焊接的种类和适用范围(焊接的分类及应用)

金属焊接是指两个分离的金属物体(同种金属或异种金属)通过加热或加压或两个同时作用使原子(分子)结合的一种连接方法。焊接是各种金属制品制造业的重要加工工艺。焊接不仅可以解决各种钢材的连接，还可以解决铝、铜、钛、镍等有色金属和锆等难熔金属材料的连接。

一、焊接方法的分类

方法根据家族法，焊接可分为熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊包括电弧焊、气焊、铝热焊、电渣焊、电子束焊和激光焊。压力电阻对焊、电阻点(缝)焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、锻造焊和扩散焊；钎焊包括火焰钎焊、感应钎焊、熔炉钎焊、盐浴钎焊和电子束钎焊。电弧焊包括焊条电弧焊、埋弧焊、埋弧焊、非埋弧焊、等离子弧焊、螺柱焊等。气体分裂氢氧焊、氧乙炔焊和液化气体(气体)焊。本章重点介绍常用的电弧焊方法。

二、焊接方法的选择

在选择焊接方法时，必须满足以下要求:能保证焊接产品质量优良可靠，生产率高，生产成本低，能获得良好的经济效益。影响这些方面的因素总结如下。

(一)产品结构特点。

1.产品结构类型

按照结构，焊接产品大致可以分为四大类:结构、机械零件、半成品、微电子。这些结构不同的产品，由于长度、形状、焊接位置不同，焊接方法也不同。

结构产品中的常规长焊缝和环焊缝应采用埋弧焊和金属电弧焊。焊条电弧焊用于打底焊和短焊缝的焊接。一般机械产品的接头都比较短。根据精度要求，选用熔化极电弧焊(一般厚度)、电渣焊、气焊(厚件)、电阻焊(薄件)、摩擦焊(圆形截面)或电子束焊(高精度)。半成品应选用埋弧焊、金属电弧焊和高频焊。微电子设备的接头主要要求密封、导电、发热程度低等。应采用电子束焊、激光焊、超声波焊、扩散焊、钎焊和电容储能焊。

对于不同结构的产品，通常有几种焊接方式可供选择，所以要综合考虑产品的其他特性。

2.工件厚度

工件的厚度在一定程度上可以决定所采用的焊接方法。由于使用的热源不同，每种焊接方法都有一定的适用范围。当在推荐的厚度范围内焊接时，更容易控制焊接质量并保持合理的生产率。各种焊接方法的推荐厚度范围如图3-1所示。

3.接头形式和焊接位置

根据产品的应用要求和所用基材的厚度和形状，设计的产品可采用对接、搭接、角接等几种类型的接头形式，其中对接适用于大多数焊接方式。钎焊一般只用于连接面积大、材料厚度小的搭接接头。

产品中各接头的位置往往是根据产品的结构要求和受力情况来确定的。这些接头可能需要在不同的位置焊接，包括平焊、横焊、竖焊、仰焊和全位置焊。平焊是最简单也是最常用的焊接方法，这样可以将产品接头尽量放在平焊位置，既能保证良好的焊接质量，又能获得较高的生产率。主要可以采用埋弧焊和熔化极电弧焊。焊接薄板时采用熔化极电弧焊，中厚板采用气焊，厚度超过30mm时一般采用电渣焊。

4.母体金属的性质

(1)母材的物理性能母材的物理性能，如导热性、导电性、熔点等，直接影响其可焊性和焊接质量，如铜、铝及其合金。应选择热输入大、熔透能力高的焊接方法。

(2)母材的机械性能焊接材料的机械性能，如强度、塑性和硬度，会影响焊接过程的顺利进行。塑性温度范围较窄的金属，如铝和镁，不能进行电阻焊，但低碳钢可以。

另一方面，不同的焊接方法对焊接金属和热影响区的金相组织和力学性能有不同的影响，会不同程度地影响产品的使用性能。所选用的焊接方法也便于通过控制热输入来控制熔化深度、熔合比和热影响区，从而获得与母材力学性能相近的焊接接头。如电渣焊和埋弧焊，由于热量大，焊接接头的冲击韧性降低。

(3)母材的冶金性能直接受材料化学成分的影响，也影响材料的焊接性。普通碳钢和低合金钢的合金元素少，含碳量低，可采用普通电弧焊。对于铝、镁及其合金等活性有色金属，不应使用CO。焊接、埋弧焊和惰性气体保护烘烤，例如TIG焊、MIG焊等。对于不锈钢，焊条电弧焊、氩弧焊、埋弧焊等。可以采用，特别是氩弧焊，保护效果好，更能满足不锈钢耐腐蚀的要求。对于钛、锆等难熔金属，真空电子束焊接效果最好，因为其气体溶解度高，焊后容易脆化。

此外，一些合金元素较多的金属材料采用不同的焊接方法，使焊缝具有不同的熔合比，从而影响焊缝的化学成分和性能。例如，淬硬能力高的金属应采用较慢的冷却速度进行焊接，并在焊接前进行预热，而电阻焊不适合淬硬钢。对于冶金相容性差的异种金属，可采用非液相焊接方法，如钎焊、扩散焊、爆炸焊等。

(2)生产条件

在选择焊接方法制造特定产品时，需要考虑制造商的设计和制造技术条件、焊工的操作技术水平以及所使用的焊接设备和焊接材料。

三。常用电弧焊方法的适用范围

常用的电弧焊方法包括焊条电弧焊、埋弧焊、金属惰性气体保护焊(MIG)、CO2气体保护焊(MAG)、非金属惰性气体保护焊(TIG)、等离子弧焊等。其特点和适用范围见本章相应部分。常用材料和常用电弧焊方法的适用范围见表3-1。