焊接是 种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接过程的实质是利用加热或加压力等手段,借助金属原子的结合与扩散作用,使分离的金属材料牢固的连接起来。
焊接在现代工业生产中具有十分重要的作用,如舰船的船体,高炉炉壳,建筑构架,锅炉与压力容器,车厢及家用电器,汽车车身等工艺产品的制造,都离不开焊接。焊接方法在制造大型结构件和复杂机器部件时,更显得优越。它可以用化大为小,化复杂为简单的办法来准备胚料,然后用逐次装配焊接的方法拼小成大,拼简单成复杂。这是其它工艺方法难以做到的。在制造大型机器设备时,还可以采用铸-焊或锻-焊复合工艺。这样,只有小型铸,锻设备的工厂也可以生产出大型零部件。用焊接方法还可以制成双金属构件,使其在现代工业中的应用日趋广泛。
焊接方法的种类很多,有电弧焊,埋弧焊,气体保护焊,点焊,缝焊,电渣焊等。
电阻焊
电阻焊是利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热,将焊件局部加热到塑性或熔化状态,然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。
由于工件的总电阻很小,为使工件能在 短时间内迅速加热,必须采用很大的焊接电流(几千到几万安培)。
与其它焊接方法相比,电阻焊具有生产力高,焊接变形小,劳动条件好,不需另加焊接材料,操作简便,易实现机械化等优点。但设备较 般焊接复杂,耗电量大,适用的接头形式与可焊工件厚度(或断面尺寸)受到限制。
电阻焊分为点焊,缝焊和对焊三种形式。
点焊
点焊是利用柱状电 加压通电,在搭接工件接触面焊成 个焊点的焊接方法。
点焊时, 加压使两个工件紧密接触,然后接通电流。由于两工件接触处电阻较大,电流流过所产生的电阻热使该处温度迅速生高,局部金属可达熔点温度,被融化形成液态熔核。断电后,继续保持压力或加大压力,使熔核在压力下凝固结晶,形成组织致密的焊点。而电 与工件的接触处,所产生的热量因被导热性好的铜(或铜合金)电 及冷却水传走,因此温升有限,不会出现焊合现象。
焊完 个点后,电 (或工件)将移至另 点进行焊接。当焊接下 个点时,有 部分电流会流经已焊好的焊点,称为分流现象。分流将使焊接处电流减小,影响焊接质量。因此两个相邻焊点之间应有 定距离。工件厚度越大,焊件导电性越好,则分流现象越严重,故点距应加大。
影响点焊质量的主要因素有焊接电流,通电时间,电 压力及工件表面清理情况等。根据焊接时间的长短和电流大小,常把点焊焊接规范分为硬规范和软规范。硬规范是指在较短时间内通以大电流的规范。它的生产率高,焊件变形小,电 磨损慢,但要求设备功率大,规范应控制精确。适合焊接导热性能较好的金属。软规范是指在较长时间内通以较小电流的规范。它的生产率低,但可选用功率小的设备焊接较厚的工件,更适合焊接有淬硬倾向的金属。
点焊电 压力应保证工件紧密接触顺利通电,同时依靠压力消除熔核凝固时可能产生的缩孔和缩松。工件厚度越大,材料高温强度越大(如耐热钢),电 压力也应越大。但压力过大时,将使焊接电阻减小,从电 散失的热量将增加,也使电 在工件表面的压坑加深。因此电 压力应选择合适。
焊件的表面状态对焊接质量影响很大。如焊接表面存在氧化膜,泥垢等,将使焊件间电阻显著增大,甚至存在局部不导电而影响电流通过。因此焊前必须对工件进行清理。
点焊主要适用于厚度为4mm以下的薄板,冲压结构及线材的焊接,每次焊 个点或 次焊多个点。目前,点焊已广泛用于制造汽车,车厢,飞机的薄壁结构以及罩壳和轻工,生活用品等。
二 缝焊
缝焊过程与点焊相似,只是用旋转的圆盘状滚动电 代替柱状电 。焊接时,盘状电 压紧焊件并转动(也带动焊件向前移动),配合断续通电,即形成连续重叠的焊点。因此称为缝焊。
缝焊时,焊点相互重叠50%以上,密封性好。主要用于制造要求密封性的薄壁结构。如油箱,小型容器与管道等。但因缝焊过程分流现象严重,焊接相同厚度的工件时,焊接电流约为点焊的1.5~2倍。因此要使用大功率焊机,用精确的电气设备控制间断通电的时间。缝焊只适用于厚度3mm以下的薄板结构。
三 对焊
对焊是利用电阻热使两个工件在整个接触面上焊接起来的 种方法,根据焊接操作方法的不同又可分为电阻对焊和闪光对焊。
(1)电阻对焊 将两个工件装夹在对焊机的电 钳口中,施加预压力使两个工件端面接触,并被压紧,然后通电。当电流通过工件和接触端面时产生电阻热,将工件接触处迅速加热到塑性状态,再对工件施加较大的顶锻力并同时断电,使接头在高温下产生 定的塑性而焊接起来。
电阻对焊操作简单,接头比较光滑。但焊接前应认真加工和清理端面,否则易造成加热不匀,焊接不牢的现象。此外,高温端面易发生氧化,质量不易保证。电阻对焊 般只用于焊接截面形状简单,直径小于20mm和强度要求不高的工件。
(2)闪光对焊 将两工件端面稍加清理后夹在电 钳口内,接通电源并使两工件轻微接触。因工件表面不平, 只是某些点接触,强电流通过时,这些接触点的金属即被迅速加热熔化,甚至蒸发,在蒸汽压力和电磁力的作用下,液体金属发生爆破,以火花形式从接触处飞出而形成“光”。此时应继续送进工件,保持 定闪光时间,待焊接端面全部被加热熔化时,迅速对焊件施加顶锻力并切断电源,焊件在压力作用下产生塑性变形而焊在 起。
在闪光对焊的焊接过程中,工件端面的氧化物和杂质, 部分被闪光火花带走,另 部分在 后加压时随液态金属挤出,因此接头中夹渣少,质量好,强度高。闪光对焊的缺点是金属损耗较大,闪光火花易玷污其它设备与环境,接头处焊后有毛刺需加工清理。
闪光对焊常用于对重要工件的焊接。可焊相同金属件,也可以焊接 些异种金属。被焊接直径可小到0.01mm的金属丝,也可以是断面大到20000mm2的金属棒和金属型材。
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