比較充分，焊縫中的氣體和雜質(zhì)易于析出，減少了焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的可能性。另外，埋弧自動焊的焊接參數(shù)在焊接過程中可自動調(diào)節(jié)，因而電弧燃燒穩(wěn)定，與手弧焊相比焊接質(zhì)量對焊工技藝水平的依賴程度可大大降低。

(3)勞動條件好。埋弧自動焊無弧光，少煙塵，焊接操作機械化，改善了勞動條件。

埋弧自動焊的不足之處是：

(1)由于采用顆粒狀焊劑，一般只適于平焊位置。對其他位置焊接需采用特殊措施，以保證焊劑能覆蓋焊接區(qū)。

(2)埋弧自動焊因不能直接觀察電弧和坡口的位置，易焊偏，因此對工件接頭的加工和裝配要求嚴格。

(3)它不適于焊接厚度小于1mm的薄板和焊縫數(shù)量多而短的焊件。

由于埋弧自動焊有上述特點，因而適于焊接中厚板結(jié)構(gòu)的長直焊縫和較大直徑的環(huán)形焊縫，當工件厚度增大和批量生產(chǎn)時，其優(yōu)點顯著。它在造船、橋梁、鍋爐與壓力容器、重型機械等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。4.2.2氣體保護焊

氣體保護焊(gasshieldedarcwelding)是利用外加氣體作為保護介質(zhì)的一種電弧焊方法。焊接時可用作保護氣體的有：氬氣、氦氣、氮氣、二氧化碳氣體及某些混合氣體等。

本節(jié)主要介紹常用的氬氣保護焊(簡稱氬弧焊)和二氧化碳(CO2)氣體保護焊。

1．氬弧焊

氬弧焊是以惰性氣體氬氣(Ar)作為保護介質(zhì)的電弧焊方法。氬弧焊時，電弧發(fā)生在電極和工件之間，在電弧周圍通以氬氣，形成氣體保護層隔絕空氣，防止空氣對電極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，如圖4-13所示。在焊接高溫下，氬氣不與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶于液態(tài)金屬，因此對焊接區(qū)的保護效果很好，可用于焊接化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬并能獲得高質(zhì)量的焊縫。

氬弧焊按電極不同分為非熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊。圖4-13氬弧焊

1)非熔化極氬弧焊

非熔化極氬弧焊采用熔點很高的鎢棒作電極，所以又稱鎢極氬弧焊。焊接時電極只起發(fā)射電子和產(chǎn)生電弧的作用，本身不熔化，不起填充金屬的作用，因而一般要另加焊絲。

非熔化極氬弧焊焊接過程可采用手工或自動方式進行。焊接低合金鋼、不銹鋼和紫銅時，為減少電極損耗，應(yīng)采用直流正接，同時焊接電流不能過大，所以鎢極氬弧焊通常適于焊接3mm以下的薄板或超薄材料。若用于焊接鋁、鎂及合金時，一般采用交流電源，這既有利于保證焊接質(zhì)量，又可延長鎢極使用壽命。

2)熔化極氬弧焊

熔化極氬弧焊以連續(xù)送進的金屬焊絲作電極和填充金屬，通常采用直流反接。因為可用較大的焊接電流，所以適于焊接厚度在3～25mm的焊件。熔化極氬弧焊的焊接過程可采用自動或半自動方式。自動熔化極氬弧焊在操作上與埋弧自動焊類似，所不同的是它不用焊劑。焊接過程中氬氣只起保護作用，不參與冶金反應(yīng)。氬弧焊的主要優(yōu)點是：氬氣保護效果好，焊接質(zhì)量優(yōu)良，焊縫成形美觀，氣體保護無熔渣，明弧可見，可進行全位置焊接。氬弧焊可用于幾乎所有金屬和合金的焊接，但由于氬氣較貴，焊接成本高，通常多用于焊接易氧化的、化學(xué)活潑性強的有色金屬(如鋁、鎂、鈦、銅)以及不銹鋼、耐熱鋼等。

2．CO2氣體保護焊

CO2氣體保護焊是以CO2作為保護介質(zhì)的電弧焊方法，如圖4-14所示。它是以焊絲作電極和填充金屬，有半自動和自動兩種方式。

CO2是氧化性氣體，在高溫下具有較強烈的氧化性。其保護作用主要是使焊接區(qū)與空氣隔離，防止空氣中氮氣對熔化金屬的有害作用。在焊接過程中，由于CO2氣體會使焊縫金屬氧化，并使合金元素?zé)龘p，從而使焊縫機械性能降低，同時氧化作用導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔和飛濺等。因此需在焊絲中加入適量的脫氧元素，如硅、錳等。常用的焊絲牌號是H08Mn2SiA。圖4-14CO2氣體保護焊目前常用的CO2氣體保護焊分為如下兩類。

1)細絲CO2氣體保護焊

細絲CO2氣體保護焊的焊絲直徑為0.5～1.2mm，主要用于0.8～4mm的薄板焊接。

2)粗絲CO2氣體保護焊

粗絲CO2氣體保護焊的焊絲直徑為1.6～5mm，主要用于3～25mm的中厚板焊接。

CO2氣體保護焊的主要優(yōu)點是：CO2氣體便宜，因此焊接成本低；電流密度大，焊速快，焊后不需清渣，生產(chǎn)率比手弧焊提高了l～3倍；采用氣體保護，明弧操作，可進行全位置焊接；采用含錳焊絲，焊縫裂紋傾向小。

CO2氣體保護焊的不足之處是：飛濺較大，焊縫表面成形較差；弧光強烈，煙霧較大；不宜焊接易氧化的有色金屬。

CO2氣體保護焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼，在汽車、機車車輛、機械、造船、石油化工等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。4.2.3電阻焊

電阻焊(resistancewelding)是利用電流通過焊件及接觸處產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后在壓力作用下形成接頭的焊接方法。

電阻焊與其他焊接方法相比較，具有生產(chǎn)率高，焊接應(yīng)力變形小，不需要另加焊接材料，操作簡便，勞動條件好，并易于實現(xiàn)機械化等優(yōu)點；但設(shè)備功率大，耗電量高，適用的接頭型式與可焊工件厚度(或斷面)受到限制。

電阻焊方法主要有點焊、縫焊、對焊，如圖4-15所示。圖4-15電阻焊示意圖(a)點焊；(b)縫焊；(c)對焊1—固定電極；2—移動電極

1．點焊

點焊(見圖4-15(a))是利用柱狀電極，焊件被壓緊在兩電極之間，以搭接的形式在個別點上焊接，焊縫由若干個不連續(xù)的焊點所組成。

點焊通常采用搭接接頭型式，如圖4-16所示。圖4-16點焊接頭型式每個焊點的焊接過程是：先用柱狀電極壓緊焊件，通電加熱，然后斷電(維持原壓力或增壓)，最后去壓通電。在這個過程中，被壓緊的兩電極(通水冷卻)間的貼合面處金屬局部熔化形成熔核，其周圍的金屬處于塑性狀態(tài)。斷電后熔核在電極壓力作用下冷卻、結(jié)晶，去掉壓力后即可獲得組織致密的焊點，如圖4-17(a)所示。如果焊點的冷卻收縮較大，如鋁合金焊點，則斷電后應(yīng)增大電極壓力，以保證焊點結(jié)晶密實。焊完一點后移動焊件(或電極)，依次焊接其他各點，直至完成整個焊接過程。圖4-17點焊和縫焊(a)點焊；(b)縫焊點焊是一種高速、經(jīng)濟的焊接方法，主要用于焊接薄板沖壓殼體結(jié)構(gòu)及鋼筋等，焊件的厚度一般小于4mm，被焊鋼筋直徑小于25mm。點焊可焊接低碳鋼、不銹鋼、銅合金及鋁鎂合金等材料，在飛機、汽車、火車車廂、鋼筋構(gòu)件、儀器、儀表等制造行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

2．縫焊

縫焊(見圖4-15(b))過程與點焊相似，只是用旋轉(zhuǎn)的盤狀滾動電極代替了柱狀電極。焊接時，滾盤電極壓緊焊件并轉(zhuǎn)動，配合斷續(xù)通電，形成連續(xù)焊點互相接疊的密封性良好的焊縫，如圖4-17(b)所示。

縫焊的接頭型式與點焊相似，均為搭接接頭?？p焊主要用于制造密封的薄壁結(jié)構(gòu)件(如油箱、水箱、化工器皿)和管道等，一般只限于3mm以下薄板的焊接。

3．對焊

對焊(見圖4-15(c))是利用電阻熱使兩個工件以對接的形式在整個端面上焊接起來的電阻焊方法。根據(jù)工藝過程的不同，對焊又可分為電阻對焊和閃光對焊。

1)電阻對焊

采用電阻對焊焊接時先將兩焊件端面接觸壓緊，再通電加熱。由于焊件的接觸面電阻大，大部分熱量就集中在接觸面附近，因而能迅速將焊接區(qū)加熱到塑性狀態(tài)。在斷電的同時增壓頂鍛，在壓力作用下使兩焊件的接觸面產(chǎn)生一定量的塑性變形而焊接在一起。

電阻對焊的接頭外形光滑無毛刺(見圖4-18(a))，但焊前對端面的清理要求高，且接頭強度較低。因此，一般僅用于截面簡單、強度要求不高的桿件。

2)閃光對焊

采用閃光對焊焊接時先將兩焊件裝夾好，但不接觸，再加電壓，然后逐漸移動其中一個被焊工件使之與另一被焊工件輕微接觸。由于接觸面上只有某些點真正接觸，當強大電流通過這些點時，其電流密度很大，接觸點金屬被迅速熔化并蒸發(fā)，再加上電磁作用，液體金屬即發(fā)生爆破，并以火花狀射出，形成閃光現(xiàn)象。經(jīng)多次閃光加熱后，端面均勻達到半熔化狀態(tài)，同時多次閃光把端面的氧化物也清除干凈了，這時再斷電加壓頂鍛，就形成了焊接接頭。閃光對焊的接頭機械性能較高，焊前對端面加工要求較低，常用于焊接重要零件。閃光對焊接頭外表有毛刺(見圖4-18(b))，需焊后清理。閃光對焊可焊接相同的金屬材料，也可以焊接異種金屬材料，如鋼與銅或鋁與銅等。閃光對焊可焊直徑為0.01?mm的金屬絲，也可焊截面積為0.1?m2的鋼坯，主要用于鋼筋、錨鏈、導(dǎo)線、車圈、鋼軌、管道等的焊接生產(chǎn)。圖4-18對焊接頭形狀(a)電阻對焊接頭；(b)閃光對焊接頭4.2.4釬焊

釬焊是采用比母材熔點低的金屬作釬料，將焊件加熱到釬料熔化，利用液態(tài)釬料潤濕母材填充接頭間隙并與母材相互溶解和擴散實現(xiàn)連接的焊接方法。

釬焊時先將工件的待連接處清理干凈，以搭接型式裝配在一起，把釬料放在裝配間隙附近或裝配間隙處，并要加釬劑。釬劑的作用是去除氧化膜和油污等雜質(zhì)，保護焊件接觸面和釬料不受氧化，并增加釬料潤濕性和毛細流動性。圖4-19常見的釬焊接頭型式當工件與釬料被加熱到稍高于釬料的熔化溫度后(工件未熔化)，液態(tài)釬料將充滿固體工件間隙內(nèi)，待焊件與釬料間相互擴散，凝固后即形成接頭。

釬焊多用搭接接頭，圖4-19為常見的釬焊接頭型式。

釬焊的質(zhì)量在很大程度上取決于釬料。釬料應(yīng)采用具有合適的熔點與良好的潤濕性，并能與母材形成牢固結(jié)合，以得到一定的機械性能與物理化學(xué)性能的接頭。釬焊按釬料熔點分為兩大類：軟釬焊和硬釬焊。

1.軟釬焊

軟釬焊是指釬料的熔點低于450℃的釬焊。軟釬焊的常用釬料是錫鉛釬料，常用釬劑是松香、氯化鋅溶液等。軟釬焊接頭強度低(一般小于70?MPa)，工作溫度低，主要用于電子線路的焊接。

2．硬釬焊

硬釬焊是指釬料的熔點高于450℃的釬焊。硬釬焊的常用釬料是銅基釬料和銀基釬料等，常用釬劑有硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。硬釬焊接頭強度較高(可達500MPa)，工作溫度較高，主要用于機械零部件和刀具的焊接。釬焊的加熱方法很多，如烙鐵加熱、火焰加熱、爐內(nèi)加熱、高頻加熱、鹽浴加熱等。

釬焊與熔化焊相比有如下優(yōu)點：

(1)焊接質(zhì)量好。因加熱溫度低，焊件的組織性能變化很小，焊件的應(yīng)力變形小，精度高，焊縫外形平整美觀。適宜焊接小型、精密裝配件及電子儀表等工件。

(2)生產(chǎn)率高。釬焊可以焊接一些其他焊接方法難以焊接的特殊結(jié)構(gòu)(如蜂窩結(jié)構(gòu)等)，可以采用整體加熱，一次焊成整個結(jié)構(gòu)的全部(幾十條或成百條)焊縫。

(3)用途廣。釬焊不僅可以焊接同種金屬，還可以焊接異種材料，甚至金屬與非金屬之間也可焊接(如原子反應(yīng)堆中金屬與石墨的釬焊，電子管的玻璃罩殼與可伐合金的釬焊等)。

釬焊也有本身的缺點，如接頭強度比較低，耐熱能力較差，裝配要求較高等。但由于它有獨特的優(yōu)點，因而在機械、電機、無線電、儀表、航空、原子能、空間技術(shù)及化工、食品等行業(yè)都有應(yīng)用。在焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中，如何保證焊接質(zhì)量是廣泛而重要的課題。影響焊接產(chǎn)品質(zhì)量的因素很多，諸如：被焊材料的可焊性，某種焊接方法在一定范圍內(nèi)的有效性，焊接產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝性及工藝措施的合理性，焊接材料(焊條、焊絲、焊劑等)的質(zhì)量規(guī)格等。如果上述的某些或某一環(huán)節(jié)滿足不了起碼的要求，便會導(dǎo)致焊接缺陷的產(chǎn)生，以致產(chǎn)品報廢。4.3焊接質(zhì)量及其控制4.3.1金屬材料可焊性的概念

金屬材料的可焊性是指材料在焊接時，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。材料的可焊性是相對的，其影響因素也很多。

一般來講，碳鋼比鑄鐵和有色金屬好焊。在碳鋼中，低碳鋼又比中、高碳鋼好焊。碳鋼隨其含碳量的增高可焊性逐步降低；鋼還隨合金元素的增加，可焊性有不同程度的降低。在焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的是碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，它們的可焊性可以用經(jīng)驗公式“碳當量公式”進行粗略的計算：wCE?=?式中wC、wMn、wCr、wMo、wV、wNi、wCu為鋼中該元素含量的百分數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗，當wCE＜0.4％時，鋼的塑性較好，淬硬傾向不明顯，可焊性較好；當wCE＞0.4％時，鋼的淬硬傾向明顯，可焊性較差?？珊感暂^差的鋼，焊接時一般要適當預(yù)熱并采取某些相應(yīng)的工藝措施。隨著工件厚度的增加，環(huán)境氣溫的降低，施焊難度也會增加。鑄鐵的可焊性差，各種特殊性能的合金鋼一般都較難焊。

各種有色金屬，特別是工業(yè)上應(yīng)用較廣的銅、鋁及其合金，由于其高溫時易氧化、導(dǎo)熱快、膨脹系數(shù)大等特點，焊接時應(yīng)采用適合的焊接方法和相應(yīng)的工藝措施，才能保證焊接質(zhì)量。

常用金屬材料的可焊性列于表4-2中，以供參考。表4-2常用金屬材料的可焊性4.3.2焊接接頭金屬組織性能的變化

焊接接頭的性能由焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)兩部分組成。要得到合格的焊接接頭，不僅要保證焊縫的質(zhì)量，而且還要保證熱影響區(qū)的質(zhì)量。

1．焊縫金屬

熔化焊的焊縫金屬一般都是由填充金屬和基本金屬兩部分熔合而成。在絕大多數(shù)情況下，只要金屬的可焊性較好，選用合適的焊接材料(如焊條、焊絲、焊劑等)并采用正確的焊接工藝，則焊縫金屬的質(zhì)量較易保證。

2．焊接熱影響區(qū)

焊接熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組織性能變化的區(qū)域。由于焊縫附近各點受熱溫度的不同，實際上經(jīng)受了一次不同加熱規(guī)范的熱處理，因而其組織性能也不相同。低碳鋼的焊接熱影響區(qū)(heat-affectedzone)可分為：熔合區(qū)(bond)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)等，如圖4-20所示。其中熔合區(qū)和過熱區(qū)的晶粒粗大，金屬的塑性和沖擊韌性降低。但對于低碳鋼而言，這種不良的影響并不顯著，一般不影響焊接接頭的使用性能。對于易淬火鋼焊件，情況則不相同。上述的熔合區(qū)、過熱區(qū)及部分相變區(qū)均會出現(xiàn)淬火組織，因而將顯著降低金屬的塑性和沖擊韌性。這種脆硬性的淬火區(qū)段雖然范圍不大，但卻是焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)，在很大程度決定著焊接接頭的性能。在熔化焊中，焊接熱影響區(qū)雖然不可避免，但可以通過選擇焊接方法、焊接規(guī)范及調(diào)節(jié)焊后的冷卻速度等途徑，控制熱影響區(qū)的范圍和組織性能的變化程度，減小其不利的影響。必要時可對焊件進行熱處理