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焊接工程工艺讲解

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目录

01

焊接技术基本原理

02

常用焊接方法分类

03

工艺参数控制要点

04

焊接缺陷与防治

05

质量检测标准

06

安全操作规范

01

焊接技术基本原理

焊接冶金反应基础

金属熔合与结晶过程

合金元素烧损与补偿

气体与熔池相互作用

焊接过程中，母材和填充材料在高温下熔化形成熔池，随后冷却结晶形成焊缝。此过程涉及晶粒生长、相变及元素扩散等冶金现象，直接影响焊缝的力学性能和耐腐蚀性。

焊接时保护气体（如CO₂、Ar）或焊剂分解产生的气体与熔池发生化学反应，可能形成气孔或夹杂物。需通过优化保护气体配比和焊接参数控制气体逸出行为。

高温下合金元素（如Mn、Si）易氧化烧损，需通过焊丝成分设计或焊剂添加进行补偿，确保焊缝化学成分符合标准要求。

热传导与熔池形成

热源能量分布特性

电弧焊、激光焊等不同热源的能量密度和热影响区范围差异显著，直接影响熔深和热输入。例如，激光焊能量集中，可实现窄而深的熔池，而电弧焊热影响区较宽。

熔池流动与成形控制

熔池内金属液受电磁力、表面张力及重力作用产生对流，影响焊缝成形。通过调整焊接速度、电流波形可优化熔池流动状态，避免咬边或驼峰焊道缺陷。

热循环对组织的影响

焊接热循环（加热-冷却速率）决定焊缝及热影响区的显微组织。例如，快速冷却易形成马氏体，需通过预热或后热调控冷却速率以避免冷裂纹。

焊接接头类型分类

对接接头需根据板厚选择V型、U型或双面坡口，以保障焊透性。厚板焊接常采用多道焊工艺，并配合层间温度控制减少残余应力。

对接接头与坡口设计

角焊缝广泛应用于箱体结构，其焊脚尺寸和喉部厚度需按受力方向计算。疲劳载荷下建议采用全熔透角焊缝以提高寿命。

角接接头承载特性

搭接接头多用于薄板连接，电阻点焊或缝焊可实现高效自动化生产，但需严格控制电极压力和通电时间以保证焊核质量。

搭接接头与电阻焊应用

如T型接头、端接接头等，需结合结构受力特点选择焊缝布置方式，必要时采用加强盖板或塞焊补强设计。

特殊接头形式

02

常用焊接方法分类

电弧焊技术（SMAW/GTAW）

手工电弧焊（SMAW）

利用焊条与工件间产生的电弧热熔化金属，适用于多种金属材料焊接，操作灵活但效率较低，需频繁更换焊条并清理焊渣。

钨极惰性气体保护焊（GTAW）

采用非消耗性钨电极和惰性气体保护焊缝，焊接质量高且无飞溅，适用于薄板、不锈钢及有色金属焊接，但对操作者技术要求较高。

熔化极气体保护焊（GMAW）

通过连续送丝和惰性/活性混合气体保护实现高效焊接，适用于自动化生产，尤其适合碳钢、铝材的中厚板焊接。

埋弧焊（SAW）

电弧在焊剂层下燃烧，适用于长直焊缝或环缝的大批量焊接，具有熔深大、效率高的特点，但仅限平焊或横焊位置。

气焊与气割工艺

氧乙炔焊接

利用乙炔与氧气混合燃烧产生高温火焰熔化母材和焊丝，适用于薄钢板、铸铁及有色金属的修补焊接，但热影响区较大且变形明显。

氧丙烷切割

通过预热火焰和高压氧气流实现金属切割，成本低于氧乙炔且安全性更高，广泛用于碳钢的中厚板下料作业。

气焊钎焊工艺

采用铜基或银基钎料配合助焊剂进行连接，工作温度低于母材熔点，适用于精密仪器、电子元器件的密封性连接。

火焰矫正技术

通过局部加热和冷却控制金属收缩变形，用于焊接后构件形状校正，需掌握加热温度与移动速度的匹配关系。

电阻焊与特种焊接

通过高速旋转搅拌头摩擦生热使材料塑化连接，无熔化过程且变形小，特别适合铝合金、镁合金等轻量化材料焊接。

摩擦搅拌焊（FSW）

01

04

03

02

真空环境下利用电子束轰击工件实现深熔焊，能量集中且无氧化，适用于航空航天用钛合金、高温合金的关键部件焊接。

电子束焊接

利用电极压力和大电流通过接触面产生电阻热实现连接，点焊适用于汽车车身薄板搭接，缝焊用于密封性要求高的容器制造。

点焊与缝焊

高能量密度激光束实现精密焊接，热影响区极窄且穿透力强，广泛应用于医疗器械、电子元件及高强钢的微连接领域。

激光焊接技术

03

工艺参数控制要点

电流电压匹配原则

电弧稳定性优化

电流与电压需精确匹配以维持电弧稳定，过高电流易导致飞溅和烧穿，过低则可能产生未熔合缺陷。推荐采用焊接设备厂商提供的参数曲线进行动态调整。

材料厚度关联性

薄板焊接需降低电流避免热输入过大，厚板则需提高电流确保熔深，同时匹配相应电压以保持熔池形态可控。

极性选择影响

直流反接（电极接正极）适用于大多数钢材以增加熔深，直流正接（电极接负极）则用于铝材等氧化层清理需求高的场景。

焊接速度与角度控制

速度与热输入平衡

过快焊接易导致未焊透或焊缝成型不良，过慢则引发热影响区晶粒粗化。需根据材料导热系数和坡口形式调整，例如不锈钢焊接速度需高于碳钢。

焊枪角度规范

平焊时保持焊枪与