各种焊接方法介绍

各种焊接方法介绍

焊接方法是制定焊接结构制造工艺方案时首先考虑的工艺要素。焊接方法的选择取决于焊件材料、对接头质量的要求、焊接工作量、焊件结构外形和壁厚、焊接生产的经济性以及本企业的焊接设备和工艺装备条件等因素。其选择原则应该是在确保焊件质量符合相应标准和产品技术条件要求的前提下，尽可能提高焊接效率，降低生产成本，以获得最大的经济效益。

8.1手工电弧焊

8.1.1 特点

手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的一种焊接方法。特点：设备简单，易于操作、灵活，工艺适应性强；电弧弧柱温度高于5000℃，热量集中，热效率较高。缺点：焊材利用率不高，熔敷率较低，难以实现机械化和自动化，焊工劳动强度大，特别是焊工职业病发病率高。

目前，我国焊条制造行业已能大批量生产不同强度等级和不同质量等级的结构钢焊条、低合金钢强度焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温焊条、不锈钢焊条、镍和镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝和铝合金焊条、堆焊焊条、铸铁焊条以及特殊用途焊条。因此，手工电弧焊可以用于除活性金属、难熔金属和低熔点金属以外的各种金属材料的焊接。

8.1.2 焊接材料

焊条电弧焊焊条药皮基本上有两种类型：一种是药皮组分以酸性氧化物为主，称为酸性药皮焊条；另一种药皮是以碱性氧化物和氟化钙为主，称碱性药皮焊条。酸性药皮焊条的优点是电弧稳定性高，可以采用交流电焊接，焊条的工艺性好，可以完成向下立焊、单面焊双面成形工艺，焊缝外表美观等。其缺点是焊缝金属内氧、氮含量较高，氧化物夹杂较多，焊缝金属的塑性和冲击韧度较低，只能满足普通焊接结构的要求，不能用于对低温冲击韧度要求较高的焊接结构。碱性药皮焊条则相反，其电弧稳定性和工艺不如酸性药皮焊条，必须采用直流反接电源，短弧操作，抗气孔能力较弱等，但焊缝金属的氧、氮含量较低，金属氧化物夹杂少，焊缝金属的塑性和冲击韧度较高，完全能够满足低温焊接结构对焊缝韧性的要求。碱性药皮焊还具有低氢、抗冷裂性高的优点。因此，在锅炉、压力容器和高压管道的焊接中，都规定必须采用碱性药皮焊条。

为克服碱性药皮焊条固有的缺点，近来研制成功了铁粉低氢型焊条，不仅改

善了电弧的稳定性和工艺性，可以采用交流电源焊接，而且提高了焊条的熔敷率，使碱性药皮焊条的应用范围进一步扩大。在酸性药皮焊条方面也作了不少的改进，如下行立焊焊条、熔溶焊条和重力焊条等，采用这些焊条，焊接效率可成倍提高。

8.1.3 焊接工艺

焊条电弧焊的主要焊接工艺参数有电流种类和极性、焊条直径、焊接电流和热输入量。

（1）电源种类分交流和直流。交流焊接电源价格低廉、维修容易，只适用于酸性药皮焊条或铁粉焊条。直流焊接电源现有多种形式，如电动机驱动直流发电机、硅整流焊接电源、晶闸管整流焊接电源以及各种逆变式焊接电源。后两种电子控制焊接电源的性能已超过传统的机械电磁式电源，且具有能耗低和重量轻等优点，正逐渐取代电动机驱动直流发电机高能耗焊接电源。逆变式焊接电源输出的直流电，由于整流电流的波动率极小，在低电流下仍能维持电弧稳定燃烧，故特别适用于薄板、薄壁管和难焊位置（如向下立焊）的焊接。

采用直流电焊接时，按焊件和焊条正负极接法可分正接和反接。焊条接负极为正接，接正为反接，反接时电弧的稳定性比正接时更好。因此，碱性药皮焊条焊接时，应采用直流反接。

（2）焊条直径主要按焊件厚度、坡口形式和焊接道、层数选定。焊件厚度在4mm以下时，应选用直径3.2mm以下的焊条；焊件厚度大于4mm时，可选用直径为4mm或更粗的焊条。V形坡口的底层焊道，特别是小直径管道接缝的封底焊，应选用直径3.2mm或更细的焊条。

（3）焊接电流取决于所选用的焊条直径。表8-1列出焊接电流与焊条直径的一般关系。实际使用的焊接电流应根据焊件壁厚、焊接位置、所焊钢种、装配间隙和坡口形式等加以调整。

焊接电流与焊条直径的关系表8-1

（4）热输入是指熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热能。它取决于焊接电流、电弧电压和焊接速度，其单位是（J/cm）。低碳钢焊接时热输入量对接头性能的影响不大。某些低合金钢和不锈钢焊接时，过大的热输入可能导致

低合金钢接头强度和韧度降低，不锈钢焊接接头的耐蚀性下降，因此，必须加以控制。

8.2氩弧焊

8.2.1特点

钨极惰性气体保护焊简称TIG焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。用氩气作为保护气体的称钨极氩弧焊。

钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。手工钨极氩弧焊时，焊枪的运动和添加填充焊丝完全靠手工操作；半自动钨极氩弧焊时，焊枪运动靠手工操作，但填充焊丝则由送丝机构自动送进；自动钨极氩弧焊时，如工件固定电弧运动，则焊枪安装在焊接小车上，小车的行走和填充焊丝的送进均由机械完成。

上述三种焊接方法中，手工钨极氩弧焊应用最广泛，半自动钨极氩弧焊则很少应用。

钨极氩弧焊具有下列优点：

（1）氩气能有效地隔绝周围空气；它本身又不溶于金属，不和金属反应；钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接易氧化、氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。

（2）钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流（<10A）下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板、超薄板材料焊接。

（3）热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。

（4）由于填充焊丝不通过电弧，故不产生飞溅，焊缝成形美观。

不足之处是：

（1）熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。

（2）钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，造成污染（夹钨）。

（3）惰性气体（氩气、氦气）较贵，和其它电弧焊方法（如手工电弧焊、气体保护焊等）比较，生产成本较高。

埋弧焊、CO

2

钨极氩弧焊可用几乎所有金属和合金焊接，但由于其成本较高，通常多用于铝、镁、钛、铜等有色金属，以及不锈钢、耐热钢等。对于低熔点和易蒸发的金属（如铅、锡、锌），焊接较困难。

钨极氩弧焊所焊接的板材厚度范围，从生产率考虑以3mm以下为宜。对于某些黑色和有色金属的厚壁重要构件（如压力容器及压力管道），为了保证高的焊接质量，在根部熔透焊道焊接、全位置焊接和窄间隙焊接时，有时也采用钨极氩弧焊。

钨性惰性气体保护电弧焊使用的电流种类可分为直流正接、直流反接及交流三种，一般不采用直流反接电源。采用直流正接电流时可焊接碳钢、低合金钢不锈钢、耐热、耐蚀合金、钛及其合金、镍及合金以及铜及其合金等。采用交流电时，可焊接铝及铝合镁合金等。

8.2.2设备

钨极氩弧焊设备由焊接电源、引弧及稳弧装置、焊枪、供气系统、水冷系统和焊接程序控制装置等部分组成。对于自动钨极氩弧焊还应包括小车行走机构及送丝装置。

8.2.3焊接工艺

（1）接头及坡口形式钨极惰性气体保护电弧焊多用于厚度5mm以下的薄板焊接。接头形式有对接、搭接、角接和T形接。对于1mm以下的薄板，亦可采用卷边接头。当板厚大于4mm时，应开V形坡口。厚壁管的对接接头亦可开U 形坡口。

（2）焊前清理钨极惰性气体保护电弧焊时，焊前清理对于保证接头的质量具有十分重要的意义。因为在惰性气体保护下，熔化金属基本上不发生冶金反应，不能通过脱氧的方法清除各种氧化物和污染。因此，焊件坡口表面、接头两侧以及填充焊丝表面应在焊前采用有机溶剂（汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等）擦洗，去除油污、水分、灰尘及氧化膜等。铝及铝合金表面应采用特制的化学溶液脱脂，其主要成分是磷酸三钠、碳酸钠和水玻璃。

（3）焊接工艺参数钨极惰性气体保护电弧焊的焊接工艺参数主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、钨极直径及端部形状、喷嘴直径和气体流量、喷嘴至焊件表面的距离和焊枪倾角等。

1）焊接电流焊接电流是决定焊缝熔深的最主要焊接工艺参数。焊接电流的选择应根据所要求的焊道熔深及钨所能承受的电流。表8-2列出了各种钨极直