焊 接 工 艺一、焊接实质与分类实质：通过加热或加压或既加压又加热使原子扩散与结合，从而形成一个整体。
按特点分类：
1。熔化焊：利用局部加热的方法，把工件结合处加热为熔化态，形成熔池，冷却结晶，形成牢固接头。熔化焊又分为电弧焊、气焊、电渣焊。
2。压力焊：焊接时不管加热与否，都要施加一定压力，
使两焊件产生一定塑性变形，在压力下形成牢固接头。压力焊又分为电阻焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊。
3。钎焊：对被焊件和充填金属加热，焊件不熔化，钎料熔化，填充与被焊金属连接处。原子扩散形成接头。钎焊又分为锡焊、铜焊。
二、焊接的特点
1。与铆接相比省材料、工时，构件轻。
2。气密性、水密性好。
3。能化大为小，拼小成大。
4。易于机械化，自动化，提高生产率。
§ 1-1 电弧焊冶金过程特点一、电弧焊的焊接过程通常空气不导电，在一定电场下，使气体电离为正离子，电子高速向两极运动，产生光和热，热量和电流、电压成正比。
二、电弧焊冶金特点
1。温度高于冶金温度 2000℃,元素烧损。
2。熔池体积小，冷却快，冶金不充分。
§ 1-2 焊接应力与变形一、焊接应力与变形产生的原因在焊接过程中，对焊件进行局部的不均匀加热，将产生焊接应力与变形。
二、焊接变形的基本形式序号 变形形式 图 例 变形特征 产生原因
1 收缩变形沿焊缝长度和宽度方向缩短由焊缝纵向收缩和横向收缩引起
2 角变形工件沿焊缝两边产生一定角度的变形因焊缝横截面形状上、下不对称，由焊缝横向收缩不均匀引起
3 弯曲变形工件向焊缝一侧弯曲焊缝在结构上布置不对称，由焊缝纵向收缩引起序号变形形式图例 变形特征 产生原因
4
扭曲变形工件沿纵向被扭转一定角度焊缝布置不对称或装配焊接顺序不当，由焊缝纵向收缩和横向收缩引起
5
波浪变形薄板边缘受压，
产生波浪性弯曲由焊缝纵向收缩引起薄板产生失稳变形三、防止、减少焊接应力与变形措施
1、设计要合理
☆ 合理选择焊缝尺寸和形式。
a) 不开坡口 b) 开坡口相同承载能力的十字接头
☆ 减少焊缝。
a)四块钢板焊接 b)两根槽钢焊接 c)两个冲压件焊接采用不同坯料的焊接结构
☆ 合理安排焊缝。
Y
X X
a) 焊缝不对称于 X轴 b) 焊缝对 X,Y轴均对称焊缝的对称性对焊接变形的影响
（ 2）采取必要工艺措施
☆焊件尺寸要增设收缩余量 ☆反变形法
☆刚性固定法 ☆采用合理焊接规范
a)焊前 b)焊后钢板对接反变形
a) 焊前 b) 焊后丁字接头反变形
☆ 选合理焊接次序
1
4
5
2
3
6
1
2
3
4
5
6
a) 合理 b)不合理
X型坡口焊接顺序
1
23
4
1
23
4
a) b)
对称面梁的焊接顺序
☆ 矫正焊缝变形火焰矫正第二章、常用焊接方法
§ 2-1 熔化焊常见的熔化焊有电弧焊、气焊、电渣焊等。其中电弧焊又包括手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等。
一、手工电弧焊：
由焊接电源供给、具有一定电压的两极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。电弧燃烧后，弧柱中充满了高温电离气体，放出大量的热能和强烈的光。焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成。如图 3-1所示。阴极区是电弧紧靠负电极的区域，阴极区很窄，约为 0.1um-0.01um，温度约为
2400K。阳极区是指电弧紧靠正电极的区域，阳极区较阴极区宽，约为 10um-1um，温度约为 2600K。电弧阳极区和阴极区之间的部分称为弧柱，弧柱区温度最高，可达
6000K-8000K。焊接电弧两端间（指电极端头和熔池表面间）的最短距离称为弧长。
焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法
。焊条电弧焊具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，
且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，是生产中应用最广的焊接方法。但焊条电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，劳动条件差，生产率低，对工人技术水平要求较高，焊接质量不够稳定。因此，主要应用于单件小批量生产中焊接碳素钢、
低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和对铸铁的补焊等。适宜板厚为 3mm-20mm。
1,电源的要求焊条电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，
以适应不同的焊件及焊条的要求。
2,电源种类
（ 1） 交流弧焊机,它是一种特殊的降压变压器，具有结构简单、噪声小、成本低等优点，但电弧稳定性较差。
（ 2） 直流弧焊机,直流弧焊机有弧焊发电机（由一台三相感应电动机和一台直流弧焊发电机组成）和焊接整流器（整流式直流弧焊机）两种类型。
3、电焊条：
手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮两部分组成。
（ 1）焊条芯：作用是导电、引弧、充填焊缝，其化学成分和夹杂将直接影响焊接质量 。
（ 2）药皮：作用是稳弧、保护熔池、补加合金元素。
（ 3）电焊条的分类按国标分十大类,J-结构钢焊条 R-耐热钢焊条
B-不锈钢焊条 D-堆焊焊条 N-镍及镍合金焊条 Z-铸铁焊条 T-铜及铜合金焊条 W-低温焊条 L-铝及铝合金焊条 TS-特殊焊条按着药皮酸碱特性分为酸性和碱性焊条。
酸性焊条氧化性强，烧损大，机械性差，工艺性能好。
碱性焊条脱氧、去氢、去硫，机械性好，工艺性差。
二、埋弧自动焊
1。焊接过程：分为自动焊和半自动焊。
2。埋弧自动焊的特点及应用
（ 1）特点,☆生产率高 ☆焊接质量高而稳定
☆节省金属和电能
☆劳动条件好，无弧光、烟雾，机械操作 ☆适应性差
（ 2）应用：造船、车辆、容器等。
气袋 焊剂
a)焊剂垫铜垫
b) 焊剂 -铜垫钢垫板
c) 钢垫板
d) 锁底对接图 5.2-3
30～7 0
30～7 0
图 5.2-4 环缝自动焊三、二氧化碳气体保护焊
1。焊接过程：用二氧化碳气体保护熔池。常分为自动和半自动。
2。特点及应用
（ 1）特点
☆生产率高
☆焊接质量好☆成本低，二氧化碳价低☆操作性能好
☆飞溅大、烟雾大，易产生气孔，设备贵。
（ 2）应用适用机车、造船、机械化工等。
四、氩弧焊
1。焊接过程 （见图）
2。氩弧焊特点及应用特点
（ 1）保护作用好，适于有色金属，稀有金属。
（ 2）热影响区小。
（ 3）操作性能好。
（ 4）氩成本高，设备贵。
应用适于铝、铜、镁、钛、不锈钢、耐热钢等。
五、电渣焊
1。电渣焊过程：是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源来熔化金属进行焊接。
2,特点：
1）厚大截面可一次焊成，生产效率高；
2）焊缝金属比较纯净；
3）接头组织粗大，焊后需进行正火处理。
3,应用：适用于板厚 40mm以上结构的焊接。一般用于直缝焊接,目前,电渣焊已在我国水轮机、水压机、轧钢机
、重型机械等大型设备制造中得到广泛使用。
§ 2-2 压力焊一、电阻焊电阻焊：是利用电流通过焊件及接触处，产生电阻热，将局部加热到塑性或半熔化状态，在压力下形成接头。
电阻焊根据接头形式不同可分为点焊、缝焊、对焊。
1、电阻焊的过程及工艺
（ 1）点焊,把清理好的薄板放在两电极之间，夹紧通电，接触面产生电阻热，而使其熔化，在压力下使焊件焊接在一起。电极通水冷却。点焊质量与焊接电流、通电时间、电极电压、工件清洁程度有关。相邻两点要有足够的距离。
（ 2）缝焊与点焊相似，称为重叠点焊，用旋转盘状电极，代替柱状电极，焊接时滚盘压紧工件并转动，继续通电，形成连续焊点，重叠 50%以上，密封性能好，由于焊点近，电流是点焊 1.5-2倍。
P
～
（ 3）对焊
☆电阻对焊,把工件加压，使焊件压紧，然后通电，产生电阻热，加热至塑性状态，断电加压，使工件焊到一起，电阻对焊操作简便，接头光滑，接头要清理，适于要求不高的一些工件。
☆闪光对焊,工件夹好后通电，点接触，点熔化，在电磁力作用下，液体金属发生爆炸，产生闪光，送进工件全部熔化，断电加压使金属工件焊到一起。热影响区小，质量好，适于直径小于 20mm棒料。
～
～
电阻对焊闪光对焊对焊示意图对焊接头型式
2。电阻焊特点及应用
（ 1）特点
☆接头质量好，热影响区小。
☆生产率高，易于机械自动化
☆不需填加金属和焊剂
☆劳动条件好，焊接过程中无弧光，噪音小，烟尘和有害气体少。
☆电阻焊件结构简单，重量轻，气密性好，易于获得形状复杂的零件。
☆耗电量大，设备贵。
（ 2）应用
★点焊：主要用于厚度 〈 4mm的薄板冲压结构、金属网及 钢筋等。
★缝焊：主要用于焊缝较规则、板厚 〈 3mm的密封结构。
★ 对焊：主要用于：制造封闭形零件。
二、摩擦焊
1。焊接过程：摩擦焊是利用金属工件接触面摩擦产生 热量，使工件端面达到塑性状态，加压使工件焊接在一起。
2。特点及应用特点
（ 1）接头质量好，组织致密。
（ 2）生产率高。
（ 3）焊接范围广。
（ 4）设备简单，耗能少，劳动条件好。
（ 5）形状受限。
应用适用于圆柱、管料等。
§ 2-3 钎焊钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作充填金属，适当加热，钎料熔化，工件未熔化，充填接头间隙，把固态工件连接起来 。
一、钎焊的种类按钎料熔点分为：
1。软钎焊：钎料熔点在 450℃ 以下，接头强度低于
70MPa，受力不大的低温工作的工件。
2。硬钎焊：钎料熔点在 450℃ 以上，接头强度较高，工作温度较低的工件。
二、钎焊的特点
1。热影响区小，温度低，变形小。
2。适应性广。
3。生产率高。
4。设备简单。
5。强度有限，有色金属钎料成本高。
钎焊的接头形式思考题：
1、常用的焊接方法有哪些类型？熔化焊与钎焊的根本区别是什么？
2、焊接过程中产生焊接变形的主要原因是什么？
3、简述手工电弧焊的焊接原理。
4、埋弧焊与手工电弧焊的区别有哪些？
5、气体保护焊与埋弧焊的共同点与不同点有哪些？
6、摩擦焊的主要工艺特点是什么？
按特点分类：
1。熔化焊：利用局部加热的方法，把工件结合处加热为熔化态，形成熔池，冷却结晶，形成牢固接头。熔化焊又分为电弧焊、气焊、电渣焊。
2。压力焊：焊接时不管加热与否，都要施加一定压力，
使两焊件产生一定塑性变形，在压力下形成牢固接头。压力焊又分为电阻焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊。
3。钎焊：对被焊件和充填金属加热，焊件不熔化，钎料熔化，填充与被焊金属连接处。原子扩散形成接头。钎焊又分为锡焊、铜焊。
二、焊接的特点
1。与铆接相比省材料、工时，构件轻。
2。气密性、水密性好。
3。能化大为小，拼小成大。
4。易于机械化，自动化，提高生产率。
§ 1-1 电弧焊冶金过程特点一、电弧焊的焊接过程通常空气不导电，在一定电场下，使气体电离为正离子，电子高速向两极运动，产生光和热，热量和电流、电压成正比。
二、电弧焊冶金特点
1。温度高于冶金温度 2000℃,元素烧损。
2。熔池体积小，冷却快，冶金不充分。
§ 1-2 焊接应力与变形一、焊接应力与变形产生的原因在焊接过程中，对焊件进行局部的不均匀加热，将产生焊接应力与变形。
二、焊接变形的基本形式序号 变形形式 图 例 变形特征 产生原因
1 收缩变形沿焊缝长度和宽度方向缩短由焊缝纵向收缩和横向收缩引起
2 角变形工件沿焊缝两边产生一定角度的变形因焊缝横截面形状上、下不对称，由焊缝横向收缩不均匀引起
3 弯曲变形工件向焊缝一侧弯曲焊缝在结构上布置不对称，由焊缝纵向收缩引起序号变形形式图例 变形特征 产生原因
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扭曲变形工件沿纵向被扭转一定角度焊缝布置不对称或装配焊接顺序不当，由焊缝纵向收缩和横向收缩引起
5
波浪变形薄板边缘受压，
产生波浪性弯曲由焊缝纵向收缩引起薄板产生失稳变形三、防止、减少焊接应力与变形措施
1、设计要合理
☆ 合理选择焊缝尺寸和形式。
a) 不开坡口 b) 开坡口相同承载能力的十字接头
☆ 减少焊缝。
a)四块钢板焊接 b)两根槽钢焊接 c)两个冲压件焊接采用不同坯料的焊接结构
☆ 合理安排焊缝。
Y
X X
a) 焊缝不对称于 X轴 b) 焊缝对 X,Y轴均对称焊缝的对称性对焊接变形的影响
（ 2）采取必要工艺措施
☆焊件尺寸要增设收缩余量 ☆反变形法
☆刚性固定法 ☆采用合理焊接规范
a)焊前 b)焊后钢板对接反变形
a) 焊前 b) 焊后丁字接头反变形
☆ 选合理焊接次序
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a) 合理 b)不合理
X型坡口焊接顺序
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a) b)
对称面梁的焊接顺序
☆ 矫正焊缝变形火焰矫正第二章、常用焊接方法
§ 2-1 熔化焊常见的熔化焊有电弧焊、气焊、电渣焊等。其中电弧焊又包括手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等。
一、手工电弧焊：
由焊接电源供给、具有一定电压的两极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。电弧燃烧后，弧柱中充满了高温电离气体，放出大量的热能和强烈的光。焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成。如图 3-1所示。阴极区是电弧紧靠负电极的区域，阴极区很窄，约为 0.1um-0.01um，温度约为
2400K。阳极区是指电弧紧靠正电极的区域，阳极区较阴极区宽，约为 10um-1um，温度约为 2600K。电弧阳极区和阴极区之间的部分称为弧柱，弧柱区温度最高，可达
6000K-8000K。焊接电弧两端间（指电极端头和熔池表面间）的最短距离称为弧长。
焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法
。焊条电弧焊具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，
且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，是生产中应用最广的焊接方法。但焊条电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，劳动条件差，生产率低，对工人技术水平要求较高，焊接质量不够稳定。因此，主要应用于单件小批量生产中焊接碳素钢、
低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和对铸铁的补焊等。适宜板厚为 3mm-20mm。
1,电源的要求焊条电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，
以适应不同的焊件及焊条的要求。
2,电源种类
（ 1） 交流弧焊机,它是一种特殊的降压变压器，具有结构简单、噪声小、成本低等优点，但电弧稳定性较差。
（ 2） 直流弧焊机,直流弧焊机有弧焊发电机（由一台三相感应电动机和一台直流弧焊发电机组成）和焊接整流器（整流式直流弧焊机）两种类型。
3、电焊条：
手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮两部分组成。
（ 1）焊条芯：作用是导电、引弧、充填焊缝，其化学成分和夹杂将直接影响焊接质量 。
（ 2）药皮：作用是稳弧、保护熔池、补加合金元素。
（ 3）电焊条的分类按国标分十大类,J-结构钢焊条 R-耐热钢焊条
B-不锈钢焊条 D-堆焊焊条 N-镍及镍合金焊条 Z-铸铁焊条 T-铜及铜合金焊条 W-低温焊条 L-铝及铝合金焊条 TS-特殊焊条按着药皮酸碱特性分为酸性和碱性焊条。
酸性焊条氧化性强，烧损大，机械性差，工艺性能好。
碱性焊条脱氧、去氢、去硫，机械性好，工艺性差。
二、埋弧自动焊
1。焊接过程：分为自动焊和半自动焊。
2。埋弧自动焊的特点及应用
（ 1）特点,☆生产率高 ☆焊接质量高而稳定
☆节省金属和电能
☆劳动条件好，无弧光、烟雾，机械操作 ☆适应性差
（ 2）应用：造船、车辆、容器等。
气袋 焊剂
a)焊剂垫铜垫
b) 焊剂 -铜垫钢垫板
c) 钢垫板
d) 锁底对接图 5.2-3
30～7 0
30～7 0
图 5.2-4 环缝自动焊三、二氧化碳气体保护焊
1。焊接过程：用二氧化碳气体保护熔池。常分为自动和半自动。
2。特点及应用
（ 1）特点
☆生产率高
☆焊接质量好☆成本低，二氧化碳价低☆操作性能好
☆飞溅大、烟雾大，易产生气孔，设备贵。
（ 2）应用适用机车、造船、机械化工等。
四、氩弧焊
1。焊接过程 （见图）
2。氩弧焊特点及应用特点
（ 1）保护作用好，适于有色金属，稀有金属。
（ 2）热影响区小。
（ 3）操作性能好。
（ 4）氩成本高，设备贵。
应用适于铝、铜、镁、钛、不锈钢、耐热钢等。
五、电渣焊
1。电渣焊过程：是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源来熔化金属进行焊接。
2,特点：
1）厚大截面可一次焊成，生产效率高；
2）焊缝金属比较纯净；
3）接头组织粗大，焊后需进行正火处理。
3,应用：适用于板厚 40mm以上结构的焊接。一般用于直缝焊接,目前,电渣焊已在我国水轮机、水压机、轧钢机
、重型机械等大型设备制造中得到广泛使用。
§ 2-2 压力焊一、电阻焊电阻焊：是利用电流通过焊件及接触处，产生电阻热，将局部加热到塑性或半熔化状态，在压力下形成接头。
电阻焊根据接头形式不同可分为点焊、缝焊、对焊。
1、电阻焊的过程及工艺
（ 1）点焊,把清理好的薄板放在两电极之间，夹紧通电，接触面产生电阻热，而使其熔化，在压力下使焊件焊接在一起。电极通水冷却。点焊质量与焊接电流、通电时间、电极电压、工件清洁程度有关。相邻两点要有足够的距离。
（ 2）缝焊与点焊相似，称为重叠点焊，用旋转盘状电极，代替柱状电极，焊接时滚盘压紧工件并转动，继续通电，形成连续焊点，重叠 50%以上，密封性能好，由于焊点近，电流是点焊 1.5-2倍。
P
～
（ 3）对焊
☆电阻对焊,把工件加压，使焊件压紧，然后通电，产生电阻热，加热至塑性状态，断电加压，使工件焊到一起，电阻对焊操作简便，接头光滑，接头要清理，适于要求不高的一些工件。
☆闪光对焊,工件夹好后通电，点接触，点熔化，在电磁力作用下，液体金属发生爆炸，产生闪光，送进工件全部熔化，断电加压使金属工件焊到一起。热影响区小，质量好，适于直径小于 20mm棒料。
～
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电阻对焊闪光对焊对焊示意图对焊接头型式
2。电阻焊特点及应用
（ 1）特点
☆接头质量好，热影响区小。
☆生产率高，易于机械自动化
☆不需填加金属和焊剂
☆劳动条件好，焊接过程中无弧光，噪音小，烟尘和有害气体少。
☆电阻焊件结构简单，重量轻，气密性好，易于获得形状复杂的零件。
☆耗电量大，设备贵。
（ 2）应用
★点焊：主要用于厚度 〈 4mm的薄板冲压结构、金属网及 钢筋等。
★缝焊：主要用于焊缝较规则、板厚 〈 3mm的密封结构。
★ 对焊：主要用于：制造封闭形零件。
二、摩擦焊
1。焊接过程：摩擦焊是利用金属工件接触面摩擦产生 热量，使工件端面达到塑性状态，加压使工件焊接在一起。
2。特点及应用特点
（ 1）接头质量好，组织致密。
（ 2）生产率高。
（ 3）焊接范围广。
（ 4）设备简单，耗能少，劳动条件好。
（ 5）形状受限。
应用适用于圆柱、管料等。
§ 2-3 钎焊钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作充填金属，适当加热，钎料熔化，工件未熔化，充填接头间隙，把固态工件连接起来 。
一、钎焊的种类按钎料熔点分为：
1。软钎焊：钎料熔点在 450℃ 以下，接头强度低于
70MPa，受力不大的低温工作的工件。
2。硬钎焊：钎料熔点在 450℃ 以上，接头强度较高，工作温度较低的工件。
二、钎焊的特点
1。热影响区小，温度低，变形小。
2。适应性广。
3。生产率高。
4。设备简单。
5。强度有限，有色金属钎料成本高。
钎焊的接头形式思考题：
1、常用的焊接方法有哪些类型？熔化焊与钎焊的根本区别是什么？
2、焊接过程中产生焊接变形的主要原因是什么？
3、简述手工电弧焊的焊接原理。
4、埋弧焊与手工电弧焊的区别有哪些？
5、气体保护焊与埋弧焊的共同点与不同点有哪些？
6、摩擦焊的主要工艺特点是什么？
