一级造价工程师

3.钎焊

钎焊是采用熔点低于焊件(母材)的钎料与焊件一起加热，使钎料熔化(焊件不熔化)后，依靠钎料的流动充填在接头预留空隙中，并与固态的母材相互扩散、溶解，冷却后实现焊接的方法。钎焊接头一般强度较低，耐热性差。

钎焊可用于各种黑色及有色金属和合金以及异种金属的连接，适宜于小而薄和精度要 求高的零件。在机械、电机、无线电、仪表、航空、导弹、原子能、空间技术以及化工、食品等部门都有应用。

(1)钎焊的分类。

1)按钎料熔点的不同，钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两种。

①硬钎焊。使用硬钎料(熔点高于450℃)进行的钎焊称为硬钎焊。常用的钎料有铜基、银基、铝基、镍基等合金。钎剂常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。加热方法有火焰加热、盐浴加热、炉内加热、电阻加热、高频感应加热等。硬钎焊接头强度较高，可达490MPa，适用于受力较大及工作温度较高的焊件，如自行车车架，切削刀具等。

②软钎焊。使用软钎料(熔点低于450°C)进行的钎焊称为软钎焊。常用的钎料为锡、铅钎料。焊剂为松香、松香酒精溶液、氯化锌溶液等。多用烙铁加热，接头强度较低，在40?140MPa之间，用于受力不大或工作温度较低的工件，如电子器件、仪器、仪表等。

2)按照加热的方法分为火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊。

①火焰钎焊。火焰钎焊是使用可燃气体与氧气(或压缩空气)混合燃烧的火焰进行加热的钎焊，所用的设备简单、操作方便。但是这种方法的生产率低、操作技术要求高，适于碳素钢、铸铁以及铜及其合金等材料的钎焊。氧乙炔焰是常用的火焰。

②电阻钎焊。电阻钎焊是将焊件直接通以电流或将焊件放在通电的加热板上利用电阻热进行钎焊的方法。电阻钎焊分为直接加热及间接加热两种方式。由于间接加热较直接加热慢，故适宜于热物理性能差别较大和厚度差别较大焊件的钎焊。

③感应钎焊。感应钎焊是利用高频、中频或工频交流电感应加热所进行的钎焊。感应钎焊的特点是加热快、效率高、可进行局部加热，且容易实现自动化。按照保护方式可以分为空气中感应钎焊、保护气体中感应钎焊和真空中感应钎焊。空气中感应钎焊必须使用钎剂，其他两种方法都不用钎剂。感应钎焊可用于钎焊碳素钢、不锈钢和铜及铜合金等。感应钎焊适用于较小的焊件，尤其是对称形状的焊件，如轴和圆盘的连接、管与法兰、管状接头、刀具和电子器件等。

(2)钎焊的优点。

1)对母材的物理化学性能通常没有明显的不利影响(加热温度一般远低于母材的熔点)。

2)钎焊温度低，可对焊件整体加热，引起的应力和变形小，容易保证焊件的尺寸精度。

3)有对焊件整体加热的可能性，可用于结构复杂、开敞性差的焊件，并可一次完成多缝多零件的连接。

4)容易实现异种金属、金属与非金属的连接。

5)对热源要求较低，工艺过程简单。

(3)钎焊的缺点。

1)钎焊接头的强度一般比较低、耐热能力差。

2)多采用搭接接头形式，增加了母材消耗和结构重量。

(二)常用焊接材料的选择及焊接设备

1.焊接材料的选用

(1)焊条的组成和分类(详见第一章第二节)。

电弧焊时，通常应根据组成焊接结构钢材的化学成分、力学性能、焊接性和工作环境等要求，以及焊接结构的形状、受力情况和焊接设备类型等方面综合考虑，以决定选用哪种焊条。

(2)焊条选用的原则。

1)考虑焊缝金属的力学性能和化学成分。对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条;对于合金结构钢有时还要求合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低一级的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝中易产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢型焊条。

2)考虑焊接构件的使用性能和工作条件。对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的塑性和韧性，可选用塑、軔性指标较高的低氢型焊条。对接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊件，应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。

3)考虑焊接结构特点及受力条件。对结构形状复杂、刚性大的厚大焊件，在焊接过程中，冷却速度快，收缩应力大，易产生裂纹，应选用抗裂性好、钿性好、塑性高、氢裂纹倾向低的焊条。如低氢型焊条、超低氢型焊条和高軔性焊条。

4)考虑施焊条件。当焊件的焊接部位不能翻转时，应选用适用于全位置焊接的焊条。对受力不大、焊接部位难以清理的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。

5)考虑生产效率和经济性。在酸性焊条和碱性焊条都可满足要求时，应尽量选用酸性焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量选用高效率焊条，如铁粉焊条、重力焊条、底层焊条、立向下焊条和高效不镑钢焊条等。

焊条除根据上述原则选用外，有时为了保证焊件的质量还需通过试验来最后确定。为了保障焊工的身体健康，在允许的情况下应尽量多采用酸性焊条。

(3)焊丝和焊剂的选用。

耐热钢、低温钢、耐蚀钢的焊接可选用中硅或低硅型焊剂配合相应的合金钢焊丝。普通结构钢、低合金钢的焊接可选用高锰、高硅型焊剂，如HJ431和HJ430焊剂。对焊接韧性要求较高的低合金钢厚板，应选用低锰、低硅型或无锰中硅型焊剂，如 HJ172、HJ170焊剂。焊接不锈钢以及其他髙合金钢时，应选用以氟化物为主要组分的焊剂，如HJ171和HJ172焊剂或HJ107Nb无锰中硅型焊剂，亦可采用SJ602烧结焊剂。铁素体、奥氏体等高合金钢，一般选用碱度较高的熔炼焊剂或烧结陶质焊剂，以降低合金元素的烧损及掺加较多的合金元素。

2.焊接参数选择

电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。

(1)焊条直径的选择。焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层次等因素。在不影响焊接质量的前提下，为了提高劳动生产率，一般倾向于选择大直径的焊条。

(2)焊接电流的选择。焊接电流的大小，对焊接质量及生产率有较大影响。主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝空间位置及焊接层次等因素来决定，其中，最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置。含合金元素较多的合金钢焊条，一般电阻较大，热膨胀系数大，焊接过程中电流大，焊条易发红，造成药皮过早脱落，影响焊接质量，而且合金元素烧损多，因此焊接电流相应减小。

(3)电弧电压的选择。电弧电压是由电弧长来决定。电弧长，则电弧电压高;电弧短，则电弧电压低。在焊接过程中，电弧过长，会使电弧燃烧不稳定，飞派增加，熔深减小，而且外部空气易侵人，造成气孔等缺陷。因此，要求电弧长度小于或等于焊条直径，即短弧焊。在使用酸性焊条焊接时，为了预热待焊部位或降低熔池温度，有时将电弧稍微拉长进行焊接，即所谓的长弧焊。

(4)焊接层数的选择。在中、厚板焊条电弧焊时，往往采用多层焊。层数多些，对提高焊缝的塑性、韧性有利。但要防止接头过热和扩大热影响区的有害影响。另外，层数增加，往往使焊件变形增加。因此要综合考虑加以确定。

(5)电源种类和极性的选择。直流电源，电弧稳定，飞派小，焊接质量好，一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构的焊接上。其他情况下，应首先考虑用交流焊机，因为交流焊机构造简单，造价低，使用维护也比直流焊机方便。

极性的选择则是根据焊条的性质和焊接特点的不同，利用电弧中阳极温度比阴极温度 高的特点，选用不同的极性来焊接各种不同的焊件。一般情况下，使用碱性焊条或薄板的焊接，采用直流反接，而酸性焊条通常选用正接。

3.焊接设备

电弧焊机的主要设备是弧焊机。弧焊机可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。交流弧焊机具有结构简单、价格低廉、保养和维护方便等优点。直流弧焊机具有焊接电流稳定，焊接质量高等优点。

(1)手弧焊设备。手弧焊使用的设备简单、方法简便灵活、适应性强，但对焊工操作要求高。手弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金等金属材料的焊接。

(2)埋弧焊设备。埋弧焊设备由焊接电源、埋弧焊机和辅助设备构成。其电源可以用交流、直流或交直流并用。

埋弧焊机分为自动焊机和半自动焊机两大类。

(3)C02气体保护焊设备。半自动C02气体保护焊设备主要由焊接电源、供气系统、 送丝机构和焊枪等组成。C02气体保护焊设备还应有控制系统，其作用是对C02气体保护焊的供气、送丝和供电系统进行控制。

(4)惰性气体保护焊设备。手工惰性气体保护焊设备包括焊枪、焊接电源与控制装置、供气和供水系统四大部分。如采用手工电弧焊机作电源，则配用单独的控制箱。焊接电流较小时(小于300A)采用空气冷却焊枪，不需要冷却系统。

自动惰性气体保护焊设备除上述四大部分外，还有自动焊小车，其上有行走机构、送丝机构、调节旋钮与控制开关、指示灯及仪表等。

(5)等离子弧焊设备。等离子弧焊设备主要包括焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统和水路系统。根据不同的需要有时还包括送丝系统、机械旋转系统或行走系统以及装夹系统等。

(6)电焊条烘干箱。电焊条在使用前须进行烘干以去除药皮中的水分，以防止药皮中的水分在焊接过程中将分解出来的氢残留在焊缝周围的金属中，致使焊缝产生冷裂缝，发生焊接质量事故。

电焊条烘干原理为：电焊条烘干箱接通电源后，发热元件即将电能转换为热能，通过远红外辐射元件以大量的远红外线照射到电焊条上，在辐射热的作用下，使电焊条药皮内的水分迅速蒸发，达到去除水分，烘干焊条的目的。

（责任编辑：zyc）

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