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1.4 焊接方法及其表示方法

1.4.1 常用焊接方法代号的表示方法

焊接方法代号是以数字简明表示各种焊接方法。在《焊接及相关工艺方法代号》(GB/T 5185—2005)中规定了用阿拉伯数字代号表示各种焊接方法,此代号与《焊缝符号表示法》(GB/T 324—2008)配套使用,在图样上标注。

常用焊接方法的代号见表1-23。

1-23 常用焊接方法的代号

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见表1-23所示,每种焊接方法可以通过代号加以识别。焊接及相关工艺方法通常采用三位数代号表示。其中,一位数代号表示工艺方法大类,两位数代号表示工艺方法分类,而三位数代号表示某种工艺方法。

1.4.2 常用的电弧焊工艺

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图1-81 焊条电弧焊原理

1—药皮 2—焊芯 3—保护气 4—电弧 5—熔池 6—母材 7—焊缝 8—焊渣 9—熔渣 10—熔滴

1.焊条电弧焊

焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。它利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧,使焊条和焊件熔化,从而获得牢固的焊接接头,其原理如图1-81所示。在焊接的过程中,药皮不断分解、熔化而生成气体及熔渣,保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域,防止大气对熔化金属的有害污染。焊芯也在电弧热作用下不断熔化,进入熔池,成为焊缝的填充金属。

焊条电弧焊经常应用在焊接结构的制造及维修中。图1-82所示为某纺织机械厂的主电动机机架装配图,它由底板、立板、垫板和支承槽钢四个零件组焊而成,材料采用焊接性较好的Q235A,垫板的板厚为5mm,是四个零件中壁最薄的地方,在选择焊条时要注意这一点。技术要求中规定所有焊件焊完后要求牢靠。

如图1-82所示,978-7-111-53459-4-Chapter01-123.jpg 表示立板和底板之间的角焊缝;焊脚尺寸是6mm,单面周围角焊缝;111表示焊接方法为焊条电弧焊。

978-7-111-53459-4-Chapter01-124.jpg 表示垫板和支承槽钢之间的连接角焊缝;焊脚尺寸是4mm;单面周围角焊缝;焊接方法为焊条电弧焊。

支承槽钢和底板之间的焊接符号为978-7-111-53459-4-Chapter01-125.jpg ,表示对称角焊缝接头;焊脚尺寸是10mm,焊接方法为焊条电弧焊。

2.埋弧焊

埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。这种方法是利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生热量熔化焊丝、焊剂及母材而形成焊缝的。焊丝作为填充金属,而焊剂则对焊接区起保护及合金化作用。因焊接时电弧掩埋在焊剂层下燃烧,电弧光不外露,所以被称为埋弧焊。

埋弧焊的焊接过程如图1-83所示。在焊接时,电源的两极分别接在导电嘴11和焊件7上,焊丝通过导电嘴与焊件接触,在焊丝周围撒上焊剂,然后接通电源,则电流经过导电嘴、焊丝与焊件构成焊接回路。在焊接时,焊机的起动、引弧、送丝、机头(或是焊件)移动等过程全由焊机进行机械化控制,焊工只需按照动相应的按钮即可以完成焊接工作。

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图1-82 某纺织机械厂的主电动机机架装配图

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图1-83 埋弧焊的焊接过程

a)焊接过程 b)纵向断面 c)横向断面

1—焊剂 2—焊丝 3—电弧 4—熔池 5—熔渣 6—焊缝 7—焊件 8—焊渣 9—焊剂漏斗 10—送丝滚轮 11—导电嘴

当焊丝和焊件之间引燃电弧之后,电弧的热量使周围的焊剂熔化形成熔渣,部分焊剂分解蒸发成气体,气体排开熔渣形成一个气泡,电弧就在这个气泡中燃烧。连续送入电弧的焊丝在电弧高温作用下加热熔化,与熔化的母材混合形成金属熔池。熔池上覆盖着一层熔渣,熔渣外层是未熔化的焊剂,它们一起保护着熔池,使其与周围空气隔离,并使有碍操作的电弧光辐射无法散射出来。电弧向前移动时,电弧力将熔池中的液态金属排向后方,则熔池前方的金属就暴露在电弧的强烈辐射下而熔化,形成新的熔池,而电弧后方的熔池金属则冷却凝固成焊缝,熔渣也凝固成焊渣覆盖在焊缝表面。熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外,在焊接的过程中还与熔化金属发生冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。因熔渣的凝固温度低于液态金属的结晶温度,熔渣总是比液态金属凝固迟一些。这就使混入熔池的熔渣、溶解在液态金属中的气体和冶金反应中产生的气体可以不断地逸出,使焊缝不易产生夹渣和气孔等缺陷。未熔化的焊剂不仅具有隔离空气、屏蔽电弧光的作用,也提高了电弧的热效率。

作为高效的焊接方法,埋弧焊在工业生产中得到了一定的应用。图1-84所示为石油液化气罐装配图。椭圆封头9与筒体12采用焊接性较好的16MnR,二者之间的环焊缝采用埋弧焊,因其板厚为14mm,属中等板厚,采用开Y形坡口;另外法兰与筒体之间焊缝、人孔与筒体之间焊缝大都采用焊条电弧焊。

如图1-84所示,978-7-111-53459-4-Chapter01-128.jpg 表示椭圆封头与筒体之间的环焊缝:坡口角度是60°,钝边是2mm,间隙为2mm封底焊;12代表焊接方法为埋弧焊。

978-7-111-53459-4-Chapter01-129.jpg 表示人孔和筒体之间的焊缝:焊脚尺寸是8mm,单边V形坡口角焊缝;111代表焊接方法为焊条电弧焊。

978-7-111-53459-4-Chapter01-130.jpg 表示法兰与筒体之间的焊缝:焊脚尺寸是5mm,角焊缝;111代表焊接方法是焊条电弧焊。

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图1-84 石油液化气罐装配图

3.熔化极气体保护焊

熔化极气体保护焊是采用连续等速送进可以熔化的焊丝与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属,形成熔池和焊缝的焊接方法。为了得到良好的焊缝应当利用外加气体作为电弧介质并保护熔滴、熔池金属及焊接区高温金属免受周围空气的有害作用,如图1-85所示。

熔化极气体保护电弧焊中的每种方法均有各不相同的特点,低碳钢大多采用CO2气体保护焊接法,采用熔化极活性混合气体保护焊(简称MAG焊)可得到稳定的焊接过程和美观的焊缝。但是在经济性方面却不如CO2气体保护焊。脉冲MAG焊可在低于临界电流的低电流区间得到稳定的喷射过渡,焊接飞溅小,焊缝成形美观。

熔化极惰性气体保护焊(简称MIG焊)适用于焊接不锈钢和铝、铜等有色金属。而对于低碳钢来说则是一种昂贵的焊接法。脉冲MIG焊与脉冲MAG焊类似,可在低电流区间实现稳定的喷射过渡。

短路过渡焊接法适用于全位置焊接,主要用于中、薄板的焊接。其飞溅较大且成形不好,目前从焊接电源和保护气体等方面采取措施,已有了较大改善。

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图1-85 熔化极气体保护焊

1—焊丝盘 2—送丝滚轮 3—焊丝 4—导电嘴 5—保护气体喷嘴 6—保护气体 7—熔池 8—焊缝金属 9—电弧 10—母材

金属极气体电弧焊GMAW工艺采用连续送丝和高电流密度,因此焊丝熔敷效率很高,焊接变形比较小,熔渣微少且便于清理,所以该工艺是一种高效节能的焊接方法。

(1)CO2气体保护焊 CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。这种方法以CO2气体作为保护介质,使电弧及熔池与周围空气隔离,防止空气中的氧、氮、氢对熔滴及熔池金属的产生有害作用,从而获得优良的机械保护性能。

CO2气体保护焊具有以下优点:

1)焊接生产率高。因焊接电流密度较大,电弧热量利用率较高,而且焊后不需清渣,所以可获得较高的生产率。CO2焊的生产率比普通的焊条电弧焊高2~4倍。

2)焊接成本低。CO2气体来源广,价格便宜,而且电能消耗少,因此使焊接成本降低。一般CO2焊的成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的40%~50%。

3)焊接变形小。因为电弧加热集中,焊件受热面积小,而且CO2气流有较强的冷却作用,所以焊接变形小,特别适合于薄板焊接。

4)焊接质量较高。对铁锈敏感性小,焊缝含氢量少,抗裂性能好。

5)适用范围广。可以实现全位置焊接,并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。

6)操作简便。焊后不需清渣,且是明弧,便于监控,有利于实现机械化及自动化焊接。

CO2气体保护焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢。对于不锈钢,因为焊缝金属有增碳现象,影响抗晶间腐蚀性能,所以只能够用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件。此外,CO2气体保护焊还可以用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等方面。目前CO2气体保护焊已在汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械等行业得到了广泛的应用。

(2)MIG焊 MIG焊是采用惰性气体作为保护气体,使用焊丝作为熔化电极的一种电弧焊接方法。这种方法一般用氩气、氦气或它们的混合气体作为保护气体,连续送进的焊丝既作为电极又作为填充金属,在焊接过程中焊丝不断熔化并过渡到熔池中去而形成焊缝。在焊接结构的生产中,特别是在高合金材料和非铁金属及其合金材料的焊接生产中,MIG焊均占有很重要的地位。其焊接原理如图1-86所示。

随着MIG焊应用的扩展,仅以Ar或He作保护气体已难以满足需要,因此发展了在惰性气体中加入少量活性气体如O2、CO2等组成的混合气体作为保护气体的方法,一般称之为熔化极活性混合气体保护焊,简称为MAG焊。因为MAG焊无论是原理、特点还是工艺,都与MIG焊类似,所以将其归入MIG焊中一起讨论。

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图1-86 MIG焊的原理

1—焊件 2—电弧 3—焊丝 4—焊丝盘 5—送丝滚轮 6—导电嘴 7—保护罩 8—保护气体 9—熔池 10—焊缝金属

MIG焊一般采用惰性气体作为保护气体,与CO2气体保护焊、焊条电弧焊或其他熔化极电弧焊相比,它具有以下一些特点:

1)焊接质量好。由于MIG焊采用惰性气体作保护气体,保护效果好,焊接过程稳定,变形小,飞溅极少或是根本无飞溅。焊接铝及铝合金时可以采用直流反极性,具有良好的阴极破碎作用。

2)焊接生产率高。MIG焊用焊丝作为电极,可以采用大的电流密度焊接,母材熔深大,焊丝熔化速度快,焊接大厚度铝、铜及其合金时比钨极惰性气体保护焊的生产率高。与焊条电弧焊相比,MIG焊能够连续送丝,节省材料加工工时,且焊缝不需要清渣,因此生产率更高。

3)适用范围广。因为MIG焊采用惰性气体作为保护气体,不与熔池金属发生反应,保护效果好,几乎所有的金属材料都可以焊接,所以适用范围广泛。但由于惰性气体生产成本高,价格贵,因此目前熔化极惰性气体保护焊主要用于非铁金属及其合金的焊接,以及不锈钢及某些合金钢的焊接。

MIG焊的缺点在于无脱氧去氢作用,所以对母材及焊丝上的油、锈很敏感,易形成缺陷,因此MIG焊对焊接材料表面清理要求特别严格。另外,MIG焊抗风能力差,不适于野外焊接,而且焊接设备也较复杂。

MIG焊适合于焊接低碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢、有色金属及其合金。低熔点或是低沸点金属材料,如铅、锡、锌等,不宜采用MIG焊。目前,中等厚度、大厚度铝及铝合金板材,已广泛采用MIG焊,所焊的最薄厚度约为1mm,大厚度基本不受限制。MIG焊可以分为半自动和自动两种。自动MIG焊适用于较规则的纵缝、环缝及水平位置的焊接;半自动MIG焊大多用于定位焊、短焊缝、断续焊缝以及铝容器中的封头、管接头、加强圈等的焊接。

图1-87所示为某起重机厂运输架结构图(为了便于读者看清,图中省略了部分尺寸标注)。构件由角钢和筋板等组焊而成,所用材质为Q235B,采用高效、低成本的CO2气体保护焊焊接立板和平板焊缝,其余采用焊条电弧焊。

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图1-87 某起重机厂运输架构图

如图1-87所示,978-7-111-53459-4-Chapter01-135.jpg 表示1号角钢和最左侧3号角钢之间的角焊缝,焊脚尺寸是5mm,双面焊。尾注中8代表共有八处这样的焊缝,135代表焊接方法为CO2气体保护焊。

978-7-111-53459-4-Chapter01-136.jpg 978-7-111-53459-4-Chapter01-137.jpg 表示4号角钢和后面竖立的3号角钢之间是焊脚尺寸是5mm的三面角焊缝,焊接方法为CO2气体保护焊,共有四处。

978-7-111-53459-4-Chapter01-138.jpg 表示7号角钢和前面竖立的3号角钢之间是焊脚尺寸是5mm的三面角焊缝,焊接方法为CO2气体保护焊,共有四处。

978-7-111-53459-4-Chapter01-139.jpg 表示筋板和前面竖立的3号角钢之间是对称的角焊缝,焊脚尺寸是5mm,共有16处,根据第三章中焊缝符号的简化规则,此处焊条电弧焊代号可省略。

因为氩气是一种惰性气体,高温时不与金属起化学反应,也不溶于液态金属,可以避免焊接过程中合金元素的烧损以及由此带来的其他焊接缺陷。TIG焊主要用于焊接铝、镁、铜、钛及其合金和不锈钢。在焊接厚板及高导热率或是高熔点金属时,也可以采用氮气或氦氩混合气作为保护气体。在焊接不锈钢、镍基合金和镍铜合金时可以采用氩、氢混合气作为保护气体。

1.4.3 其他焊接方法

1.气焊

(1)概述 气焊(图1-88)是利用气体火焰作为热源的一种熔焊方法。常用氧气和乙炔混合燃烧的火焰进行焊接,故又称为氧乙炔焊。

气焊是利用可燃气体和氧气通过焊枪按照一定的比例混合,获得所要求的火焰能率及性质的火焰作为热源,熔化被焊金属和填充金属,使其形成牢固的焊接接头的一种焊接方法。

在气焊时,先将焊件的焊接处金属加热到熔化状态形成熔池,并不断地熔化焊丝向熔池中填充,气体火焰覆盖在熔化金属的表面上起保护作用,随着焊接过程的进行,熔化金属冷却形成焊缝,气焊过程如图1-89所示。

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图1-88 气焊

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图1-89 气焊过程示意图

1—混合气管 2—焊件 3—焊缝 4—焊丝 5—气焊火焰 6—焊嘴

(2)气焊的特点及应用

1)气焊的优点是:设备简单,操作方便,成本低,适应性强,在无电力供应的地方可以方便焊接;可焊接薄板、小直径薄壁管;焊接铸铁、非铁金属、低熔点金属及硬质合金时质量较好。

2)气焊的缺点是:火焰温度低,加热分散,热影响区宽,焊件变形大,过热严重,接头质量不如焊条电弧焊容易保证;生产率低,不易焊较厚的金属;难以实现自动化。

基于以上特点,气焊目前在工业生产中主要用于焊接薄板、小直径薄壁管及铸铁、非铁金属、低熔点金属及硬质合金等材料。此外,气焊火焰还可以用于钎焊、喷焊和火焰矫正等。

(3)应用举例 图1-90所示为管座焊接结构图。管座由底板和立管两部分组焊而成,所用材质为Q235A,焊接方法采用气焊。

978-7-111-53459-4-Chapter01-142.jpg 表示底板和立管之间的内侧焊缝:焊脚尺寸是1mm,周围单面角焊缝。311代表焊接方法为氧乙炔焊。

2.等离子弧焊

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图1-90 管座焊接结构图

(1)概述 等离子弧是利用等离子枪将阴极(如钨极)和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离、高能量密度及高焰流速度的电弧。利用等离子弧来进行切割与焊接的工艺方法称之为等离子弧切割和焊接,它不仅能够切割和焊接常用工艺方法所能加工的材料,而且还能够切割或焊接一般工艺方法所难于加工的材料,因此它在焊接与切割领域中是一门较有发展前途的先进工艺。

一般的焊接电弧未受到外界的压缩,称之为自由电弧。自由电弧中的气体电离是不充分的,能量不能高度集中,并且弧柱直径随着功率的增加而增加,因此弧柱中的电流密度近乎为常数,其温度也就被限制在5730~7730℃。如果对自由电弧的弧柱采取压缩措施,强迫其“压缩”,就能够获得导电截面收缩得比较小而能量更加集中,弧柱中的气体几乎达到全部电离状态的电弧——等离子弧。

目前广泛采用的压缩电弧的方法是将钨极缩入喷嘴内部,并在水冷喷嘴中通以一定压力和流量的离子气,强迫电弧通过喷嘴孔道,以形成高温、高能量密度的等离子弧。等离子弧的形成如图1-91所示(等离子弧切割无保护气和保护罩),此时电弧受到如下三种压缩作用。

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图1-91 等离子弧的形成

1—钨极 2—水冷喷嘴 3—保护罩 4—冷却水 5—等离子弧 6—焊缝 7—焊件(母材)

1)机械压缩作用。当将一个用水冷却的铜制喷嘴放置在其通道上,强迫这个“自由电弧”从细小的喷嘴孔中通过时,弧柱直径受到小孔直径的机械约束不能自由扩大,而使电弧截面受到压缩。这种作用称之为“机械压缩效应”。

2)热收缩作用。电弧通过水冷却的喷嘴,同时又受到外部不断送来的高速冷却气流(氮气、氩气等)的冷却作用,这样弧柱外围受到强烈冷却,使其外围的电离度大大减弱,电弧电流只能从弧柱中心通过,电弧弧柱进一步被压缩。这种作用称之为“热收缩效应”。

3)磁收缩作用。带电粒子在弧柱内的运动,可以看成是电流在一束平行的“导线”内移动,由于这些“导线”自身磁场所产生的电磁力,使这些“导线”相互吸引,从而产生磁收缩效应。因为前述两种效应使电弧中心的电流密度已经很高,使得磁收缩作用明显增强,所以使电弧更进一步的受到压缩。

电弧在以上三种压缩作用下,弧柱截面很细,温度极高,弧柱内气体也得到了高度的电离,从而形成稳定的等离子弧。

等离子弧焊接是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用,获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的一种方法。它是利用特殊构造的等离子焊枪所产生的高温等离子弧,并在保护气体的保护下,来熔化金属实行焊接的,如图1-92所示。它几乎可以焊接电弧焊所能焊接的所有材料还可以焊接多种难熔金属及特种金属材料,并具有很多优越性。在极薄金属焊接方面,它解决了氩弧焊所不能胜任的材料和焊件的焊接问题。按照焊缝成形原理不同,等离子弧焊有穿孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊和微束型等离子弧焊三种基本方法。

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图1-92 等离子弧焊接

1—钨极 2—喷嘴 3—焊缝 4—焊件 5—等离子弧

(2)等离子弧焊的特点 等离子弧焊与钨极氩弧焊相比具有下列特点:

1)由于等离子弧的温度高,能量密度大(即能量集中),熔透能力强,对于8mm或是更厚的金属可不开坡口,不加填充金属直接施焊,可以用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度施焊。这不仅提高了焊接生产率,而且可以减小熔宽,增大焊缝厚度,因此可以减小热影响区宽度和焊接变形。

2)由于等离子弧的形态近似于圆柱形,挺直性好,几乎在整个弧长上都具有高温。所以,当弧长发生波动时,熔池表面的加热面积变化不大,对焊缝成形的影响较小,容易得到成形均匀的焊缝。

3)由于等离子弧的稳定性好,特别是采用联合型等离子弧时,使用很小(大于0.1A)的焊接电流,也能够保持稳定的焊接过程。所以,可以焊接超薄的焊件。

4)由于钨极是内缩在喷嘴里面的,在焊接时不会与焊件接触。所以,不仅可以减少钨极损耗,并可防止焊缝金属产生夹钨等缺陷。

(3)应用举例 在石油和锅炉工业中使用的管路(图1-93),可以使用等离子弧焊。图1-94所示为对接钢管结构图,管1和管2的材质均为06Cr18Ni11Ti不锈钢,壁厚为1.0mm,采用等离子弧焊,可以实现单面焊接双面成形。

如图1-94所示,978-7-111-53459-4-Chapter01-146.jpg 表示左管和右管之间的环焊缝采用对接焊缝,等离子弧焊。

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图1-93 石油和锅炉工业中的管路焊接作业图

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图1-94 对接钢管结构图

3.电阻焊

(1)概述 电阻焊是压焊中应用最为广泛的一种焊接方法。它与熔焊不同,熔焊是利用外加热源使连接处熔化凝固结晶形成焊缝的,而电阻焊则是利用本身的电阻热及大量塑性变形能量而形成焊缝或是接头的。电阻焊现已在航空、汽车、自行车、地铁车辆、建筑行业、量具、刃具及无线电器件等工业生产中得到了广泛的应用。

电阻焊是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方法。采用电阻焊时,产生电阻热的电阻有焊件之间的接触电阻、电极与焊件的接触电阻和焊件本身电阻三部分,在点焊时,电阻分布如图1-95所示。

(2)电阻焊的特点 电阻焊与其他焊接方法相比具有以下特点:

1)因为是内部热源,热量集中,加热时间短,在焊点形成过程中始终被塑性环包围,所以电阻焊冶金过程简单,热影响区小,变形小,易于获得较好质量的焊接接头。

2)电阻焊焊接速度快,特别是对点焊来说,甚至1s可以焊接4~5个焊点,因此生产率高。

3)除了消耗电能之外,电阻焊不需消耗焊条、焊丝、乙炔和焊剂等,可以节省材料,所以成本较低。

4)操作简便,易于实现机械化和自动化。

5)劳动条件改善,电阻焊所产生的烟尘、有害气体少。

6)因为焊接在短时间内完成,需要用大电流及高电极压力,所以焊机容量大,设备成本较高,维修较困难,而且常用的大功率单相交流焊机不利于电网的正常运行。

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图1-95 点焊时电阻分布

Rew—电极与焊件接触电阻 Rw—焊件本身电阻 Re—焊件之间的接触电阻

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图1-96 某起重机厂防护网的焊接结构图

7)电阻焊机大多工作固定,不如焊条电弧焊等灵活、方便。

8)点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的质量,而且因为在两板间熔核周围形成尖角,致使接头的抗拉强度及疲劳强度降低。

9)目前尚缺乏简单而又可靠的无损检验方法,焊接质量只能靠工艺试样和焊件的破坏性试验来检查,依靠各种监控技术来保证。

电阻焊可以分为对焊、缝焊、凸焊和点焊4种,其中电阻点焊、闪光对焊和高频对接缝焊的应用较广,主要用于薄板搭接、杆件和管件的对接等,广泛应用于汽车、拖拉机、飞机和仪表制造等工业部门当中。

(3)应用举例

1)电阻点焊。图1-96所示为某起重机厂防护网的焊接结构图。防护网采用直径为6mm的钢筋点焊而成。材料采用塑性较好的Q235A,适于电阻焊。

如图1-96所示,978-7-111-53459-4-Chapter01-151.jpg 表示钢筋之间的点焊缝:焊点直径为4mm,有31个焊点,焊点间距为10mm。21表示焊接方法是电阻点焊。

2)缝焊。图1-97所示为汽车油箱的焊接结构图。油箱由箱底和箱盖两部分组焊而成,材料采用ϕ8钢,板厚为2.0mm,焊缝为周围焊缝。油箱要求密封,焊接方法选电阻缝焊。

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图1-97 汽车油箱的焊接结构图

如图1-97所示,978-7-111-53459-4-Chapter01-153.jpg 表示箱底和箱盖之间的焊缝是电阻缝焊。

4.钎焊

(1)概述 钎焊(图1-98)是采用比焊件熔点低的金属材料做钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,但低于焊件熔点的温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的方法,其过程如图1-99所示。

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图1-98 钎焊

(2)钎焊的分类

1)按钎料熔点的不同,钎焊可以分为软钎焊和硬钎焊。当所采用的钎料的熔点(或液相线)低于450℃时,称之为软钎焊,高于450℃的,称之为硬钎焊。

2)按热源种类和加热方式的不同,钎焊可以分为火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、电阻钎焊、电弧钎焊、激光钎焊、气相钎焊和烙铁钎焊等。最为简单、最为常用的是火焰钎焊和烙铁钎焊,火焰钎焊如图1-100所示。

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图1-99 钎焊过程

a)在接头处安置钎料,并对焊件和钎料进行加热 b)钎料熔化并开始流入钎缝间隙 c)钎料填满整个钎缝间隙,凝固后形成钎焊接头

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图1-100 火焰钎焊

1—导管 2—套接接头 3—工作平台

(3)钎焊特点 与熔焊相比,钎焊具有以下的特点:

1)钎焊时加热温度低于焊件金属的熔点,因此钎焊时,钎料熔化而焊件不熔化,焊件金属的组织和性能变化较少。钎焊后,焊件的应力与变形较少,可用于焊接尺寸精度要求较高的焊件。

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图1-101 掘进机截齿的焊接结构图

2)某些钎焊,可一次焊几条、几十条钎缝甚至更多,因此生产率高,如自行车车架的焊接等。钎焊还可焊接其他方法无法焊接的结构、形状复杂的焊件。

3)钎焊不仅可以焊接同种金属,也适宜焊接异种金属,甚至可以焊接金属与非金属,如核反应堆中的金属与石墨的钎焊等,所以应用范围很广。

4)钎焊接头的强度和耐热能力较基体金属低,装配要求比熔焊高,以搭接接头为主,使结构质量增加。

(4)应用举例 图1-101所示为某矿山机械厂掘进机截齿的焊接结构图。结构由高速钢和硬质合金组焊而成,材料分别采用W18Cr4V和YG1,材质不同,可以充分发挥钎焊的长处。

如图1-101所示,978-7-111-53459-4-Chapter01-158.jpg 表示硬质合金是采用钎焊的方法镶嵌到高速钢基体中,周围角焊缝。912表示火焰硬钎焊。