3) 氣體保護(hù)電弧焊(氣電焊)

　　用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱為氣體保護(hù)電弧焊，簡(jiǎn)稱氣電焊

　　氣電焊與其它焊接方法相比，具有以下特點(diǎn)：

　　--電弧和熔池的可見性好，焊接過程中可根據(jù)熔池情況調(diào)節(jié)焊接參數(shù);

　　--焊接過程操作方便，沒有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣;

　　--電弧在保護(hù)氣流的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小;

　　--有利于焊接過程的機(jī)械化和自動(dòng)化，特別是空間位置的機(jī)械化焊接;

　　--可以焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)和易形成高熔點(diǎn)氧化膜的鎂、鋁、鈦及其合金;

　　--可以焊接薄板;

　　--在室外作業(yè)時(shí)，需設(shè)擋風(fēng)裝制，否則氣體保護(hù)效果不好，甚至很差;

　　--電弧的光輻射很強(qiáng);

　　--焊接設(shè)備比較復(fù)雜，比焊條電弧焊設(shè)備價(jià)格高。

　　氣電焊通常按照電極是否熔化和保護(hù)氣體不同，分為：

　　① 鎢極(不熔化極)惰性氣體保護(hù)焊。

　　鎢極氬弧焊接操作方式分為手工焊、半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊三類。

　　鎢極惰性氣體保護(hù)焊具有下列優(yōu)點(diǎn)：

　　--不和金屬反應(yīng)，并自動(dòng)清除工件表面氧化膜的作用，可焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)的有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼等和各種合金;適用于薄板及超薄板材料焊接;

　　--可進(jìn)行各種位置的焊接，也是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。

　　不足之處是：

　　--熔深淺，熔敷速度小，生產(chǎn)率較低;

　　--其微粒有可能進(jìn)入熔池，造成污染(夾鎢);

　　--惰性氣體(氬氣、氦氣)較貴，生產(chǎn)成本較高。

　　鎢極惰性氣體保護(hù)焊所焊接的板材厚度范圍，從生產(chǎn)率考慮以3mm以下為宜。

　�、� 熔化極氣體保護(hù)焊。

　　--與鎢極氣體保護(hù)焊不同的是，作為焊極的焊絲在焊接過程中熔化為液態(tài)金屬，填充在焊縫處。

　　--具備不熔化極氣體保護(hù)焊的主要優(yōu)點(diǎn)(可進(jìn)行各種位置的焊接;適用于有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼、碳鋼、合金鋼絕大多數(shù)金屬的焊接)外，同時(shí)也具有焊接速度較快，熔敷效率較高等優(yōu)點(diǎn)。

　�、� CO2 氣體保護(hù)焊。

　　CO2 氣體保護(hù)焊屬熔化極氣體保護(hù)焊，其具有生產(chǎn)效率高、焊接變形小、適用范圍廣等特點(diǎn)。焊接時(shí)電弧為明弧焊，可見性好，采用半自動(dòng)焊接法進(jìn)行曲線焊縫和空間位置焊縫的焊接十分方便，操作簡(jiǎn)單，容易掌握，但不足之處是焊接飛濺較大，防風(fēng)能力差。

　　--CO2氣體保護(hù)焊可以焊接碳鋼和低合金鋼;

　　--從工件厚度上看，采用鋼絲短路過渡的方法，可以焊接薄板;采用粗絲熔滴過渡的方法，可以焊接中、厚板;

　　--從焊接位置上看，可以進(jìn)行全位置焊接，也可以進(jìn)行平焊、橫角焊及其他空間位置的焊接。

　　(3) 等離子弧焊

　　等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊，其等離子弧是自由電弧壓縮而成的，叫轉(zhuǎn)移電弧。其離子氣為氬氣、氮?dú)�、氦氣或其中二者之混合氣。等離子弧的能量集中，溫度高，焰流速度大。這些特性使得等離子弧廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂和堆焊。

　　等離子弧焊與鎢極惰性氣體保護(hù)焊相比，有以下特點(diǎn)：

　　1)等離子弧能量集中、溫度高，對(duì)于大多數(shù)金屬在一定厚度范圍內(nèi)都能獲得小孔效應(yīng)，可以得到充分熔透，反面成形均勻的焊縫;

　　2)焊接速度比鎢極惰性氣體保護(hù)焊快;

　　3)能夠焊接更細(xì)、更薄的工件(如1mm以下極薄金屬的焊接);

　　2.壓力焊

　　(1) 電阻焊

　　電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并通以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。

　　電阻焊方法主要有四種：即點(diǎn)焊、縫焊、凸焊和對(duì)焊。

　　(2) 超聲波焊

　　塑料超聲波焊接的原理是使塑料的焊接面在超聲波能量的作用下作高頻機(jī)械振動(dòng)而發(fā)熱熔化，同時(shí)施加焊接壓力，從而把塑料焊接在一起。

　　3.釬焊

　　釬焊是把比被焊金屬熔點(diǎn)低的釬料金屬加熱熔化至液態(tài)，然后使其滲透到被焊金屬接縫的間隙中而達(dá)到結(jié)合的方法。釬焊接頭一般強(qiáng)度較低，耐熱性差。

　　釬焊的優(yōu)點(diǎn)是容易保證焊件的尺寸精度，同時(shí)對(duì)于焊件母材的組織及性能的影響也比較小;適用于各種金屬材料、異種金屬和金屬與非金屬的連接;。釬焊的缺點(diǎn)是釬焊接頭的耐熱能力比較差，接頭強(qiáng)度比較低，釬焊時(shí)表面清理及焊件裝配質(zhì)量的要求比較高。

　　(二)常用焊接材料及設(shè)備

　　1.焊接材料

　　(1)手工電弧焊焊接材料

　　1) 焊條的組成

　　--焊條就是涂有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極。

　　它是由藥皮和焊芯兩部分組成。

　�、� 焊芯。

　　焊芯一般是一根具有一定長(zhǎng)度及直徑的鋼絲。焊接時(shí)，焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。

　�、� 藥皮。

　　藥皮是由各種礦物類、鐵合金有機(jī)物和化工產(chǎn)品(水玻璃類)原料組成。

　　-- 藥皮具有機(jī)械保護(hù)作用，還要加入一些還原劑，使電弧燃燒中產(chǎn)生的氧化物還原，以保證焊縫質(zhì)量。

　　--通過在焊條藥皮中加入鐵合金或純合金元素，使之隨著藥皮的熔化而過渡到焊縫金屬中去，以彌補(bǔ)合金元素?zé)龘p和提高焊縫金屬的機(jī)械性能。

　　--總之，藥皮的作用改善了焊接工藝性能，使電弧穩(wěn)定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。同時(shí)也保證焊縫金屬獲得具有合乎要求的化學(xué)成分和機(jī)械性能。

　　2)焊條分類

　　--按藥皮熔化后的熔渣堿度分類。

　　熔渣成分主要是酸性氧化物(SiO2、TiO2、Fe2O3)的為酸性焊條;

　　熔渣主要成分是堿性氧化物(如大理石、螢石等)的為堿性焊條。

　　--酸性焊條具有較強(qiáng)的氧化性，對(duì)鐵銹、水分不敏感，焊縫中很少有由氫氣引起的氣孔，但酸性熔渣脫氧不完全，也不能完全清除焊縫中的硫、磷等雜質(zhì)，故焊縫金屬力學(xué)性能較低。

　　--堿性焊條由于脫氧性能好，能有效除焊縫中的硫，合金元素?zé)龘p少，焊縫金屬合金化效果好，焊縫力學(xué)性能和抗裂性均較好，但當(dāng)焊件和焊條存在水分時(shí)，焊縫中容易出現(xiàn)氫氣孔。

　　3)焊條的選用原則

　　--電弧焊時(shí)，通常應(yīng)根據(jù)組成焊接結(jié)構(gòu)鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性和工作環(huán)境等要求，以及焊接結(jié)構(gòu)的形狀、受力情況和焊接設(shè)備類型等方面綜合考慮，以決定選用哪種焊條。

　�、� 焊接材料的機(jī)械性能、化學(xué)成分

　　A：

　　a. 對(duì)于低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼，可選用與母材強(qiáng)度等級(jí)相應(yīng)的焊條，其抗拉強(qiáng)度等于或稍高于母材。當(dāng)受力情況復(fù)雜時(shí)，應(yīng)選用比母材強(qiáng)度低一級(jí)的焊條，以保證焊縫既有一定的強(qiáng)度，又能有滿意的塑性。

　　b. 對(duì)于合金結(jié)構(gòu)鋼，通常要求焊縫金屬的合金成分與母材金屬相同或相近。

　　c. 在對(duì)焊接結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、剛性大、接頭應(yīng)力高、焊縫易產(chǎn)生裂紋的情況下，可以考慮選用比母材強(qiáng)度低一級(jí)別的焊條。以保證焊縫既有一定的強(qiáng)度，又能有良好的塑性。

　　B：

　　d. 在母材中C、P、S等元素含量偏高時(shí)，焊縫易產(chǎn)生裂紋的情況下，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫型焊條。

　　e. 在焊條的強(qiáng)度確定之后，對(duì)于塑性、沖擊性和抗裂性能要求較高(結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、鋼材厚、焊件受動(dòng)荷載)，低溫條件下工作的焊縫應(yīng)選用堿性焊條。

　　f. 當(dāng)焊件焊口處有較多的鐵銹、油污和氧化皮、水分等臟物，且又無法清理時(shí)，應(yīng)選用對(duì)鐵銹、油污和氧化皮、水分敏性小和抗氣孔性能較強(qiáng)的酸性焊條。

　　g. 低碳鋼與低合金鋼、不同強(qiáng)度等級(jí)的低合金鋼等異種鋼間的焊接，一般選用與較低強(qiáng)度等級(jí)鋼材相匹配的焊條。

　�、� 焊件的工作條件與使用性能

　　a. 對(duì)承受動(dòng)荷載和沖擊荷載的焊件，除滿足強(qiáng)度要求，還要保證焊縫具有較高的韌性和塑性，應(yīng)選用塑性和韌性較高的低氫焊條;

　　b. 接觸腐蝕介質(zhì)的焊件，根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)，應(yīng)選用相應(yīng)的不銹鋼焊條;

　　c. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性大及厚度大的焊件，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫焊條;

　　d. 對(duì)受條件限制不能翻轉(zhuǎn)的焊件，應(yīng)選全位置焊接焊條。

　　--為了保證焊工的身體健康，應(yīng)盡量選用酸性焊條。

　　4) 焊接參數(shù)的選擇方法

　　電弧焊的焊接參數(shù)主要有：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。

　�、� 焊條直徑的選擇。焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、接頭型式、焊縫位置及焊接層次等因素。

　　--在不影響焊接質(zhì)量的前提下，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，一般傾向于選擇大直徑的焊條。

　�、� 焊接電流的選擇。焊接電流的大小，對(duì)焊接質(zhì)量及生產(chǎn)率有較大影響。

　　--主要根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭型式、焊縫空間位置及焊接層次等因素來決定，其中，最主要的因素是焊條直徑和焊縫空間位置。另外，焊縫的空間位置不同，焊接電流的大小也不同。

　�、� 電弧電壓的選擇。電弧電壓是由電弧長(zhǎng)來決定。電弧長(zhǎng)，則電弧電壓高;電弧短，則電弧電壓低。

　　--在焊接過程中，電弧過長(zhǎng)，會(huì)使電弧燃燒不穩(wěn)定，飛濺增加，熔深減小，而且外部空氣易侵入，造成氣孔等缺陷。因此，要求電弧長(zhǎng)度小于或等于焊條直徑，即短弧焊。

　　--在使用酸性焊條焊接時(shí)，為了預(yù)熱待焊部位或降低熔池溫度，有時(shí)將電弧稍微拉長(zhǎng)進(jìn)行焊接，即所謂的長(zhǎng)弧焊。

　�、� 焊接層數(shù)的選擇。在中、厚板焊條電弧焊時(shí)，往往采用多層焊。

　　--層數(shù)多些，對(duì)提高焊縫的塑性、韌性有利。

　　⑤ 電源種類和極性的選擇。

　　--直流電源，電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊接質(zhì)量好，一般用在重要的焊接結(jié)構(gòu)或厚板大剛度結(jié)構(gòu)的焊接上。

　　--應(yīng)首先考慮用交流焊機(jī)，因?yàn)榻涣骱笝C(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低，使用維護(hù)也較直流焊機(jī)方便。

　�、迾O性的選擇

　　--使用堿性焊條或薄板的焊接，采用直流反接;

　　--使用酸性焊條，通常選用正接。

　　2. 焊接設(shè)備

　　(1) 手弧焊設(shè)備。手弧焊使用的設(shè)備簡(jiǎn)單、方法簡(jiǎn)便靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，但對(duì)焊工操作要求高。

　　--手弧焊適用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金等金屬材料的焊接。

　　(2) 埋弧焊設(shè)備。

　　--設(shè)備構(gòu)成：由焊接電源、埋弧焊機(jī)和輔助設(shè)備構(gòu)成。

　　其電源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊機(jī)分為自動(dòng)焊機(jī)和半自動(dòng)焊機(jī)兩大類。① 半自動(dòng)埋弧焊機(jī)。② 自動(dòng)埋弧焊機(jī)。

　　(3) CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備

　　--設(shè)備構(gòu)成：主要由焊接電源、供氣系統(tǒng)、送絲機(jī)構(gòu)和焊槍等組成。

　　(4) 惰性氣體保護(hù)焊設(shè)備

　　--設(shè)備構(gòu)成：焊槍、焊接電源與控制裝置、供氣和供水系統(tǒng)四大部分。

　　(5) 等離子弧焊設(shè)備

　　--設(shè)備構(gòu)成：包括焊接電源、控制系統(tǒng)、焊槍、氣路系統(tǒng)和水路系統(tǒng)。

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