1.氣焊
氣焊:利用可燃?xì)怏w在氧氣中燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量,將母材焊接處熔化而實(shí)現(xiàn)連接的一種熔焊方法。氣焊是用氣體火焰為熱源的一種焊接方法。應(yīng)用最多的是以乙炔氣作燃料的氧-乙炔火焰。由于設(shè)備簡(jiǎn)單操作方便,但氣焊加熱速度及生產(chǎn)率較低,熱影響區(qū)較大,且容易引起較大的變形。氣焊可用于很多黑色金屬、有色金屬及合金的焊接??扇?xì)猓阂胰?、液化石油氣等。以乙炔為例,其在氧氣中燃燒時(shí)的火焰溫度可達(dá)3200℃。氧乙炔火焰有三種:
?、僦行匝妫貉鯕馀c乙炔體積混合比為1~1.2,乙炔充分燃燒,適合焊接碳鋼和非鐵合金。
?、谔夹匝妫貉鯕夂鸵胰搀w積混合比小于1,乙炔過(guò)剩,適用于焊接高碳鋼、鑄鐵和高速鋼。
?、垩趸妫貉鯕馀c乙炔體積混合比大于1.2,氧氣過(guò)剩,適用于黃銅和青銅的釬焊。
氣焊火焰溫度低,加熱速度慢,加熱區(qū)域?qū)?,焊接熱影響區(qū)寬,焊接變形大,且焊接過(guò)程中,熔化金屬受到的保護(hù)差,焊接質(zhì)量不易保證,因而其應(yīng)用已很少。但氣焊又具有無(wú)需電源、設(shè)備簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、移動(dòng)方便、通用性強(qiáng)等特點(diǎn),因而在無(wú)電源場(chǎng)合和野外工作時(shí)有實(shí)用價(jià)值。目前,主要用于薄鋼板(厚度0.5~3mm)、銅及銅合金的焊接和鑄鐵的補(bǔ)焊。
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2.氣壓焊
氣壓焊和氣焊一樣,氣壓焊也是以氣體火焰為熱源。焊接時(shí)將兩對(duì)接的工件的端部加熱到一定溫度,后再施加足夠的壓力以獲得牢固的接頭。是一種固相焊接。氣壓焊時(shí)不加填充金屬,常用于鐵軌焊接和鋼筋焊接。
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3.電渣焊
電渣焊是以熔渣的電阻熱為能源的焊接方法。焊接過(guò)程是在立焊位置、在由兩工件端面與兩側(cè)水冷銅滑塊形成的裝配間隙內(nèi)進(jìn)行。焊接時(shí)利用電流通過(guò)熔渣產(chǎn)生的電阻熱將工件端部熔化。根據(jù)焊接時(shí)所用的電極形狀,電渣焊分為絲極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊。特點(diǎn) :在電渣焊的焊接過(guò)程中,除開(kāi)始階段有一電弧過(guò)程外,其余均為穩(wěn)定的電渣過(guò)程,與埋弧焊有本質(zhì)區(qū)別。
電渣焊的優(yōu)點(diǎn)是:可焊的工件厚度大(從30mm到大于1000mm),生產(chǎn)率高。主要用于在斷面對(duì)接接頭及丁字接頭的焊接。電渣焊可用于各種鋼結(jié)構(gòu)的焊接,也可用于鑄件的組焊。電渣焊接頭由于加熱及冷卻均較慢,熱影響區(qū)寬、顯微組織粗大、韌、因此焊接以后一般須進(jìn)行正火處理。
電渣焊的局限性:
(1)由于焊接熔池大,加熱和冷卻緩慢,在焊縫及熱影響區(qū)容易過(guò)熱形成粗大組織,因此電渣焊通常焊后用正火處理消除接頭中的粗晶。
?。?)電渣焊總是以立焊方式進(jìn)行,不能平焊,電渣焊不適于厚度在30mm以下的工件,焊縫也不宜過(guò)長(zhǎng)。電渣焊的分類(lèi):絲極電渣焊、板極電渣焊、熔嘴電渣焊和管極電渣焊等。
絲極電渣焊是最常用的電渣焊方法,它采用焊絲作電極,根據(jù)焊件厚度的不同,可采用一根或多根焊絲,單絲焊能夠焊接的焊件厚度為40~60mm,當(dāng)焊件厚度大于60mm時(shí),焊絲要作橫向擺動(dòng);三絲擺動(dòng)可以焊接450mm厚的焊件。絲極電渣焊主要用于焊接厚度為40~450mm的焊件及較長(zhǎng)焊縫的焊件,也可用于大型焊件的環(huán)焊縫。
應(yīng)用:主要用于重型機(jī)械制造業(yè)中,制造鍛-焊結(jié)構(gòu)件和鑄-焊結(jié)構(gòu)件,如重型機(jī)床的機(jī)座、高壓鍋爐等,焊件厚度一般為40~450mm,材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等。
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4.電子束焊
電子束焊是以集中的高速電子束轟擊工件表面時(shí)所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。電子束焊接時(shí),由電子槍產(chǎn)生電子束并加速。常用的電子束焊有:高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電子束焊。前兩種方法都是在真空室內(nèi)進(jìn)行。焊接準(zhǔn)備時(shí)間 (主要是抽真空時(shí)間)較長(zhǎng),工件尺寸受真空室大小限制。電子束焊與電弧焊相比,主要的特點(diǎn)是焊縫熔深大、熔寬小、焊縫金屬純度高。它既可以用在很薄材料的精密焊接,又可以用在很厚的(最厚達(dá)300mm)構(gòu)件焊接。所有用其它焊接方法能進(jìn)行熔化焊的金屬及合金都可以用電子束焊接。主要用于要求高質(zhì)量的產(chǎn)品的焊接。還能解決一種金屬、易氧化金屬及難熔金屬的焊接。但不適于大批量產(chǎn)品。
電子束焊機(jī):核心是電子槍?zhuān)峭瓿呻娮拥漠a(chǎn)生、電子束的形成和會(huì)聚的裝置,主要由燈絲、陰極、陽(yáng)極、聚焦線(xiàn)圈等組成。燈絲通電升溫并加熱陰極,當(dāng)陰極達(dá)到2400K左右時(shí)即發(fā)射電子,在陰極和陽(yáng)極之間的高壓電場(chǎng)作用下,電子被加速(約為1/2光速),穿過(guò)陽(yáng)極孔射出,然后經(jīng)聚焦線(xiàn)圈,會(huì)聚成直徑為0.8~3.2mm的電子束射向焊件,并在焊件表面將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能,使焊件連接處迅速熔化,經(jīng)冷卻結(jié)晶后形成焊縫。
根據(jù)焊接工作室(焊件放置處)的真空度不同,電子束焊的分類(lèi):
?。?)高真空電子束焊 。工作室與電子槍同在一室,真空度為10-2~10-1Pa,適用于難熔、活性、高純金屬及小零件的精密焊接。
(2)低真空電子束焊 。工作室與電子槍被分為兩個(gè)真空室,工作室的真空度為10-1~15Pa,適用于較大型的結(jié)構(gòu)件,和對(duì)氧、氮不太敏感的難熔金屬。
(3)非真空電子束焊 。需另加惰性氣體保護(hù)罩或噴嘴,焊件與電子束流出口的距離應(yīng)控制在10mm左右,以減少電子束與氣體分子碰撞造成的散射。非真空電子束焊適用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、難熔金屬及銅、鋁合金等的焊接,焊件尺寸不受限制。
優(yōu)點(diǎn):
(1)電子束能量密度大,最高可達(dá)5×108W/cm2,約為普通電弧的5000~10000倍,熱量集中,熱效率高,熱影響區(qū)小,焊縫窄而深,焊接變形極小。
(2)在真空環(huán)境下焊接,金屬不與氣相作用,接頭強(qiáng)度高。
?。?)電子束焦點(diǎn)半徑可調(diào)節(jié)范圍大,控制靈活,適應(yīng)性強(qiáng),可焊接0.05mm的薄件,也可焊接200~700mm的厚板。
應(yīng)用:特別適合焊接一些難熔金屬、活性或高純度金屬以及熱敏感性強(qiáng)的金屬。但設(shè)備復(fù)雜,成本高,焊件尺寸受真空室限制,裝配精度要求高,且易激發(fā)X射線(xiàn),焊接輔助時(shí)間長(zhǎng),生產(chǎn)率低,這些弱點(diǎn)都限制了電子束焊的廣泛應(yīng)用。
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5.激光焊
激光焊是利用大功率相干單色光子流聚焦而成的激光束為熱源進(jìn)行的焊接。這種焊接方法通常有連續(xù)功率激光焊和脈沖功率激光焊。激光焊優(yōu)點(diǎn)是不需要在真空中進(jìn)行,缺點(diǎn)則是穿透力不如電子束焊強(qiáng)。激光焊時(shí)能進(jìn)行精確的能量控制,因而可以實(shí)現(xiàn)精密微型器件的焊接。它能應(yīng)用于很多金屬,特別是能解決一些難焊金屬及異種金屬的焊接。
激光的產(chǎn)生:物質(zhì)受激勵(lì)后,產(chǎn)生的波長(zhǎng)、頻率、方向完全相同的光束。
激光的特點(diǎn):具有單色性好、方向性好、能量密度高的特點(diǎn),激光鏡透射或反射鏡聚焦后,可獲得直徑小于0.01mm、功率密度高達(dá)1013W/cm2的能束,可以作為焊接、切割、鉆孔及表面處理的熱源。產(chǎn)生激光的物質(zhì)有固體、半導(dǎo)體、液體、氣體等,其中用于焊接、切割等工業(yè)加工的主要是釔鋁石榴石(YAG)固體激光和CO2氣體激光。
優(yōu)點(diǎn):
?。?)激光可通過(guò)光導(dǎo)纖維、棱鏡等光學(xué)方法彎曲傳輸,適用于微型零部件及其它焊接方法難以達(dá)到的部位的焊接,還能通過(guò)透明材料進(jìn)行焊接。
(2)能量密度高,可實(shí)現(xiàn)高速焊接,熱影響區(qū)和焊接變形都很小,特別適用于熱敏感材料的焊接。
?。?)激光不受電磁場(chǎng)的影響,不產(chǎn)生X射線(xiàn),無(wú)需真空保護(hù),可以用于大型結(jié)構(gòu)的焊接。
?。?)可直接焊接絕緣導(dǎo)體,而不必預(yù)先剝掉絕緣層;也能焊接物理性能差別較大一種一種材料。
激光焊的主要缺點(diǎn)是:設(shè)備昂貴,能量轉(zhuǎn)化率低(5%~20%),對(duì)焊件接口加工、組裝、定位要求均很高,目前主要用于電子工業(yè)和儀表工業(yè)中的微型器件的焊接,以及硅鋼片、鍍鋅鋼板等的焊接。
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