焊接概述

第一章 焊接概述

焊接是一种不可拆卸的连接方法，是金属热加工方法之一。焊接与铸造、锻压、热处理、金属切削等加工方法一样，是机器制造、石油化工、矿山、冶金、航空、航天、造船、电子、核能等工业部门中的一种基本生产手段。没有现代焊接技术的发展，就没有现代的工业和科学技术的发展。

第一节 焊接的种类

焊接：是指通过适当的物理化学过程（加热或加压），使两个工件产生原子(或分子)之间结合力而连成一体的加工方法。

一、焊接方法的分类

一焊条电弧焊（ARC）

一熔 化 极一一埋弧焊（主要排除空气中的氯气）

一CO2电弧焊（MAG） (活性气体保护焊) 氩气电弧焊（MIG）

一电弧焊一（熔化极惰性气体保护焊）（混合气体）

（非熔化极惰性气保护焊）

一钨极氩弧焊（TIG）

一非熔化极一一原子氢焊

一等离子弧焊

一熔化焊接一 螺柱焊

一氧氢

一气 焊一一氧乙炔

一空气乙炔

一铝热焊

一电渣焊（主要用于锅炉等）

基本焊接方法一 一电子束焊（主要用于航天，航空）

一激光焊（主要用于航天，航空）

一电阻点、缝焊 一电阻对焊 一冷压焊

一压力焊接一一超声波焊（压力焊属于固想焊，主要靠扩大散边接）

一爆炸焊 一锻焊 一扩散焊 一磨擦焊 一火焰钎焊 一感应钎焊

一钎 焊一一炉钎焊

一盐浴钎焊

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（母体不熔化）

一电子束钎焊

二、焊接方法的特点

1、焊接过程的本质

就是采用加热、加压或两者并用的办法，使两个分离表面的金属原子之间接达到晶格距离并形成结合力。按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三类。 2、熔焊：

是在焊接过程中，将焊接接头加热至熔化状态，不加压完成焊接的方法。 3、压焊：

是在焊接过程中，对焊件施加压力（加热或不加热，）以完成焊接的方法。 4、钎焊：

是采用比母材熔点低的金属材料，将焊件和钎料加热至高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎润湿母材，填充接头间隙并母材互相扩散实现联接焊件的方法。 二、电弧焊

1、什么是电弧：

电在空气中流动引发气体放电产生的一种发光放热现象。

2、什么是电弧焊：

是指用电弧供给加热能量，使工件熔合在一起，达到原子间接合的焊接方法。

电弧焊是焊接方法中应用最为广泛的一种。据一些工业发达国家的统计，电弧焊在焊接生产总量中所占比例一般都在60%以上。根据其工艺特点不同，电弧焊可分为焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和等离子弧焊等多种。

四、四种常用的弧焊方式

１、 手弧焊：

使用焊钳夹住焊条进行焊接的方法；

２、 氩弧焊：

用工业钨或活性钨作不熔化电级，惰性气体氩气作保护气的焊接方法。简称TIG。 ３、 二氧化碳气体保护焊：

用金属焊丝作为熔化电极，惰性气体（CO2）作保护的弧焊 接方法。简称MIG。 ４、 埋弧焊：

在颗粒助焊剂层下，利用焊丝与母材间电弧的热量，进行焊接的焊接方法。

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第二节 手工电弧焊

一、概述

手工电弧焊，简称手弧焊。它利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化，从而获得牢固的焊接接头。

在焊接过程中，药皮不断地分解、熔化而生成气体及熔渣，保护焊条端部、电弧溶池以及其附近区域，以防止熔化金属氧化，焊条芯棒也在电弧作用下不断熔化，进入溶池，构成焊缝填充金属。也有焊条药皮掺合金粉末，提高焊缝的机械性能。 二、ZX7系列焊机的一次电线截面计算。

一次接线盒及空气开关的容量大小（根据额定容量测算）。一次线截面计算：

三、焊机面板上旋钮的调节方法和作用 详见说明书。

四、手工电弧焊电流选择

1、 根据焊接金属材质、焊条类型、焊接结构来选择。

2、 根据焊接结构所用的材料，板结构形式等因素确定所需电流的大小。

3、影响电流选择的其他因素（效率、电网容量、场地设施、噪音、维修、重量）用电量等因素。

五、电焊条的分类

一般按药皮成份分类为10种类型 ，现列三种常用焊条举例说明如下： J422型 该焊条引弧容易电弧稳定飞溅小，熔深较浅，熔渣复盖性好，脱渣容易，焊缝

波纹特别美观，适用于全位置和薄板焊接，但塑性和裂性较差，能适用于一般低碳钢和同等强度的低合金钢焊接。氧化钛钙型药皮，交直流两用。焊缝金属抗热强度不低于420Mpa（42Kg/m㎡）。结构钢焊条（表示用途类型） J507型

该焊条熔渣流动性，其工艺性较好，能全位置焊，焊缝金属抗裂性能和机械性能较好，适用于焊接重要结构件，受压容量16MnR及中碳钢及低合金钢重要构件。低氢钠型药皮，直流焊缝金属抗拉强度不低于500Mpa。结构钢焊条 A117型

该焊条为低氢型不锈钢焊条，适用于铬18镍9不锈钢结构。低氢型药皮---直流。同一等级焊缝化学成分中的不同牌号。焊缝金属主要化学成分类型Cr18%Ni8%；奥氏体不锈钢焊条。 六、电弧焊工艺

1、 焊条牌号及直径。主要取决于材料性质，焊件的厚度，接头形式焊缝位置，焊缝参数等因素。焊条直径与板厚关系如下表： 焊件厚度（㎜） 焊条直径（ф㎜） ＜4 ≤ 3.5 4 ～ 8 ф3 ～ 4 ＞ 8 ～ 12 ф4 ～ 5 ＞ 12 ф5 ～ 6 第 3 页 共47页

2、 焊接电流：焊接电流的大小，主要根据焊条类型，焊条直径，焊件厚度以及接头型式焊缝位置及层次等因素，结构钢焊条平焊位置时，焊接电流可根据下列经验公式来初选。

I=Kd

I——焊接电流 K——经验系数 d——焊条直径

焊接电流经验系数和焊条直径关系： 焊条直径（㎜） 经验系数（A/mm） ф1.6 ф2 ～ 2.5 ф3.3 ф4 ～ 6 20 ～ 25 25 ～ 30 30 ～ 40 40 ～ 50 立焊、横焊、仰焊时焊接电流应比平焊电流小10 ～ 20%，角焊时应比平焊位置时大10 ～ 20%。合金钢焊条、不锈钢焊条，由于电阻大热膨胀系数高，若电流大则焊接过程中焊条容易发红造成药皮脱落，影响焊接质量，因此电流要适当减小。 3、 焊接输出的连接方法

碱性焊条施焊时应采用直流反接法。 酸性焊条施焊时应采用直流正接法。

七、手工电弧焊操作过程：

1、 引弧

将焊条与工件短路然后向上拉起焊条以引燃电弧称为点拉式引弧。将焊条端部在金属表面轻轻划擦后提起焊条以引燃电弧叫划擦引弧。 2、 焊接过程

电弧引燃后，一方面要仔细观察熔池状态，始终保持熔池大小不变， 不断调整焊条角度控制弧长保持熔池金属不致外溢，另一方面要保持电弧沿焊接方向作匀速直线移动只有保持熔池大小和焊接电弧移动速度始终不变，才能获得均匀一致的焊缝。 3、 收弧

焊接结束时如果直接拉断电弧则会形成弧坑，弧坑会产生气孔裂缝降低焊缝接头的强度，为此要采取下列措施。

（1） 当电弧移至焊缝终端时，稍稍停留或者回焊一小段拉断电弧，此法适用于碱性焊条。 （2）当电弧移至焊缝终端时，采用反复熄弧、引弧法，填满弧坑。

（3）重要结构焊缝采用收弧板，使电弧在收弧板上运行一般后再拉断电弧。

在焊接过程中要获得高质量的焊缝，必须要有三个共同的要求： a、合适的工艺规范 b、正确的焊条角度 c、适当的运条方法

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第三节 钨极氩弧焊

一、概述：

1、钨极氩弧焊就是以氩气作为保护气体，钨极作为不熔化极，借助钨电极与焊件之间产生的电弧，加热熔化母材（同时添加焊丝也被熔化）实现焊接的方法。氩气用于保护焊缝金属和钨电极熔池，在电弧加热区域不被空气氧化。

2、一般氩弧焊的优点：

(1) 能焊接除熔点非常低的铝锡外的绝大多数的金属和合金。

(2) 交流氩弧焊能焊接化学性质比较活泼和易形成氧化膜的铝及铝镁合金。 (3) 焊接时无焊渣、无飞溅。

(4) 能进行全方位焊接，用脉冲氩弧焊可减小热输入，适宜焊0.1mm不锈钢 (5) 电弧温度高、热输入小、速度快、热影响面小、焊接变形小。

(6) 填充金属和添加量不受焊接电流的影响。 3、氩弧焊适用焊接范围

适用于碳钢、合金钢、不锈钢、难熔金属铝及铝镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金，以及超薄板0.1mm，同时能进行全方位焊接，特别对复杂焊件难以接近部位等等。 二、钨极氩弧焊焊机的组成

1、本公司氩弧焊机的型号（见图表）、编制方法、文字说明。 2、焊机的部件（焊机、焊枪、气、水、电）、地线及地线钳、钨极。 3、焊机的连接方法（以WSM系列为例）

(1) 焊机的一次进线，根据焊机的额定输入容量配制配电箱，空气开关的大小，一次线的截面。 (2) 焊机的输出电压计算方法：U=10+0.04I

(3) 焊机极性，一般接法：工件接正为正极性接法；工件接负为负极性接法。钨极氩弧焊一定要直流正极性接法：焊枪接负，工件接正。 (4) 水源接法、氩气接法

三、焊枪的组成（水冷式、气冷式）： 手把、连接件、电极夹头、喷嘴、气管、水管、电缆线、导线。

四、氩气的作用、流量大小与焊接关系、调节方法。

1、 氩气属于惰性气体，不易和其它金属材料、气体发生反应。而且由于气流有冷却作用，焊缝热影响区小，焊件变形小。是钨极氩弧焊最理想的保护气体。 2、 氩气主要是对熔池进行有效的保护，在焊接过程中防止空气对熔池侵蚀而引起氧化，同时对焊缝区域进行有效隔离空气，使焊缝区域得到保护，提高焊接性能。

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随焊丝直径增大电弧电压降低。CO2细颗粒过渡和在氩弧焊中的喷射过渡有着实质性差别。氩弧焊中的喷射过渡是轴向的,而CO2中的细颗粒过渡是非轴向的，仍有一定金属飞溅。另外氩弧焊中的喷射过渡界电流有明显较变特征。（尤其是焊接不锈钢及黑色金属）而细颗粒过渡则没有。 3、 减少金属飞溅措施：

（1） 正确选择工艺参数，焊接电弧电压：在电弧中对于每种直径焊丝其飞溅率和焊接电

流之间都存在着一定规律。在小电流区，短路过渡飞溅较小，进入大电流区（细颗粒过渡区）飞溅率也较小。

（2） 焊枪角度：焊枪垂直时飞溅量最少，倾向角度越大飞溅越大。焊枪前倾或后倾最好

不超过20度。

（3） 焊丝伸出长度：焊丝伸出长对飞溅影响也很大，焊丝伸出长度从20增至30㎜，飞溅量增加约5%，因而伸出长度应尽可能缩短。 4、 保护气体种类不同其焊接方法有区别。

（1） 利用CO2气体为保护气的焊接方法为CO2电弧焊。在供气中要加装预热器。因为

液态CO2在不断气化时吸收大量热能，经减压器减压后气体体积膨胀也会使气体温度下降，为了防止CO2气体中水分在钢瓶出口及减压阀中结冰而堵塞气路，所以在钢瓶出口及减压之间将CO2气体经预热器进行加热。

（2） CO2＋Ar气作为保护气的焊接方法MAG焊接法，称为物性气体保护。此种焊接方

法适用于不锈钢焊接。

（3） Ar作为气体保护焊的MIG焊接方法，此种焊接方法适用于铝及铝合金焊接。 五、基本操作技术

1、注意事项

（1）电源、气瓶、送丝机、焊枪等连接方式参阅说明书。 （2）选择正确的持枪姿势：

a 身体与焊枪处于自然状态，手腕能灵活带动焊枪平移或转动。

b 焊接过程中软管电缆最小曲率半径应大于300m/m焊接时可任意拖动焊枪。 c 焊接过程中能维持焊枪倾角不变还能清楚方便观察熔池。

d 保持焊枪匀速向前移动，可根据电流大小、熔池的形状、工件熔和情况调整焊枪前

移速度，力争匀速前进。 2、基本操作

（1） 检查全部连接是否正确，水、电、气连接完毕合上电源，调整焊接规范参数。 （2） 引弧：CO2气体保护焊采用碰撞引弧，引弧时不必抬起焊枪，只要保证焊枪与工

作距离。

a 引弧前先按遥控盒上的点动开关或焊枪上的控制开关将焊丝送出枪嘴，保持伸出

长度10 ～15 mm。

b 将焊枪按要求放在引弧处，此时焊丝端部与工件未接触，枪嘴高度由焊接电流决

定。

c 按下焊枪上控制开关，焊机自动提前送气，延时接通电源，保持高电压、慢送丝，

当焊丝碰撞工件短路后自然引燃电弧。短路时，焊枪有自动顶起的倾向，故引弧时要稍用力下压焊枪，防止因焊枪抬起太高，电弧太长而熄灭。

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3、焊接

引燃电弧后，通常采用左焊法，焊接过程中要保持焊枪适当的倾斜和枪嘴高度，使焊接尽可能地匀速移动。当坡口较宽时为保证二侧熔合好，焊枪作横向摆动。焊接时，必须根据焊接实际效果判断焊接工艺参数是否合适。看清熔池情况、电弧稳定性、飞溅大小及焊缝成形的好坏来修正焊接工艺参数，直至满意为止。

4、收弧

焊接结束前必须收弧。若收弧不当容易产生弧坑并出现裂纹、气孔等缺陷。焊接结束前必须采取措施。

（1）焊机有收弧坑控制电路。焊枪在收弧处停止前进，同时接通此电路，焊接电流电弧

电压自动减小，待熔池填满。

（2） 若焊机没有弧坑控制电路或因电流小没有使用弧坑控制电路。在收弧处焊枪停止

前进，并在熔池未凝固时反复断弧、引弧几次，直至填满弧坑为止。操作要快，若熔池已凝固才引弧，则可能产生未熔合和气孔等缺陷。

第五节 等离子切割机

一、等离子弧切割方法：

利用等离子弧高速、高温和高能的等离子气流加热并熔化金属，再借助某种气体介质排除熔化了的金属而形成割口。由于等离子弧能量集中，所以割件的热影响区小，热变形小，切割速度随割件厚度增加面减慢。等离子弧可切割所有金属材料，特别适用于火焰切割无法切割的高合金钢和有色金属。 二、割枪的组成：

等离子发生器、导电咀、导电极、气体分配器、陶瓷、喷咀。

三、本公司切割机型号、连接方法、面板调节旋钮的作用和调节方法（详见说明书）。 四、切割工艺

1、切割气体 空气等离子弧切割采用压缩空气作为切割气体。 2、切割规范 包括切割电流、切割速度、气体流量及参数。

（1）切割电流 电流大小与割件材质和厚度有关，切割电流随割件厚度增加而增大电流。 （2）切割速度 切割速度取决于割件材质厚度、切割电流。切割速度快慢严重影响切口

质量，速度过快，等离子弧来不及熔化金属。

（3）喷嘴高度 喷嘴离割件的高度与割炬结构有关，一般金属表面2-4mm。

（4）气体流量 影响着电弧压缩程度和吹除熔化金属的效果，流量过大，电弧趋于不稳

定，气流过小无法吹除熔化金属，甚至烧坏导电嘴。 等离子弧切割规范见下表： 低碳钢空气等离子切割规范 板材厚度（mm） 6 10 20 30 导电嘴孔径 （mm） ф1 ф12 ф2 ф2.5 切割电流（A） 30 40 100 125 第 12 页 共47页

气体流量 （L/min） 8 70 70 70 切割速度 （m/min） 0.24 0.30 0.35 0.30

不锈钢空气等离子切割规范 6 10 20 30 ф1 ф1.2 ф2.5 ф3 30 40 100 125 8 70 70 70 0、2.5 0、2.5 0、2.0 0、2.0 铝及铝合金空气等离子切割规范 6 10 20 30 ф1.2 ф1.5 ф2.5 ф3.5 40 100 125 125 等离子割炬（详见说明书）

五、使用过程中焊机发生的故障及排除方法（详见说明书）。

10 70 70 70 0、30 0、30 0、25 0、25 第 13 页 共47页

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