幾種典型焊接方法的分析與比較

林毅貞　伍玩秋

【摘 ?要】現代工業離不開焊接技術，選用合理的焊接方法對高質量的焊接件尤為重要。論文闡述了焊接的概念、優缺點及分類，對幾種典型焊接方法的工藝特點及應用進行了比較和分析，以期為焊接方法的選擇提供參考。

【Abstract】Modern industry can't do without welding technology， so it is very important to choose and apply reasonable welding methods for high-quality welding parts. This paper describes the concept， advantages， disadvantages and classification of welding， compares and analyzes the process characteristics and application of several typical welding methods， so as to provide a reference for the selection of welding methods.

【關鍵詞】焊接方法;分析;比較

【Keywords】welding methods; analysis; comparison

【中圖分類號】TG457 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）07-0194-03

1 引言

在經濟建設及科學技術發展過程中，焊接技術是一種不可或缺的加工手段，廣泛地應用于機械制造、建筑、航空、航海、車輛等現代工業生產中。焊接方法和技術的選用合理與否，事關焊接件的焊接質量，為此有必要對一些常用的典型焊接方法進行分析和比較。

2 焊接的概念及優缺點

焊接是將兩個或兩個以上的零件（同種或異種材料），通過局部加熱或加壓，達到原子之間的結合，形成永久性連接的工藝過程。焊接的主要優點：能夠化大為小或者以小拼大，滿足不同構造的需要;可以把不同形狀、尺寸，不同的材料連接起來，優化資源;可以制造雙金屬構件等，生產效率較高，便于實現機械化及自動化。焊接的主要缺點：焊接時會在焊縫處產生不均勻的加熱及冷卻過程，容易產生應力和變形，如果操作不當，會影響產品質量或使結構的承載能力下降。

3 焊接方法的分類

目前，金屬焊接的方法有多種，根據焊接過程特點來劃分，可分為三大類：熔焊、壓焊和釬焊，其結構簡圖及分類如圖1和圖2所示。

3.1 熔焊

熔焊是焊接最基本的焊接方法，是指在不施加壓力的情況下，將待焊的母材金屬加熱至熔化狀態，以形成焊縫的焊接方法。熔焊時，熱源將待焊的兩工件接口迅速加熱熔化，形成熔池，熔池隨著熱源向前移動，冷卻后形成連續的焊縫，從而將兩工件連接為一體。在熔焊過程中，如果高溫的熔池與大氣直接接觸，大氣中的氧氣會氧化金屬及各種合金元素，大氣中的水蒸氣、氮等進入熔池，還會導致焊縫在冷卻過程中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的性能和質量。根據能源種類、能源傳遞介質和方式的不同，熔焊可分為氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊和熱劑焊等，其中，電弧焊又分為手工電弧焊、埋弧焊和氣體保護電弧焊。

3.2 壓焊

壓焊是指在焊接過程中，必須對焊件施加壓力（可以加熱或者不加熱），使兩工件在固態下實現原子間的結合，從而完成焊接的方法。因為壓焊加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，所以往往可以焊成與母材同等強度的優質接頭。壓焊可分為電阻焊、摩擦焊、氣體焊、冷壓焊、超聲波焊、高頻電阻焊、爆炸焊等，其中，電阻焊是因為電流通過兩工件的連接處時，該處因電阻較大使溫度升高，當材料達到塑性變形時，在軸向壓力的作用下，兩工件連接成為一體。電阻焊又分為電焊、縫焊和對焊。

3.3 釬焊

釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作為釬料，把焊件及釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材的融化溫度，利用液態釬料來潤濕母材，以填充接頭間隙并與母材相互擴散來實現焊接的方法。焊接時形成的接縫稱為焊縫。由于工件材料、焊接材料及焊接電流等不同，焊接后，在焊縫兩側可能會產生過熱、脆化、軟化等現象，可使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要通過焊前對焊件的接口進行預熱、焊接時保溫、焊后熱處理等方法來改善焊件的焊接質量。釬焊可分為軟釬焊和硬釬焊。

4 典型焊接方法的比較

不同的焊接方法應用于不同的焊接領域。下面對電弧焊中的手工電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護焊三種典型的焊接方法進行比較分析。

4.1 手工電弧焊

手工電弧焊是利用焊條與焊件間的電弧作為熱源，熔化焊條與母材，形成焊縫的一種焊接方法。手工電弧焊常用的設備是交流弧焊機和直流弧焊機，圖3是用交流弧焊機焊接工件的示意圖。

交流弧焊機空載電壓一般是50～80V，工作電壓一般是30V，電流調節范圍一般是45～320A，焊條與焊件之間產生的電弧溫度一般在6000～8000℃，此高溫使兩焊件接口及焊條迅速熔化，冷卻后形成牢固的焊接接頭。其優點為：①操作靈活、適應性強，適用于各種接頭形式的焊接，如對接、角接、搭接、T形接頭等，適用于各種空間位置的焊接，如立焊、平焊、橫焊、仰焊等;②待焊接頭裝配要求低，因為焊接過程是由焊工手工控制的，可以隨時調整運條的姿勢和電弧的位置，隨時調整焊接的參數，以保證跟蹤接縫及均勻熔透;③無論是交流還是直流電源，設備結構簡單且輕便，便于現場的維護與維修。其缺點為：生產效率較低、勞動條件差，焊縫的主要缺陷有氣孔、夾渣、未焊透、咬邊及裂縫等。手工電弧焊應用范圍廣，幾乎所有金屬都可以用手工焊進行操作，但是需要對應使用滿足要求的焊條。手工電弧焊尤其適用于短焊縫、不規則焊縫的焊接。