3.釬焊

釬焊是采用熔點低于焊件(母材)的釬料與焊件一起加熱，使釬料熔化(焊件不熔化)后，依靠釬料的流動充填在接頭預留空隙中，并與固態(tài)的母材相互擴散、溶解，冷卻后實現(xiàn)焊接的方法。釬焊接頭一般強度較低，耐熱性差。

釬焊可用于各種黑色及有色金屬和合金以及異種金屬的連接，適宜于小而薄和精度要 求高的零件。在機械、電機、無線電、儀表、航空、導彈、原子能、空間技術(shù)以及化工、食品等部門都有應(yīng)用。

(1)釬焊的分類。

1)按釬料熔點的不同，釬焊可分為硬釬焊和軟釬焊兩種。

①硬釬焊。使用硬釬料(熔點高于450℃)進行的釬焊稱為硬釬焊。常用的釬料有銅基、銀基、鋁基、鎳基等合金。釬劑常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。加熱方法有火焰加熱、鹽浴加熱、爐內(nèi)加熱、電阻加熱、高頻感應(yīng)加熱等。硬釬焊接頭強度較高，可達490MPa，適用于受力較大及工作溫度較高的焊件，如自行車車架，切削刀具等。

②軟釬焊。使用軟釬料(熔點低于450°C)進行的釬焊稱為軟釬焊。常用的釬料為錫、鉛釬料。焊劑為松香、松香酒精溶液、氯化鋅溶液等。多用烙鐵加熱，接頭強度較低，在40?140MPa之間，用于受力不大或工作溫度較低的工件，如電子器件、儀器、儀表等。

2)按照加熱的方法分為火焰釬焊、電阻釬焊、感應(yīng)釬焊。

①火焰釬焊?；鹧驸F焊是使用可燃氣體與氧氣(或壓縮空氣)混合燃燒的火焰進行加熱的釬焊，所用的設(shè)備簡單、操作方便。但是這種方法的生產(chǎn)率低、操作技術(shù)要求高，適于碳素鋼、鑄鐵以及銅及其合金等材料的釬焊。氧乙炔焰是常用的火焰。

②電阻釬焊。電阻釬焊是將焊件直接通以電流或?qū)⒑讣旁谕姷募訜岚迳侠秒娮锜徇M行釬焊的方法。電阻釬焊分為直接加熱及間接加熱兩種方式。由于間接加熱較直接加熱慢，故適宜于熱物理性能差別較大和厚度差別較大焊件的釬焊。

③感應(yīng)釬焊。感應(yīng)釬焊是利用高頻、中頻或工頻交流電感應(yīng)加熱所進行的釬焊。感應(yīng)釬焊的特點是加熱快、效率高、可進行局部加熱，且容易實現(xiàn)自動化。按照保護方式可以分為空氣中感應(yīng)釬焊、保護氣體中感應(yīng)釬焊和真空中感應(yīng)釬焊?？諝庵懈袘?yīng)釬焊必須使用釬劑，其他兩種方法都不用釬劑。感應(yīng)釬焊可用于釬焊碳素鋼、不銹鋼和銅及銅合金等。感應(yīng)釬焊適用于較小的焊件，尤其是對稱形狀的焊件，如軸和圓盤的連接、管與法蘭、管狀接頭、刀具和電子器件等。

(2)釬焊的優(yōu)點。

1)對母材的物理化學性能通常沒有明顯的不利影響(加熱溫度一般遠低于母材的熔點)。

2)釬焊溫度低，可對焊件整體加熱，引起的應(yīng)力和變形小，容易保證焊件的尺寸精度。

3)有對焊件整體加熱的可能性，可用于結(jié)構(gòu)復雜、開敞性差的焊件，并可一次完成多縫多零件的連接。

4)容易實現(xiàn)異種金屬、金屬與非金屬的連接。

5)對熱源要求較低，工藝過程簡單。

(3)釬焊的缺點。

1)釬焊接頭的強度一般比較低、耐熱能力差。

2)多采用搭接接頭形式，增加了母材消耗和結(jié)構(gòu)重量。

(二)常用焊接材料的選擇及焊接設(shè)備

1.焊接材料的選用

(1)焊條的組成和分類(詳見第一章第二節(jié))。

電弧焊時，通常應(yīng)根據(jù)組成焊接結(jié)構(gòu)鋼材的化學成分、力學性能、焊接性和工作環(huán)境等要求，以及焊接結(jié)構(gòu)的形狀、受力情況和焊接設(shè)備類型等方面綜合考慮，以決定選用哪種焊條。

(2)焊條選用的原則。

1)考慮焊縫金屬的力學性能和化學成分。對于普通結(jié)構(gòu)鋼，通常要求焊縫金屬與母材等強度，應(yīng)選用熔敷金屬抗拉強度等于或稍高于母材的焊條;對于合金結(jié)構(gòu)鋼有時還要求合金成分與母材相同或接近。在焊接結(jié)構(gòu)剛性大、接頭應(yīng)力高、焊縫易產(chǎn)生裂紋的不利情況下，應(yīng)考慮選用比母材強度低一級的焊條。當母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高時，焊縫中易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫型焊條。

2)考慮焊接構(gòu)件的使用性能和工作條件。對承受動載荷和沖擊載荷的焊件，除滿足強度要求外，主要應(yīng)保證焊縫金屬具有較高的塑性和韌性，可選用塑、軔性指標較高的低氫型焊條。對接觸腐蝕介質(zhì)的焊件，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)及腐蝕特征選用不銹鋼類焊條或其他耐腐蝕焊條。在高溫、低溫、耐磨或其他特殊條件下工作的焊件，應(yīng)選用相應(yīng)的耐熱鋼、低溫鋼、堆焊或其他特殊用途焊條。

3)考慮焊接結(jié)構(gòu)特點及受力條件。對結(jié)構(gòu)形狀復雜、剛性大的厚大焊件，在焊接過程中，冷卻速度快，收縮應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性好、鈿性好、塑性高、氫裂紋傾向低的焊條。如低氫型焊條、超低氫型焊條和高軔性焊條。

4)考慮施焊條件。當焊件的焊接部位不能翻轉(zhuǎn)時，應(yīng)選用適用于全位置焊接的焊條。對受力不大、焊接部位難以清理的焊件，應(yīng)選用對鐵銹、氧化皮、油污不敏感的酸性焊條。

5)考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性。在酸性焊條和堿性焊條都可滿足要求時，應(yīng)盡量選用酸性焊條。對焊接工作量大的結(jié)構(gòu)，有條件時應(yīng)盡量選用高效率焊條，如鐵粉焊條、重力焊條、底層焊條、立向下焊條和高效不鎊鋼焊條等。

焊條除根據(jù)上述原則選用外，有時為了保證焊件的質(zhì)量還需通過試驗來最后確定。為了保障焊工的身體健康，在允許的情況下應(yīng)盡量多采用酸性焊條。

(3)焊絲和焊劑的選用。

耐熱鋼、低溫鋼、耐蝕鋼的焊接可選用中硅或低硅型焊劑配合相應(yīng)的合金鋼焊絲。普通結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼的焊接可選用高錳、高硅型焊劑，如HJ431和HJ430焊劑。對焊接韌性要求較高的低合金鋼厚板，應(yīng)選用低錳、低硅型或無錳中硅型焊劑，如 HJ172、HJ170焊劑。焊接不銹鋼以及其他髙合金鋼時，應(yīng)選用以氟化物為主要組分的焊劑，如HJ171和HJ172焊劑或HJ107Nb無錳中硅型焊劑，亦可采用SJ602燒結(jié)焊劑。鐵素體、奧氏體等高合金鋼，一般選用堿度較高的熔煉焊劑或燒結(jié)陶質(zhì)焊劑，以降低合金元素的燒損及摻加較多的合金元素。

2.焊接參數(shù)選擇

電弧焊的焊接參數(shù)主要有焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。

(1)焊條直徑的選擇。焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、接頭形式、焊縫位置及焊接層次等因素。在不影響焊接質(zhì)量的前提下，為了提高勞動生產(chǎn)率，一般傾向于選擇大直徑的焊條。

(2)焊接電流的選擇。焊接電流的大小，對焊接質(zhì)量及生產(chǎn)率有較大影響。主要根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊縫空間位置及焊接層次等因素來決定，其中，最主要的因素是焊條直徑和焊縫空間位置。含合金元素較多的合金鋼焊條，一般電阻較大，熱膨脹系數(shù)大，焊接過程中電流大，焊條易發(fā)紅，造成藥皮過早脫落，影響焊接質(zhì)量，而且合金元素燒損多，因此焊接電流相應(yīng)減小。

(3)電弧電壓的選擇。電弧電壓是由電弧長來決定。電弧長，則電弧電壓高;電弧短，則電弧電壓低。在焊接過程中，電弧過長，會使電弧燃燒不穩(wěn)定，飛派增加，熔深減小，而且外部空氣易侵人，造成氣孔等缺陷。因此，要求電弧長度小于或等于焊條直徑，即短弧焊。在使用酸性焊條焊接時，為了預熱待焊部位或降低熔池溫度，有時將電弧稍微拉長進行焊接，即所謂的長弧焊。

(4)焊接層數(shù)的選擇。在中、厚板焊條電弧焊時，往往采用多層焊。層數(shù)多些，對提高焊縫的塑性、韌性有利。但要防止接頭過熱和擴大熱影響區(qū)的有害影響。另外，層數(shù)增加，往往使焊件變形增加。因此要綜合考慮加以確定。

(5)電源種類和極性的選擇。直流電源，電弧穩(wěn)定，飛派小，焊接質(zhì)量好，一般用在重要的焊接結(jié)構(gòu)或厚板大剛度結(jié)構(gòu)的焊接上。其他情況下，應(yīng)首先考慮用交流焊機，因為交流焊機構(gòu)造簡單，造價低，使用維護也比直流焊機方便。

極性的選擇則是根據(jù)焊條的性質(zhì)和焊接特點的不同，利用電弧中陽極溫度比陰極溫度 高的特點，選用不同的極性來焊接各種不同的焊件。一般情況下，使用堿性焊條或薄板的焊接，采用直流反接，而酸性焊條通常選用正接。

3.焊接設(shè)備

電弧焊機的主要設(shè)備是弧焊機。弧焊機可分為交流弧焊機和直流弧焊機兩類。交流弧焊機具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、保養(yǎng)和維護方便等優(yōu)點。直流弧焊機具有焊接電流穩(wěn)定，焊接質(zhì)量高等優(yōu)點。

(1)手弧焊設(shè)備。手弧焊使用的設(shè)備簡單、方法簡便靈活、適應(yīng)性強，但對焊工操作要求高。手弧焊適用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金等金屬材料的焊接。

(2)埋弧焊設(shè)備。埋弧焊設(shè)備由焊接電源、埋弧焊機和輔助設(shè)備構(gòu)成。其電源可以用交流、直流或交直流并用。

埋弧焊機分為自動焊機和半自動焊機兩大類。

(3)C02氣體保護焊設(shè)備。半自動C02氣體保護焊設(shè)備主要由焊接電源、供氣系統(tǒng)、 送絲機構(gòu)和焊槍等組成。C02氣體保護焊設(shè)備還應(yīng)有控制系統(tǒng)，其作用是對C02氣體保護焊的供氣、送絲和供電系統(tǒng)進行控制。

(4)惰性氣體保護焊設(shè)備。手工惰性氣體保護焊設(shè)備包括焊槍、焊接電源與控制裝置、供氣和供水系統(tǒng)四大部分。如采用手工電弧焊機作電源，則配用單獨的控制箱。焊接電流較小時(小于300A)采用空氣冷卻焊槍，不需要冷卻系統(tǒng)。

自動惰性氣體保護焊設(shè)備除上述四大部分外，還有自動焊小車，其上有行走機構(gòu)、送絲機構(gòu)、調(diào)節(jié)旋鈕與控制開關(guān)、指示燈及儀表等。

(5)等離子弧焊設(shè)備。等離子弧焊設(shè)備主要包括焊接電源、控制系統(tǒng)、焊槍、氣路系統(tǒng)和水路系統(tǒng)。根據(jù)不同的需要有時還包括送絲系統(tǒng)、機械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)或行走系統(tǒng)以及裝夾系統(tǒng)等。

(6)電焊條烘干箱。電焊條在使用前須進行烘干以去除藥皮中的水分，以防止藥皮中的水分在焊接過程中將分解出來的氫殘留在焊縫周圍的金屬中，致使焊縫產(chǎn)生冷裂縫，發(fā)生焊接質(zhì)量事故。

電焊條烘干原理為：電焊條烘干箱接通電源后，發(fā)熱元件即將電能轉(zhuǎn)換為熱能，通過遠紅外輻射元件以大量的遠紅外線照射到電焊條上，在輻射熱的作用下，使電焊條藥皮內(nèi)的水分迅速蒸發(fā)，達到去除水分，烘干焊條的目的。

（責任編輯：zyc）

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