Transcript 8.焊接 - 电一体化教学资源库

第2章
金属材料的成型
焊接
焊接
授课班级
机电（3+2）1102
学习目标
授课时间
2012-3-13（9、10）
学时
2
1.明确焊接的基本概念及应用
2.掌握焊条电弧焊的工艺过程
3.了解先进焊接技术
学习内容
2.3.0
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
焊接工艺——多媒体教学片
焊条电弧焊
其他焊接方法
金属的焊接性及焊接结构设计
焊接新工艺简介
教学过程组织与方法
1.焊接工艺——多媒体教学片
2.焊接的基本知识—讲述
3.其他焊接方法——简述
4.焊接新工艺——多媒体教学片
第2章
金属材料的成型
焊接
2．3 焊接
2.3.0 概述
1．焊接的概念与特点
焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充
材料，使工件达到结合的一种方法。通过焊接，被连接的工件
在宏观上建立了永久性的连接，是由于被焊的两部分金属产生
了原子之间的互相溶解与扩散，并形成了共同晶体。这是焊接
和其他连接方法最基本的区别。目前，焊接技术已广泛应用于
航空航天、石油化工、车辆、锅炉、起重设备、原子能、船舶、
电子等领域。
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金属材料的成型
焊接
焊接具有以下特点：
⑴ 节省金属材料。焊接与铆接相比，可以节省金属材料
15％～20％。由于节省了材料，金属结构的自重也得以减轻。
⑵ 既能连接同类金属材料，又能连接部分不同类型的金
属材料，可以制造双金属结构。
⑶ 能化大为小，以小拼大。在制造形状复杂的结构件时
可先制造出零件较小的部分，然后用逐步装配焊接的方法以小
拼大。
⑷ 结构强度高，产品质量好。在多数情况下焊接接头都
能达到与母材等强度，甚至接头强度高于母材的强度。因此，
焊接结构的产品质量比铆接要好。
⑸ 焊缝处密封性能好。
⑹ 由于焊接是一个不均匀的加热过程，焊后易产生焊接
应力与变形，导致出现裂纹。
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金属材料的成型
焊接
2．焊接方法的分类
1) 熔化焊接
使被焊的母材局部加热熔化成液态，然后冷却结晶成一体
的焊接方法称为熔化焊接。
按照加热热源形式的不同，熔化焊接的基本方法分为：
气焊(以氧—乙炔火焰或其它可燃气体燃烧火焰为热源)、
铝热焊(以铝热剂放热反应热为焊接热源)
电弧焊(以气体导电产生的电弧热为焊接热源)
电渣焊(以焊接熔渣导电时产生的电阻热为焊接热源)
电子束焊(以高速运动的电子束流为热源)
激光焊(以单色光子束流为热源)等若干种。
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2) 压力焊接
在焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加热)，以
完成连接的焊接方法称为压力焊。
压力的性质可以是静压力、冲击力或爆炸力等。
大多数压力焊情况下，母材并不熔化，属于固相焊接。为
了使固相焊接容易实现，大都在加压的同时伴随加热措施，但
加热温度都低于母材的熔点。
压力焊接的基本方法有：冷压焊(焊接过程中不采取加热措
施)、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊、锻焊、扩散焊、电阻点焊、
电阻缝焊、电阻对焊、闪光对焊等。
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3) 钎焊
利用熔化的钎料作媒介，通过熔化钎料的润湿和毛细作用
吸入或保持在两被焊件的间隙中，然后冷却结晶形成结合的连
接方法称为钎焊。
钎焊并没有达到原子(或分子)间的连接，所以，如果严格
从焊接概念上讲，钎焊不属于真正意义上的焊接，但习惯上我
们也把它列为焊接范畴。
根据钎焊热源的不同，钎焊可以分为烙铁钎焊、火焰钎焊
(利用氧—乙炔燃烧火焰作热源)、真空或充气感应钎焊(以高频
感应电流产生的电阻热作热源)、电阻钎焊、盐浴钎焊(以高温
盐浴为热源)、电阻炉钎焊(以电阻炉的辐射热为热源)等若干种。
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2.3.1 焊条电弧焊
1．焊接电弧
1) 电弧的本质
电弧并不是一般的燃烧现象，而是在一定条件下电荷通
过两电极间气体空间的一种导电过程，是一种气体导电现象
(如图2-47所示)。借助这种气体导电过程，电能转化为热能、
机械能和光能。焊接时主要利用热能和机械能达到焊接金属
的目的。
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焊条
阴极区
弧柱
阳极区
图2--47 焊接电弧示意图
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2) 电弧的构造
电弧由阳极区、阴极区和弧柱区组成，如图2-47所示。阴
极区是一薄层空间，其热量主要由正离子碰撞阴极和电子复合
释放的位能转化来，约占电弧总热量的36%。阳极区也是一薄
层空间，其热量主要由电子的动能和逸出功转化而来，约占电
弧总热量的43%。弧柱区热量主要由正负离子复合时释放的电
离能转化而来，约占电弧总热量的21%。阴极和阳极的温度和
材料的沸点有关，钢材焊接时，阴极表面温度约2400 K，阳极
表面温度约2600 K，而弧柱中心温度可达6000 K以上。
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3) 焊接电弧的极性及其选用
采用直流焊接电源时，由于阳极区比阴极区的温度高，
热量大，实际焊接有正接法和反接法两种接极方法。正接法
指工件接正极，焊条接负极；反接法正好相反。一般情况下，
焊接薄板时适合用反接法，焊接厚板时适合用正接法。
但采用交流焊接电源时，不存在正接与反接的区分。
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2．手弧焊的焊接过程
焊条电弧焊又叫手工电弧焊(或简称手弧焊)，焊接过程如
图2-46所示。焊条加在焊钳上，当焊条与工件接触后，迅速将
焊条提起，产生电弧，利用电弧产生的热量熔化母材和焊条形
成熔池，熔池随着电弧向前运动，凝固后形成焊缝，形成的渣
壳覆盖在焊缝上。
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1-焊件；2-焊缝；3-电弧；4-焊条；5-焊钳；6接焊钳的电缆；
7-电焊机；8-接焊件的电缆
图2-46 焊条电弧焊过程
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1) 手工电弧焊的工艺特点
手工电弧焊具有以下优点：
(1) 工艺灵活、适应性强。适用于碳钢、低合金高强钢、
低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等各种金属材料的平、立、
横、仰各种位置以及不同厚度、结构形式的焊接。
(2) 接头质量好。与气焊及埋弧焊相比，焊接接头金相组
织细、热影响区小、接头性能好。
(3) 设备简单、操作方便。
(4) 易于通过工艺调整来控制焊接变形和改善应力。
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其缺点如下：
(1) 对焊工要求高。焊工的操作技术和经验直接影响焊接
质量的好坏。
(2) 工人劳动条件差。由于是手工焊接，工人劳动强度大，
而且还要受到高温、烟尘等危害。
(3) 生产率低。由于手工电弧焊一般选择的工艺参数小，
焊接生产率较低。
其应用范围有：造船、锅炉及压力容器、机械制造、建筑
结构、化工设备、起重机械、桥梁等制造维修行业。
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2) 手工电弧焊的工艺参数
焊接工艺参数是指焊接时为保证焊接质量而选择的诸物理
量。选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量和生产率是十
分重要的。焊接工艺参数很多，在此只介绍焊接电源及极性、
焊条直径、焊接电流等几个主要参数。
(1) 焊接电源种类和极性选择。手工电弧焊采用的电源有
交流和直流两类。通常，酸性焊条可采用交、直流两种电源。
碱性焊条由于电弧稳定性差，一般只能用直流焊机，对药皮中
含有较多稳弧剂的焊条，也可以使用交流焊机。
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(2) 焊条直径。焊条直径是指组成焊条的焊芯直径，焊条
直径的选择应综合考虑焊件厚度(见表2)、装配间隙、焊接位
置等因素。
表2
焊条直径与厚度的关系
焊件厚度/mm
2
3
4～5
6～12
＞13
焊条直径/mm
2
3.2
3.2～4
4～5
4～6
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(3) 焊接电流的选择。焊接电流是手工电弧焊最重要的工
艺参数，也是焊接过程中惟一需要焊工调节的参数。焊接电流
的选择主要由焊条直径、焊接位置和焊道层次来决定。
焊条直径越粗，选择的焊接电流应越大。每种直径都有一
个最合适的电流范围(见表3)。也可以根据经验公式来选择：
I=(35～55)d。式中，I为焊接电流(A)；d为焊条直径(mm)。
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表3 各种直径焊条使用电流参考值
焊条直径/mm
1.6
2.0
2.5
3.2
4.0
5.0
6.0
焊接电流/A
25～40
40～65
50～80
100～130
160～210
260～270
260～300
在平焊位置焊接时，可选择较大的焊接电流，而横、立、
仰位置焊接时，焊接电流应比平焊小10%～20%。通常打底焊
时，要使用较小的电流；为提高生产率，填充焊要使用较大的
焊接电流；盖面焊时，为防止咬边，能够获得成形美观的焊缝，
使用的电流要稍小些。
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3．焊接设备
焊条电弧焊的主要设备是弧焊机。弧焊机分为直流弧焊机
和交流弧焊机。直流弧焊机所供给焊接电弧的电流是稳定的直
流电，具有电弧燃烧稳定的优点，焊接质量较好。但是直流弧
焊机结构复杂，成本高，维修困难，噪声大，损耗大，适用于
焊接较重要的工件。交流弧焊机所供给焊接电弧的电流是交流
电，这种焊机的效率较高，结构简单，制造方便，成本较低，
使用可靠，维护、保养容易，工作时噪声小，但电弧不够稳定。
还有交直流可逆变电焊机。
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4．电焊条
1) 焊条的组成
(1) 焊芯。手工电弧焊时，焊芯有两个作用，一是作为电极
传导电流和产生电弧，为焊接提供热量；二是受热熔化作为焊
缝的填充金属，与熔化的母材熔合形成焊缝。根据被焊材料，
应按照GB/T 14957—94《熔化焊用钢丝》等相应标准选择相应
牌号的焊丝作焊芯。通常所说的焊条直径即是指焊芯直径。我
国碳钢焊条直径有1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、5.6、6.0、6.4、
8.0等规格，常用3.2 mm、4 mm和5 mm三种。
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低碳钢焊芯中的含碳量，应在保证与母材基本等强度的
情况下越少越好。焊芯含碳量升高，不仅会增大焊缝产生裂
纹和气孔的倾向，而且使焊接过程飞溅加大，使焊接过程不
稳定。低碳钢焊芯的含碳量一般应当低于0.10%。
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(2) 焊条药皮。焊条的性能在极大程度上取决于药皮。药
皮原材料的作用归纳起来主要有：稳弧、造渣、造气、脱氧、
合金化、粘结和成型等。
应当指出，有时一种物质在焊条药皮中可能会同时具有几
种作用，所以在设计焊条药皮配方，选择药皮原材料时，在考
虑其主要作用的同时，还要考虑兼顾其次要作用。
第2章 金属材料的成型
2) 焊条的分类
焊接
按用途焊条可分为：① 结构钢焊条：主要用于焊接碳钢
和低合金高强钢；② 钼和铬钼耐热钢焊条：主要用于焊接珠
光体耐热钢和马氏体耐热钢；③ 不锈钢焊条：主要用于焊接
不锈钢和热强钢，可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢焊条两大类；
④ 堆焊焊条：主要用于堆焊，以获得具有诸如红硬性、耐磨
性、耐蚀性等性能的堆焊层；⑤ 低温钢焊条：主要焊接在低
温下工作的焊接结构，其熔敷金属具有不同的低温性能；⑥
铸铁焊条：主要用于铸铁构件的焊补；⑦ 镍及镍合金焊条：
主要用于镍及镍合金的焊接，也可用于异种金属的焊接；⑧
铜及铜合金焊：主要用于焊接铜及其合金，包括纯铜焊条和青
铜焊条两类；⑨ 铝及铝合金焊条：主要用于焊接铝及铝合金；
⑩ 特殊用途焊条。
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金属材料的成型
焊接
按药皮类型焊条可分为氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧
化铁型、纤维素型、低氢钾型、低氢钠型、石墨型和盐基型焊
条等。
按焊接熔渣的酸碱度焊条分为酸性焊条和碱性焊条。
酸性焊条溶渣中含有较多酸性氧化物。焊接时焊条的焊接
工艺性好，焊缝成型美观、波纹细密。
碱性焊条药皮中含有较多大理石和氟石，并有较多铁合金。
使用这类焊条焊接的焊缝含氢量低，故又称低氢型焊条，主要
用于焊接性能要求高的重要结构。
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焊接
3) 焊条的国标型号与产品牌号
焊条国标型号是国家标准规定的焊条代号。结构钢焊条相
应 的 标 准 是 GB/T 5117—1995 ， 表 示 方 法 为 E××××□ 。
E4303是酸性焊条，E5015是碱性焊条。
“E”表示焊条；前两位数字表示熔敷金属最小抗拉强度
(kgf/mm2)；第三位数字表示焊条适用的焊接位置。其中，“0”、
“1”适于全位置(平、立、横、仰)焊接，“2”适合平焊和平角
焊，“4”适于立向下焊；第三位和第四位组合表示焊条药皮类
型及焊接电源；“□”表示附加代号。
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焊接
焊条的产品牌号的编制方法：牌号最前面的字母表示焊条
的大类(如结构钢焊条用“J”表示)；第一、二位数字表示各大
类焊条中的若干小类，但对于结构钢焊条则表示焊缝金属的不
同强度级别(单位为kgf/mm2)；第三位数字表示焊条药皮类型
和适用的焊接电源种类(见表4)。例如，J422表示焊缝强度不小
于420 MPa，氧化钛钙型药皮类型，可用直流或交流电源焊接
的结构钢焊条。
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焊接
表4 焊条牌号中第三位数字的含义
牌 号
类
型
电源种类
牌 号
类
型
电源种类
××0
不属规定类型
不规定
××5
纤维素型
直流或交流
××1
氧化钛型
直流或交流
××6
低氢钾型
直流或交流
××2
氧化钛钙型
直流或交流
××7
低氢钠型
直流
××3
钛铁矿型
直流或交流
××8
石墨型
直流或交流
××4
氧化铁型
直流或交流
××9
盐基型
直流
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金属材料的成型
焊接
2.3.2 其他焊接方法
1 埋弧焊
埋弧焊是一种生产效率较高的机械化焊接方法，全称为埋
弧自动焊，又称焊剂层下自动电弧焊。焊接时，焊机机头上的
送丝机构将焊丝送入电弧区，电弧在焊剂下燃烧，小车带动焊
丝均匀沿坡口移动(或机头不动，工件运动)。在焊丝前面，焊
剂从漏斗中不断流出覆盖在待焊部位。埋弧焊过程如图3所示。
第2章
金属材料的成型
焊丝
焊渣泡
焊接
渣壳
焊剂
熔深
熔池
焊缝
图3 埋弧焊的纵截面示意图
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焊接
1） 埋弧焊的特点
埋弧焊的主要优点如下：
(1) 焊接质量高。由于熔渣的保护效果好，焊缝中的含氮
量和含氧量大大降低；由于自动化水平较高，对工人的技术水
平要求不高，焊缝成分稳定，焊接质量高。
(2) 生产效率高。一方面由于焊丝导电长度缩短，可以提
高电流和电流密度；另一方面由于焊剂及熔渣的隔热作用，电
弧基本没有热的辐射散失，热量集中，飞溅也小。一般不开坡
口，单面一次焊接熔深可达20 mm。以厚度为8～10 mm钢板对
接焊为例，单丝埋弧焊接速度可达30～50 m/h，而手工电弧焊
则只有6～8 m/h。
第2章
金属材料的成型
焊接
(3) 工人劳动条件好。埋弧焊的电弧是埋在焊剂下面的。
当焊丝在母材上引燃电弧时，电弧热使母材、焊丝和焊剂熔化
和蒸发，蒸汽形成一个气泡，电弧就在这一气泡内燃烧，所以
埋弧焊的电弧不可见，没有弧光辐射。另一方面，埋弧焊由于
自动化水平高，降低了工人的劳动强度。
第2章
金属材料的成型
焊接
埋弧焊的缺点如下：
(1) 主要适用于水平面(或接近水平面)焊缝的焊接。由于埋
弧焊是依靠颗粒状焊剂堆积形成焊接及保护条件的，因此正常
情况下不采取特殊工艺措施，难以实现横、立、仰焊。
(2) 难以焊接氧化性强的金属。由于埋弧焊用焊剂主要是
MnO、SiO2等金属及非金属氧化物，因此难以焊接铝、钛等活
泼性强的金属及合金。
第2章
金属材料的成型
焊接
(3) 只适用于长焊缝的焊接。由于调整时间长，设备较复
杂，灵活性差，短焊缝的焊接体现不出埋弧焊生产率高的优点。
(4) 不适宜薄板焊接。由于埋弧焊焊接电弧的电场强度大，
电流小于100 A时，电弧不稳定，因此，埋弧焊不适宜焊接厚
度小于1 mm的薄板。
(5) 对气孔敏感性大。埋弧焊由于熔池较深，因此对气孔
敏感性大。
第2章
金属材料的成型
焊接
2）埋弧焊的应用
埋弧焊是现代工业制造中最常用的一种自动电弧焊方法。
埋弧焊主要焊接各种钢板结构，可焊接碳素结构钢、低合金高
强钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢及复合钢等。此外，用
埋弧焊堆焊耐磨、耐蚀合金或焊接镍基合金及铜合金也是比较
理想的。
埋弧焊可以应用于造船、锅炉、化工容器、桥梁、起重机
械、冶金机械等行业中。
第2章
金属材料的成型
焊接
2 ．气体保护焊(CO2、氩气)
1）CO2气体保护焊
CO2气体保护焊是20世纪50年代初期发展起来的焊接方法，
其焊接过程如图4所示。在焊接过程中，焊丝在送丝机构的推
动下进入焊接区，CO2气体从喷嘴中喷出，排开空气形成保护。
由于CO2气体保护焊具有很多优点，迅速获得广泛应用。
第2章
金属材料的成型
焊接
减压器
流量计
焊丝盘
送丝软管
送丝机构
CO2气瓶
导电嘴
喷嘴
焊机
图4 CO2气体保护焊示意图
第2章
金属材料的成型
焊接
CO2气体保护焊的优点如下：
(1) 焊接生产率高。CO2电弧的穿透力强，熔深大而且焊丝
的熔化率高，焊接生产率可比手弧焊高1～3倍。
(2) 焊接成本低。由于CO2价格便宜，加之CO2气体保护焊
的焊接能耗低，因此CO2气体保护焊的焊接成本只有埋弧焊和
手弧焊的一半左右。
第2章
金属材料的成型
焊接
(3) 焊缝抗锈能力强。由于CO2气体高温分解出的氧原子可
以与氢结合成不溶于液态金属的氢氧根离子，因此CO2气体保
护焊的焊缝含氢量低，抗裂性能好。
(4) 焊后不需清渣。CO2气体保护焊焊后无渣，又是明弧，
便于监控。
(5) 适用范围广。CO2气体保护焊可以全位置焊接；可以焊
接1 mm左右厚度的薄板，最厚几乎可以不受限制(多层焊)。
第2章
金属材料的成型
焊接
CO2气体保护焊的缺点如下：
(1) 飞溅大。CO2气体保护焊过程中，由于CO2气体的导热
性好，高温分解吸热以及电弧气氛的氧化性等因素，使CO2 气
体保护焊焊接飞溅大。CO2 气体保护焊的飞溅是由CO2 气体本
身的性质决定的，而且焊丝越粗，飞溅越大。
(2) 合金元素的烧损严重。由于在焊接时电弧中存在着大
量具有氧化性的CO2、CO和O2，因此合金元素的烧损比较严重。
所以必须使用含有高合金化和脱氧剂元素的焊丝。焊接低碳钢
和合金结构钢时，常用H08Mn2SiA焊丝。
第2章
金属材料的成型
焊接
CO2气体保护焊的应用
CO2气体保护焊主要用于焊接低碳钢、低合金钢的焊接。
还可以焊接对焊缝要求不高的不锈钢。另外，CO2气体保护焊
还可以用于堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等。
第2章
金属材料的成型
焊接
2．钨极氩弧焊
钨极氩弧焊通常又叫TIG焊或非熔化极氩弧焊，是利用氩
气保护的一种气体保护焊，其焊接过程如图5所示。在焊接过
程中，从喷嘴中喷出的氩气排开空气，在焊接区造成一个保
护层，在氩气的保护下，电弧在钨极(金属钨或其合金棒)和工
件之间燃烧。
第2章
金属材料的成型
焊接
1-填充焊丝；2-氩气；3-喷嘴；4-鎢极；5-电弧；6-焊缝；7-工件；8-熔池
图5 钨极氩弧焊示意图
第2章
金属材料的成型
焊接
1) 钨极氩弧焊的特点
钨极氩弧焊具有如下优点：
(1) 保护效果好，焊接质量高。氩气是惰性气体，既不与
任何金属反应，也不溶于任何金属，焊接过程基本上是金属熔
化和结晶的简单过程。
(2) 焊接变形小。与气焊相比，钨极氩弧焊焊接电弧热量
集中、温度高，所以焊接热影响区窄，焊接变形小。
(3) 电弧稳定。由于氩气热导性差，对电弧的冷却作用小，
因而电弧稳定。在各种气体保护焊中，氩弧的稳定性最好。
第2章
金属材料的成型
焊接
其缺点如下：
(1) 成本较高。由于氩气和钨极价格高，钨极氩弧焊的焊
接成本高。目前一般只用于打底焊、不锈钢和有色金属的焊接。
(2) 不宜焊接厚板。由于钨极载流量有限，使电弧功率受
到限制，致使焊接熔深小，焊接速度低，因此钨极氩弧焊一般
只适宜焊接厚度小于6 mm的工件。
(3) 氩弧的紫外线强。氩弧产生的紫外线约为手工电弧焊
的5～30倍，对焊工有害。
第2章
金属材料的成型
焊接
2) 钨极氩弧焊的应用
几乎所有的金属都可用钨极氩弧焊焊接，特别适宜
焊接化学性质活泼的金属，常用于铝、镁、铜、钛及其
合金、不锈钢、高温合金等的焊接。
第2章
金属材料的成型
焊接
3．熔化极氩弧焊
使用熔化电极的氩弧焊叫熔化极氩弧焊，简称MIG焊。
如图6所示，焊接过程中焊丝在送丝滚轮的作用下通向焊接区，
与母材产生电弧，熔化焊丝和母材形成熔池，氩气从喷嘴中
喷出形成保护。
第2章
金属材料的成型
焊接
1-送丝滚轮；2-氩气；3-喷嘴；4-鎢极；5-电弧；
6-焊缝；7-工件；8-熔池
图6 熔化极氩弧焊示意图
第2章
金属材料的成型
焊接
熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比，除基本具备钨极氩弧焊
的优点外，还具有以下特点：
(1) 焊接生产率高。由于电极是焊丝，焊接电流可大大增
加，可用于焊接厚板，焊接生产率高。
(2) 可直流反接。直流钨极氩弧焊一般只能正接，基本上
无法焊接铝及其合金。熔化极氩弧焊可以直流反接，焊接铝及
其合金时具有良好的阴极雾化作用。
第2章
金属材料的成型
焊接
4. 压焊
压焊是指在焊接过程中必须对工件施加压力(加热或不加
热)，以完成焊接的方法。加压可使两个焊件之间接触紧密，
并在焊接部位产生一定的塑性变形，促使原子扩散而使二者焊
接在一起。加热则进一步提高原子扩散能力，也使连接处晶粒
细化。最常用的是 电阻焊。
1） 电阻焊
电阻焊的过程为：首先将两个焊件组合后通过电极施加压
力，然后通电，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的
电阻热进行焊接。电阻焊又叫接触焊。
第2章
金属材料的成型
焊接
1-固定电极；2-移动电极；3、9-焊件；4、8-熔核；
5-电极；6-焊缝；7-滚轮
图8 电阻焊示意图
(a) 对焊；(b) 点焊；(c) 缝焊
第2章
金属材料的成型
焊接
（1）电阻点焊
电阻点焊是将工件装配成搭接接头，并压紧在两电极之
间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。
电阻点焊时两工件接触面处电阻大，发出的热量使该处
温度急速升高，将该处金属熔化形成熔核。断电后，继续保
持或稍加大压力，使熔核在压力下凝固，形成组织致密的焊
点。焊接第二个焊点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，
称为点焊分流现象。分流将使焊接处电流减小，以致加热不
足，造成焊点强度显著下降，影响焊点质量。因此两焊点之
间应有一定距离以减小分流。而且工件厚度越大，材料导电
性能越好，及工件表面存在氧化物或赃物时，都会使分流现
象加重。提高焊点质量可以通过合理选取焊接电流、通电时
间、电极压力和提高工件表面清理质量等方法实现。
第2章
金属材料的成型
焊接

（2） 缝焊

缝焊是将工件装配成搭接或对接接头，并置于两滚
轮电极之间，滚轮加压工件并转动，连续或断续送电，
形成一条连续焊缝的电阻焊方法。缝焊时，相邻焊点互
相部分重叠，密封性良好。但缝焊分流现象严重，焊接
相同厚度的工件，其焊接电流为点焊的1.5～2倍。一般
只适合于焊接3mm以下的薄板结构，如易拉罐、油箱、烟
道焊接等。
第2章
金属材料的成型
焊接

（3） 对焊

对焊是对接电阻焊。按焊接过程不同分为电阻
对焊和闪光对焊。

①电阻对焊
工件装配成对接接头，使其端面
紧密接触，通电后利用电阻热加热至塑性状态，然
后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法称为电阻
对焊。 电阻对焊操作简单，接头比较光滑，但焊前
对工件端面加工和清理有较高的要求，否则端面加
热不均匀，容易产生氧化物夹杂，质量不易保证。
因此，电阻对焊一般仅用于端面简单、直径小于
20mm和强度要求不高的工件。
第2章
金属材料的成型
焊接

②闪光对焊 工件装配成对接接头，接通电源，并使其
端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点
（产生闪光），使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围
内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法
称为闪光对焊。

闪光对焊在焊接前对工件端面清理要求不严格，因为在焊接
过程中，工件端面的氧化物及杂质一部分随闪光火花带出，
一部分在加压时随液体金属挤出，使得接头中夹渣很少，质
量较高。但金属损耗较多，工件需留出较大余量，焊后要清
理毛刺。可以焊接相同的金属材料，也可以焊接异种金属材
料。广泛用于刀具、管子、自行车圈，钢轨等的焊接。
第2章
金属材料的成型
焊接
5. 钎焊
钎焊是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将工件和
钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化温度，利用液态钎料
润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接工件的方
法。
1）钎焊的特点
钎焊具有以下优点：
(1) 加热温度低。由于钎焊加热温度低，焊接应力和变形
小，对母材的性能影响不大，并易保证焊件的尺寸。
(2) 可以一次完成多零件的连接，且实现连接往往不受结
构是否开敞的影响。
(3) 可以实现不同金属、金属与非金属的连接。
第2章
金属材料的成型
焊接
钎焊还有以下一些缺点：
(1) 焊接接头的强度低，耐热能力差。
(2) 较多采用搭接接头形式，增加了结构重量。
第2章
金属材料的成型
焊接
2）焊接材料
(1) 钎料。钎焊过程中使用的填充材料叫钎料，又叫焊料。
钎焊过程对钎料的基本要求有：
① 合适的熔点。钎料的熔点要低于被焊金属熔点50～60℃
以上。
② 良好的润湿作用。钎料必须能够润湿被焊金属，并与被
焊金属发生良好的物理化学作用。
③ 稳定的化学成分。各成分在钎焊过程中应保持基本稳定。
第2章
金属材料的成型
焊接
常用的钎料有：锡铅钎料、银基钎料、铜基钎料、镉基
钎料、铝基钎料、锰基钎料、镍基钎料和贵金属钎料等。钎
料不同，适宜焊接的金属不同。
第2章
金属材料的成型
焊接
(2) 钎剂。钎焊过程中使用的起保护、去膜、增加润湿性
等作用的物质称为钎剂。对钎剂的基本要求有：
① 钎剂的熔点要低于钎料的熔点，活化温度(积极反应的
温度)也要低于钎料的熔点，同时其沸点要高于钎料熔点。
② 钎剂必须具有一定的去膜能力、润湿填缝能力和覆盖
能力。
③ 钎剂熔化后应成分稳定，对母材和钎料腐蚀性小。
④ 钎焊后钎剂的残渣应当容易清除。
⑤ 要易于保存，毒性小。
第2章
金属材料的成型
焊接
3）钎焊的分类
按钎料的熔点不同，钎焊可分为硬钎焊(钎料的熔点高于
450℃)和软钎焊(钎料的熔点低于450℃)。软钎焊常用的钎料是
锡铅钎料、锌锡钎料，常用的钎剂有松香、氧化锌等。软钎焊
适宜焊接受力不大、工作温度不高的工件。硬钎焊常用的钎料
有银基钎料、铜基钎料、铝基钎料等，常用的钎剂有硼砂、氯
化物、氟化物等。硬钎焊适宜机器零部件以及刀具的焊接等。
第2章
金属材料的成型
焊接
2.3.3金属的焊接性及焊接结构设计
1. 金属材料的可焊性
1） 材料焊接性的概念
焊接性是材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构
件，并满足预定工作要求的能力。
它包括两方面内容：其一是工艺焊接性，即在一定的焊接工
艺条件下，能否获得优质，无缺陷的焊接接头的能力；其二是使
用焊接性，即焊接接头或整体结构满足技术要求所规定的各种使
用性能的程度。包括力学性能及耐热、耐蚀等特殊性能。
金属焊接性既与金属本身的材质有关，也与焊接工艺条件有
密切的联系，是一个相对概念。例如铝在气焊和焊条电弧焊条件
下，难以获得优质焊接接头，用氩弧焊来焊铝却能达到较高的技
术要求。因此，又可以说铝的焊接性能良好。
第2章
金属材料的成型
焊接
2）钢焊接性的评定
钢的焊接性取决于碳及合金元素的含量，其中影响最大
的元素是碳。把钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换算
成碳的相当含量称碳当量，用符号wCE表示，碳钢和低合金结
构钢常用碳当量来评定它的焊接性。国际焊接学会推荐的碳
当量计算公式为：
wCE
wMn wNi  wCu wCr  wM o  wV
 wC 


6
15
5
式中wCE表示碳当量的质量分数；wC、wMn、wNi、wCu、
wCr、wMo、wV分别表示碳、锰、镍、铜、铬、钼、钒的质量
分数。
第2章
金属材料的成型
焊接
根据经验：wCE ＜0.4%时，钢材的焊接性良好，焊接时不
必预热，属于易焊材料；wCE＝0.4%～0.6%时，钢材的淬硬倾
向逐渐明显，焊接时，需要采取适当预热和控制线能量等工艺
措施，属于可焊材料；wCE＞0.6%时，淬硬倾向更大，焊接时
需采取较高的预热温度和严格的工艺措施，属于难焊材料。
需要指出：利用碳当量来评价钢材的焊接性，只是一种近
似的方法，因为并没有考虑焊接方法、焊接结构特点、焊接工
艺条件等一系列因素对焊接性的影响。
第2章
金属材料的成型
焊接
2. 常用金属材料的焊接
1）低碳钢的焊接
低碳钢焊接时无淬硬倾向，也不易产生焊接裂纹，采用各
种焊接方法都能获得优质的焊接接头，焊接性良好。低碳钢焊
接时一般不需预热，除重要结构焊后需进行去应力退火、电渣
焊结构焊后需进行正火处理外，一般均不需焊后热处理。对于
较厚的焊接结构、低温下进行焊接或焊接硫、磷杂质较多的钢
材，焊前应适当预热，预热温度一般不超过150℃。
第2章
金属材料的成型
焊接
2）中、高碳钢的焊接
中碳钢的含碳量较高，当>0.4％时，焊接接头易产生淬硬
组织和冷裂纹倾向，焊缝金属热裂倾向较大。因此，焊前必须
预热至150~250℃。焊接中碳钢常用焊条电弧焊，选用抗裂性
能好的低氢型焊条，采用细焊条、小电流、开坡口、多层焊，
尽量防止含碳量高的母材过多地熔入焊缝。焊后应缓慢冷却，
防止冷裂纹的产生。
高碳钢焊接性更差。一般不作为焊接结构用材料，高碳钢的焊
接只限于修补工作。
wCE
第2章
金属材料的成型
焊接
3）低合金高强度结构钢的焊接
低合金高强度结构钢由于化学成分不同，焊接性也不同。
当wCE<0.4％时，焊接性良好，一般采用焊条电弧焊或埋弧自
动焊进行焊接，常温下焊接时和低碳钢相同。在工件厚度较
大或环境温度较低时，应考虑预热，适当增大焊接电流，减
wCE
慢焊接速度，选用抗裂性好的低氢型焊条。
当 wCE>0.4％时，焊接性较差，采用焊条电弧焊或埋弧自
动焊进行焊接，焊前需预热，焊接时要在工艺上采取一系列
措施防止冷裂纹，焊后应及时进行热处理。
第2章
金属材料的成型
焊接
4）奥氏体不锈钢的焊接
在所用的不锈钢材料中，奥氏体不锈钢应用最广。 奥氏
体不锈钢焊接性良好，适用于焊条电弧焊、氩弧焊和埋弧自动
焊。焊条电弧焊选用化学成分相同的奥氏体不锈钢焊条，采用
细焊条，焊接时一般采用小电流、窄焊道、快速焊、焊条在施
焊过程中不作横向摆动，运条要稳，收弧时注意添满弧坑。氩
弧焊和埋弧自动焊所用的焊丝化学成分应与母材相同。
第2章
金属材料的成型
焊接
5）铸铁的焊补
铸铁焊接性差，容易出现白口组织、裂纹、气孔等焊接
缺陷。焊接只用来修补铸铁件缺陷和修理局部损坏的零件。
补焊铸铁的常用方法是气焊和焊条电弧焊。
预防白口的措施是通过焊前将工件整体或局部预热到
600~700℃，并在400℃以上焊接，焊后缓冷，并调整焊缝化
学成分在焊条或焊丝中加入碳、硅等石墨化元素，使石墨充
分析出，使焊缝形成灰口组织。预防裂纹的措施是注意焊前
预热和焊后缓冷，分小段焊接；采用小电流、断续焊，焊条
不作横向摆动等措施。
第2章
金属材料的成型
焊接
6）铝及其合金的焊接性
铝及铝合金的焊接较为困难，铝极易生成熔点很高的氧
化铝薄膜，阻碍金属融合；液态铝可吸收大量氢，而固态则
几乎不溶解氢，因此熔池凝固时易形成气孔；铝的导热系数
大，要求使用大功率热源；铝的线膨胀系数大，易变形；铝
及铝合金熔化时无明显颜色变化而不易被操作者觉察，焊接
时容易烧穿。为保证焊接透并不致烧穿与塌陷，焊前可在焊
口下放置垫板。对于厚度超过5~8mm的焊件焊前应预热。焊
接铝及铝合金，目前以氩弧焊较为理想。
第2章
金属材料的成型
焊接
7）铜及其合金的焊接性
铜及铜合金焊接性能较差，铜的导热系数很高，焊接要
采用大功率热源，且焊前和焊接过程中要预热，否则易焊不
透；铜的线膨胀系数和收缩率大，焊接变形严重，采用适当
的焊接顺序及焊后锤击等工艺措施，以减小应力，防止变形；
铜在高温易氧化、产生热裂纹；铜在液态容易吸收氢，凝固
时来不及逸出，形成气孔，焊前应仔细清除工件、焊丝表面
的油、锈和水分。目前，采用氩弧焊是焊接铜及铜合金最为
理想的方法，也可采用气焊和焊条电弧焊等。
第2章
金属材料的成型
焊接
3．焊接结构件材料的选择
焊接结构材料的选择，对于获得优质产品、提高生产率、
降低成本等具有重要的意义。焊接结构材料的选用应本着以下
原则进行：
(1) 必须满足焊接结构对材料力学性能、物化性能等方面的
要求。
(2) 选用焊接性良好的材料，这样就可以采用简单的焊接工
艺进行生产，使焊接生产过程简单、高效。在常用的钢材中，
低碳钢、碳当量小于0.4%的低合金钢等都具有良好的焊接性能。
第2章
金属材料的成型
焊接
(3) 优先选择常用、低价焊接结构材料。可以依据现有的
有关焊接方面的资料选择焊接材料和制定(或初步制定)焊接工
艺，减少了许多不必要的重复焊接试验。
(4) 立足国内资源。按照立足国内、就近购买的原则，可
以大幅度降低采购成本。
(5) 可以根据焊接结构的需要，在不同的部位选用不同的
材料，以达到降低成本的目的。但此时必须注意不同钢材的焊
接性，我国低合金钢的化学成分和物理性能比较相近，这些异
种钢焊接一般困难不大。
第2章
金属材料的成型
焊接
4．焊缝的布置
在焊接结构的设计时，焊缝的布置对于获得优质接头，
减小焊接变形和应力，提高焊接结构使用性能和寿命，提高
生产率都具有重要的意义。焊缝的布置也应从以下几个方面
综合考虑：
(1) 尽量减少接头的数量。减少焊缝数量就意味着在一定
程度上减少了焊接应力与变形。所以，在焊接结构设计时应
多用型材，有效减少焊缝的数量。
(2) 焊缝的位置应尽可能对称布置。目的是为了尽可能地
减小焊接变形，如图9所示。
第2章
金属材料的成型
焊接
图9 焊缝对称布置的设计
(a) 不合理；(b) 不合理；(c) 合理；(d) 合理；(e) 合理
第2章
金属材料的成型
焊接
(3) 应将焊缝布置在易于施焊和检验的位置。这样便于工
人操作和检验，容易获得优质焊缝。
(4) 避免焊缝的密集和交叉。如果焊缝布置的太密集和有
交叉，一方面加大了焊接变形和焊接应力，另一方面会出现三
向复杂应力，降低了结构的使用性能，如图10所示。
第2章
金属材料的成型
焊接
图10 焊缝分散布置的设计
(a) 不合理；(b) 不合理；(c) 不合理；(d) 合理；(e) 合理；(f) 合理
第2章
金属材料的成型
焊接
(5) 应将焊缝避开最大受力和应力集中处，如图11所示。
图11 焊缝避开最大应力和应力集中的设计
(a) 不合理；(b) 不合理；(c) 不合理；(e) 合理；(e) 合理；(f) 合理
第2章
金属材料的成型
焊接
(6) 焊缝应尽量避开机械加工表面。
另外，焊缝应尽量布置在平焊位置，尽量避免布置在仰
焊位置，减少横焊位置，以便于焊接操作或减少翻转次数。
第2章
金属材料的成型
焊接
5．焊接方法的选择
(1) 从母材焊接性方面考虑：气焊、手工电弧焊几乎可焊
接所有金属；埋弧焊可以焊接碳素结构钢、低合金结构钢、
不锈钢、耐热钢等；钨极氩弧焊适宜焊接有色金属及合金、
不锈钢、高温合金、钛及钛合金、难熔活泼金属(如钼、铌、
锆等)；熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊一样，几乎可焊接所有的
金属，尤其适合焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等
材料；CO2气体保护焊主要适宜焊接低碳钢及低合金钢等黑色
金属；等离子弧焊几乎可焊接所有金属。
第2章
金属材料的成型
焊接
(2) 从焊缝形式特点考虑：短小、分散的焊缝应用手工焊
等，长而规则的焊缝应优先选用自动化程度较高的埋弧焊、
CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊等，可以大大提高焊接质量和
生产率。
(3) 从焊缝厚度方面考虑：如果所焊焊缝较薄，应选用气
焊、钨极氩弧焊、CO2气体保护焊；相反，当焊缝较厚时，应
考虑选用埋弧焊、熔化极氩弧焊、电渣焊等。
第2章
金属材料的成型
焊接
表8 各种熔化焊接方法特点及应用
适用板厚*/mm
焊 接 方 法
热影响区大小
变形大小
生产率
适焊位置
气焊
大
大
低
全
0.5～3
手工电弧焊
较小
较小
较低
全
可焊 1 以上，常用 3～20
埋弧焊
小
小
高
平
常用 6～60
氩弧焊
小
小
较高
全
0.5～25
CO2 保护焊
小
小
较高
全
0.8～30
电渣焊
大
大
高
立
常用 35 以上
等离子弧焊
小
小
高
全
常用 1～12
电子束焊
极小
极小
高
平
5～60
第2章
金属材料的成型
焊接
6. 接头形式选择与设计
接头形式的设计应根据结构形式、接头性能要求、工件厚
度、焊接材料消耗、焊接变形、可焊到性、坡口加工难易程度
等因素综合考虑。
根据GB 985—80《手工电弧焊焊接接头的形式与尺寸》，
焊接碳钢和低合金钢的接头形式可分为对接接头、搭接接头、
丁字接头和角接接头四种。各种接头形式都有其自己的特点：
(1) 对接接头受力均匀，是比较理想的接头形式，应优
先选用。常见对接接头形式及尺寸见图12。
第2章
金属材料的成型
焊接
图12 对接接头形式及尺寸
第2章
金属材料的成型
焊接
(2) 搭接接头应力分布不均匀，疲劳强度较低，而且受力
时将产生附加力矩，金属消耗量大，不是焊接接头的理想形
式。但是它的焊前准备和装配工作比对接接头简单，其横向
收缩也比对接接头小，所以在焊接结构中也得到了比较广泛
的应用。常见搭接接头形式及尺寸见图13。
第2章
金属材料的成型
焊接
图13 常见搭接接头形式及尺寸
第2章
金属材料的成型
焊接
(3) 丁字(十字)接头是将相互垂直的被连接件用角焊缝连接
的接头形式。丁字(十字)接头能承受各方向的力和力矩。在这
类接头中，由于单面角焊缝根部有很深的缺口，承载能力很低，
应尽量避免选用；对较厚的板，可采用K形坡口，然后根据需
要决定是否焊透；对要求完全焊透的丁字接头采用单面V形坡
口，先从一面焊，然后再清根焊满，这样比采用K形坡口可靠。
常见丁字接头形式及尺寸见图14。
第2章
金属材料的成型
焊接
图14 丁字接头形式及尺寸
第2章
金属材料的成型
焊接
(4) 角接接头多用于箱形构件上，应根据结构特点和对焊
缝性能要求选用。常见角接接头形式及尺寸见图15。
图15 角接接头形式及尺寸
第2章
金属材料的成型
焊接
7. 焊接应力与变形
1）焊接变形的基本形式
焊接变形的基本形式见图17。所有的变形都是由焊缝纵向
和横向收缩引起的。
(1) 收缩变形。工件焊接后，纵向和横向尺寸发生缩短的
现象叫收缩变形。收缩一般是随焊缝长度的增加而增加的。另
外，母材线膨胀系数大，焊后焊件的纵向收缩量也大。多层焊
时，第一层收缩量最大。
第2章
金属材料的成型
焊接
(2) 角变形。焊后构件两侧钢板离开原来位置向上翘起一
个角度，这种变形叫角变形。角变形的发生是由于横向收缩变
形在厚度方向上的不均匀造成的。
(3) 波浪变形。在焊接薄板结构时，由于薄板在焊接应力
作用下失稳而引起波浪变形。
(4) 扭曲变形。由于焊缝在构件横截面上布置不对称或装
焊工艺不合理等原因等都会产生扭曲变形。
(5) 弯曲变形。在焊接梁、柱、管道等焊件时尤为常见。
焊缝的纵向收缩和横向收缩都会造成弯曲变形。
第2章
金属材料的成型
焊接
图17 焊接变形基本形式
第2章
金属材料的成型
焊接
2）焊接应力的分类
按产生应力的原因来分，焊接应力可分为以下几类：
(1) 温度应力。由于焊接时温度分布不均匀而引起的应力
称为温度应力，也称热应力。
(2) 组织应力。焊接时，由于温度变化而引起金属组织的
变化，这种组织变化引起金属局部体积的变化所产生的应力称
为组织应力。
(3) 凝固应力。焊接时，由于金属熔池从液态凝固成固态，
其体积收缩受到约束而产生的应力称为凝固应力。
第2章
金属材料的成型
焊接
3）预防和减少焊接变形与应力的措施
预防和减少焊接变形与应力不外乎从两方面着手：一是
从设计方面考虑，设计合理的结构；二是采取合理的工艺措
施。下面仅简单介绍工艺方面的措施。
(1) 选择合理的焊接顺序。
① 应先焊收缩量大的焊缝，使焊缝可以自由收缩，这样
可以有效减小焊接应力。
② 先焊错开的短焊缝，后焊直通长焊缝。在拼接钢板时，
可以减小焊接应力。
第2章
金属材料的成型
焊接
③ 采取对称焊接顺序，能有效减少焊接变形。所以，当
结构具有对称布置的焊缝时，应尽量采用对称焊接。
④ 先焊焊缝少的一侧。对于焊缝布置不对称的结构，先
焊焊缝少的一侧，后焊焊缝多的一侧，可以使后焊的变形抵消
另一侧的变形。
⑤ 长焊缝焊接时，直通焊变形最大。可以根据情况灵活
采用断续焊、分段焊、跳焊、退焊等措施，如图18所示。
第2章
金属材料的成型
焊接
图18 焊接顺序变换法
(a) 对称法；(b) 跳焊法；(c) 分段倒退法
第2章
金属材料的成型
焊接
(2) 反变形法。焊接前先将焊件向与焊接变形相反的方
向进行人为的反变形，以抵消焊接变形，这种方法称为反变
形法。
(3) 刚性固定法。焊接之前对焊件采用刚性拘束，强制
焊件在焊接时不能自由变形，这种防止焊接变形的方法称为
刚性固定法，如图19所示。这种方法将产生大的焊接应力。
第2章
金属材料的成型
焊接
图19 刚性固定法
第2章
金属材料的成型
焊接
(4) 加余量法。根据经验，在工件下料尺寸上增加一定的
余量，以补充焊接收缩，也是预防和减少焊接变形与应力的
一项有效措施。
当然，预防和减少焊接变形与应力的措施不止以上几种，
还有控制线能量法、散热法等，究竟采用何种措施，应视具
体情况而定。
第2章
金属材料的成型
焊接
4．矫正焊接残余变形的方法
在焊接过程中，即使采用了减少焊接变形的措施，焊后
有时仍会有超过允许值的变形，必须进行矫正。矫正的方法
如下：
(1) 机械矫正法。利用机械外力来矫正焊接变形，可采用
辊床、压力机、矫直机等设备，也可以采用手工锤击等方法。
第2章
金属材料的成型
焊接
(2) 火焰加热矫正法。利用氧—乙炔火焰在焊件适当部位上
加热，使焊件在冷却收缩时产生新的变形，来矫正焊接时所产
生的变形。这种方法适用于低碳钢和淬硬性小的低合金钢。加
热温度为600～800℃，加热方式有点状加热、线状加热和三角
形加热等。火焰加热矫正法的关键是确定加热的位置、加热温
度和加热次数。
第2章
金属材料的成型
焊接
5）消除焊接残余应力的方法
消除焊接残余应力的方法有以下几种：
(1) 高温回火。分整体高温回火和局部高温回火两种。这
种方法是将焊件整体或局部加热到一定温度，然后保温一段时
间，再冷却。回火温度越高，保温时间越长，消除应力越彻底。
(2) 机械拉伸法。产生焊接残余应力的根本原因是焊缝焊
后产生了压缩塑性变形，因此，如果焊后对焊件进行拉伸，使
之产生拉伸塑性变形，就可以有效减少焊接残余应力。
第2章
金属材料的成型
焊接
(3) 温差拉伸法。具体方法是在焊缝两侧加热到150～
200℃，然后用水冷却，使焊缝区域受到拉伸塑性变形，从而
消除或减小纵向焊接残余应力。此方法常用于焊缝规则、厚度
小于40 mm的板、壳结构。
(4) 振动法。对焊缝区域施加振动载荷，使焊缝区域产生
塑性变形，可达到消除焊接残余应力的目的。振动法对于消除
碳素钢、不锈钢的内应力具有较好的效果。
第2章
金属材料的成型
2.3.4
焊接
焊接技术发展趋势
随着科学技术和机械制造工业的发展，以及新材料的不断
涌现，焊接技术和工艺也在迅速发展和提高。很多新的焊接技
术已经得到普遍应用。可以说焊接技术的发展水平，是一个国
家机械制造和科学技术发展水平的标志之一。目前焊接技术的
发展趋势具有如下特点：
⑴ 随着新的焊接材料和结构的不断出现，需要开发新的
焊接工艺方法。
⑵ 改进常用的普通焊接工艺方法，提高焊接过程机械化、
自动化水平，提高焊接质量和生产率。扩大焊接应用范围，开
展以焊代铸、以焊代锻等新工艺。
⑶ 采用电子计算机控制焊接过程，大力推广焊接机器人、
焊接中心。
⑷ 发展专用成套焊接设备。
下面介绍部分成熟的焊接新技术：
第2章
金属材料的成型
焊接
1. 超声波焊接
超声波焊接是指利用超声波的高频振荡能对工件接头进行
局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的一种压焊方法。
进行超声波焊接时，由于没有电流流经工件，无高温热源注入
热量，整个焊接过程不发生材料的熔化以及大面积的冶金反应，
焊件表面无变形，表面不需严格清理，焊接质量高。超声波焊
接适合于焊接厚度小于0.5mm的工件。目前广泛应用于无线电、
仪表、精密机械及航空工业等部门。
第2章




金属材料的成型
焊接
2. 爆炸焊
爆炸焊是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速
碰撞，实现连接工件的一种压焊方法。爆炸焊的质量较高、
工艺操作简单，爆炸焊主要用GF 生产复合材料。美国“阿
波罗”登月宇宙飞船的燃料箱用钛板制成，它与不锈钢管的
联结采用了爆炸焊方法。
3. 等离子弧焊
等离子弧焊是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得
较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧焊的特
点是：等离子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力强，
焊接质量高，生产率高，焊缝深宽比大。但其焊炬结构复杂，
对控制系统要求较高，等离子弧焊广泛用于航空航天等尖端
技术所用的铜合金、钛合金、合金钢等金属的焊接。
第2章
金属材料的成型
焊接
4. 扩散焊

扩散焊是指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和
相对移动的固态焊接方法。扩散焊的特点是焊接接头质量高，
焊件变形小，它能焊接同种和异种金属材料，特别是不适于
熔焊的材料，还可用于金属与非金属间的焊接，能用小件拼
成力学性能均一和形状复杂的大件，以代替整体锻造和机械
加工。

5. 激光焊

激光焊是指以聚焦的激光束轰击焊件所产生的热量进行
焊接的方法。其特点是：能量密度高，焊接速度快；焊缝可
极为窄小，变形很小；灵活性较大，并可实现一般焊接方法
难以接近的接头或无法安置的接焊点及远距离焊接，多用于
仪器、微电子工业中超小型元件及空间技术中特种材料的焊
接。此外，激光还可以用来切割各种金属与非金属材料。

第2章
金属材料的成型
焊接
6. 磁力脉冲焊

磁力脉冲焊是指依靠被焊工件之间脉冲磁场相互作用
而产生冲击的结果来实现金属之间连接的焊接方法，其工
作原理与爆炸焊相似，适合于焊接薄壁管材和异种金属。

7. 电子束焊

电子束焊是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或
非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。其焊接特
点是：能量利用率高，速度快，焊缝窄而深，焊接变形很
小，焊缝金属纯净，焊接质量很高，但焊接设备复杂、造
价高、使用与维护要求技术高。在原子能、航空航天等尖
端技术部门应用日益广泛。

第2章
金属材料的成型
焊接
小结
 1. 焊接的基本概念及应用
 2. 焊条电弧焊的工艺过程
 3. 先进焊接技术
作业
2-11