焊接:告诉我如何焊接薄零件。
正常焊接有时会有反向操作模式。总的来说,装饰焊接的要求就够了。
电焊是焊条电弧的俗称。用焊条在高温下熔化金属零件需要电弧连接的地方的焊接操作。
电焊的基本工作原理是通过常用的220V电压或380V工业用电降低电压、增强电流,电能产生巨大的电弧热量熔化焊条和钢,而焊条熔化使钢与钢之间的熔合更高。电极外层的涂层和CO2焊喷出的CO2气体可以防止金属熔化后氧化(不信你敲粉看看能不能焊)。
电焊的种类很多,目前常用的有以下几种。
电弧焊接
电弧焊是最广泛使用的焊接方法。包括:手工电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、等离子弧焊、金属气体保护焊等。大多数电弧焊利用电极和工件之间的电弧燃烧作为热源。当形成接头时,可以使用或不使用填充金属。当使用的焊条是焊接过程中熔化的焊丝时,称为埋弧焊,如手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、管状焊丝电弧焊等。当使用的电极是在焊接过程中不熔化的碳棒或钨棒时,称为非熔化极电弧焊,如钨极氩弧焊、等离子电弧焊等。
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(1)手工电弧焊
手工电弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、至今仍广泛使用的焊接方法。它采用涂有涂料的焊条作为焊条和填充金属,电弧在焊条端头和待焊工件表面之间燃烧。涂料一方面可以在电弧热的作用下产生气体保护电弧,另一方面可以产生熔渣覆盖熔池表面,阻止熔融金属与周围气体的相互作用。熔渣更重要的作用是与熔融金属产生物理化学反应或添加合金元素来改善焊缝金属的性能。手工电弧焊设备简单、轻便、操作灵活。可应用于维修和装配中的短焊缝焊接,特别是难以触及的零件的焊接。手工电弧焊与相应的覆盖电极可以适用于大多数工业碳钢,不锈钢,铸铁,铜,铝,镍及其合金。
(2)埋弧焊
埋弧焊采用连续送丝作为焊条和填充金属。焊接时,焊接区域覆盖一层颗粒状焊剂,电弧在焊剂层下燃烧,熔化焊丝端头和局部母材,形成焊缝。在电弧热的作用下,熔剂上部熔化熔渣,与液态金属发生冶金反应。一方面,熔渣漂浮在金属熔池表面,可以保护焊缝金属,防止空气污染,并与熔融金属发生反应,改善焊缝金属的成分和性能;另一方面,焊接金属可以缓慢淬火。埋弧焊可以使用较大的焊接电流。与手工电弧焊相比,它最大的优点是焊缝质量好,焊接速度快。因此,特别适用于大型工件直缝环缝的焊接。而且大多采用机械化焊接。埋弧焊已广泛用于焊接碳钢、低合金结构钢和不锈钢。由于熔渣会降低接头的冷却速度,埋弧焊也可用于一些高强度结构钢和高碳钢。
(3)钨极气体保护电弧焊
这是一种无熔化电极的气体保护电弧焊,利用钨极与工件之间的电弧熔化金属,形成焊缝。钨电极在焊接时不熔化,只起电极作用。同时,氩气或氦气被送入焊炬的喷嘴进行保护。可以根据需要添加额外的金属。国际上称之为TIG焊接。钨极气体保护焊(GTAW)能很好地控制热输入,是连接金属板和打底焊的一种优良方法。这种方法可以用来连接几乎所有的金属,特别是焊接铝、镁等难熔氧化物和钛、锆等活性金属。这种焊接方法焊缝质量高,但与其他电弧焊相比,其焊接速度较慢。
(4)等离子弧焊接
等离子弧焊也是一种不熔化弧焊。它利用电极与工件之间的压缩电弧(称为转移电弧)来实现焊接。使用的电极通常是钨电极。用于产生等离子弧的等离子气体可以是氩气、氮气、氦气或它们的混合物。同时,通过喷嘴用惰性气体保护。焊接时,可以添加或不添加填充金属。等离子弧焊接时,由于电弧平直,能量密度高,电弧熔透能力强。等离子弧焊接中产生的小孔效应可用于一定厚度范围内大多数金属的对接,并能保证熔深和焊缝均匀性。因此,等离子弧焊接具有高生产率和良好的焊接质量。但是等离子弧焊接设备(包括喷嘴)更加复杂,对焊接工艺参数的控制要求更高。大多数可以通过钨极气体保护焊焊接的金属都可以通过等离子弧焊焊接。相比之下,对于1mm以下的极薄金属的焊接,等离子弧焊接可以更容易地进行。
(5)金属电极气体保护电弧焊
这种焊接方法利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作为热源,焊枪喷嘴喷出的气体保护电弧进行焊接。在MIG电弧焊中通常使用的保护气体是氩气、氦气、CO2或它们的混合物。当采用氩气或氦气作为保护气体时,称为MIG焊(国际上简称MIG焊);当采用惰性气体和氧化性气体(O2、CO2)的混合气体作为保护气体,或采用CO2气体或CO2+O2混合气体作为保护气体,或采用CO2气体或CO2+O2混合气体作为保护气体时,统称为MIG焊(国际上简称为MAG焊)。MIG电弧焊的主要优点是可以方便地在各种位置进行焊接,同时还具有焊接速度快、熔敷率高等优点。MIGMAW可用于大多数主要金属,包括碳钢和合金钢。金属惰性气体适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆和镍合金。这种焊接方法也可用于电弧点焊。
(6)管状焊丝电弧焊
管状焊丝电弧焊也是通过使用连续进给的焊丝和工件之间的燃烧电弧作为热源进行焊接的,这可以被认为是气体保护焊的一种类型。所用焊丝为管状焊丝,管内装有各种成分的焊剂。焊接时,加入保护气体,主要是一氧化碳。焊剂受热分解或熔化,起到造渣、保护熔池、合金化和稳定电弧的作用。除了上述优点之外,管状焊丝电弧焊由于焊剂在管中的作用而具有更多的冶金优点。管状焊丝电弧焊可用于大多数黑色金属接头的焊接。管状焊丝电弧焊在一些工业发达国家已经广泛使用。
电渣焊
这是一种以电阻热为能源的焊接方法,包括以渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。电阻焊包括:电阻点焊、涂层焊、缝焊、高频焊和闪光对焊。因为电渣焊有更独特的特点,所以后面介绍。主要介绍了以固体电阻热为能源的几种电阻焊,主要包括点焊、缝焊、凸焊和对焊。电阻焊一般是利用电流通过工件时产生的电阻热,使工件处于一定的电极压力下,熔化两工件之间的接触面,实现连接的一种焊接方法。通常使用大电流。为了防止接触面上的电弧和锻焊金属,在焊接过程中应始终施加压力。当进行这种电阻焊接时,待焊接工件的良好表面对于获得稳定的焊接质量至关重要。因此,在焊接之前,必须清洁电极和工件之间以及工件之间的接触表面。点焊、缝焊、凸焊的缺点是焊接电流(单相)大(几千到几万安培),通电时间短(几个周期到几秒),设备昂贵复杂,生产率高,适合大批量生产。主要用于焊接厚度小于3 mm的薄板构件,可焊接各种钢、铝、镁等有色金属及其合金、不锈钢等。
高能束焊接
这种焊接方法包括电子束焊接和激光焊接。
(1)电子束焊接
电子束焊接是利用集中高速电子束轰击工件表面时产生的热能进行焊接的方法。在电子束焊接过程中,电子束由电子枪产生并加速。常用的电子束焊接有:高真空电子束焊接、低真空电子束焊接和非真空电子束焊接。前两种方法是在真空室中进行的。焊接准备时间(主要是抽真空时间)长,工件尺寸受真空室大小限制。与电弧焊相比,电子束焊的主要特点是焊缝熔深大,焊缝宽度小,焊缝金属纯度高。它可用于极薄材料的精密焊接,也可用于极厚(厚达300毫米)部件的焊接。所有可以用其他焊接方法熔焊的金属和合金都可以用电子束焊接。主要用于焊接质量要求高的产品。还可以解决异种金属、易氧化金属和难熔金属的焊接。但是不适合大批量的产品。
(2)激光焊接
激光焊接是用高功率相干单色光子流聚焦的激光束作为热源进行焊接。这种焊接方法通常包括连续功率激光焊接和脉冲功率激光焊接。激光焊接的优点是不需要在真空中进行,缺点是穿透力不如电子束焊接强。激光焊接时可以进行精确的能量控制,从而实现精密微器件的焊接。它可以应用于多种金属,特别是解决一些难焊金属和异种金属的焊接。
钎焊
钎焊的能量可以是化学反应热或间接热能。它采用熔点低于被焊材料熔点的金属作为钎料,通过加热使钎料熔化,通过毛细作用使钎料进入接头接触面的间隙,润湿被焊金属表面,使液相和固相相互扩散形成钎焊接头。因此,钎焊是一种固态和液态的焊接方法。钎焊加热温度低,基材不熔化,不需要压力。但在焊接前必须采取一定的措施去除工件表面的油污、灰尘和氧化膜。这是使工件润湿良好,保证接头质量的重要保证。当焊料的液相线湿度高于450℃,低于母材熔点时,称为钎焊;当温度低于450℃时,称为钎焊。根据热源或加热方式的不同,钎焊可分为火焰钎焊、感应钎焊、炉内钎焊、浸入式钎焊和电阻钎焊。由于钎焊时加热温度较低,对工件材料的性能影响较小,焊件的应力和变形也较小。但钎焊接头的强度比普遍较低,耐热性较差。钎焊可用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、铜和其他金属材料,也可连接异种金属、金属和非金属。适用于小载荷或常温作业的焊接接头,尤其适用于精密、微型和复杂的多钎缝焊接件。
其他方法
这些焊接方法属于不同程度的专业化,适用范围较窄。主要包括以电阻热为能源的电渣焊和高频焊;以化学能为焊接能量的气焊、气压焊、爆炸焊;以机械能为焊接能量的摩擦焊、冷压焊、超声波焊和扩散焊。
(1)电渣焊
如上所述,电渣焊是一种利用熔渣的电阻热作为能源的焊接方法。焊接过程在垂直焊接位置和两个工件端面与两侧水冷铜滑块形成的装配间隙中进行。焊接时,工件端部被电流通过熔渣产生的电阻热熔化。根据焊接时所用的电极形状,电渣焊可分为丝极电渣焊、板极电渣焊和喷嘴电渣焊。电渣焊的优点是:可焊工件厚度大(从30mm到1000mm以上),生产率高。主要用于焊接型材中的对接接头和丁字接头。电渣焊可用于焊接各种钢结构和铸件的组焊。电渣焊接头由于加热和冷却速度慢,热影响区宽,组织粗大,韧性差,通常焊后正火。
(2)高频焊接
高频焊接使用固体电阻热作为能源。焊接时,利用工件内高频电流产生的电阻热,将工件焊接区表层加热至熔化或近塑性状态,然后施加(或不施加)镦粗力,实现金属结合。因此,它是一种固态电阻焊接方法。高频焊接根据高频电流在工件中产生热量的方式可分为接触式高频焊接和感应式高频焊接。接触高频焊接时,高频电流通过与工件的机械接触引入工件。在感应高频焊接中,高频电流通过工件外部感应线圈的耦合作用在工件内部产生感应电流。高频焊接是一种专业性很强的焊接方法,要根据产品配备专用设备。生产率高,焊接速度可达30m/min。主要用于制造管道时焊接纵缝或螺旋缝。
(3)气焊
气焊是一种利用气体火焰作为热源的焊接方法。最广泛使用的是以乙炔气为燃料的氧-乙炔火焰。因为设备简单,操作方便,但气焊加热速度和生产率低,热影响区大,容易造成大变形。气焊可用于焊接许多黑色金属、有色金属和合金。一般适用于维修和单片焊接。
(4)气压焊接
气焊和气焊一样,也是用气体火焰作为热源。焊接时,将两个对接工件的端部加热到一定温度,然后施加足够的压力,以获得牢固的接头。这是一种固态焊接。气压焊常用于无填充金属的钢轨焊接和钢筋焊接。
(5)爆炸焊接
爆炸焊接是另一种以化学反应热为能源的固态焊接方法。但它利用炸药爆炸产生的能量实现金属连接。在爆炸波的作用下,两种金属可以在不到一秒的时间内加速形成金属结合体。在各种焊接方法中,爆炸焊接具有可焊接的最广泛的异种金属组合。爆炸焊接可用于将两种冶金上不相容的金属焊接成各种过渡接头。爆炸焊接主要用于涂覆具有相当大表面积的平板,并且是制造复合板的有效方法。
(6)摩擦焊接
摩擦焊是一种以机械能为能源的固态焊接。它利用两个表面之间机械摩擦产生的热量来实现金属连接。摩擦焊接的热量集中在结合面,因此热影响区较窄。必须在两个表面之间施加压力。在大多数情况下,加热结束时增加压力,使热金属通过镦粗结合,一般结合面不会熔化。摩擦焊接具有很高的生产率。原则上,几乎所有可以热锻的金属都可以摩擦焊。摩擦焊接也可用于焊接不同的金属。适用于最大直径为100 mm的圆形截面工件。
(7)超声波焊接
超声波焊接也是一种以机械能为能源的固态焊接方法。进行超声波焊接时,超声焊极发出的高频振动能使结合面产生强烈的裂纹摩擦,加热到焊接温度,在低静压力下形成接头。超声波焊接可以用于大多数金属材料之间的焊接,可以实现金属之间、异种金属之间、金属与非金属之间的焊接。可应用于厚度为2 ~ 3 mm或更小的金属丝、箔或薄金属接头的重复生产。(8)扩散焊扩散焊一般是以间接热能为能源的固相焊接方法。通常在真空或保护气氛下。焊接时,两个焊接部分的表面在高温高压下接触并保温一定时间,以达到原子间的距离,通过原子幼稚的相互扩散而结合。焊接前,不仅需要清除工件表面的氧化物等杂质,还要求表面粗糙度低于一定值,以保证焊接质量。扩散焊接对焊接材料的性能几乎没有有害影响。它可以焊接许多相同和不同的金属和一些非金属材料,如陶瓷。扩散焊可以焊接结构复杂、厚度差异大的工件。