第一节 焊接接头形式及焊接符号
由两个或两个以上零件用焊接组合或已经焊合的接头，称为焊接接头。
焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。
一、焊接接头及坡口形式
焊接接头形式主要有对接接头、T型接头、角接接头、搭接接头4种。其次还有十字接头、卷边接头、端接接头、锁接接头、套管接头等。应用较多的主要是对接接头（如板—板对接、管—管对接），其次是T形接头，压力容器的裙式支座与筒体的连接，多属于搭接。
两焊件表面构成夹角在135～180°之间的接头，称为对接接头。连接对接接头的焊缝形式可以是对接焊缝，也可以是角焊缝或对接与角接组合焊缝，但以对接焊缝居多。对接焊缝的坡口形式主要有I型、V型、U型、X型坡口等。常见对接接头形式如图4-1所示。
为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将焊件接头边缘加工成一定形状的坡口。坡口除保证焊透外，还能起到调节母材金属和填充金属比例的作用，由此可以调整焊缝的性能。坡口型式的选择主要根据板厚和采用的焊接方法确定，同时兼顾焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工条件等，以提高生产率和降低成本。根据GB985-88规定，焊条电弧焊常采用的坡口形式有不开坡口（I形坡口）、Y形坡口、双Y形坡口、U形坡口等。
手工电弧焊板厚6mm以上对接时，一般要开设坡口，对于重要结构，板
厚超过3mm就要开设坡口。厚度相同的工件常有几种坡口型式可供选择，Y型和U型坡口只需一面焊，可焊性较好，但焊后角变形大，焊条消耗量也大些。双Y型和双面U型坡口两面施焊，受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小，在板厚相同的情况下，双Y形坡口比Y形坡口节省焊接材料1/2左右，但必须两面都可焊到，所以有时受到结构形状限制。U型和双面U型坡口根部较宽，容易焊透，且焊条消耗量也较小，但坡口制备成本较高，一般只在重要的受动载的厚板结构中采用。表4-1例举了气焊、手工电弧焊和气体保护焊焊缝坡口几种形式和尺寸的规定。
表4-1 气焊、手工电弧焊和气体保护焊焊缝坡口形式和尺寸举例 焊件厚度/mm 焊缝符号 坡口形式与坡口尺寸/mm 名 称 焊缝形式 焊缝标注方法 1～3 不开坡口（I形坡口） 3～6 b=0～2.5 b=0～1.5 3～26 Y形坡口 α=40°～60°;b =0～3;P=1～4 20～60 U形坡口 β＝1°～8°;b=0～3;P=1～4; R =6～8;
从对接接头力学角度分析，它的受力状况较好，应力集中较小，能承受较大的静载荷或动载荷，接头效率高，是焊接结构应用最多的接头形式。为保证焊接质量，减少焊接变形和焊接材料的消耗，需要把焊件的对接边缘加工成各种形式的坡口。一般钢板厚度在6mm以下，可开I型坡口（即不开坡口，但重要结构厚度3mm时，就应开坡口）。厚度6～26mm时，采用V型或Y型坡口。厚度12～60mm，可开V型或双面Y型坡口，它可比单面V型或Y型坡口减少填充金属将近一半，焊后变形也较小。U型或双面U型坡口的填充金属量更少，焊后变形更小，但加工困难。
T型接头是将一个焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头，为T型接头。连接T型接头的焊缝形式有角焊缝、对接焊缝和组
合焊缝。坡口形式为单边V型、I型、K型、U型及带钝边J型坡口等。T型接头如图4-2。
T型接头由于焊缝向母材过渡较急剧，接头在外力作用下内部应力分布极不均匀，特别是角焊缝，其根部和过渡处都有很大的应力集中。因此这种接头承受载荷尤其是动载荷的能力较低。对于重要的T型接头，必须开坡口并焊透，或采用深熔焊接，方可大大降低应力集中。
两焊件端部构成大于30°、小于135°夹角的接头，为角接接头。其焊缝形式有对接焊缝、角焊缝，坡口形式有I型、Y型、单边Y型及K型坡口（双面单边V型坡口）。
搭接接头是指两焊件部分重叠在一起所构成的接头。其焊缝形式有角焊缝、钎焊焊缝。坡口形式有I型坡口、钎焊坡口。这种接头的强度较低，尤其是疲劳强度，只用于不重要的结构。不开坡口的搭接接头一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分长度由设计决定（通常L>2b1+2b2）。当重叠钢板面积较大时，为保证强度可分别选用圆孔内塞焊或长孔内角焊的
形式。
为了满足焊接工艺的需要，保证接头的质量，焊件需要用机械、火焰或电弧等方法开坡口。选择坡口应注意焊接材料的消耗量、可焊到程度、坡口加工条件、焊接变形等。同厚度的工件，采用双面V型坡口或Y型坡口比V型或Y型坡口可节省较多的焊接材料、电能和工时。选择适当的坡口形式，配合合理的工艺，还可有效地减小焊接变形。
坡口的加工方法可根据工件尺寸、形状及加工条件选择，一般有几种方法。一是I型坡口可在剪板机上剪切加工，然后用刨边机进行细加工。二是用刨床或刨边机加工坡口，有时也可铣削加工。三是车削，用车床或车管机加工坡口，适用于加工管子坡口。四是热切割，用气体火焰或等离子弧手工切割或自动切割机加工坡口。可切割出V型或Y型、双面Y型坡口，如球罐的球壳板坡口加工。碳弧气刨，主要用于清理焊根时的开坡口，效率高，但劳动条件差。铲削或磨削，用手工或风动工具铲削或使用砂轮机磨削加工坡口，效率很低，多用于缺陷返修时的开坡口。
二、焊缝与焊缝符号
焊缝是指焊件经焊接后所构成的结合部分。组成焊缝的金属即焊缝金属。焊缝的形状和质量将直接影响焊件或结构的性能。按焊缝结合形式可分为对接焊缝和角焊缝两大类。主要尺寸以焊缝高度、焊缝宽度和熔池深度来表示。角焊缝是沿两直角或近直角零件的交线所焊接焊缝，主要尺寸以焊脚高度和焊缝厚度表示。按焊缝在空间的位置，可分为平焊缝、立焊缝、横焊缝和仰焊缝4种。
图4-2 焊缝标注方法a)焊缝 b)焊缝正面标注方法 c)焊缝剖面标注方法
第二节 焊接电源
电弧：一种强烈而持久的气体放电现象，正负电极间具有一定的电压，
而且两电极间的气体介质应处在电离状态。引燃焊接电弧时，通常是将两电极（一极为工件，另一极为填充金属丝或焊条）接通电源，短暂接触并迅速分离，两极相互接触时发生短路，形成电弧。这种方式称为接触引弧。电弧形成后，只要电源保持两极之间一定的电位差，即可维持电弧的燃烧。 电弧特点：电压低、电流大、温度高、能量密度大、移动性好等，一般20～30V的电压即可维持电弧的稳定燃烧，而电弧中的电流可以从几十安培到几千安培以满足不同工件的焊接要求，电弧的温度可达5000K以上，可以熔化各种金属。
电弧组成：阴极区、阳极区、弧柱区三部分，如图3-1所示。
图3-1 电弧的构造1-电极 2-直流电源 3-弧柱区 4-工件 5-阳极区 6-阴极区
阴极区发射电子，因而要消耗一定的能量，所产生的热量占电弧热的36%左右；在阳极区，由于高速电子撞击阳极表面并进入阳极区而释放能量，阳极区产生的热量较多，占电弧热的43%左右。用钢焊条焊接钢材时阴极区平均温度为2400K，阳极区平均温度为2600K。弧柱区的长度几乎等于电弧长度，热量仅占电弧热的21%，而弧柱区的温度可达6000K～8000K。 弧焊电源：焊接电弧所使用的电源称为弧焊电源，通常可分为四大类：交流弧焊电源、直流弧焊电源、脉冲弧焊电源和逆变弧焊电源。
直流正接：采用直流焊机当工件接阳极，焊条接阴极时，称为直流正接，此时工件受热较大，适合焊接厚大工件；
直流反接：当工件接阴极，焊条接阳极时，称为直流反接，此时工件受热较小，适合焊接薄小工件。
采用交流焊机焊接时，因两极极性不断交替变化，故不存在正接或反接问题。
电源是焊机的主要组成部分，是对焊接电弧提供能量的一种装置。
一、焊接电源及电特性
焊接电弧的引燃一般有两种方式：即接触引弧和非接触引弧。接触引弧
是在弧焊电源接通后，电极与工件直接短路接触，随后拉开，从而把电弧引燃起来，这是最常用的引弧方式。非接触引弧是指电极与工件之间存在一定的间隙，施加高电压击穿间隙，使电弧引燃。非接触引弧需要引弧器才能实现。
电弧的电特性包括静特性和动特性。电弧沿着其长度方向分为三个区域，见图4-4。电弧与电源正极所接的一端成为阳极区，与负极相接的那端称为阴极区。阳极区与阴极区之间的部分为弧柱区，或称正柱区、电弧等离子区。由于阳极区与阴极区宽度很小，因此电弧长度可以认为近似等于弧柱长度。弧柱部分的温度高达5000～50000K。
三个区的电压降分别称为阴极压降Ui、阳极压降Uy和弧柱压降Uz。它们的总和组成了总的电弧电压Uf。由于阳极压降基本不变，而阴极压降在一定条件下，基本也是固定的，弧柱压降则在一定气体介质下与弧柱长度成正比。由此可见，电弧电压主要跟弧长相关。
U Uy UZ Ui Uf L 0 — + 图4-4 电弧结构和电位分布
焊接电弧的静特性。一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf与电弧电流If之间的关系，称为焊接电弧的静态伏安特性，简称静特性，可同下列函数表示：
Uf=f（If）
焊接电弧是非线性负载，即电弧两端的电压与通过电弧的电流之间不是成正比例关系。当电弧电流从小到大在很大范围内变化时，焊接电弧的静特性近似呈U形曲线，故也称U形特性，如图4-5。
Uf 0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ If
图4-5 焊接电弧的静特性曲线
U形静特性曲线可看成由三段（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）组成。在Ⅰ段，电弧电压随电流的增加而下降，是下降特性段。在Ⅱ段，呈等压特性，即电弧电压不随电流而变化，是平特性段。在Ⅲ段，电弧电压随电流增加而上升，是上升特性段。
在阳极区，阳极压降Uy基本上与电流无关，Uy=f（If）为一水平线，见图4-6的曲线。在阴极区，当电弧电流If较小时，阴极斑点的面积Si小于电极端部的面积。这时，Si随If增加而增加，阴极斑点上的电流密度ji基本上不变。这意味着阴极的电场强度不变，因而Ui也不变。此时，Ui=f（If）为一水平线。到了阴极斑点面积和电极端部面积相等时，If继续增加，则Si不能再扩张，于是ji也就随着增大了。这势必造成增大，以加剧阴极的电子发射。因此，Ui随If的增大而上升。
Uf Ⅰ a b O Ⅱ Ⅲ Uf d UZ UL Uy c If
图4-6 电弧各区域的压降与电流的关系图
在弧柱区，可以把弧柱看成是一个近似均匀的导体，其电压降可用下式表示：
lz lz
UZ=IfRZ=If =jZ r
Sz rz
z
式中，Rz为弧柱电阻；lz为弧柱长度；Sz为弧柱截面面积；rz为弧柱的电导率；jz为弧柱的电流密度。
可见，当弧柱长度一定时，电压降与电导率及电流密度有关，将Uz与If的关系分为ab、bc、cd三段来分析。
在ab段：电弧电流较小，Sz随If的增加而扩大，而且Sz扩大较快，使jz降低。同时If增加使弧柱温度和电离度增高，因而rz增大。由上面的公式可以看出，jz减小和rz增大，都会使Uz下降，所以ab段是下降形状。
在bc段：电弧电流大小，Sz随If成比例地增大，jz基本不变；此时rz不再随温度增加，Uz基本不变，bc段为水平形状。
在cd段：电弧电流很大，随着If的增加，rz仍基本不变，但Sz不能在扩大了，jz随着If的增加而增加，所以Uz随If的增加而上升。Cd段为上升形状。
综上所述，把Uy、Ui和Uz曲线叠加起来，即得到U形静特性曲线U=f（If）。
静特性的下降段由于电弧燃烧不稳定而很少采用。手工电弧焊、埋弧焊多工作
在静特性的水平段。不熔化极气保焊、微束等离子焊、等离子弧焊也多半工作在水平段，当焊接电流较大时才工作在上升段。熔化极气保焊和水下焊接基本上工作在上升段。
上面的静特性是在稳定状态下得到的。但是在某些焊接过程中，焊接电流和电压都是在高速变动的时候，电弧是不稳定的。所谓焊接电弧的动特性，是指在一定的弧长下，当电弧电流很快变化的时候，电弧电压和电流瞬间值之间的关系uf=f（if）。
uf a b′ c′ b c b″ c″ d O ia ib ic
id if
图4-7 电弧动特性曲线
图4-7中，电流由a点以很快的速度连续增加到d点，则随着电流增加，电弧空间
的温度升高。但后者的变化总是滞后于前者，这种现象称为热惯性。当电流增加到ib时，
由于热惯性关系，电弧空间温度还没达到ib时稳定状态的温度。由于电弧空间温度低，弧柱导电性差，阴极斑点与弧柱截面积增加较慢，维持电弧燃烧的电压不能降至b点，而将提高到b′点，依次类推。对应于每一瞬间电弧电流的电弧电压，就不在abcd实线上，而在ab′c′d虚线上。这就是说，在电流增加的过程中，动特性曲线上的电弧电压，比静特性曲线上的电弧电压高。反之，当电弧电流由id迅速减小到ia时，同样由于热惯性的影响，电弧空间温度来不及下降。此时，对应每一瞬间电弧电力的电压将低于静特性之电压，而得到ab″c″d曲线。图中的ab′c′d和ab″c″d曲线为电弧的动特性曲线。电流按不同规律变化时得到不同形状的动特性曲线，电流变化速度越小，静、动特性曲线就越接近。
二、弧焊电源的基本要求
弧焊电源是电弧焊机中的核心部分从工艺适应性上，应满足的要求是能保证引弧容易、保证电弧稳定、保证焊接规范稳定、具有足够宽的焊接规范调节范围。焊接电源一般由弧焊变压器、弧焊整流器、弧焊逆变器、弧焊发电机等组成。
电源—电弧需要系统稳定。包括了两方面的含义：一是系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下，维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。此时的Uf=Uy，If=Iy，其中的Uf和If各为电弧电压和电弧电流的稳定值。要满足这样的要求，电源外特性Uy=f（Iy）与电弧静特性Uf=f（If）必须能够相交。如图4-8所示，电源外特性1与电弧静特性2相交与
A0和A1点。这两个交点确定了系统的静态稳定状态。但在实际焊接过程中，由于操作的不稳定、工件表面的不平和电网电压的突然变化等外界干扰的出现，都会破坏这种静态平衡。
U U0 A0 A1 Iwd I O 图4-8 电源—电弧系统工作状态图
二是当系统一旦受到瞬间的外界干扰，破坏了原来的静态平衡，造成了焊接规范的变化。但当干扰消失之后，系统能够自动地达到新的稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。
电源外特性形状除了影响“电源—电弧”系统的稳定性之外，还关联着焊接规范的稳定。在外界干扰使弧长变化的情况下，将引起系统工作点移动和焊接规范出现静态偏差。为获得良好的焊缝成形，要求焊接规范的静态偏差越小越好。由于在各种弧焊方法中，电弧放电的物理条件和所用的焊接规范不同，使它们的电弧静特性具有不同的形状。因此需要分别讨论不同弧焊方法对电源外特性的要求，并分为对空载点、工作区段和短路区段三个部分来论述。
对于手工电弧焊来说，其工作段一般是在电弧静特性的水平段上。采用下降外特性的弧焊电源，便可满足系统稳定性的要求。焊接过程中，会引起焊接电流产生偏差。焊接电流静态偏差小，则焊接规范稳定、电弧弹性好。手工电弧焊最好采用恒流带外拖特性的弧焊电源。它即可体现恒流特性使焊接规范稳定的特点，又通过外拖增大短路电流，提高了引弧性能和电弧熔透能力。而且可根据焊条类型、板厚和工件位置的不同来调节外拖拐点和外拖部分斜率，以使熔滴过渡具有合适的推力，从而得到稳定的焊接过程和良好的焊缝成形。
电源空载电压的确定应遵循以下几项原则：一是要保证引弧容易，引弧时，焊条（焊丝）和工件接触，因二者的表面往往有锈污等杂质，所以需要较高的空载电压才能将高电阻的接触面击穿，形成导电通路。再者，引弧时两极间隙的空气由不导电状态转变为导电状态，气体的电离和电子发射均需要较高的电场能。空载电压越高，则越有利。二是要保证电弧的稳定燃烧。为确保交流电弧的稳定燃烧，要求U0≥（1.8～2.25）Uf，如手工弧焊电源的空载电压一般在55～70V，埋弧焊电源空载电压为70～90V。
三是要保证电弧功率稳定，要求是U0>（1.57～2.5）Uf。四是要有良好的经济性。空载电压越大，则所需的铁铜材料就越多，重量越大。同时会增加能量的损耗，降低效率。五是保证认识安全，为了保证焊工的安全，对空载电压必须加以限制。
对弧焊电源稳态短路电流的要求。在弧焊电源外特性上，当Uf=0时对应的电流为稳态短路电流Iwd。如图4-8中所示。当电弧引燃和金属熔滴过渡到熔池时，经常发生短路。如果稳态短路电流过大，会使焊条过热，药皮容易脱落，使熔滴过渡中有大的积蓄能量而增加金属飞溅。但是，如果短路电流不够大，会因电磁压缩推动力不足而使引弧和焊条熔滴过渡产生困难。对于下降特性的弧焊电源，一般要求稳态短路电流Iwd对焊接电流If的比值范围为Iwd>（1.25～2）If。对于手工弧焊，为了使规范稳定，希望弧焊电源外特性的下降梯度大，甚至最好采用恒流特性。同时，为了确保引弧和熔滴过渡时具有足够大的推动力，又希望稳态短路电流适当大些，即满足比值范围的要求。这就要求弧焊电源外特性，在陡降到一定电压值（10V左右）之后转入外拖段，形成恒流带外拖的外特性。自外拖始点（拐点）到稳态短路点这区段，称为短路区段。
三、电源的组成及分类
弧焊变压器是一类交流弧焊电源，在各类电源中所占比例最大，应用最广，结构最简单。但交流电弧需要重复引弧，为了满足弧焊工艺的要求，需要具备三个特点：一是为稳弧要有一定的空载电压和较大的电感；二是主要用于手工弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊，应具有下降的外特性；三是为了调节电弧电压、电流，外特性应可调。根据获得下降外特性的方法，可将弧焊变压器分成两大类。一是串联电抗器式，由正常漏磁的变压器串联电抗器，按构成不同又分为分体式和同体式。二是增强漏磁式。这类变压器中人为地增大了自身的漏抗，而无须再串联电抗器。按增强和调节漏抗的方法可分为动铁心式、动线圈式和抽头式。
硅弧焊整流器是一种直流弧焊电源，它以硅二极管作为整流元件，将交流电整流成直流点。为了获得脉动小，较平稳的直流电，以及使电网三相负荷均衡，通常都采用三相整流电路。硅弧焊整流器通常由四大部分组成：主变压器的作用是降压，将三相380V电压降到所要求的空载电压。电抗器可以是交流电抗器或磁放大器。当主变压器为增强漏磁式或当要求得到平外特性时，则可不用电抗器。它用来控制特性形状并调节焊接规范。整流器的作用是把三相交流电整流成直流，常采用三相桥式电路。输出电抗器是接在直流焊接电路中的直流电感，作用是改善和控制动特性，其次是滤波。
硅整流器可分为有电抗器和无电抗器两类。有电抗器的都是磁放大器式的。根据结构特点不同可分为无反馈放大器、外反馈磁放大器式、全部内反馈放大器式和部分内反馈放大器式。无电抗器式按主变压器结构不同又可分为正常漏磁和增强漏磁的。
晶闸管式弧焊整流器由于本身具有良好的可控性，因而对外特性形状的控制、焊接规范的调节、都可通过改变晶闸管的导通角来实现，而无需用磁放大器。一般晶闸管弧焊整流器的组成是：主电路由主变压器、晶闸管整流器和输出电感组成。
晶闸管弧焊整流器是通过改变晶闸管的导通角来调节电弧电压和电弧电流的，因而电流电压波形的脉动比硅弧焊整流器的大。要解决这个问题，一个是并联高压引弧电源，另一个方法是在每个晶闸管上并联硅二极管和限流电阻构成维弧电路。
弧焊逆变电源(亦称弧焊逆变器)是一种高效、节能、轻便的新型弧焊电源。它具有
结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点。但其电流波形为正弦波，输出为交流下降外特性，电弧稳定性较差，功率因数低。该类电源磁偏吹现象很少产生，空载损耗小，一般应用于手弧焊埋、弧焊和钨极氩弧焊等方法。
矩形波交流弧焊电源，采用半导体控制技术来获得矩形波交流电流。电弧稳定性好，可调参数多，功率因数高。它除了用于交流钨极氩弧焊(TIG)外，还可用于埋弧焊，甚至可代替直流弧焊电源用于碱性焊条手弧焊。
第三节 焊条电弧焊工艺及设备（SMAW）
焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。它适用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金等金属材料。焊条电弧焊设备简单、操作灵活、适应性强。在锅炉压力容器、压力管道的焊接制造及现场施工中，是不可或缺的焊接方法。现场组焊、安装，连接以及缺陷的修补等都以焊条电弧焊为主。
一、 焊条的选择
对于碳钢和低合金钢，一般应按照钢材的强度等级选用焊条，同时还应综合考虑焊缝的塑性、韧性。不同强度等级的碳钢和低合金钢或不同低合金钢之间焊接，应按异种钢接头中强度等级较低的钢选用焊条，保证焊缝及接头强度高于较低一侧强度。对于耐腐蚀要求的结构，应选择相应配套的专用焊条或熔敷金属化学成分与其相近的焊条。结构复杂、刚性大，焊接条件差、工作要求苛刻的重要结构，应选用低氢碱性焊条。若强度等级较低，可选择酸性焊条。
耐热钢焊条可根据钢种和结构工作温度来选用熔敷金属化学成分和力学性能与母材相同或相近的焊条，同时要求接头等强性。异种钢选级别低的一侧的化学成分为焊条，但预热温度和焊后热处理应按高级别的一侧。从保证焊接接头的抗裂性能出发，应选用低氢焊条。
不锈钢选用按等成分原则。即选用熔敷金属成分与母材相同或相近的焊
条。同时熔敷金属的含碳量不应高于母材。为了改善焊接接头塑性，也可选用铬镍不锈钢焊条焊接铬不锈钢。结构刚性较大或焊缝抗裂性较差时，应选用碱性药皮的不锈钢焊条。对于异种钢，通常选用高于合金成分较高一侧的高合金焊条。
二、 焊接参数
选择适当的焊接电流有利于电弧稳定燃烧和焊接过程的顺利进行。增大焊接电流可提高焊接生产率，但电流过大易造成咬边、过热甚至烧穿，降低接头性能。电流过小又容易造成夹渣、气孔、未熔合或未焊透。电流大小主要取决于焊条直径和焊缝空间位置，其次是工件厚度、接头形式、焊接层次等。
一般来说，焊条直径为1～2mm时，焊接电流为25～30A；焊条直径2～4mm时，焊接电流为30～40A；焊条直径4～6mm时，焊接电流为40～60A。
电弧电压由电弧长度决定，电弧若长，则电压较高，电弧短则电压低。焊接电弧不宜过长，否则电弧燃烧不稳定，影响电弧气氛对熔池的保护。焊接速度应适当并保持均匀。
工件厚度大的时候一般选用粗焊条。按板厚来选择，当板厚小于4mm时，焊条直径小于4mm，在4～12mm时，选用的焊条一般直径为3.2～4mm，而当厚度超过12mm，焊条直径大于4mm。平焊位置选择的焊条直径可比其他位置大些。而仰焊、横焊焊条直径应小些，一般不超过4mm。立焊最大不超过5mm，否则熔池金属容易下坠，甚至形成焊瘤。多层焊的第一层应选用小直径焊条，一般直径不超过3.2mm。
焊接参数初步选定后，要进行试焊，并检查焊缝成形、外观质量等，如符合要求，方可确定，否则要进一步修订。对于重要结构，要进行焊接工艺评定，合格方可确定。
三 操作工艺
焊条采用接触法引弧，引弧方法有划擦法和撞击法两种。划擦法动作似擦火柴，将焊条引弧端对准待焊部位的焊缝或坡口面，利用腕力轻轻划擦，再将焊条提起一点，电弧即可引燃。此法特别适用于碱性焊条。撞击法引弧是将焊条引弧端对准待焊部位，轻轻触击并将焊条适时提起，即可引燃。该法用力不能过大，否则易使药皮脱落。
特别注意，引弧时不可在基体上打火，尤其是高强钢、低温钢和不锈钢。可在坡口内引弧，或者应该直接放一块引弧板。
焊条的运动有三个方向，随着焊条不断熔化，朝熔池方向逐渐送进焊条，沿焊接方向均匀移动，横向摆动。主要的运条方法有：一是直线运条法。焊条做直线移动，可获得较大的熔深，但熔宽较小。这种方法适用于薄板I形坡口对接平焊，多层焊的第一层焊道及多层多道焊。二是直线往返运条法。焊条引弧端沿焊缝的纵向做来回直线性摆动，这种运条法焊接速度快、焊缝窄，适用于间隙大时的打底焊及击穿焊的第二层焊道焊接。三是锯齿形运条法。焊条引弧端做锯齿形连续摆动并向前移动，在两侧稍停顿。此法操作简单，应用较多。适用于平焊、立焊、仰焊对接焊缝及立角焊。四是月牙形运条法，焊条引弧端沿焊接方向做月牙形摆动，在两端稍做停留，防止咬边。五是三角形运条法，引弧端连续做三角形运动并不断向前移动。六是圆圈形运条法，引弧端连续做正圆圈或斜源泉形摆动，并不断向前移
动。七是八字形运条法。具体见图4-9。
图4-9 焊条运条方法
焊缝倾角是焊缝轴线与水平面之间的夹角，见图4-9。
焊缝转角是焊缝中心线（焊根和盖面层中心连线）和水平参照面Y轴的夹角，见图4-10。
图4-9 焊缝倾角
图4-10 焊缝转角
平焊为焊缝倾角0°，焊缝转角90°焊接位置的焊接。操作简单，若焊接参数不合适或操作不当，易在根部出现未焊透或焊瘤。板厚小于6mm时，一般不开坡口对接焊，留有1～2mm间隙。正面焊接的焊条一般选3.2mm或4mm，焊缝宽度5～8mm，余高大于1.5mm。
T形接头平焊，采取平角焊或船形焊。平角焊是角接焊缝倾角0°、
180°；转角45°、135°的角焊位置的焊接。一般焊条与两板成45°，与焊接方向成65～80°夹角。当两板不等厚时，调整焊条角度，使电弧偏向厚板一侧。见图4-10。
图4-10 T形接头焊接角度
焊缝倾角90°（立向上）、270°（立向下）位置的焊接，为立焊。施焊时，焊条应向下倾斜60°～80°，采用小直径焊条（3.2mm），电流比平焊小10%～15%，短弧操作。见图4-11（a）。
横焊是焊缝倾角0°、180°，焊缝转角0°、180°的对接位置焊接。焊接时，焊条应保持70°～80°的侧倾角和前倾角。板厚3～5mm时可不开坡口，采用直线往返运条法双面焊，小直径焊条（3.2mm），短弧焊接。见图4-11（b）。
a
b
图4-11 焊接角度示意图（a）立焊（b）横焊
仰焊是在对接焊缝倾角0°、180°，转角270°位置的焊接。焊接应采用小直径焊条，短弧焊接。焊接电流要合适，太小则根部焊不透，太大则
容易引起熔化金属下坠。板厚小于5mm，应开坡口，坡口角度33°～35°。
第四节 埋弧焊（SAW）工艺及设备
埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧，熔化基体金属从而达到结合的一种焊接方法。它具有生产效率高，焊缝质量稳定，节省焊接材料，改善劳动条件等优点。但埋弧焊只能进行水平焊缝的焊接，焊接设备复杂且机动性差，只适合长焊缝焊接。
埋弧焊：电弧埋在焊剂层下燃烧进行焊接的方法称埋弧焊，如其引弧、焊丝送进、移动电弧、收弧等动作由机械自动完成，则为自动焊。
图4-12 埋弧自动焊示意图
1-焊接小车 2-控制盘 3-焊丝盘 4-焊剂漏斗 5-焊接机头 6-焊剂 7-渣壳 8-焊缝 9-焊接
电缆 10-焊接电源 11-控制箱
1.埋弧自动焊的焊接过程 如图4-12所示，埋弧自动焊时，焊剂从焊剂漏斗中流出，均匀堆敷在焊件表面，焊丝由送丝机构自动送进，经导电嘴进入电弧区，焊接电源分别接在导电嘴和焊件上以产生电弧，焊剂漏斗、送丝机构及控制盘等通常都装在一台电动小车上可以按调定的速度沿着焊缝自动行走。
图4-13为埋弧自动焊纵截面图，电弧在颗粒状的焊剂层下燃烧，电弧
周围的焊剂熔化形成熔渣，工件金属与焊丝熔化成较大体积的熔池，熔池被熔渣覆盖，熔渣既能起到隔绝空气保护熔池的作用，又阻挡了弧光对外辐射和金属飞溅，焊机带着焊丝均匀向前移动（或焊机不动，工件匀速运动），熔池金属被电弧气体排挤向后堆积形成焊缝。
图4-13 埋弧自动焊焊接过程纵截面图
1-焊丝 2-电弧 3-焊件 4-熔池 5-焊缝 6-渣壳 7-液态熔渣 8-焊剂
2.埋弧自动焊的特点 埋弧自动焊有以下优点：
（1）生产率高 焊接电流比手工电弧焊时大得多，可以高达1000A，一次熔深大，焊接速度大，且焊接过程可连续进行，无需频繁更换焊条，因此生产率比手工电弧焊高5～20倍。
（2）焊接质量好 熔渣对熔化金属的保护严密，冶金反应较彻底，且焊接工艺参数稳定，焊缝成形美观，焊接质量稳定。
（3）劳动条件好 焊接时没有弧光辐射，焊接烟尘小，焊接过程自动进行。 缺点：埋弧自动焊一般只适用于水平位置的长直焊缝和直径250mm以上的环形焊缝，焊接的钢板厚度一般在6～60mm，适焊材料局限于钢、镍基合金、铜合金等，不能焊接铝、钛等活泼金属及其合金。
一、埋弧焊材料与工艺
埋弧焊材料有焊丝和焊剂。它们的选配，应根据母材金属力学性能和化学成分、坡口形式、板厚、工艺条件和结构尺寸等选定。低合金钢和低碳钢能够选择与钢材强度相匹配的焊丝，同时也应满足塑性、韧性等其他指标要求。低碳钢选用H08A、H08MnA焊丝，应选配高锰高硅型焊剂；也可选用H08MnA、H10Mn2焊丝，匹配低锰、无锰型焊剂。
低合金高强钢，应选用低合金高强钢焊丝，选配中锰中硅或低锰中硅型焊剂，也可选用烧结焊剂。
耐热钢和不锈钢的焊接，应选择与钢材成分相近的焊丝。对于焊剂的选配，耐热钢、低温钢、耐腐蚀钢可选用碱性的中硅或低硅型焊剂。铁素体、奥氏体等高合金钢，应选用碱度较高的熔炼焊剂或烧结、粘结焊剂，以降低合金元素的烧损及渗加较多的合金元素。此外，还应考虑各种工艺因素的影响。
焊丝的表面质量，如直径偏差、表面硬度和曲率的均匀性等都会影响焊接工艺过程的稳定和焊接质量，因此焊丝装盘前应进行检查，并消除折弯、严格清理污物。药芯焊丝还应进行烘干处理。焊剂在使用前必须烘干，熔炼焊剂的酸性、中性焊剂，烘干温度为150～200℃，时间2h；碱性焊剂烘干温度200～350℃，时间2h。烧结焊剂烘干温度300～400℃，时间2h。焊剂颗粒度影响透气性，对焊缝成形和内部质量有一定影响。当焊剂粒度一定时，如果增大焊接电流，会使电弧不稳、焊缝表面及边缘凹凸不平。电流越大，焊剂粒度也应大些。在一般结构件焊接时，如果工件表面有污物，焊剂粒度粗一些有利于气体的逸出，从而减少气孔的产生。
焊接速度对熔宽和熔深均有显著影响。在其他条件不变的情况下，焊接
速度增大，焊缝熔宽显著减小。由于电弧向后倾斜角度增加，有利于熔池金属向后流动，故熔池略有增加。但焊接速度增加到40m/h以上时，线能量显著减小，熔池深度也减小。
焊接电流不变，增大焊丝直径会使电弧截面增大，电流密度减小，因此焊缝熔宽增加而熔池深度减小。细焊丝时电流密度大，电弧压力大而熔深增加。焊丝直径的选择主要依据工件厚度和所使用的焊接设备。半自动埋弧焊只能采用Φ2mm以下的焊丝。而埋弧自动焊机大多按粗丝设计。小直径厚壁容器环缝焊接宜采用Φ3mm以下细焊丝。采用细焊丝焊接所得焊缝细密光滑，成形美观且脱渣容易。因此深而窄难以清渣的坡口内焊接特别适宜小直径焊丝。大直径焊丝能承受较高的电流，生产效率高，同时对装配精度适应性强，有利于焊缝成形。大型焊件适用Φ4～Φ5mm的粗焊丝。
焊丝伸出长度是指焊丝伸出导电嘴部分的长度。焊丝直径越细或伸出长度越长，预热作用也越大。在相同焊接电流条件下，增加焊丝伸长可提高焊丝熔化速度25%～50%，而熔深减小。有些情况下可利用增加焊丝伸出长度提高效率。焊丝直径小于3mm时，要严格控制伸出长度，一般伸出长度应为焊丝直径的6～10倍。不锈钢等电阻率较大的材料，其伸出长度应小些。
焊丝可沿焊接方向倾斜一定角度。当后倾时，电弧力将熔池金属推向电弧前方，电弧对母材的直接加热作用减小，使熔池深度减小，焊缝宽度增大，焊缝平滑、不易咬边。高速焊接时常使焊丝后倾。焊丝前倾，电弧将熔池金属推向后方并直接加热熔池底部的母材金属，使熔深增加、熔宽减小。所以深熔焊接时，焊丝常前倾。多丝焊接，第一根焊丝常前倾以保证
根部的熔深。
工件倾斜有上坡焊和下坡焊两种情况。上坡焊时若工件倾斜角度在6°～12°时，则焊缝余高过大，两侧出现咬边，成形明显恶化。工件倾斜角度小于6°时的下坡焊的焊缝熔深和余高均减小，而熔宽略有增加，焊缝成形得到改善。
二、埋弧焊自动焊
对于自动焊工艺步骤，焊前准备很重要。焊前准备包括坡口的加工和清理、焊件装配、焊剂垫布置、焊丝对中，以及焊机和控制仪表的检查、焊接材料的确认等。对接接头埋弧焊工件可不开坡口。接头的装配质量直接影响焊接质量，装配不良如错边、间隙不当等容易引起焊缝夹渣和气孔缺陷，甚至造成焊穿或未焊透。错边还会影响接头性能，尤其单面焊双面成形时更应严格注意。
埋弧焊熔池体积较大、存在时间长，在焊缝根部应敷加衬垫，也可加大钝边予以承托。最常用的衬垫有：焊剂垫、钢衬垫、封底焊缝、铜衬垫和陶瓷衬垫等，除钢衬垫和封底焊缝均属临时性的，焊后可拆除。
焊接中一个重要注意事项是合理的连接地线。在使用铜垫板时，地线决不可接在焊端铜垫板上，而应接到起焊处焊件避免电弧发生偏吹。焊前还应注意焊丝的对中性，应将焊丝调整对准坡口的中心线。
对接直焊缝的焊接有单面焊和双面焊两种，在操作上有加垫板和不加垫板等方法。板厚超过12mm的对接接头通常采用双面焊。这种焊法工件装配时不留间隙或只留很小的间隙。对于板厚大于16mm的板可开Y型坡口，钝边6～8mm，以保证焊接时不被烧穿。也可以在临时衬板上焊接，装配
时接头留有一定间隙，并填满焊剂。对接环焊缝的焊接采用非对称坡口形式，一般是内坡口小，外坡口大，将主要工作量放在外环缝，内环缝主要起封底作用。
4.埋弧自动焊工艺 对于厚度在14mm以下的板材，可以不开坡口一次焊成；双面焊时，不开坡口的可焊厚度达28mm；当厚度较大时，为保证焊透，最常采用的坡口型式为Y型坡口和X型坡口。单面焊时，为防止烧穿、保证焊缝的反面成形，应采用反面衬垫，衬垫的形式有焊剂垫、钢垫板，或手工焊封底，如图4-14所示。另外，由于埋弧焊在引弧和熄弧处电弧不稳定，为保证焊缝质量，焊前应在焊缝两端接上引弧板和熄弧板，焊后去除，如图4-15所示。
图4-14 埋弧焊的衬垫和手工封底
图4-15 引弧板和熄弧板1-引弧板 2-熄弧板
确定焊接工艺规范参数一般有以下几种途径：①查表，根据产品类型查阅焊接手册，以相关手册上的焊接工艺规范参数作为参考；②试验，在与产品条件相同的试板上进行模拟试验，获得参考数据；
③经验，以实际经验中获得的工艺参数作参考。通过这样一些途径获得的工艺参数，还应在实际生产中进行修正才能得到最佳的焊接工艺规范参数。
常用钢号推荐选用的焊接材料
手 弧 焊 钢号 型号 Q235-A.F Q235-A 10,20 20R 20HP、20g 09Mn2V 16Mn 16MnR 16MnRC 15MnV 15MnVR 15MnVRC E4303 E4316 E4315 E5515-C1 E5003 E5016 E5015 E5003 E5016 E5015 E5515-G E308-16 ICr18Ni9Ti E308-15 E347-16 E347-15 0Cr19Ni9 E308-16 E308-15 E347-16 E347-15 E347-16 E347-15 E308L-16 E308L-16 E316L-16 E318-16 0Cr19Ni13Mo3 E317-16 焊条 牌号 J422 J426 J427 W707Ni J502 J506 J507 J502 J506 J507 J557 A102 A107 A132 A137 A102 A107 A132 A137 A132 A137 A002 A002 A002 A212 A242 - - - H0Cr20Ni10Ti - HJ260 H08MnMoA H10MnSi H10Mn2 H10MnSi H10Mn2 焊丝牌号 H08 H08Mn H08A H08MnA H08Mn2MoVA 埋 弧 焊 焊 剂 型号 HJ401-H08A 牌号 HJ431 HJ401-H08A - HJ401-H08A HJ402-H10Mn2 HJ431 HJ250 HJ431 HJ350 HJ401-H08A HJ431 HJ402-H10Mn2 HJ350 0Cr18Ni9Ti H0Cr20Ni10Ti - HJ260 OCr18Ni11Ti 00Cr18Ni10 00Cr19Ni11 - H00Cr21Ni10 - H0Cr20Ni14Mo3 - - - - - - - HJ260 - HJ260 - 0Cr13 E410-16 E410-15 G202 G207 - - - 表4-7 不同钢号相焊推荐选用的焊接材料
手 弧 焊 类别 接头钢号 焊 条 型号 Q235-A+16Mn 20、20R+16MnR、16MnRc 碳素钢、低合金钢和低合金钢相焊 E4303 E4315 E5015 E4315 E5015 E4315 E5015 E4315 E5015 E4315 E5015 牌号 焊丝钢 号 埋 弧 焊 焊 剂 型号 HJ401-H08A HJ401-H08A 牌号 HJ431 HJ431 J422 H08 H08Mn J427 J507 J427 J507 J427 J507 J427 J507 H08MnA 20R+20MnMo H08MnA HJ401-H08A HJ431 20R、Q235-A+15MnMoV - - HJ401-H08A HJ402-H10Mn2 HJ401-H08A - - - HJ431 HJ350 HJ431 - - Q235-A+18MnMo NbR 碳素钢、碳锰低合金钢和铬钼低合金钢相焊 Q235-A +15CrMo Q235-A +1Cr5Mo 16MnR+15CrMo Q235-A+ 0Cr18Ni9Ti 其他钢号和奥氏体高合金钢相焊 H08AH08MnA J427 H08H08MnA J507 - - E309-16 A302 E309MO-16 A312 E309-16 A302 E309MO-16 A312 E309-16 A302 E309MO-16 A312 20R+0Cr18Ni9Ti - - - 16MnR+0Cr18Ni9Ti - - - 第五节 电渣焊等焊接方法介绍
电渣焊是利用电流通过液态熔渣产生的电阻热进行焊接的一种熔焊方法。 1．电渣焊的焊接过程 如图4-21所示，电渣焊焊接接头处于垂直位置，两侧装有冷却成形装置，在焊接的起始端和结束端装有引弧板和引出板。焊接时，先将颗粒状焊剂装入接头空间至一定高度，然后焊丝在引弧板上引
燃电弧，将焊剂熔化形成渣池。当渣池达到一定深度时，电弧被淹没而熄灭，电流通过渣池产生电阻热，进入电渣焊过程，渣池温度可达1700℃～2000℃，可将焊丝和焊件边缘迅速熔化，形成熔池。随着熔池液面的升高，冷却滑块也向上移动，渣池则始终浮在熔池上面作为加热的前导，熔池底部结晶，形成焊缝。
图4-21 电渣焊的基本过程
1-焊丝 2-渣池 3-熔池 4-焊缝 5-焊件 6-冷却水管 7-冷却滑块 2.电渣焊的特点 在电渣焊的焊接过程中，除开始阶段有一电弧过程外，其余均为稳定的电渣过程，与埋弧焊有本质区别。 电渣焊的优点：
（1）任何厚度的焊件都能一次焊成，因而在焊接厚大工件时，生产率高，成本低。
（2）熔池保护严密，冷却缓慢，因此冶金过程完善，气体和熔渣能充分浮出，不易产生气孔、夹渣等缺陷。
电渣焊的局限性：（1）由于焊接熔池大，加热和冷却缓慢，在焊缝及热影响区容易过热形成粗大组织，因此电渣焊通常焊后用正火处理消除接头中的粗晶。
（2）电渣焊总是以立焊方式进行，不能平焊，电渣焊不适于厚度在30mm以下的工件，焊缝也不宜过长。 3．电渣焊的分类及应用
电渣焊的分类：丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊和管极电渣焊等。 丝极电渣焊是最常用的电渣焊方法，它采用焊丝作电极，根据焊件厚度的不同，可采用一根或多根焊丝，单丝焊能够焊接的焊件厚度为40～60mm，当焊件厚度大于60mm时，焊丝要作横向摆动；三丝摆动可以焊接450mm厚的焊件。丝极电渣焊主要用于焊接厚度为40～450mm的焊件及较长焊缝的焊件，也可用于大型焊件的环焊缝。
板极电渣焊如图4-22所示，它是用一条或数条金属板（可利用焊件的边角余料）作为熔化电极，成本低，生产率高，送进机构简单，但要求电源功率大；焊缝长度一般不能超过1.5m，否则过长的板极会给操作带来困难。这种方法适用于焊接大断面短焊缝。
图4-22 板极电渣焊示意图1-焊件 2-板极 3-渣池 4-熔池 5-冷却滑块 6-焊缝
应用：主要用于重型机械制造业中，制造锻-焊结构件和铸-焊结构件，如重型机床的机座、高压锅炉等，焊件厚度一般为40～450mm，材料为碳钢、低合金钢、不锈钢等。 （三）电子束焊
电子束焊：利用经过聚焦的高速运动的电子束，在撞击焊件时，其动能转化为热能，从而使焊件连接处熔化形成焊缝，如图4-23所示。
图4-23 电子束焊示意图
电子束焊机：核心是电子枪，它是完成电子的产生、电子束的形成和会聚的装置，主要由灯丝、阴极、阳极、聚焦线圈等组成。灯丝通电升温并加热阴极，当阴极达到2400K左右时即发射电子，在阴极和阳极之间的高压电场作用下，电子被加速（约为1/2光速），穿过阳极孔射出，然后经聚焦线圈，会聚成直径为0.8～3.2mm的电子束射向焊件，并在焊件表面将动能转化为热能，使焊件连接处迅速熔化，经冷却结晶后形成焊缝。 根据焊接工作室（焊件放置处）的真空度不同，电子束焊的分类： （1）高真空电子束焊 工作室与电子枪同在一室，真空度为10-2～10-1Pa，适用于难熔、活性、高纯金属及小零件的精密焊接。
（2）低真空电子束焊 工作室与电子枪被分为两个真空室，工作室的真空度为10-1～15Pa，适用于较大型的结构件，和对氧、氮不太敏感的难熔金属。
（3）非真空电子束焊 需另加惰性气体保护罩或喷嘴，焊件与电子束流出口的距离应控制在10mm左右，以减少电子束与气体分子碰撞造成的散射。非真空电子束焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、难熔金属及铜、铝合金等的焊接，焊件尺寸不受限制。 真空电子束焊的优点：
（1）电子束能量密度大，最高可达5×108W/cm2，约为普通电弧的5000～10000倍，热量集中，热效率高，热影响区小，焊缝窄而深，焊接变形极小。 （2）在真空环境下焊接，金属不与气相作用，接头强度高。
（3）电子束焦点半径可调节范围大，控制灵活，适应性强，可焊接0.05mm的薄件，也可焊接200～700mm的厚板。
应用：特别适合焊接一些难熔金属、活性或高纯度金属以及热敏感性强的金属。但设备复杂，成本高，焊件尺寸受真空室限制，装配精度要求高，且易激发X射线，焊接辅助时间长，生产率低，这些弱点都限制了电子束焊的广泛应用。 （四）激光焊
激光的产生:物质受激励后，产生的波长、频率、方向完全相同的光束。 激光的特点:具有单色性好、方向性好、能量密度高的特点，激光经透射或反射镜聚焦后，可获得直径小于0.01mm、功率密度高达1013W/cm2的能束，可以作为焊接、切割、钻孔及表面处理的热源。产生激光的物质有固体、
半导体、液体、气体等，其中用于焊接、切割等工业加工的主要是钇铝石榴石（YAG）固体激光和CO2气体激光。
激光焊如图4-24所示，激光器产生激光束，通过聚焦系统聚焦在焊件上，光能转化为热能，使金属熔化形成焊接接头。激光焊有点焊和缝焊两种。点焊采用脉冲激光器，主要焊接0.5mm以下的金属薄板和金属丝，缝焊需用大功率CO2连续激光器。
图4-24 激光焊示意图
激光焊的主要优点是：
（1）激光可通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输，适用于微型零部件及其它焊接方法难以达到的部位的焊接，还能通过透明材料进行焊接。 （2）能量密度高，可实现高速焊接，热影响区和焊接变形都很小，特别适用于热敏感材料的焊接。
（3）激光不受电磁场的影响，不产生X射线，无需真空保护，可以用于大型结构的焊接。
（4）可直接焊接绝缘导体，而不必预先剥掉绝缘层；也能焊接物理性能差别较大的异种材料。
激光焊的主要缺点是：设备昂贵，能量转化率低（5%～20%），对焊件接口加工、组装、定位要求均很高，目前主要用于电子工业和仪表工业中的微型器件的焊接，以及硅钢片、镀锌钢板等的焊接。 二、压焊 （一）电阻焊
电阻焊：利用电流通过焊件及其接触处产生的电阻热，将连接处加热到塑性状态或局部熔化状态，再施加压力形成接头的焊接方法。电阻焊通常分为点焊、缝焊和对焊三种，对焊又可根据其焊接过程的不同，分为电阻对焊和闪光对焊，如图4-25所示。
1．点焊 如图4-25a所示，工件搭接后放在柱状电极间，通电加压，由于两工件接触面处电阻较大，通电后迅速加热并局部熔化形成熔核，熔核周围为塑性状态，然后在压力的作用下熔核结晶形成焊点。焊接第二点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称点焊分流现象，分流使焊接区电流减小，影响焊点质量，焊件厚度愈大，材料导电性愈好，分流愈大，因此在实际生产中对各种材料在不同厚度下的焊点最小间距有一定的规定。
图4-25 电阻焊示意图a)点焊 b）缝焊 c）电阻对焊 d）闪光对焊1-电极 2-焊件 3-变压器
工艺参数：焊接电流、焊接时间、焊接压力和电极头端面尺寸。点焊属搭接电阻焊，其接头形式如图3-26所示，主要用于4mm以下的薄板冲压壳体结构及钢筋结构的焊接，尤其是汽车和飞机制造。
图4-26 点焊接头形式
2．缝焊 如图4-25b所示，缝焊也属搭接电阻焊，采用滚盘作电极，边焊边滚，相邻两个焊点部分重合，形成一条密封性的连续焊缝。缝焊分流作用较大，对于材料、厚度相同的焊件，所需焊接电流一般比点焊增加15%～
40%。
由于缝焊所需的焊接电流较大，所以只适用于3mm以下有气密性要求的薄板结构，如油箱、管道等。
3．对焊 属对接电阻焊，根据焊接过程的不同，对焊可分为电阻对焊和闪光对焊。
（1）电阻对焊 如图4-25c所示，先加预压，使两焊件的端面紧密接触，再通电加热，接触处升温至塑性状态，然后断电同时施加顶锻力，使接触处产生一定的塑性变形而焊合。
特点：操作简单，接头外观光滑、毛刺小，但对焊件端面加工和清理要求较高，否则接触面容易发生加热不均匀，容易产生氧化物夹杂，影响焊接质量。电阻对焊一般仅用于断面简单、截面积小于250mm2和强度要求不高的杆件对接，材料以碳钢、纯铝为主。图4-27为电阻对焊的接头形式。
图4-27 电阻对焊的接头形式
（2）闪光对焊 如图4-25d所示,先接通电源，再使焊件靠拢接触，由于接触端面凹凸不平，所以在开始接触时为点接触，电流通过接触点产生很大的电阻热，使接触点迅速熔化，并在电磁力作用下爆破飞出，产生闪光，电阻对焊的接头形式进行一定时间后，端面达到均匀半熔化状态，并在一
定范围内形成一塑性层，而且多次闪光将端面的氧化物清除干净，于是断电并加压顶锻，挤出熔化层，并产生大量塑性变形而使焊件焊合。 特点：闪光对焊过程中，工件端面氧化物与杂质会被闪光火花带出或随液体金属挤出，接头中夹杂少，质量高，常用于焊接重要件。闪光对焊可焊接的材料较多，不仅能焊接同种金属，还能焊接异种金属（如铝-铜、铜-钢、铝-钢等）。但闪光对焊时焊件烧损较多，且焊后有毛刺需要清理。闪光对焊焊接单位面积焊件所需的焊机功率较电阻对焊小，有利于焊接大截面的焊件，从直径0.01mm的金属丝到直径500mm的管材、截面20000mm2的型材均可焊接。闪光对焊用于杆状件对接，如刀具、管子、钢筋、钢轨、车圈等，其接头形式如图4-28所示。
图4-28 闪光对焊的接头形式
(二)摩擦焊
利用焊件接触端面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速施加顶锻力，实现焊接的一种固相压焊方法，如图4-29所示。
图4-29 摩擦焊示意图
摩擦焊具有以下优点：
（1）焊接质量稳定，焊件尺寸精度高，接头废品率低于电阻对焊和闪光对焊。
（2）焊接生产率高，比闪光对焊高5～6倍。
（3）适于焊接异种金属，如碳素钢、低合金钢与不锈钢、高速钢之间的连接，铜-不锈钢、铜-铝、铝-钢、钢-锆等之间连接。 （4）加工费用低，省电，焊件无需特殊清理。
（5）易实现机械化和自动化，操作简单，焊接工作场地无火花，弧光及有害气体。
缺点：靠工件旋转实现，焊接非圆截面较困难。盘状工件及薄壁管件，由于不易夹持也很难焊接。受焊机主轴电机功率的限制，目前摩擦焊可焊接的最大截面为20000mm2。摩擦焊机一次性投资费用大，适于大批量生产。 应用：异种金属和异种钢产品，如电力工业中的铜-铝过渡接头，金属切削用的高速钢-结构钢刀具等；结构钢产品，如电站锅炉蛇形管、阀门、拖拉机轴瓦等。摩擦焊的焊接接头形式如图4-30所示。
图4-30 摩擦焊接头的形式
（三）扩散焊
扩散焊：在真空或保护气氛的保护下，在一定温度（低于母材的熔点）和压力条件下，使相互接触的平整光洁的待焊表面发生微观塑性流变后紧密接触，原子相互扩散，经过一段较长时间后，原始界面消失，达到完全冶金结合的焊接方法。 扩散焊具有以下优点：
（1）可以在几乎不损坏被焊材料性能的情况下，实现各类同种材料和异种材料间的焊接，可以用来制造双层或多层复合材料。 （2）能焊接结构复杂以及厚薄相差大的工件。 （3）接头成分、组织均匀，减小了应力腐蚀倾向。
（4）焊接变形小，接头精度高，可作为部件最后的组装连接方法。 （5）可与其它加工工艺同时进行（如真空热处理等），可同时完成多个接头的焊接，从而提高生产率。
不足：扩散焊对焊件表面加工及清理的要求高，焊接时间长、生产率低，成本高，设备投资大。
应用：熔点差别大或冶金上不相容的异种金属之间的焊接、金属与陶瓷的焊接和钛、镍、铝合金结构件的焊接。不仅应用于原子能、航空航天及电子工业等尖端技术领域，而且已推广至一般机械制造工业部门。
第六节 气体保护焊（GMAW）
气体保护电弧焊：用气体将电弧、熔化金属与周围的空气隔离，防止空气
与熔化金属发生冶金反应，以保证焊接质量。保护气体主要有Ar、He、CO2、N2等。与埋弧焊相比，气体保护焊具有以下特点：
（1）采用明弧焊，熔池可见性好，适用于全位置焊接，有利于焊接过程的机械化、自动化。
（2）电弧热量集中，熔池小，热影响区窄，焊件变形小，尤其适用于薄板焊接。
（3）可焊材料广泛，可用于各种黑色金属和非铁合金的焊接。
1.钨极氩弧焊（TIG） 高熔点的钍钨棒或铈钨棒作电极，由于钨的熔点高达3410℃，焊接时钨棒基本不熔化，只是作为电极起导电作用，填充金属需另外添加。在焊接过程中，氩气通过喷嘴进入电弧区将电极、焊件、焊丝端部与空气隔绝开。钨极氩弧焊的焊接过程如图4-16所示，其焊接方式有手工焊和自动焊两种，它们的主要区别在于电弧移动和送丝方式，前者为手工完成，后者由机械自动完成。 钨极氩弧焊的优点是：
（1）采用纯氩气保护，焊缝金属纯净，特别适合于非铁合金、不锈钢、钛及钛合金等材料的焊接。
（2）焊接过程稳定，所有焊接参数都能精确控制，明弧操作，易实现机械化、自动化。
（3）焊缝成形好，特别适合3mm以下的薄板焊接、全位置焊接和不用衬垫的单面焊双面成形。
图4-16 钨极氩弧焊示意图（自动焊）
1-熔池 2-焊丝 3-送丝滚轮 4-焊丝盘 5-钨极 6-导电嘴 7-焊炬 8-喷嘴 9-保护气体 10-电弧
在焊接钢、钛合金和铜合金时，应采用直流正接，这样可以使钨极处在温度较低的负极，减少其熔化烧损，同时也有利于焊件的熔化；在焊接铝镁合金时，通常采用交流电源，这主要是因为只有在焊件接负极时（即交流电的负半周），焊件表面接受正离子的撞击，使焊件表面的Al2O3、MgO等氧化膜被击碎，从而保证焊件的焊合，但这样会使钨极烧损严重，而交流电的正半周则可使钨极得到一定的冷却，从而减少其烧损。由于钨极的载流能力有限，为了减少钨极的烧损，焊接电流不宜过大，所以钨极氩弧焊通常只适用于0.5～6mm的薄板。
工艺参数：钨极直径、焊接电流、电源种类和极性、喷嘴直径和氩气流量、焊丝直径等。
应用：易氧化的非铁合金、不锈钢、高温合金、钛及钛合金以及难熔的活性金属（钼、铌、锆）等材料的薄壁结构的焊接和钢结构的打底焊。 2.熔化极氩弧焊（MIG） 采用焊丝作电极并兼作填充金属，焊丝在送丝滚
轮的输送下，进入到导电嘴，与焊件之间产生电弧，并不断熔化，形成很细小的熔滴，以喷射形式进入熔池，与熔化的母材一起形成焊缝。熔化极氩弧焊的焊接过程如图4-17所示。熔化极氩弧焊的焊接方式有半自动焊和自动焊两种。
图4-17 熔化极氩弧焊示意图（自动焊）
1-焊接电弧 2-保护气体 3-焊炬 4-导电嘴 5-焊丝6-送丝滚轮 7-焊丝盘 8-喷嘴 9-熔池
熔化极氩弧焊均采用直流反接，以提高电弧的稳定性，没有电极烧损问题，焊接电流的范围大大增加，因此可以焊接中厚板，例如焊接铝镁合金时，当焊接电流为450A左右时，不开坡口可一次焊透20mm，同样厚度用钨极氩弧焊时则要焊6～7层。
熔化极氩弧焊的焊接工艺参数：焊丝直径、焊接电流和电弧电压、送丝速度、保护气体的流量等。熔化极氩弧焊主要用于焊接高合金钢、化学性质活泼的金属及合金，如铝及铝合金、铜及铜合金、钛、锆及其合金等。
3.CO2气体保护焊 采用CO2作为保护气，一方面CO2可以将电弧、熔化金属与空气机械地隔离；另一方面，在电弧的高温作用下，CO2会分解为CO和O，因而具有较强的氧化性，会使Mn、Si等合金元素烧损，焊缝增氧，力学性能下降，还会形成气孔。另外，由于CO2气流的冷却作用及强烈的氧化反应，导致电弧稳定性差、金属飞溅大、弧光强、烟雾大等缺点，因此CO2气体保护焊只适合焊接低碳钢和低合金结构钢，不能用于焊接高合金钢和非铁合金。图4-18为CO2气体保护半自动焊示意图。 CO2气体保护焊的优点：
（1）CO2气体保护焊的成本仅为手工电弧焊和埋弧焊的40%～50%； （2）CO2电弧穿透能力强，熔深大，生产率比手工电弧焊高1～4倍； （3）焊缝氢含量低，焊丝中Mn含量高，脱硫作用好，因而焊接接头的抗裂性好。
CO2气体保护焊在焊接低碳钢和低合金结构钢时，需采用含Si、Mn等合金元素的焊丝来实现脱氧和渗合金。常用的CO2气体保护焊焊丝有H08Mn2Si和H08Mn2SiA，及药芯焊丝YJ502-1（YJ-结构钢药芯焊丝；50-焊缝金属最低抗拉强度，单位为kgf/mm2；2-钛钙型药皮，交直流两用；1-气体保护）。
图4-18 CO2气体保护半自动焊示意图
1-焊接电源及控制箱 2- CO2钢瓶 3-加热器 4-送丝机构 5-焊枪 6-焊件
CO2气体保护焊时，熔滴进入熔池的过渡形式有短路过渡和颗粒过渡两种，两种过渡形式选用的焊接规范不同，适用场合也不同。CO2气体保护焊的焊接规范包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、送丝速度、电源极性、焊接速度和保护气流量等。短路过渡一般用于细丝焊，焊丝直径为0.6～1.2mm，特点是电压低，电流小，飞溅小，焊缝成形好，适合焊接0.8～4mm的薄板及全位置焊接，生产中应用较多。颗粒过渡一般用于粗丝焊，焊丝直径为1.6～4mm，其特点是焊接电流和电弧电压较大，电弧穿透能力强，飞溅大，焊缝成形不够光滑，适合焊接3～25mm的中厚板，生产中应用较少。CO2气体保护焊时，为了减小飞溅，保持电弧稳定，要求使用直流焊机，且大多采用直流反接。焊接时CO2流量通常为5～15 L/min，保护气体流量偏大或偏小均会使保护效果变差。
焊丝伸出喷嘴的长度对焊接工艺有一定影响。当伸出长度增加时，电流会下降，熔深减小，直径越细，电阻率越大的焊丝受影响越大。焊丝伸出
长度大，焊丝的电阻热增大，熔化速度增大，生产率提高。当伸长过小时，喷嘴与工件的距离过小，飞溅容易堵塞喷嘴。焊丝伸长应为焊丝直径的10～12倍，一般在10～20mm之间。
一般情况下，CO2气体保护焊使用的是直流反极性，这种电极飞溅小、电弧稳定、成形好。但在堆焊及焊补铸件时，则采用正极性。因为阴极发热量比阳极大。正极性时焊丝为阴极，熔化系数大，金属熔敷率高。此外，正极性时工件热量小，熔深浅，对性能有利。
CO2气体保护焊焊接低碳钢和低合金钢时，为防止气孔、减少飞溅并保证焊缝具有较高的力学性能，必须采用含Si、Mn等脱氧元素的焊丝。常用实芯钢焊丝中，H08Mn2SiA焊丝是目前应用最为广泛的，具有良好的工艺性能、力学性能和抗热裂纹性能，适合焊接低碳钢和σS≤500MPa的低合金钢及焊后需热处理的强度σb≤1200MPa的低合金钢。其他焊丝中，H10MnSi、H08MnSi与H08MnSiA适合焊接低碳钢与低合金钢；H04Mn2SiTiA、H10MnSiMo与H04MnSiAlTiA适合焊接低合金高强钢；H08Cr3Mn2MoA适合焊接贝氏体钢；H18CrMnSiA适合焊接高强度钢。CO2气体保护焊焊丝的发展趋势是进一步降低含碳量，添加Ti、Al等合金元素，降低碳元素含量。
半自动CO2气体保护焊，按照焊枪和焊丝的移动方向，可分为后向焊和前向焊法。焊接时的焊枪前倾，焊丝指向前方待焊部位，称为前倾焊或前向焊；而焊丝向后倾斜，称为后倾焊法或后向焊。焊接时，焊丝轴线与焊缝中心线所形成的平面内，焊丝轴线与焊接方向的夹角，称为焊丝倾角。前向焊倾角大于90°，而后向焊则小于90°。其他参数不变的情况下，焊
丝从垂直变为后倾，熔深增加、焊道变短且余高增大。若由垂直变为前倾，则熔深减小、焊缝变宽且余高减小。前倾焊有利于操作，不易焊偏，对厚板和深坡口焊接效果好。
第七节 气焊（OFW）
气焊是利用气体火焰作为热源的焊接方法，最常用的是氧-乙炔焊接。气焊主要用于焊接薄板和小工件，还可用于有色金属、铸铁、硬质合金、堆焊及钎焊等，尤其是没有电源的场合。氧乙炔火焰还是切割用气体之一。
当乙炔与氧气的体积之比为1.1～1.2时可充分燃烧，此时的火焰为中性焰。当混合比小于1.1时，乙炔不能充分燃烧而变为碳化焰，混合比大于1.2时氧气过剩，为氧化焰。中性焰分为焰芯、内焰和外焰三个区域。焰芯由未燃烧的氧和乙炔组成，外表分布着由乙炔分解的碳素微粒层，灼热的碳颗粒发出明亮的白光形成明显轮廓。焰芯前2～4mm处，温度最高可达3050～3150℃。内焰由乙炔不完全燃烧产物组成，具有一定还原性，包裹在焰芯外面，外形呈枣核状，颜色淡桔色。而外焰则包裹在内焰外面，是一氧化碳和氢气与大气中的氧完全燃烧的产物，具有氧化性，颜色由内向外呈橙黄色。
中性焰用于焊接一般碳钢、不锈钢、铝及其合金、铸铁、锡、铅等。氧化焰含过剩氧气，其焰芯形状变尖，内焰很短。火焰最高温度达3100～3300℃，适合焊接黄铜、锰钢及镀锌铁等。碳化焰有部分剩余的乙炔时，火焰变长且异常明亮，焰芯轮廓不清。当乙炔大量过剩时冒黑烟。碳化焰适合焊接高碳钢、高速钢、硬质合金及蒙乃尔合金。
气焊的材料一般有焊丝和焊剂两部分组成，特别是钎焊更需要添加焊
剂。气焊焊丝的选择主要应保证其化学成分与工件的匹配性，并应考虑到合金元素的烧损。焊丝表面应去油、去锈。对于熔焊来讲，焊接低碳钢用焊丝规格一般在Φ2～4mm，长度为1000mm以内。而钎焊材料可能是丝材，也可能是箔片的形式。焊剂可以有效去除焊接过程中产生的氧化物等杂质，除了钎焊，有色金属、铸铁及不锈钢等材料的熔焊也使用焊剂。焊剂可以直接撒在坡口上或蘸在气焊丝材表面上。
气焊的工艺参数中，主要的有焊嘴的倾角和焊接的速度。厚大工件、熔点高、导热性好的工件，使用的焊嘴倾角要大些，反之则小些。气焊有两种操作方法，左向法和右向法。右向法是焊炬在前焊丝在后，从左向右施焊，火焰指向焊缝。该焊法特点是火焰始终覆盖熔池，以隔绝空气、防止氧化物并减少气孔，火焰加热集中，熔深较大，可提高焊接效率。焊缝冷却缓慢，从而改善焊缝组织，但该法不易掌握。左向法是焊炬跟在焊丝后面由右向左施焊，火焰背着焊缝而指向焊件待焊部分，对接头有预热作用，该焊法操作简单、易于掌握。左向法适合较薄和低熔点工件，缺点是焊缝易于氧化、冷却快、焊缝质量稍差。
气焊操作有一定的危险性，因此焊工必须经过专门培训，必须持证操作。应选择安全地点，清除可燃物，并有防止金属熔渣飞溅 引起火灾的措施。焊接前必须检查焊接工具和设备，禁止使用有缺陷的焊接工具和设备。氧气瓶，乙炔气瓶相距必须大于10m。距明火处大于10m，焊接过程中要做好灭火准备。乙炔气瓶必须直立使用，氧气瓶应有安全帽和防振圈。焊接作业结束后，应对作业现场认真检查，防止留下火种，待确定无危险时才能离开。
第八节 等离子弧焊（PAW）
等离子弧：如图4-19所示，它是借助于水冷喷嘴、保护气流等外部拘束条件，使弧柱受到压缩，弧柱气体完全电离而得到的电弧，其温度远高于一般电弧，可达到30000K。由于等离子弧具有热量集中、温度高、电弧挺度好等特点，被广泛应用于焊接、切割等领域中。
等离子弧焊接时工作气体为氩气，电极一般用钨极，具有以下特点： （1）能量密度大，弧柱温度高，一次熔深大，热影响区小，焊接变形小，焊接质量高。
（2）电流小到0.1A，电弧仍能稳定燃烧，并保持良好的挺直度和方向性，因而可以焊接金属薄箔，最小厚度可达0.025mm。
图4-19 等离子弧发生装置原理图
1-钨极 2-工作气体 3-水冷喷嘴4-等离子弧5-工件 6-电阻 7-冷却水 8-直流电源
不足：设备复杂、投资高、气体消耗量，主要应用于国防工业及尖端技术中，焊接一些难熔、易氧化、热敏感性强的材料，如Mo、W、Cr、Ti及其合金、不锈钢等，也用于焊接质量要求较高的一般钢材和非铁合金。 分类：穿孔型等离子弧焊和微束等离子弧焊。
穿孔型等离子弧：焊接电流在100～300A，接头无需开坡口，不要留间隙。焊接时，等离子弧可以将焊件完全熔透并形成一个小通孔，熔化金属被排挤在小孔的周围，电弧移动，小孔随之移动，并在后方形成焊缝，从而实现单面焊双面一次成形，如图4-20所示。这种方法可以焊接的板厚上限为：碳钢7mm，不锈钢10mm。
微束等离子弧：焊接电流为0.1～30A，焊接厚度为0.025～2.5mm。此外，还有适用于铜及铜合金焊接的熔入型等离子弧焊，可用于厚板深熔焊或薄板高速焊以及堆焊的熔化极等离子弧焊，可解决铝合金等离子弧焊的交流（变极性）等离子弧焊等工艺方法。等离子弧焊的主要工艺参数有焊接电流、焊接速度、保护气流量、离子气流量、焊枪喷嘴结构与孔径等。
图4-20 穿孔型等离子弧焊
等离子弧切割：利用等离子弧的高温高速弧流使切口的金属局部熔化以致蒸发，并借助高速气流或水流将熔化的材料吹离基体形成切口的切割方法。 特点：切割速度快，生产率高，工件切口狭窄，边缘光滑平整，变形小等。 用途：主要用于不锈钢、非铁合金、铸铁等难以用氧乙炔火焰切割的金属材料以及非金属材料的切割，切割厚度可达200mm。目前，空气等离子切
割的工业应用已扩展到碳钢和低合金钢。
工艺参数：切割气体的种类和流量、压缩喷嘴的形状和尺寸、切割电流和电压、切割速度和喷嘴高度等。等离子弧切割所使用的切割气体有空气、（Ar+H2）、（N2+H2），其中空气仅适用于厚度40mm以下的钢板的切割，（Ar+H2）可用于大厚度不锈钢、铜、铝、铸铁工件的切割，切割质量很好，但经济性较差，（N2+H2）也可用于大厚度切割，但切口质量较差。
由于等离子弧弧柱温度高，能量密度大，因而对焊件加热集中，熔透能力强，在同样熔深下其焊接速度比TIG焊高，故可提高焊接生产率。表4-2此外，等离子弧对焊件的热输入较小，焊缝截面形状较窄，深宽比大，呈“酒杯”状，见图4-12。热影响区窄，其焊接变形也小。
材料 焊接厚度范围 表4-2等离子弧焊适用范围 钛及其镍及其低合金不锈钢 含金 含金 钢 ≤8 ≤12 ≤6 ≤8 低碳钢 ≤8 铜及其合金 ≤2.5 图4-12 等离子弧焊缝截面与TIG焊比较 (a)TIG焊缝 (b)等离子弧焊缝
焊接工艺中，首先是焊前清理。焊口两侧一定距离内必须清除一切油污及表面氧化层。以机械清理方法更为简便。机械清理方法如下：用丙酮
除去焊口两侧100毫米内的油污，用细砂布除去两侧50毫米内的氧化层，直至露出干净的金属为止，再用棉砂蘸丙酮擦洗2～3遍，即可进行焊接。填充焊丝出厂前已经过酸洗，使用前仅用丙酮擦洗一遍。清理完毕，需要进行装配。焊口系机械加工出的直边坡口，比较规整。考虑到产品焊接时，必然会存在装配间隙及错边。
焊接材料主要是使用各种类型的粉末，如普遍使用的要求较低的铁基合金粉末。如果有耐磨损要求的情况下可以使用Co基粉末或者WC粉末等。
第九节 钎 焊
钎焊是焊接技术中最早得到应用的一种工艺。钎焊属于固相连接，与熔焊方法不同，钎焊时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，加热温度采取低于母材固相线而高于钎料液相线的一种连接方法。当被连接的零件和钎料加热到钎料熔化，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散和在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接。同熔焊方法相比，钎焊具有以下优点：l）钎焊加热温度较低，对母材组织和性能影响较小；2）钎焊接头平整光滑，外形美观；3）焊件变形较小，尤其是采用均匀加热（如炉中钎焊）的钎焊方法，焊件的变形可减小到最低程度，容易保证焊件的尺寸精度；4）某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产率高：5）可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。但是，钎焊也有他本身的缺点，针焊接头强度比较低，耐热能力比较差，由于母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力较差及装配要求比较高等。
钎焊需要使用钎料和钎剂。
根据使用钎料的不同，钎焊一般分为：1）软钎焊——钎料液相线温度低于450℃；2）硬钎焊——针料液相线温度高于450℃。此外，某些国家将钎焊温度超过900℃而又不使用钎剂的钎焊方法（如真空钎焊、气体保护钎焊）称作高温钎焊。
钎焊方法通常是以所应用的热源来命名的，其主要作用是依靠热源将工件加热到必要的温度，随着新热源的发展和使用，近年来出现了不少新的钎焊方法。生产中的一些主要或重要的钎焊方法是按加热方式区分钎焊方法的：电子组装钎焊、浸渍钎焊、波峰钎焊、电阻钎焊、高频感应钎焊、中频感应钎焊、等离子钎焊、激光钎焊、真空电子束钎焊、盐溶钎焊、火焰钎焊、炉中钎焊、超声波钎焊等。
钎焊需要使用钎料和钎剂。
对于软钎焊用钎剂，使用英文符号FS（flux soldering）加上表示钎剂分类的代码组合而成。软钎剂类型有三种，1是树脂类，包括了松香类和非松香类（树脂类）；2是有机物类，包括水溶性和非水溶性；3是无机物类，包括盐类（又分为加氯化氨和不加氯化氨）、酸类（包括磷酸和非磷酸）和碱类。从形态上来说，软钎剂可分为液态、固态和膏状。
对于硬钎剂，由符号FB表示，可分为四种，见表4-1。钎剂的形态有S（粉末状、粒状）、P（膏状）和L（液态）。
表4-1硬钎剂分类及构成 钎剂主要组分分类代号（X1） 1 2 3 4 钎剂主要组分 硼酸+硼砂+氟化物≥90% 卤化物≥80% 硼砂+硼酸≥90% 硼酸三甲脂≥60% 钎焊温度/℃ 550～850 450～620 800～1150 >450
钎剂型号表示方法为：FBX1X2X3—其中FB表示硬钎剂，X1表示钎剂主要元素组分分类代号，X2表示钎剂顺序号，X3表示钎剂形态。
钎剂各组分应该混合均匀，不允许有肉眼可见的夹杂物存在。钎剂配合钎料进行钎焊时，应具有良好的填缝性能。同时应具有良好的钎焊工艺性能，在正常使用条件下，钎剂应不产生窒息性烟雾和影响操作的火焰或烟气。焊后残留在工件上的钎剂，使用钎剂生产厂家推荐的清洗方法清洗时，应易被除去。
从钎焊的连接方式看，有以下如图4-13的三种主要方式。
图4-13 钎焊接头连接方式
受钎料和钎剂以及钎焊工艺的影响，钎焊以后的接头还容易出现未钎满的情况。典型的形式如图4-14所示。
图4-14 未钎满焊缝
在钎焊完成以后，需要对其质量进行检验。目前主要的方法有目视、着
色检验和密封性检验。从外观上可以将钎缝质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级。Ⅰ级钎缝使用于承受大的静载荷、动载荷或交变载荷，钎缝表面连续致密、
钎角光滑均匀，呈明显的凹下圆弧过渡。表面不允许存在裂纹、针孔、气孔、疏松、节瘤和腐蚀斑点等，钎料对基体金属无可见的凹陷性溶蚀。Ⅱ级钎缝承受中等载荷，钎料无未钎满，钎角连续，但均匀性较差，钎缝表面有少量、轻微的分散性气孔、疏松和腐蚀斑点，但不允许有裂纹和针孔。钎料对基体金属有可见的凹陷性溶蚀，但其深度不超过基体金属厚度的5～10%。Ⅲ级钎缝使用于小载荷，钎缝成形较差，钎缝不连续，不光滑均匀，局部有未钎满和气孔、较密集的疏松，但不允许有裂纹，穿透性气孔、针孔，允许钎料对金属有明显的凹陷性溶蚀，但其深度不大于基体金属厚度的10～20%。
目视检查使用于明显可见的宏观缺陷，一般采用不超过10倍的放大镜进行检查，适用于肉眼难分辨的表面缺陷；或者使用反光镜，使用于深孔，必要时再加上放大镜；也可以使用内窥镜对弯曲或遮挡部位进行检查。
渗透检查法适用于Ⅰ、Ⅱ级钎缝外观检查，用以判断钎缝表面有无微小的肉眼难分辨的裂纹、气孔和针孔等缺陷。密封性检查主要是用在不能进行目视或渗透检验的情况。首先是封闭组合件所有开口，然后给钎焊容器内腔充入图纸规定的压力空气，放入水中1～2min，观察有无气泡产生。或者在钎缝外表面涂白垩粉，随后向钎焊容器内注煤油，等5～10min后，观察白垩粉的变色情况，若在涂白垩粉的一面上出现油痕，则该处被判定为缺陷区，密封性检查发现有渗漏，必须进行补焊。
根据国际焊接学会对材料焊接性的定义可以推出，材料的钎焊性是指材料在一定的钎焊条件下获得优质接头的难易程度。对某种材料而言，若采用的钎焊工艺越简单，钎焊接头的质量越好，则该种材料的钎焊性越好；
反之，如果采用复杂的钎焊工艺也难获得优质接头，那么该种材料的钎焊性就差。影响材料钎焊性的首要因素就是材料本身的性质。例如Cu和Fe的表面氧化物稳定性低而易去除，因而Cu和Fe的钎焊性好；Al的表面氧化物非常致密稳定而难于去除，因而铝的钎焊性差。材料的钎焊性可从工艺因素（包括采用何种钎料、钎剂和钎焊方法）来考察。例如大多数钎料对Cu和Fe的润湿作用都比较好，而对 W和 Mo的润湿作用差，故 Cu和 Fe的钎焊性好，而 W和 Mo的钎焊性差；又如 Ti及其合金同大多数钎料作用后会在界面区形成脆性化合物，故Ti的钎焊性差；再如低碳钢在炉中钎焊时对保护气氛的要求较低，而含AI、Ti的高温合金只有在真空钎焊时才能获得良好的接头，故碳钢的钎焊性好，而高温合金的钎焊性差。总而言之，材料的钎焊性不但决定于材料本身，而且与钎料、钎剂和钎焊方法有关，因此必须根据具体情况进行综合评定。
表4-4 常用金属材料适用的钎焊方法
焊接方法 火焰钎材料 碳钢 低合金钢 不锈钢 铸铁 镍和合金 铝和合金 钛和合金 铜和合金 镁和合金 难熔合金 焊 △ △ △ △ △ △ 炉中钎焊 △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ 感应加热钎焊 △ △ △ △ △ △ △ △ 硬钎焊 电阻加热钎焊 △ △ △ 浸渍钎焊 △ △ △ 红外线钎焊 △ △ △ 扩散钎焊 △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ 软钎焊 △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ 第十节 典型材料焊接
二、低碳钢的焊接
Q235、10、15、20等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。但由于施焊条件、结构形式不同，焊接时还需注意以下问题：
（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。
低碳钢对焊接方法几乎没有限制，应用最多的是焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。低碳钢的碳含量较低，且除Mn、S、P、Si等常规元素外，很少有其他合金元素，因而焊接性良好。焊接时有以下特点：可装配成各种不同的接头；焊前一般不需预热；塑性较好，适合制造各类大型结构件和压力容器等。
低碳钢几乎可采用各种焊接方法进行焊接，并均能获得良好的焊接质量。焊条电弧焊是应用最多的一种方法，焊接的关键是选择焊条。直径大于或等于3000mm、且壁厚大于等于50mm的情况下，以及壁厚大于或 90mm的产品的第一层焊道的焊接，焊前都应进行预热。预热温度可视具体情况而定，一般为80～150℃。对于焊接受压件，当壁厚大于或等于20mm时，应考虑采取焊后热处理或相应的消除应力措施；壁厚大于30mm时，必须进行焊后热处理，温度为600～650℃；壁厚大于200mm时，待焊至工件厚度的1/2时，应进行一次中间热处理后，再继续焊接。中间热处理温度为550～600℃，焊后热处理温度为600～650℃。采用电弧焊时，焊接材料的选择参见表4-5。
表4-5 低碳钢焊接材料的选择 焊接方法 焊接材料 应用情况 J421、J422、J423等 手工电弧焊 J426、J427、J506、J507等 一般结构 承受动载荷、结构复杂或厚板重要结构 H08 配HJ430、H08A 配HJ431 一般结构 埋弧焊 H08MnA 配HJ431 CO2气体保护焊 H08Mn2SiA 重要结构 一般结构 含碳量在0.25%～0.60%之间的中碳钢，有一定的淬硬倾向，焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差。中碳钢的焊接结构多为锻件和铸钢件，或进行补焊。焊条选用：抗裂性好的低氢型焊条（如J426、J427、J506、J507等），焊缝有等强度要求时，选择相当强度级别的焊条。对于补焊或不要求等强度的接头，可选择强度级别低、塑性好的焊条，以防止裂纹的产生。焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。
高碳钢的焊接 高碳钢的含碳量大于0.60%，其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。焊接时，应注意焊前预热和焊后缓冷。
低碳钢的碳含量较低，且除Mn、S、P、Si等常规元素外，很少有其他合金元素，因而焊接性良好。焊接时有以下特点：可装配成各种不同的接头；焊前一般不需预热；塑性较好，适合制造各类大型结构件。
低碳钢几乎可采用各种焊接方法进行焊接，并均能获得良好的焊接质量。焊条电弧焊是应用最多的一种方法，焊接的关键是选择焊条。直径大
于或等于3000mm、且壁厚大于等于50mm的情况下，以及壁厚大于或 90mm的产品的第一层焊道的焊接，焊前都应进行预热。预热温度可视具体情况而定，一般为80～150℃。对于焊接受压件，当壁厚大于或等于20mm时，应考虑采取焊后热处理或相应的消除应力措施；壁厚大于30mm时，必须进行焊后热处理，温度为600～650℃；壁厚大于200mm时，待焊至工件厚度的1/2时，应进行一次中间热处理后，再继续焊接。中间热处理温度为550～600℃，焊后热处理温度为600～650℃。
三、合金结构钢的焊接
低合金结构钢按其屈服强度可以分为九级：300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。强度级别≤400MPa的低合金结构钢，WCE<0.4%，焊接性良好，其焊接工艺和焊接材料的选择与低碳钢基本相同，一般不需采取特殊的工艺措施。只有焊件较厚、结构刚度较大和环境温度较低时，才进行焊前预热，以免产生裂纹。强度级别≥450MPa的低合金结构钢，WCE>0.4%，存在淬硬和冷裂问题，其焊接性与中碳钢相当，焊接时需要采取一些工艺措施，如焊前预热（预热温度150℃左右）可以降低冷却速度，避免出现淬硬组织；适当调节焊接工艺参数，可以控制热影响区的冷却速度，保证焊接接头获得优良性能；焊后热处理能消除残余应力，避免冷裂。
热轧及正火钢主要包括了Q295-460钢。由于冶炼工艺比较简单，价格低廉，综合力学性能良好，由于碳及合金元素的含量都比较低，因此具有优良的焊接性。随着合金元素的增加和强度的提高，焊接性也会变差。
容易产生的焊接缺陷有：（1）粗晶区脆化，热影响区（HAZ）中被加热到1100℃以上的粗晶区是焊接接头的薄弱区。焊接时的热输入过大或过小
会导致粗晶区脆化。（2）大型厚板焊接结构如在钢板厚度方向承受较大的拉伸应力，可能沿钢材轧制方向发生阶梯状的层状撕裂。
可以用各种焊接方法焊接，不同的焊接方法对产品质量无显著影响。热轧及正火钢可以用各种切割方法下料，如气割、电弧气刨、等离子弧切割等。强度级别较高的钢，虽然在热切割边缘会形成淬硬层，但在后续的焊接时可溶入焊缝而不会影响焊接质量。
热轧及正火钢焊接时，对焊接质量影响最大的是焊接材料和焊接参数。 1、焊接材料的选用。
热轧及正火钢主要用于制造受力构件，要求焊接接头具有足够的强度、适当的屈强比、足够的韧性和低的时效敏感性，即具有与产品技术条件相适应的力学性能。因此在选择焊材时，必须保证焊接金属的强度、塑性、韧性等力学性能指标不低于母材，同时还要满足产品的一些特殊要求，如中温强度、耐大气腐蚀等，并不要求焊缝金属的合金系统或化学成分与母材相同。
如Q295钢可选用E43××型焊条，埋弧焊的焊丝选用H08、H10MnA，焊剂选用HJ430、SJ301。CO2气体保护焊的焊丝选H08Mn2Si、H10MnSi。
Q345选用E50××型焊条，埋弧焊的焊丝选用：不开坡口对接H08A+HJ431、中板开坡口对接H08MnA+SJ101、H10Mn2+SJ102；厚板深坡口对接H10Mn2+HJ350。电渣焊为H08Mn2MoVA+HJ431、HJ360。CO2气体保护焊的焊丝选H08Mn2Si。
2、预热温度的确定。
焊前预热可以控制焊接冷却速度，减少或避免热影响区脆硬马氏体的产
生，降低热影响区硬度，降低焊接应力，并有助于氢从焊接接头中逸出。但预热常常恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，尤其是不合理的、过高的预热还会损害焊接接头的性能。预热温度受母材成分、焊件厚度与结构、焊条类型、拘束度以及焊接环境等因素的影响。因此，焊前是否需要预热以及合理的预热温度，都需要认真考虑或通过试验确定。
3、焊后热处理
常用的是消除应力热处理、正火或正火+回火等。 四、不锈钢、耐热钢的焊接
不锈钢是指Cr含量超过13%的钢。耐热钢一般指具有热强性及热稳性的钢。钢材抵抗蠕变变形的能力称为“热强性”，抵抗氧化的能力称为“热稳性”。耐热钢材料主要有珠光体耐热钢（12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、12Cr1MoV）、低碳耐热钢等。
以奥氏体不锈钢为例，首先要分析钢的焊接性。由于钢的结构问题，在焊接后容易在接头处出现晶间腐蚀、应力腐蚀和热裂纹、接头脆化。由于接头腐蚀性的要求，因此在编制工艺规程时，必须考虑备料、装配、焊接各个环节对接头质量可能带来的影响。奥氏体不锈钢具有较好的焊接性，可以采用焊条电弧焊、埋弧焊、惰性气体保护焊和等离子弧焊等熔焊方法，并且焊接接头具有相当好的塑性和韧性。
焊前准备：(1)下料的方法，一般的氧-乙炔切割有困难，可用机械切割、等离子弧切割等方法进行下料或坡口加工。(2)坡口的制备应适当减小V型坡口角度。当板厚大于10mm时，应尽量选用焊缝截面较小的U型坡口。(3)焊前清理，为了保证焊接质量，焊前应将坡口两侧20～30mm范围内的
焊件表面清理干净，如有油污，可用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭。(4)在搬运、坡口制备、装配及定位焊过程中，应注意避免损伤钢材表面，如不允许用利器划伤钢板表面，不允许随意到处引弧等。(5)工艺参数的选择，应控制焊接热输入和层间温度，以防止热影响区晶粒长大及碳化物析出。
奥氏体不锈钢的焊接工艺：一般熔焊方法均能用于奥氏体不锈钢的焊接，目前生产上常用的方法是焊条电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。在焊接工艺上，主要应注意以下问题：（1）采用小电流、快速焊，可有效地防止晶间腐蚀和热裂纹等缺陷的产生。一般焊接电流应比焊接低碳钢时低20%；（2）焊接电弧要短，且不作横向摆动，以减少加热范围。避免随处引弧，焊缝尽量一次焊完，以保证耐腐蚀性。
（3）多层焊时，应等前面一层冷至60℃以下，再焊后一层。双面焊时先焊非工作面，后焊与腐蚀介质接触的工作面。（4）对于晶间腐蚀，在条件许可时，可采用强制冷却。必要时可进行稳定化处理，消除产生晶间腐蚀的可能性。
对于焊条电弧焊，由于奥氏体不锈钢的电阻较大，焊接时产生的电阻热较大，同样直径的焊条，焊接电流值应比低碳钢焊条降低20%左右。如焊件厚度小于2mm时应选用2mm的焊条，焊接电流在40～70A左右。焊件直径若在3～5mm时的焊条应选3.2mm，焊接电流应选50～80A左右。焊条若选用酸性焊条，最好采用直流反接。此外应注意提高焊接速度，同时焊条不进行横向摆动。
为了提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性，焊后应对其进行表面处理，处理的方法有表面抛光、酸洗和钝化处理。
奥氏体不锈钢一般都具有耐腐蚀的要求，所以焊后除了要进行一般焊接缺陷的检验外，还要进行耐腐蚀性试验。常用的方法有不锈钢晶间腐蚀试验、应力腐蚀试验、大气腐蚀试验、高温腐蚀试验、疲劳腐蚀试验等。
四、铸铁的补焊
铸铁在制造和使用中容易出现各种缺陷和损坏。铸铁补焊是对有缺陷铸铁件进行修复的重要手段，在实际生产中具有很大的经济意义。
（一）铸铁的焊接性
铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊接过程中易产生白口组织和裂纹。白口组织是由于在铸铁补焊时，碳、硅等促进石墨化元素大量烧损，且补焊区冷速快，在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料，或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出，或采用钎焊，可避免出现白口组织。
裂纹通常发生在焊缝和热影响区，产生的原因是铸铁的抗拉强度低，塑性很差（400℃以下基本无塑性），而焊接应力较大，且接头存在白口组织时，由于白口组织的收缩率更大，裂纹倾向更加严重，甚至可使整条焊缝沿熔合线从母材上剥离下来。防止裂纹的主要措施有：采用纯镍或铜镍焊条、焊丝，以增加焊缝金属的塑性；加热减应区以减小焊缝上的拉应力；采取预热、缓冷、小电流、分散焊等措施减小焊件的温度差。
（二）铸铁补焊方法及工艺
铸铁补焊采用的焊接方法参见表4-6。补焊方法主要根据对焊后的要求（如焊缝的强度、颜色、致密性，焊后是否进行机加工等）、铸件的结构情
况（大小、壁厚、复杂程度、刚度等）及缺陷情况来选择。手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方法。
表4-6 铸铁的补焊方法 补焊方法 焊接材料的选用 Z208、Z248 Z100、Z116、Z308、Z408、Z607、J507、J427、J422 铸铁焊丝 加热减应区法 钎焊 CO2气体保护焊 电 渣 焊 黄铜焊丝 H08Mn2Si 铸铁屑 强度、硬度、颜色与母材不同，可加工 强度、硬度、颜色与母材不同，不易加工 强度、硬度、颜色与母材相同，可加工，适用于大尺寸缺陷的补焊 焊缝特点 强度、硬度、颜色与母材相同或相近，可加工 手工电弧焊 热焊及半热焊 冷 焊 强度、硬度、颜色与母材不同，加工性较差 气焊 热 焊 强度、硬度、颜色与母材相同，可加工 手工电弧焊补焊采用的铸铁焊条牌号见表4-7。补焊要求不高时，也可采用J422等普通低碳钢焊条。
表4-7常用铸铁焊条 类 别 牌号 焊芯组成 药皮类型 焊缝金属 碳钢 用 途 一般灰铸铁件的非加工面 强度较高的灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁 一般灰铸铁件（刚度较大时，预热至400℃） Z100 碳钢 钢芯铸铁焊条 碳钢（高钒药皮） 氧化型 Z116 低氢型 高钒钢 Z208 碳钢 铸铁芯铸铁焊条 石墨型 铸铁 Z248 铸铁 石墨型 铸铁 灰铸铁件 镍基铸铁焊条 Z308 纯镍 Z408 镍铁合金 Z508 镍铜合金 石墨型 石墨型 石墨型 镍 镍铁合金 镍铜合金 铜铁混合 铜铁混合 重要灰铸铁件的加工面 球墨铸铁、重要灰铸铁件的加工面 强度要求不高的灰铸铁件的加工面 一般灰铸铁件的非加工面 一般灰铸铁件的非加工面 铜基铸铁焊条 紫铜 Z607 钢芯铜皮/Z612 铜包钢芯 低氢型 钛钙型 手工电弧焊补焊的方法有：
（1）热焊及半热焊 焊前将焊件预热到一定温度（400℃以上），采用同质焊条，选择大电流连续补焊，焊后缓冷。其特点是焊接质量好，生产率低，成本高，劳动条件差。
（2）冷焊 采用非铸铁型焊条，焊前不预热，焊接时采用小电流、分散焊，减小焊件应力。焊缝的强度、颜色与母材不同，加工性能较差，但焊后变形小，劳动条件好，成本低。
五、非铁金属的焊接
（一）铜及铜合金的焊接
存在问题：
（1）难熔合 铜的导热系数大，焊接时散热快，要求焊接热源集中，且焊前必须预热，否则，易产生未焊透或未熔合等缺陷。
（2）裂纹倾向大 铜在高温下易氧化，形成的氧化亚铜（Cu2O）与铜形成低熔共晶体（Cu2O+Cu）分布在晶界上，容易产生热裂纹。
（3）焊接应力和变形较大 这是因为铜的线胀系数大，收缩率也大，且焊接热影响区宽的缘故。
（4）容易产生气孔 气孔主要是由氢气引起的，液态铜能够溶解大量
的氢，冷却凝固时，溶解度急剧下降，来不及逸出的氢气即在焊缝中形成氢气孔。
此外，焊接黄铜时，会产生锌蒸发（锌的沸点仅907℃），一方面使合金元素损失，造成焊缝的强度、耐蚀性降低，另一方面，锌蒸汽有毒，对焊工的身体造成伤害。
焊接方法：氩弧焊、气焊和手工电弧焊，其中氩弧焊是焊接紫铜和青铜最理想的方法，黄铜焊接常采用气焊，因为气焊时可采用微氧化焰加热，使熔池表面生成高熔点的氧化锌薄膜，以防止锌的进一步蒸发，或选用含硅焊丝，可在熔池表面形成致密的氧化硅薄膜，既可以阻止锌的蒸发，又能对焊缝起到保护作用。
为保证焊接质量，在焊接铜及铜合金时还应采取以下措施：
（1）为了防止Cu2O的产生，可在焊接材料中加入脱氧剂，如采用磷青铜焊丝，即可利用磷进行脱氧。
（2）清除焊件、焊丝上的油、锈、水分，减少氢的来源，避免气孔的形成。
（3）厚板焊接时应以焊前预热来弥补热量的损失，改善应力的分布状况。焊后锤击焊缝，减小残余应力。焊后进行再结晶退火，以细化晶粒，破坏低熔共晶。
（二）铝及铝合金的焊接
铝具有密度小、耐腐蚀性好、很高的塑性和优良的导电性、导热性以及良好的焊接性等优点，因而铝及铝合金在航空、汽车、机械制造、电工及化学工业中得到了广泛应用。
铝及铝合金在焊接时的主要问题是：
（1）铝及铝合金表面极易生成一层致密的氧化膜（Al2O3），其熔点（2050℃）远远高于纯铝的熔点（657℃），在焊接时阻碍金属的熔合，且由于密度大，容易形成夹杂。
（2）液态铝可以大量溶解氢，铝的高导热性又使金属迅速凝固，因此液态时吸收的氢气来不及析出，极易在焊缝中形成气孔。
（3）铝及铝合金的线膨胀系数和结晶收缩率很大，导热性很好，因而焊接应力很大，对于厚度大或刚性较大的结构，焊接接头容易产生裂纹。
（4）铝及铝合金高温时强度和塑性极低，很容易产生变形，且高温液态无显著的颜色变化，操作时难以掌握加热温度，容易出现烧穿、焊瘤等缺陷。
焊接方法：氩弧焊、电阻焊、气焊，其中氩弧焊应用最广，电阻焊应用也较多，气焊在薄件生产中仍在采用。
电阻焊焊接铝合金时，应采用大电流、短时间通电，焊前必须清除焊件表面的氧化膜。如果对焊接质量要求不高，薄壁件可采用气焊，焊前必须清除工件表面氧化膜，焊接时使用焊剂，并用焊丝不断破坏熔池表面的氧化膜，焊后应立即将焊剂清理干净，以防止焊剂对焊件的腐蚀。
为保证焊接质量，铝及铝合金在焊接时应采取以下工艺措施： （1）焊前清理，去除焊件表面的氧化膜、油污、水分，便于焊接时的熔合，防止气孔、夹渣等缺陷。清理方法有化学清理用钢丝刷或刮刀清除表面氧化膜及油污。
（2）对厚度超过5～8mm的焊件，预热至100℃～300℃，以减小焊接应力，避免裂纹，且有利于氢的逸出，防止气孔的产生。
（3）焊后清理残留在接头处的焊剂和焊渣，防止其与空气、水分作用，腐蚀焊件。可用10%的硝酸溶液浸洗，然后用清水冲洗、烘干。 五、常用焊接方法的选择 常用焊接方法的选择参见表4-7。
表4-7 常用焊接方法的选择
焊接方法 主要接头型式 焊接 位置 全位置 平焊 被焊材料选择 应用选择 手工 电弧焊 埋弧自动焊 氩弧焊 CO2气体 保护焊 等离子弧焊 对接、 搭接 碳钢、低合金钢、铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金 各类中小型结构 对接 角接 搭接 T形接 碳钢、合金钢 成批生产、中厚板长直焊缝和较大直径环焊缝 铝、铜、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢 致密、耐蚀、耐热的焊件 碳钢、低合金钢、不锈钢 全 位 置 耐热钢、不锈钢、铜、镍、钛及其合金 碳钢、低合金钢、铸铁、铜及铜合金、 铝及铝合金 一般焊接方法难以焊接的金属和合金 气 焊 对接 受力不大的薄板及铸件和损坏的机件的补焊 电渣焊 点 焊 对接 立焊 全位置 碳钢、低合金钢、铸铁、不锈钢 碳钢、低合金钢、不锈钢、铝及铝合金 大厚铸、锻件的焊接 焊接薄板壳体 焊接薄壁容器和管道 搭接 缝 焊 对 焊 摩擦焊 钎 焊
对接 平焊 各类同种金属和异种金属 碳钢、合金钢、铸铁、非铁合金 杆状零件的焊接 圆形截面零件的焊接 强度要求不高，其它焊接方法难于焊接的焊件 搭接 -
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