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熔焊技术分享,气焊、气压焊、电渣焊、激光焊等技术要点。

熔焊技术分享,气焊、气压焊、电渣焊、激光焊等技术要点。

  • 分类:焊接知识
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-07-23 10:32
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熔焊技术分享,气焊、气压焊、电渣焊、激光焊等技术要点。

【概要描述】气焊:利用可燃气体在氧气中燃烧时所产生的热量,将母材焊接处熔化而实现连接的一种熔焊方法。气焊是用气体火焰为热源的一种焊接方法。应用最多的是以乙炔气作燃料的氧-乙炔火焰。由于设备简单操作方便,但气焊加热速度及生产率较低,热影响区较大,且容易引起较大的变形。气焊可用于很多黑色金属、有色金属及合金的焊接。

 

  可燃气:乙炔、液化石油气等。以乙炔为例,其在氧气中燃烧时的火焰温度可达3200℃。氧乙炔火焰有三种:

 

  ①中性焰:氧气与乙炔体积混合比为1~1.2,乙炔充分燃烧,适合焊接碳钢和非铁合金。

 

  ②碳性焰:氧气和乙炔体积混合比小于1,乙炔过剩,适用于焊接高碳钢、铸铁和高速钢。

 

  ③氧化焰:氧气与乙炔体积混合比大于1.2,氧气过剩,适用于黄铜和青铜的钎焊。

 

  气焊火焰温度低,加热速度慢,加热区域宽,焊接热影响区宽,焊接变形大,且焊接过程中,熔化金属受到的保护差,焊接质量不易保证,因而其应用已很少。但气焊又具有无需电源、设备简单、费用低、移动方便、通用性强等特点,因而在无电源场合和野外工作时有实用价值。目前,主要用于薄钢板(厚度0.5~3mm)、铜及铜合金的焊接和铸铁的补焊。

 


2气压焊

 


 

  气压焊和气焊一样,气压焊也是以气体火焰为热源。焊接时将两对接的工件的端部加热到一定温度,后再施加足够的压力以获得牢固的接头。是一种固相焊接。气压焊时不加填充金属,常用于铁轨焊接和钢筋焊接。

 


3电渣焊

 


 

  电渣焊是以熔渣的电阻热为能源的焊接方法。焊接过程是在立焊位置、在由两工件端面与两侧水冷铜滑块形成的装配间隙内进行。焊接时利用电流通过熔渣产生的电阻热将工件端部熔化。根据焊接时所用的电极形状,电渣焊分为丝极电渣焊、板极电渣焊和熔嘴电渣焊。

 

  电渣焊的特点 :在电渣焊的焊接过程中,除开始阶段有一电弧过程外,其余均为稳定的电渣过程,与埋弧焊有本质区别。

 

  电渣焊的优点是:可焊的工件厚度大(从30mm到大于1000mm),生产率高。主要用于在断面对接接头及丁字接头的焊接。电渣焊可用于各种钢结构的焊接,也可用于铸件的组焊。电渣焊接头由于加热及冷却均较慢,热影响区宽、显微组织粗大、韧、因此焊接以后一般须进行正火处理。

 

  电渣焊的局限性:

 

  (1)由于焊接熔池大,加热和冷却缓慢,在焊缝及热影响区容易过热形成粗大组织,因此电渣焊通常焊后用正火处理消除接头中的粗晶。

 

  (2)电渣焊总是以立焊方式进行,不能平焊,电渣焊不适于厚度在30mm以下的工件,焊缝也不宜过长。

 

  电渣焊的分类及应用

 

  电渣焊的分类:丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊和管极电渣焊等。

 

  丝极电渣焊是最常用的电渣焊方法,它采用焊丝作电极,根据焊件厚度的不同,可采用一根或多根焊丝,单丝焊能够焊接的焊件厚度为40~60mm,当焊件厚度大于60mm时,焊丝要作横向摆动;三丝摆动可以焊接450mm厚的焊件。丝极电渣焊主要用于焊接厚度为40~450mm的焊件及较长焊缝的焊件,也可用于大型焊件的环焊缝。

 

  应用:主要用于重型机械制造业中,制造锻-焊结构件和铸-焊结构件,如重型机床的机座、高压锅炉等,焊件厚度一般为40~450mm,材料为碳钢、低合金钢、不锈钢等。

 


4电子束焊

 


 

  电子束焊是以集中的高速电子束轰击工件表面时所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接时,由电子枪产生电子束并加速。常用的电子束焊有:高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。前两种方法都是在真空室内进行。焊接准备时间 (主要是抽真空时间)较长,工件尺寸受真空室大小限制。电子束焊与电弧焊相比,主要的特点是焊缝熔深大、熔宽小、焊缝金属纯度高。它既可以用在很薄材料的精密焊接,又可以用在很厚的(最厚达300mm)构件焊接。所有用其它焊接方法能进行熔化焊的金属及合金都可以用电子束焊接。主要用于要求高质量的产品的焊接。还能解决异种金属、易氧化金属及难熔金属的焊接。但不适于大批量产品。

 

  电子束焊机:核心是电子枪,它是完成电子的产生、电子束的形成和会聚的装置,主要由灯丝、阴极、阳极、聚焦线圈等组成。灯丝通电升温并加热阴极,当阴极达到2400K左右时即发射电子,在阴极和阳极之间的高压电场作用下,电子被加速(约为1/2光速),穿过阳极孔射出,然后经聚焦线圈,会聚成直径为0.8~3.2mm的电子束射向焊件,并在焊件表面将动能转化为热能,使焊件连接处迅速熔化,经冷却结晶后形成焊缝。

 

  根据焊接工作室(焊件放置处)的真空度不同,电子束焊的分类:

 

  (1)高真空电子束焊 。工作室与电子枪同在一室,真空度为10-2~10-1Pa,适用于难熔、活性、高纯金属及小零件的精密焊接。

 

  (2)低真空电子束焊 。工作室与电子枪被分为两个真空室,工作室的真空度为10-1~15Pa,适用于较大型的结构件,和对氧、氮不太敏感的难熔金属。

 

  (3)非真空电子束焊 。需另加惰性气体保护罩或喷嘴,焊件与电子束流出口的距离应控制在10mm左右,以减少电子束与气体分子碰撞造成的散射。非真空电子束焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、难熔金属及铜、铝合金等的焊接,焊件尺寸不受限制。

 

  真空电子束焊的优点:

 

  (1)电子束能量密度大,最高可达5×108W/cm2,约为普通电弧的5000~10000倍,热量集中,热效率高,热影响区小,焊缝窄而深,焊接变形极小。

 

  (2)在真空环境下焊接,金属不与气相作用,接头强度高。

 

  (3)电子束焦点半径可调节范围大,控制灵活,适应性强,可焊接0.05mm的薄件,也可焊接200~700mm的厚板。

 

  应用:特别适合焊接一些难熔金属、活性或高纯度金属以及热敏感性强的金属。但设备复杂,成本高,焊件尺寸受真空室限制,装配精度要求高,且易激发X射线,焊接辅助时间长,生产率低,这些弱点都限制了电子束焊的广泛应用。

 


5激光焊

 


 

  激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。这种焊接方法通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊优点是不需要在真空中进行,缺点则是穿透力不如电子束焊强。激光焊时能进行精确的能量控制,因而可以实现精密微型器件的焊接。它能应用于很多金属,特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。

 

  激光的产生:物质受激励后,产生的波长、频率、方向完全相同的光束。

 

  激光的特点:具有单色性好、方向性好、能量密度高的特点,激光经透射或反射镜聚焦后,可获得直径小于0.01mm、功率密度高达1013W/cm2的能束,可以作为焊接、切割、钻孔及表面处理的热源。产生激光的物质有固体、半导体、液体、气体等,其中用于焊接、切割等工业加工的主要是钇铝石榴石(YAG)固体激光和CO2气体激光。

 

  激光焊的主要优点是:

 

  (1)激光可通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输,适用于微型零部件及其它焊接方法难以达到的部位的焊接,还能通过透明材料进行焊接。

 

  (2)能量密度高,可实现高速焊接,热影响区和焊接变形都很小,特别适用于热敏感材料的焊接。

 

  (3)激光不受电磁场的影响,不产生X射线,无需真空保护,可以用于大型结构的焊接。

 

  (4)可直接焊接绝缘导体,而不必预先剥掉绝缘层;也能焊接物理性能差别较大的异种材料。

 

  激光焊的主要缺点是:设备昂贵,能量转化率低(5%~20%),对焊件接口加工、组装、定位要求均很高,目前主要用于电子工业和仪表工业中的微型器件的焊接,以及硅钢片、镀锌钢板等的焊接。 

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1气焊

 

  气焊:利用可燃气体在氧气中燃烧时所产生的热量,将母材焊接处熔化而实现连接的一种熔焊方法。气焊是用气体火焰为热源的一种焊接方法。应用最多的是以乙炔气作燃料的氧-乙炔火焰。由于设备简单操作方便,但气焊加热速度及生产率较低,热影响区较大,且容易引起较大的变形。气焊可用于很多黑色金属、有色金属及合金的焊接。

 

  可燃气:乙炔、液化石油气等。以乙炔为例,其在氧气中燃烧时的火焰温度可达3200℃。氧乙炔火焰有三种:

 

  ①中性焰:氧气与乙炔体积混合比为1~1.2,乙炔充分燃烧,适合焊接碳钢和非铁合金。

 

  ②碳性焰:氧气和乙炔体积混合比小于1,乙炔过剩,适用于焊接高碳钢、铸铁和高速钢。

 

  ③氧化焰:氧气与乙炔体积混合比大于1.2,氧气过剩,适用于黄铜和青铜的钎焊。

 

  气焊火焰温度低,加热速度慢,加热区域宽,焊接热影响区宽,焊接变形大,且焊接过程中,熔化金属受到的保护差,焊接质量不易保证,因而其应用已很少。但气焊又具有无需电源、设备简单、费用低、移动方便、通用性强等特点,因而在无电源场合和野外工作时有实用价值。目前,主要用于薄钢板(厚度0.5~3mm)、铜及铜合金的焊接和铸铁的补焊。

 

2气压焊

 

 

  气压焊和气焊一样,气压焊也是以气体火焰为热源。焊接时将两对接的工件的端部加热到一定温度,后再施加足够的压力以获得牢固的接头。是一种固相焊接。气压焊时不加填充金属,常用于铁轨焊接和钢筋焊接。

 

3电渣焊

 

 

  电渣焊是以熔渣的电阻热为能源的焊接方法。焊接过程是在立焊位置、在由两工件端面与两侧水冷铜滑块形成的装配间隙内进行。焊接时利用电流通过熔渣产生的电阻热将工件端部熔化。根据焊接时所用的电极形状,电渣焊分为丝极电渣焊、板极电渣焊和熔嘴电渣焊。

 

  电渣焊的特点 :在电渣焊的焊接过程中,除开始阶段有一电弧过程外,其余均为稳定的电渣过程,与埋弧焊有本质区别。

 

  电渣焊的优点是:可焊的工件厚度大(从30mm到大于1000mm),生产率高。主要用于在断面对接接头及丁字接头的焊接。电渣焊可用于各种钢结构的焊接,也可用于铸件的组焊。电渣焊接头由于加热及冷却均较慢,热影响区宽、显微组织粗大、韧、因此焊接以后一般须进行正火处理。

 

  电渣焊的局限性:

 

  (1)由于焊接熔池大,加热和冷却缓慢,在焊缝及热影响区容易过热形成粗大组织,因此电渣焊通常焊后用正火处理消除接头中的粗晶。

 

  (2)电渣焊总是以立焊方式进行,不能平焊,电渣焊不适于厚度在30mm以下的工件,焊缝也不宜过长。

 

  电渣焊的分类及应用

 

  电渣焊的分类:丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊和管极电渣焊等。

 

  丝极电渣焊是最常用的电渣焊方法,它采用焊丝作电极,根据焊件厚度的不同,可采用一根或多根焊丝,单丝焊能够焊接的焊件厚度为40~60mm,当焊件厚度大于60mm时,焊丝要作横向摆动;三丝摆动可以焊接450mm厚的焊件。丝极电渣焊主要用于焊接厚度为40~450mm的焊件及较长焊缝的焊件,也可用于大型焊件的环焊缝。

 

  应用:主要用于重型机械制造业中,制造锻-焊结构件和铸-焊结构件,如重型机床的机座、高压锅炉等,焊件厚度一般为40~450mm,材料为碳钢、低合金钢、不锈钢等。

 

4电子束焊

 

 

  电子束焊是以集中的高速电子束轰击工件表面时所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接时,由电子枪产生电子束并加速。常用的电子束焊有:高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。前两种方法都是在真空室内进行。焊接准备时间 (主要是抽真空时间)较长,工件尺寸受真空室大小限制。电子束焊与电弧焊相比,主要的特点是焊缝熔深大、熔宽小、焊缝金属纯度高。它既可以用在很薄材料的精密焊接,又可以用在很厚的(最厚达300mm)构件焊接。所有用其它焊接方法能进行熔化焊的金属及合金都可以用电子束焊接。主要用于要求高质量的产品的焊接。还能解决异种金属、易氧化金属及难熔金属的焊接。但不适于大批量产品。

 

  电子束焊机:核心是电子枪,它是完成电子的产生、电子束的形成和会聚的装置,主要由灯丝、阴极、阳极、聚焦线圈等组成。灯丝通电升温并加热阴极,当阴极达到2400K左右时即发射电子,在阴极和阳极之间的高压电场作用下,电子被加速(约为1/2光速),穿过阳极孔射出,然后经聚焦线圈,会聚成直径为0.8~3.2mm的电子束射向焊件,并在焊件表面将动能转化为热能,使焊件连接处迅速熔化,经冷却结晶后形成焊缝。

 

  根据焊接工作室(焊件放置处)的真空度不同,电子束焊的分类:

 

  (1)高真空电子束焊 。工作室与电子枪同在一室,真空度为10-2~10-1Pa,适用于难熔、活性、高纯金属及小零件的精密焊接。

 

  (2)低真空电子束焊 。工作室与电子枪被分为两个真空室,工作室的真空度为10-1~15Pa,适用于较大型的结构件,和对氧、氮不太敏感的难熔金属。

 

  (3)非真空电子束焊 。需另加惰性气体保护罩或喷嘴,焊件与电子束流出口的距离应控制在10mm左右,以减少电子束与气体分子碰撞造成的散射。非真空电子束焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、难熔金属及铜、铝合金等的焊接,焊件尺寸不受限制。

 

  真空电子束焊的优点:

 

  (1)电子束能量密度大,最高可达5×108W/cm2,约为普通电弧的5000~10000倍,热量集中,热效率高,热影响区小,焊缝窄而深,焊接变形极小。

 

  (2)在真空环境下焊接,金属不与气相作用,接头强度高。

 

  (3)电子束焦点半径可调节范围大,控制灵活,适应性强,可焊接0.05mm的薄件,也可焊接200~700mm的厚板。

 

  应用:特别适合焊接一些难熔金属、活性或高纯度金属以及热敏感性强的金属。但设备复杂,成本高,焊件尺寸受真空室限制,装配精度要求高,且易激发X射线,焊接辅助时间长,生产率低,这些弱点都限制了电子束焊的广泛应用。

 

5激光焊

 

 

  激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。这种焊接方法通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊优点是不需要在真空中进行,缺点则是穿透力不如电子束焊强。激光焊时能进行精确的能量控制,因而可以实现精密微型器件的焊接。它能应用于很多金属,特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。

 

  激光的产生:物质受激励后,产生的波长、频率、方向完全相同的光束。

 

  激光的特点:具有单色性好、方向性好、能量密度高的特点,激光经透射或反射镜聚焦后,可获得直径小于0.01mm、功率密度高达1013W/cm2的能束,可以作为焊接、切割、钻孔及表面处理的热源。产生激光的物质有固体、半导体、液体、气体等,其中用于焊接、切割等工业加工的主要是钇铝石榴石(YAG)固体激光和CO2气体激光。

 

  激光焊的主要优点是:

 

  (1)激光可通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输,适用于微型零部件及其它焊接方法难以达到的部位的焊接,还能通过透明材料进行焊接。

 

  (2)能量密度高,可实现高速焊接,热影响区和焊接变形都很小,特别适用于热敏感材料的焊接。

 

  (3)激光不受电磁场的影响,不产生X射线,无需真空保护,可以用于大型结构的焊接。

 

  (4)可直接焊接绝缘导体,而不必预先剥掉绝缘层;也能焊接物理性能差别较大的异种材料。

 

  激光焊的主要缺点是:设备昂贵,能量转化率低(5%~20%),对焊件接口加工、组装、定位要求均很高,目前主要用于电子工业和仪表工业中的微型器件的焊接,以及硅钢片、镀锌钢板等的焊接。 

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