焊接

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《热加工手册》第23页（1814字）

焊接是利用加热或不加热的方法，使两部分需要连接的材料(金属或非金属)形成原子或分子间结合，从而获得永久性连接(不可逆)的一种连接方法．由于焊接件具有设计施工灵活、结构质量轻、强度和刚度较高、生产成本相对较低等优点，因此它已基本取代了铆接结构件．在船体、车辆底盘、起重及挖掘等机械的梁、柱、桁架、吊臂及锅炉等各种容器中都已广泛采用焊接结构；机座、机身、壳体及各种箱形、框形、筒形、环形构件亦已广泛采用焊接结构．

焊接的工艺方法很多，可分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类，如图1-1所示．各种方法适用的厚度范围见表1-12．

图1-1 焊接方法分类

表1-12 各种焊接方法适用的厚度范围

注：1．由于技术的发展，激光焊及等离子焊可焊厚度有增加趋势；

2．虚线表示采用多道焊．

对于不同的材料，在一定的焊接条件下，采用一定的焊接方法，获得优质焊接接头的难易程度叫做材料的可焊性．同一种材料，采用不同的焊接方法及焊接材料，其可焊性可能有很大的差别，并可通过估算和试验方法确定．常用以下公式计算碳素钢及低合金结构钢的碳当量：

碳当量对钢的可焊性的影响如表1-13所示．

表1-13 碳当量对钢的可焊性的影响

有色金属的可焊性一般比钢差．铸铁的碳的质量分数一般在3%左右，还含有一定量的杂质硫、磷和硅、锰等元素，因此铸铁的碳当量很高，可焊性差．

表1-14列出了一些常见材料适用的焊接方法。

表1-14 常用材料适用的焊接方法

注：有△表示被推荐．

采用焊接结构件应注意以下几个问题：

(1)材料的可焊性．如上所述，若必须采用可焊性较差的材料，则应在设计和工艺上采取必要的措施．

(2)结构的刚度和吸振能力．普通钢材的抗拉强度和弹性模量都比铸铁高，但吸振能力则低于铸铁．当用焊接结构代替刚度和吸振性能有高要求的铸铁件时(如机床床身、大型柴油机机身等)，不能按许用应力削减其截面，而必须考虑结构的刚度和振动．必要时还应在接头设计中采取增大刚度和阻尼的特殊措施．

(3)焊接应力和变形．必须恰当地设计结构形状、焊缝布置、焊接接头形式、坡口尺寸等，严格控制工艺，以减小焊接应力，控制焊接变形，必要时进行焊后热处理或采取其他消除或减小残余应力的措施．

(4)应力集中．焊接结构截面变化大，设计不当可能产生很大的应力集中，导致结构承载能力下降，甚至失效．在动载或低温工作条件下的高强度结构，更需采取磨削或堆焊等措施，以降低应力集中．

(5)焊接缺陷．在选材及工艺上要考虑尽可能避免焊接缺陷，重要焊缝应进行无损探伤．同时应通过试验确定缺陷的允许标准，避免对焊缝质量提出过高要求而造成浪费．

(6)焊接接头的不均匀性．焊缝及热影响区的化学成分、金相组织和力学性能都有可能不同于母材．在选择焊接材料、制定焊接工艺时，应保证接头性能符合设计要求．