焊接讲堂-020各种焊接方法的比较

mechen

[原創 2013-11-10 23:30]

从原理、特点，冶金反应，熔滴过渡，电弧控制，焊接材料， 从原理、特点，冶金反应，熔滴过渡，电弧控制，焊接材料，适用范围等方面 比较各种焊接方法。

一、埋弧焊 Submerged Metal ArcWelding (SMAW)

埋弧焊是以颗粒状焊剂为保护介质，电弧掩藏在焊剂层下的一种熔化极电 焊接方法。埋弧焊的施焊过程由三个环节组成：1 在焊件待焊接缝处均匀堆敷足 够的颗粒状焊剂；2 导电嘴和焊件分别接通焊接电源两级以产生焊接电弧；3 自 动送进焊丝并移动电弧实施焊接。

埋弧焊的主要特点如下：1、电弧性能独特（1）焊缝质量高熔渣隔绝空气保 护效果好，电弧区主要成分为 CO2，焊缝金属中含氮量、含氧量大大降低，焊接 参数自动调节，电弧行走机械化，熔池存在时间长，冶金反应充分 ，抗风能力 强，所以焊缝成分稳定，力学性能好； （2）劳动条件好 熔渣隔离弧光有利于焊 接操作；机械化行走，劳动强度较低。2、弧柱电场强度较高 比之熔化极气体保 护焊有如下特点： （1）设备调节性能好，由于电场强度较高，自动调节系统的灵 敏度较高，使焊接过程的稳定性提高； （2）焊接电流下限较高。3、生产效率高 由于焊丝导电长度缩短，电流和电流密度显著提高，使电弧的熔透能力和焊丝的 熔敷速率大大提高；又由于焊剂和熔渣的隔热作用，总的热效率大大增加，使焊 接速度大大提高。

冶金反应：焊剂参与冶金反应，Si 、Mn 被还原，C 部分烧毁，限制杂质 S、P 去 H，防止产生氢气孔。

熔滴过渡：渣壁过渡

电源：直流电源用于小电流情况,等速送丝，自身电弧调节；大电流一般用交流电源， 变速送丝（SAW 焊丝一般较粗） ，弧压反馈电 弧调节 焊接材料： 焊丝和焊剂。 焊丝和焊剂的选配必须保证获得高质量的焊接接头， 同时又要尽可能减低成本，还要注意适用的电流种类和极性。

适用范围：由于埋弧焊熔深大、生产率高、机械操作的程度高，因而适于焊 接中厚板结构的长焊缝。在造船、锅炉与压力容器、桥梁、超重机械、核电站结 构、海洋结构、武器等制造部门有着广泛的应用，是当今焊接生产中最普遍使用 的焊接方法之一。 埋弧焊除了用于金属结构中构件的连接外，还可在基体金属 表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。 随着焊接冶金技术与焊接材料生产技术的发 展，埋弧焊能焊的材料已从碳素结构钢发展到低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等 以及某些有色金属，如镍基合金、钛合金、铜合金等。由于自己的特点，其应用 也有一定的局限性，主要为： （1）焊接位置的限制，由于焊剂保持的原因，如不 采用特殊措施， 埋弧焊主要用于水平俯位置焊缝焊接， 而不能用于横、 立、 仰焊； （2）焊接材料的局限，不能焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金，主要用于 焊接黑色金属； （3）只适合于长焊缝焊接切，且不能焊接空间位置有限的焊缝； （4）不能直接观察电弧； （5）不适用于薄板、小电流焊。

二、熔化极气体保护焊（GMAG）

GMAG 属于用电弧作为热源的熔化焊方法，其电弧建立在连续送进的焊丝 与熔池之间熔化的焊丝金属与母材金属混合而成的熔池在电弧热源移走后结晶 形成焊缝并把分离的母材通过冶金方式连接起来。

CO2 焊接的特点： （1）在焊接电弧高温作用下 CO2 会分解成 CO、O2 和 O， 对电弧具有叫强烈的压缩作用， 从而导致该焊接方法的电弧形态具有弧柱直径较 小，弧跟面积小且往往难于覆盖焊丝端部全部熔滴的特点，因此熔滴受到的过渡 阻力（斑点力）较大而使熔滴粗化，过渡路径轴向性变差，飞溅率大； （2）对焊 接区保护良好， 2 的密度是常用保护气体中最大的， CO 加上 CO2 气体受热分解后， 体积增大，因此保护较好； （3）能量相对集中，熔透能力较大； （4）生产成本低， 节约电能。 （5）工艺和技术上还具有焊接区可见度好，便于观察、操作；焊接热 影响区和焊接变形较小；熔池体积较小结晶速度较快，全位置焊接性能良好；对 锈污敏感度低的优点。

冶金特性： （1） 、合金元素的氧化 CO2 焊时，在电弧高温作用下，CO2 会分解成 CO、O2 和 O，在焊接条件下，CO 不溶于金属，也不参与反应，而 CO2 和 O 都有强烈的氧化性，使 Fe 及其它合金元素氧化。 、脱氧及焊缝金属的合金 （2） 化 通常在焊丝中加入一定量的脱氧剂进行脱氧，此外，剩余的脱氧剂作为合金 元素留在焊缝中，以弥补氧化烧损损失并保证焊缝的化学成分要求。

（1）、短路过渡（短弧、细丝、小电流）熔滴过渡：适用于薄板全位置焊接；  （2） 、熔滴过渡：细颗粒过渡，粗丝、长弧、大电流焊接； （3） 、潜弧射滴过渡（很少用） 。 电源：平特性电源（单旋钮调节） 、直流反接、等速送丝。

焊接材料：CO2 气体和焊丝

适用范围：目前 CO2 气体保护焊广泛应用于机车制造、船舶制造、汽车制 造、采煤机械制造等领域。适用于焊接低碳钢、低合金钢、低合金高强钢，但是 不适合于焊接有色金属、不锈钢。尽管有资料显示 CO2 气体保护焊可以用于不 锈钢的焊接，但不是焊接不锈钢的首选。

三、钨极氩弧焊（GTAW 或 TIG）

钨极氩弧焊是以难熔金属钨或其合金棒作为电源一极， 采用惰性气体氩气作 为保护气体，利用钨极与工件之间产生的电弧热作为电源，加热并熔化工件和填 充金属的一种焊接方法。

特点：由于电弧是在氩气中进行燃烧，因此具有以下优缺点：1） 氩气具有 极好的保护作用，能有效的隔绝周围空气；它本身既不与金属起化学反应，也不 溶于金属，使得焊接过程中的冶金反应简单易控制，因此获得较高质量的焊缝提 供良好条件。2）钨极电弧非常稳定，即使在很小电流情况下（<10A）仍可稳定 燃烧，特别适用于薄板材料焊接。3）热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入 容易调整所以这种焊接方法可进行全方位焊接， 也是实现单面焊双面成型的理想 方法。 4）由于填充焊丝不通过电流，故不产生飞溅，焊缝成型美观。5)交流氩 弧焊在焊接过程中能够自动清除焊件表面的氧化膜作用，因此，可成功地焊接一 些化学活泼性强的有色金属，如铝、镁及合金。6）钨极承载电流能力较差，过 大的电流会引起钨极的熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池而引起夹钨。因此， 熔敷速度小、熔深浅、生产率低。7）采用氩气较贵，熔敷率低，且氩弧焊机有 较复杂，和其他焊接方法（如焊条电弧焊、埋弧焊、CO2-气体保护焊）比 较，生产成本较高。8）氩弧周围受气流影响较大，不易室外工作。

熔滴过渡：有填丝时搭桥过渡

电源：陡降电源、直流正接； 焊铝采用交流、陡降电源，需引弧、稳弧措 施 焊接材料：保护气体、钨极

适用范围：广泛用于工业生产，特别是航空航天等军工和尖端工业技术所 用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等金属的焊接，如钛合金的 导弹壳体，飞机上的一些薄壁容器等。

四、等离子弧焊（PAW）

借助水冷喷嘴等措施，可以使电弧的弧柱区横截面积减小，电弧的温度、能 量密度、等离子的流速都显著提高，这种用外部拘束使弧柱受到压缩的电弧称为 等离子弧。

等离子弧是电弧的一种特殊形式，是一种具有高能量密度的电弧，仍然是气体导 电现象。 等离子弧焊接是利用等离子弧的热量加热＆熔化工件和母材实现焊接的 方法。

特点： （1）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，10～12mm 厚 度钢材可不开坡口， 能一次焊透双面成形， 焊接速度快， 生产率高， 应力变形小。 （2）焊缝截面成酒杯状，无指状熔深问题。 （3）电弧挺直性好，受弧长波动的 影响，熔池的波动小。 （4）电弧稳定 0.1A，仍具有较平的静特性，配用恒流源， 可很好的进行薄板的焊接（0.1mm）（5）钨极内缩，防止焊缝夹钨（6）采用小 。 孔焊接技术，实现单面焊双面成形。 （7）设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接，焊枪的可达性比 TIG 差。 （8）电弧直径小，需要焊枪轴线与焊缝中线更准确地对中。

冶金反应：单一，只有蒸发 电源：陡降电源、直流正接；焊接铝镁时用交流、陡降电源、需引弧、稳弧 措施 焊接材料：保护气体、钨极。

适用范围：广泛用于工业生产，特别是航空航天等军工和尖端工业技术所用 的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等金属的焊接，如钛合金的导 弹壳体，飞机上的一些薄壁容器等。

五、电渣焊

如前面所述，电渣焊是以熔渣的电阻热为能源的焊接方法。焊接过程是在立焊位置、在由两工件端面与两侧水冷铜滑块形成的装配间隙内进行。焊接时利用电流通过熔渣产生的电阻热将工件端部熔化。根据焊接时所用的电极形状，电渣焊分为丝极电渣焊、板极电渣焊和熔嘴电渣焊。电渣焊的优点是：可焊的工件厚度大(从30mm到大于1000mm)，生产率高。主要用于在断面对接接头及丁字接头的焊接。电渣焊可用于各种钢结构的焊接，也可用于铸件的组焊。电渣焊接头由于加热及冷却均较慢，热影响区宽、显微组织粗大、韧性、因此焊接以后一般须进行正火处理。

六、高频焊

同频焊是以固体电阻热为能源。焊接时利用高频电流在工件内产生的电阻热使工件焊接区表层加热到熔化或接近的塑性状态，随即施加(或不施加)顶锻力而实现金属的结合。因此它是一种固相电阻焊方法。高频焊根据高频电流在工件中产生热的方式可分为接触高频焊和感应高频焊。接触高频焊时，高频电流通过与工件机械接触而传入工件。感应高频焊时，高频电流通过工件外部感应圈的耦合作用而在工件内产生感应电流。高频焊是专业化较强的焊接方法，要根据产品配备专用设备。生产率高，焊接速度可达30m/min。主要用于制造管子时纵缝或螺旋缝的焊接。

七、气焊

气焊是用气体火焰为热源的一种焊接方法。应用最多的是以乙炔气作燃料的氧-乙炔火焰。由于设备简单使操作方便，但气焊加热速度及生产率较低，热影响区较大，且容易引起较大的变形。气焊可用于很多黑色金属、有色金属及合金的焊接。一般适用于维修及单件薄板焊接。

八、气压焊

气压焊和气焊一样，气压焊也是以气体火焰为热源。焊接时将两对接的工件的端部加热到一定温度，后再施加足够的压力以获得牢固的接头。是一种固相焊接。气压焊时不加填充金属，常用于铁轨焊接和钢筋焊接。

九、爆炸焊

爆炸焊也是以化学反应热为能源的另一种固相焊接方法。但它是利用炸药爆炸所产生的能量来实现金属连接的。在爆炸波作用下，两件金属在不到一秒的时间内即可被加速撞击形成金属的结合。在各种焊接方法中，爆炸焊可以焊接的异种金属的组合的范围最广。可以用爆炸焊将冶金上不相容的两种金属焊成为各种过渡接头。爆炸焊多用于表面积相当大的平板包覆，是制造复合板的高效方法。

十、摩擦焊

摩擦焊是以机械能为能源的固相焊接。它是利用两表面间机械摩擦所产生的热来实现金属的连接的。摩擦焊的热量集中在接合面处，因此热影响区窄。两表面间须施加压力，多数情况是在加热终止时增大压力，使热态金属受顶锻而结合，一般结合面并不熔化。摩擦焊生产率较高，原理上几乎所有能进行热锻的金属都能摩擦焊接。摩擦焊还可以用于异种金属的焊接。要适用于横断面为圆形的最大直径为100mm的工件。

十一、超声波焊

超声波焊也是一种以机械能为能源的固相焊接方法。进行超声波焊时，焊接工件在较低的静压力下，由声极发出的高频振动能使接合面产生强裂摩擦并加热到焊接温度而形成结合。超声波焊可以用于大多数金属材料之间的焊接，能实现金属、异种金属及金属与非金属间的焊接。可适用于金属丝、箔或2～3mm以下的薄板金属接头的重复生产。

十二、电阻焊

焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生 的电阻热，将其加热到熔化或塑性状态，形成原子间的结合。

优点：1）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过 程简单。 2）加热时间短、热量集中、故热影响区小，变形与应力也小，通常在 焊后不必安排校正和热处理工序。 3）不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、 乙炔、氩等焊接材料，焊接成本低。4）操作简单，易于实现机械化和自动化， 改善了劳动条件。 5）生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以 和其他制造工序一起编到组装线上。但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。

缺点： 1）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工 件的破坏性试验来检查，以及靠各种监控技术来保证。 2）点、缝焊的搭接接 头不仅增加了构件的重量，且因在两板间熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强 度和疲劳强度较低。 3） 设备功率大， 机械化自动化程度较高， 使设备成本较高、 维修较困难，并且常用的大功率单相交流焊机不利于电网的正常运行。

适用范围：在汽车、飞机、仪器、家电、建筑用的钢筋、等行业有广泛应用 适用材料广泛，只是易氧化金属的电阻焊焊接性稍差。

十三、钎焊

钎焊的能源可以是化学反应热，也可以是间接热能。它是利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料，经过加热使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料及入到接头接触面的间隙内，润湿被焊金属表面，使液相与固相之间互扩散而形成钎焊接头。因此，钎焊是一种固相兼液相的焊接方法。钎焊加热温度较低，母材不熔化，而且也不需施加压力。但焊前必须采取一定的措施清除被焊工件表面的油污、灰尘、氧化膜等。这是使工件润湿性好、确保接头质量的重要保证。钎料的液相线湿度高于450℃而低于母材金属的熔点时，称为硬钎焊；低于450℃时，称为软钎焊。根据热源或加热方法不同钎焊可分为：火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、电阻钎焊等。钎焊时由于加热温度比较低，故对工件材料的性能影响较小，焊件的应力变形也较小。但钎焊接头的强度一般比较低，耐热能力较差。钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、铜等金属材料，还可以连接异种金属、金属与非金属。适于焊接受载不大或常温下工作的接头，对于精密的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用。

十四、扩散焊扩散焊

一般是以间接热能为能源的固相焊接方法。通常是在真空或保护气氛下进行。焊接时使两被焊工件的表面在高温和较大压力下接触并保温一定时间，以达到原子间距离，经过原子朴素相互扩散而结合。焊前不仅需要清洗工件表面的氧化物等杂质，而且表面粗糙度要低于一定值才能保证焊接质量。扩散焊对被焊材料的性能几乎不产生有害作用。它可以焊接很多同种和异种金属以及一些非金属材料，如陶瓷等。扩散焊可以焊接复杂的结构及厚度相差很大的工件。

十五、激光焊

激光焊接的工艺参数。

1、功率密度。功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在104~106w/cm2。

2、激光脉冲波形。激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。

3、激光脉冲宽度。脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

4、离焦量对焊接质量的影响。激光焊接通常需要一定的离做文章一，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。

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yuwen

沙发，顶一个，谢谢分享

liuyu1029

沙发，顶一个，谢谢分享,学习了

阿谢克那·李

更加深刻学习焊接专业知识，感谢mechen精心的付出 ，顶顶mechen！

myyeh

谢谢分享----感谢mechen

草地飞龙

感谢版主的支持！

欣蔚格格

回帖是美德对吗，{:soso_e160:}

specter119

感谢楼主分享自知识