常用压力焊及钎焊

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742页（4486字）

(一)电阻焊

电阻焊是利用电流通过两个被焊工件的接触处所产生的电阻热，将该处金属迅速加热到塑性状态或熔化状态，然后对焊件施加一定压力，使被焊工件接合面相互紧密接触并产生一定的塑性变形而形成焊接接头的焊接方法。按其接头形式可分为点焊、缝焊、对焊三种，如图10－24所示。

图10－24 电阻焊示意

a．点焊 b．缝焊 c．对焊 1．固定电极 2．移动电极

1．点焊

(1)点焊过程：点焊是利用柱状电极加压通电，在被焊工件的接触面之间形成许多单独的焊点，将两工件连接在一起的焊接方法。焊接时，首先将表面已清理好的工件叠合，置于两电极间预压夹紧，使被焊工件紧密接触，然后接通电流，使接触处产生电阻热。

由于电极是由中间通水冷却、导热性良好的铜合金制成，它与被焊工件间接触电阻所产生的热被电极传走，故热量主要集中在工件接触处，将该处金属加热到熔化状态而形成熔核。熔核周围的金属则被加热到塑性状态，在压力作用下形成紧密封闭的塑性金属环，围住熔化核心，使其不至于外溢。这时切断电流，熔核金属在压力作用下冷却和结晶，即获得组织致密的焊点。

焊接第二点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，产生电流分流现象(图10－25a)，焊接处电流减小影响焊接质量，因此两点之间应有一定距离，工件厚度愈大，材料导电性愈好，分流现象愈严重，点距愈应加大。不同材料及不同厚度工件焊点间最小距离如表10－8所示。

图10－25 点焊过程及接头

a．分流现象 b．接头形式

表10－8 点焊、缝焊接头推荐使用尺寸(mm)

(2)点焊工艺：焊点的直径大小直接决定了接头承载能力，一般取焊点直径d=2t+3(t为板厚)，并根据焊件接头形式(图10－25b)选取焊点直径和最小搭边宽度，如表10－8所示。

由于熔化金属不与外界空气接触，故点焊焊点强度高，工件表面光滑，焊件变形小。主要用于焊接薄板冲压壳体结构，如厚度为0．05～6．0mm的低碳钢、不锈钢、铜合金、钛合金和铝镁合金等。广泛应用于汽车、飞机、电子管、仪表等的制造，有时还可从10μm的精密电子器件扩大到直径为30mm的钢筋框梁构件。

2．缝焊

缝焊又称滚焊，是在两个被焊工件的接触面间形成许多连续的焊点，而将两工件连接起来的焊接方法。其焊接过程与点焊相似，可以认为是连续的点焊过程，所不同的是缝焊时用转动的圆盘状电极来代替点焊时用的圆柱电极。当压紧焊件的圆盘电极转动并断续通电时，工件从两圆盘电极之间通过，两工件接触面间就形成许多连续而重叠的焊点，从而获得紧密的焊缝。

缝焊后工件不仅表面光滑平整，而且焊缝具有较高的强度和气密性，因此常用来焊接要求密封性好的薄壁容器，如油箱及烟道等。缝焊分流现象严重，一般只适用于板厚3mm以下薄板结构，可以焊接低碳钢、低合金钢、铝及铝合金等材料。

3．对焊

对焊是使两个被焊工件沿整个接触面连接起来的焊接方法。根据焊接过程和操作方法的不同，分电阻对焊和闪光对焊。

(1)电阻对焊：先把两个被焊工件装在对焊机的两个电极夹具中对正、夹紧，并施加预压力使两工件的端面互相挤紧，然后通电。当强电流通过被焊工件的接触处时产生阻热，使两被焊工件的接触处迅速被加热到塑性状态，再切断电流，同时向工件施加压力，接触处便产生一定的塑性变形而形成接头，如图10－26a所示。

图10－26 对焊示意

a．电阻对焊 b．闪光对焊 c．对焊接头形式

电阻对焊操作简便，端头挤出的金属少，容易除掉，接头外形较匀称。但焊前对被焊工件表面的清理要求较高，否则易引起接触面加热不均匀。另外，因焊后接合面上有残留氧化物夹渣及晶粒粗大等原因，接头强度较低。

电阻对焊一般适用于焊接截面简单(如圆形、方形等)、直径小于20mm且强度要求不高的杆件，以及中小直径的管件等。

(2)闪光对焊：根据操作方法不同，分为连续闪光对焊和预热闪光对焊。

连续闪光对焊是将被焊工件夹在夹具内，先接通电源，然后使两被焊工件逐渐移动相互接触。因接触面上只有某些点真正接触，强电流通过这些点产生电阻热，使这些点迅速被加热、熔化甚至汽化，再在电磁力作用下，液体金属发生爆破，形成闪光现象。继续移动工件，产生新的接触点，则闪光现象连续出现。待焊件被加热到其端面全部熔化时，迅速对焊件加压，并切断电流，焊件在压力下产生塑性变形而焊在一起，如图10－26b所示。

预热闪光对焊和连续闪光对焊的不同处是焊前要进行预热。预热也在对焊机上进行，其方法通常分为电阻预热和断续闪光预热两种。电阻预热是在工件上稍加压力，使接触面贴紧，然后连续或断续通电将工件加热；断续闪光预热是在电流接通的情况下，把工件交替地接触和离开，每次接触都要引起短暂的闪光过程，待被焊处预热到一定温度后，再按连续闪光焊法焊接。

闪光对焊接头中的氧化物、夹渣物较少，因而焊缝的强度和塑性均较高，但金属损耗多，焊后接头处有毛刺，设备也较复杂。

闪光对焊可用于相同金属或异种金属(铜－钢、铝－钢、铝－铜等)的焊接，可焊接直径0．01mm的金属丝，也可以焊接截面积为0．1mm的钢。目前已广泛应用于刀具、钢筋、锚链、导线连接、自行车车圈、钢轨和管道等的焊接生产。

(3)对焊工艺：为了保证对焊质量，必须使两件接触端面均匀加热，因此要求对焊工件接触端面形状尺寸相同或相近，如图10－26c所示。

上述各种电阻焊均是生产率极高的焊接方法，可以在短时间(百分之一秒到几十秒)内获得焊接接头，不用填充金属和焊剂，因而节省材料。焊缝表面平整，焊接变形小，可以焊接异种金属，且工作电压很低，一般仅几伏到十几伏，没有弧光和有害辐射。但是，对焊需要大功率的焊接电源和较复杂的机械设备，焊前工件清理要求高，且受焊件大小及接头形式的限制。

(二)摩擦焊

摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动(一个焊件固定不动，另一个焊件旋转)和相互摩擦所产生的热量，使工件端面被加热到高温塑性状态，然后使旋转焊件停止转动，并在固定焊件另一端迅速顶锻加压，使两焊件产生塑性变形而焊接起来的压焊工艺，如图10－27所示。

图10－27 摩擦焊

a．焊接示意图 b．接头形式

摩擦焊接头组织致密，不易产生气孔、夹渣等缺陷，接头质量好，可焊接同种或异种金属。广泛应用于实心圆形工件、棒料及管子的对接。

(三)钎焊

钎焊是利用比被钎焊金属熔点低的钎料作为填充金属，把被钎焊金属连接起来的方法。

1．钎焊工艺过程

钎焊过程是先对被钎焊工件接触表面清洗后，以搭接形式进行装配，把钎料放于装配间隙附近或装配间隙内。当工件与钎料一起加热到稍高于钎料的熔化温度后，钎料熔化并借助毛细管作用，被吸入和充满被焊工件装配间隙之间，于是被钎焊金属和液态钎料间进行相互溶解和扩散作用，冷凝后即形成钎焊接头。

钎焊时，由于加热会使已清净的金属表面重新发生氧化而难以钎焊，故一般需采用熔剂。例如电烙铁钎焊收音机零件时，通常用“焊锡”作钎料，还必须用“松香”或“焊锡膏”作熔剂方可钎焊。熔剂的主要作用是清除钎焊金属和钎料表面的的氧化物及油污，以液态薄层覆盖钎焊金属和钎料表面，隔绝空气中的氧对它们的有害作用，同时起界面活性作用，改善液态钎料流入间隙的性能(即润滑性)。

2．钎焊分类及应用

根据钎料的熔点不同，钎焊可分为两大类：一类是硬钎焊，即使用钎料的熔点在450℃以上，钎焊接头的强度极限可达200MPa以上，常用的有铜基、银基、铝基、镍基钎料，适用钎焊压力较大或工作温度较高的工件；另一类是软钎焊，其钎料熔点在450℃以下，钎焊接头的强度极限一般不超过70MPa，常用的有锡铅钎料(又称焊锡)，适用于钎焊受力不大或工作温度较低的工件。

3．钎焊工艺特点

根据加热方式不同，常用的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊、炉中钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、盐浴钎焊等。钎焊接头一般采用搭接接头(图10－28a)，并在设计钎焊接头时考虑焊件的装配定位和钎料安装等，如图10－28b所示。

图10－28 钎焊工艺设计

a．接头形式 b．环状钎料的安装

钎焊与熔化焊相比，钎焊加热温度低，对母材组织性能影响小，易于保证焊件尺寸精度；可实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。对工件整体加热时，可一次完成几十条或成百条缝的钎焊，生产率高。但钎焊接头强度较低，同时焊前工件装配要求比熔化焊高，要保证严格的间隙。

钎焊在电机、机械、无线电、仪表等部门都得到了广泛的应用，特别是在航空、导弹、空间技术中发挥着重要的作用，成为一种不可取代的工艺方法。