常用熔化焊
出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第729页（4991字）
(一)埋弧自动焊
埋弧自动焊又叫焊剂层下自动焊。埋弧焊时，引燃电弧、送丝、电弧移动及焊剂回收等过程完全由机械来完成。
1．埋弧焊过程
焊接过程中，在工件被焊处覆盖着一层30～50mm厚的粒状焊剂，连续送进的焊丝在焊剂层下与工件间产生电弧(图10－10a)，电弧的热量使焊丝、工件和焊剂熔化，形成金属熔池和熔渣。液态熔渣构成的弹性膜包围着电弧和熔池，使它们与空气隔绝。随着焊机自动向前移动，电弧不断熔化前方的工件金属、焊丝及焊剂，而熔池后方的边缘开始冷却凝固形成焊缝，液态熔渣随后冷凝形成渣壳，如图10－10b所示。埋弧焊的引弧和熄弧过程是在另配的板上完成(图10－10c)。
图10－10 埋弧自动焊过程
a．自动焊过程 b．焊缝区纵截面 c．引弧板与引出板 1．自动焊机头 2．焊丝 3．焊丝盘 4．导电嘴 5．焊剂 6．焊剂漏斗 7．工件 8．焊缝 9．渣壳 10．电弧 11．熔池 12．熔化了的焊剂
2．埋弧焊设备
(1)焊接电源：多采用功率较大的交流焊接电源。
(2)控制箱：主要用来保证焊接过程的稳定进行，可以调整电流、电压和送丝速度，并可完成引弧和熄弧的动作。
(3)自动焊车：主要由机头、焊丝盘、台车和焊剂斗等部分组成(图10－11)，其主要作用是等速移动电弧和自动送进焊丝。
图10－11 埋弧自动焊机
1．台车 2．立柱 3．横梁 4．操作盘 5．焊丝盘 6．机头 7．焊剂斗 8．焊缝 9．焊渣 10．焊剂 11．电缆 12．控制箱 13．焊接电源
3．埋弧焊特点
(1)焊缝区保护严密，焊接规范自动控制调正，所以焊接工艺参数稳定，焊接质量高，焊缝成型美观。
(2)埋弧焊常用电流630～1000A，比手弧焊高6～8倍，可连续送进焊丝，热量集中，熔深大，20～25mm厚以下的工件可不开坡口进行焊接，而且没有焊条头浪费，飞溅很小，可节省大量金属材料，生产效率很高。
(3)埋弧焊看不到弧光，焊接烟雾也很少。焊接时只要焊工调整和管理埋弧焊机即可，所以劳动条件得到了很大改善。
(4)埋弧焊适应性较差，通常只适用于批量生产。长的直焊缝和较大直径的环形焊缝，只能平焊，不能焊狭窄位置及薄板焊缝。并且工艺准备复杂，对接头加工与装配要求严格，设备费用较贵。
4．埋弧焊工艺
埋弧焊要求更仔细的下料、准备坡口和装配。装配时要用优质焊条点固。焊前应将焊缝两侧50～60mm内的油污与铁锈除去；焊直缝还应安装引弧板和熄弧板，以防止产生气孔和夹杂等缺陷。
平板位置焊接时，对接厚20mm以下的工件，可用单面焊接，锅炉与容器也可双面焊。工件厚度超过20mm时，可采用双面焊，或者开坡口采用单面焊，也可采用焊剂垫与垫板或焊条电弧焊封底等，如图10－12所示。
图10－12 平板对接工艺
a．双面焊 b．打底焊 c．采用垫板 d．采用锁底坡口 e．水冷铜板
焊接环焊缝时，焊丝起弧点应与环的中心线偏离一段距离e(图10－13)，以防止熔池金属流淌。一般偏离距离为20～40mm，直径小于250mm的环缝一般不采用埋弧焊。
图10－13 大型筒体件埋弧焊
a．纵缝 b．环缝
(二)气体保护焊
1．氩弧焊
氩弧焊是利用氩气作为保护气体的电弧焊。氩气是惰性气体，可保护电极和熔化金属不受空气的侵害，在高温下它既不与金属起化学反应，也不溶于液态金属，因而氩弧焊的质量比较高。氩弧焊按所用电极不同可分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种，如图10－14所示。
图10－14 氩弧焊示意
a．熔化极氩弧焊 b．非熔化极氩弧焊 1．焊丝或电极 2．导电嘴 3．喷嘴 4．进气管 5．氩气流 6．电弧 7．工件 8．填充焊丝 9．送丝辊轮
(1)熔化极氩弧焊：熔化极氩弧焊是以连续送进的焊丝作为电极，焊接时电极熔化成为填充金属，可采用较大电流，适宜于焊接厚25mm以下的工件。
熔化极氩弧焊分为自动熔化极氩弧焊和半自动熔化极氩弧焊两种形式，前者与埋弧焊相似，而后者送丝与保证弧长是自动的，但由焊工手持焊炬进行操作，因此可焊接曲折的和狭窄部位的焊缝。
(2)非熔化极氩弧焊：非熔化极氩弧焊即钨极氩弧焊，图10－15所示为钨极氩弧焊机的组成，一般是以高熔点的铈钨棒作为电极，焊接时铈钨极不熔化，只起导电与产生电弧作用，但因电极所能通过的电流有限，只适用于焊接厚6mm以下的工件。
图10－15 钨极氩弧焊设备示意
钨极氩弧焊的操作与气焊相似。焊接3mm以下薄板时，常采用在焊接接头中附加填充金属或采用卷边(弯边)接头直接熔合(图10－16a)；焊接较厚工件时，需添加填充金属。焊接钢材时，多用直流电源正接，以减少钨极的烧损；焊接铝、镁及其合金时，需采用直流反接或交流电源，利用极间正离子撞击工件熔池表面，使氧化膜破碎，有利于焊接熔合和保证质量。
图10－16 钨极氩弧焊接头及脉冲波形
a．接头形式 b．脉冲电流波形
(3)钨极脉冲氩弧焊：将电流波形调制成脉冲波形(图10－16b)。高值脉冲电流时形成熔池，低值基本电流时加热少、熔池凝固。用脉冲电流焊成的连续焊缝，实际上可以看成是许多单个脉冲所形成的熔池连续重叠搭接而成。通过调节与控制脉冲波形、脉冲电流、基值电流等可以控制焊缝尺寸和焊接质量。
氩弧焊主要用来焊接易氧化的有色金属(如铝、镁及其合金)、稀有金属(如钼、钛及其合金)、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢(如不锈钢、耐热钢等)。其电弧稳定性好，飞溅小，焊后表面无熔渣，焊缝成型好。
此外，电弧在氩气流压缩下燃烧，热量集中，熔池较小，焊接速度较快，因此焊接热影响区较小，工件焊后变形小，并在一定条件下可实现单面焊双面成型及全位置自动焊接。
2．CO2保护焊
CO2保护焊是以CO2作为保护气体的电弧焊。它用焊丝做电极，靠焊丝和焊件之间产生的电弧熔化工件金属与焊丝，以自动或半自动方式进行焊接。
(1)CO2保护自动焊：CO2保护自动焊的焊接装置如图1O－17所示，焊丝送进和电弧移动均自动进行。焊丝由送丝机构通过软管经导电嘴送出，CO2气体从喷嘴中以一定流量喷出，电弧引燃后，焊丝末端、电弧及熔池被CO2气体所包围，可防止空气对熔化金属的有害作用。
图10－17 CO2保护焊
然而，CO2是强氧化性气体，在焊接过程中会使焊缝金属氧化、合金元素烧损，产生气孔和夹杂等，导致焊缝力学性能降低。因此，需采用含Mn、Si等较高的焊丝，焊接低碳钢常用H08MnSiA焊丝，焊接低合金结构钢常用H08Mn2SiA焊丝。
CO2保护焊电弧热量集中，加热面积小，且有CO2气流的冷却作用，因此工件焊接变形小；焊缝含氢量少，抗裂性较高。但CO2保护焊飞溅较大，焊缝成型不够光滑美观。因此主要适用于焊接低碳钢和强度级别不高的普通低合金钢，且主要用于成批生产薄板件的长直缝和环缝，如汽车和机车车辆的车体等结构件的焊接。
(2)CO2保护半自动焊：CO2保护半自动焊的操作与半自动熔化极氩弧焊基本相似，送丝与保证弧长是自动的，但电弧移动靠焊工手持焊炬进行操作。因此，单件、小批生产和不规则的焊缝均采用半自动CO2保护焊，而强度级别高的普通低合金钢宜采用氩气和CO2混合气体保护焊。
(三)气焊
气焊是用可燃气体和助燃气体混合燃烧放出的热量将焊件和焊丝熔化进行熔焊的方法。最常用的可燃气体是乙炔(C2H2)，助燃气体是氧气，两者燃烧时形成氧－乙炔焰。
1．气焊的三种火焰
气焊时若氧气和乙炔气的比例为1．0～1．2，将正好调到氧和乙炔同时耗尽，则火焰为正常的中性焰，由焰心、内焰和外焰三部分构成，内焰温度最高，可达3000～3200℃(图10－18a)，可用于焊接低碳钢、中碳钢、不锈钢、紫铜、铝及铝合金的薄板件。若氧气流量相对偏多，火焰中含过剩的氧，则为氧化焰，这种焰有利于降低焊接区内的氢，但氧化性强，只适宜于焊接黄铜和镀锌薄钢板。
图10－18 气焊火焰及设备
a．火焰形状 b．气焊设备
若乙炔量相对偏多，则为还原性碳化焰，有利于降低焊接区内的氧，但会使焊接处增碳、增氢，只适宜于焊接铸铁、高碳钢、高速钢、硬质合金等。
气焊火焰的种类和填充材料应与被焊材料相匹配，并在焊接合金钢、铸铁、铝及铜时，要用气焊熔剂(即焊粉)起保护作用。气焊所用设备及其管路系统，如图10－18b所示。
2．气焊特点及应用
气焊时使用不带涂料的焊丝填充金属，焊嘴倾角由引弧时的90°逐步过渡到40°～50°(图10－19)。气焊与电弧焊相比，其热源的温度较低，热量分散，加热缓慢，工件变形严重，接头质量不高。并且，生产效率也低，通常只适用于3mm以下的薄板焊接和工件缺陷的修补。
图10－19 气焊过程(单位：mm)
a．气焊示意 b．焊嘴倾角
氧－乙炔焰除焊接、焊补外，也可用于焊件的预热和作为钎焊的热源等。此外，在锅炉制造、重型机械和石油化工等行业，还广泛应用电渣焊来制造各种大型铸－焊、锻－焊的复合结构。电渣焊可焊接碳钢、合金钢及铸铁，也可用来焊接有色金属。