电焊基础知识课程教案
绪论
第一章 电弧焊基础知识
第二章 焊条电弧焊
第三章 埋弧焊
第四章 二氧化碳气体保护电弧焊
第五章 熔化极惰性气体保护电弧焊
第六章 钨极惰性气体保护弧焊
第七章 等离子弧焊接与切割
第八章 电阻焊
第九章 钎焊
第十章 其它焊接方法介绍
绪
论
一、焊接及其在现代工业中的地位
1、焊接(Welding)及其本质
定义：
实质：焊接在现代工业中的地位
是现代工业一种重要的连接加工方法，同时是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。
全世界约45%的钢铁和有色金属需要通过焊接才能变为可以使用的最终产品。
现代工业中的连接方法有：螺栓、键、销钉（可拆卸）
铆接、焊接、粘接（不可拆卸）
现代工业生产的各行业直接或间接地都离不开焊接。没有焊接，就没有现代工业文明，也没有现代的生活方式。
工业生产的发展，对焊接技术提出了更多、更高的要求二、焊接方法分类及发展概况(重点、难点，解释清楚三大类焊接方法的本质区别)
1、焊接方法的分类及特点
分类（族系法）：熔焊 固相焊（压焊） 钎焊
2、焊接方法的发展概况
公元前 锻焊、钎焊（中国）
1881年：法国人发明了最早期的碳弧焊机
1856年：英格兰物理学家James Joule 发现了电阻焊原理1862年： 用二碳化钙生产出乙炔气
1885年：美国人Elihu Thompson 获得电阻焊机专利权气焊
1900年前后：铝热剂焊
1926年：美国的A.O.Smith公司率先介绍了手工电弧焊焊条的制作方法
1930s：钨极氩弧焊、埋弧焊
1950年：电渣焊首次用于生产（俄罗斯）
1956年：摩擦焊(俄罗斯)
1957年：在熔化极气体保护焊中使用CO2作为保护气体（美国、英国和俄罗斯）
1950s：电子束焊（法国）
1960s：激光焊（美国）
1991年：搅拌摩擦焊(英国)
现状
国内
焊接大国——钢产量多年保持在>1亿吨/年，消耗焊材> 100万吨
但非强国——工业化的前期阶段
焊接以手工操作为主，效率低、能耗高／焊接手段单调、工艺落后／焊材品种单调，重要关键焊材依赖进口
焊接的数字化水平低
国外
已完成焊接手段的结构性转变（由手工到自动、由低效向高效转变）
焊接手段以高效、自动焊为主／焊材品种配套齐全／多专用设备和专用材料
数字技术在焊接上的应用正逐渐推广普及
焊接的发展
从材料上 扩大可焊材料的范围，如超细晶粒钢、非金属、金属／非金属组合
从结构上 超大－如大型船舶、高层建筑／超微－如芯片、细微（μｍ级）零件
从设备上 高效率、低能耗／数字化、自动化、智能化、柔性化
从技术工艺上 高效率／低能耗／环保
三、本教材的内容和学习方法(重点)
1、教材的内容与学习要求
要求：掌握主要焊接方法的原理、焊接质量的控制以及常用焊接设备的使用维护。
强调并突出工艺应用能力的培养，即能根据实际结构的具体要求，优选焊接方法并制订合理的焊接工艺。
重点：电弧焊，尤①气体保护焊（MAG/CO2/MIG、TIG） ②埋弧焊
学习方法建议：
①牢固掌握基本概念、原理
②勤于动手，理论联系实际（途径：多参加工程实践并制订工艺）
③善于总结对比，条理清楚
第一章 电弧焊基础知识
第一节 焊 接 电 弧
目的与要求：了解电弧的实质、获得的途径、电弧各区域及其导电机构的特点、能量与温度的分布规律；掌握电弧偏吹的概念及影响因素、解决措施。
一、焊接电弧的物理基础
（一）电弧及其电场强度分布
电弧的实质：气体放电（导电）
电弧的特点：低电压、大电流、温度高、亮度大
（二）电弧中带电粒子的产生
获得电弧的途径：气体电离+电子发射
1、电离的种类：
热电离 场致电离 光电离
电离能及其与引弧的关系
2、（阴极）电子发射
热发射 场致发射 光发射 粒子碰撞发射
逸出功及其与引弧的关系
1、电离的种类：
热电离 场致电离 光电离
电离能及其与引弧的关系
2、（阴极）电子发射
热发射 场致发射 光发射 粒子碰撞发射
逸出功及其与引弧的关系
二、焊接电弧的导电特性
电弧的三个区域：阴极区 弧柱区 阳极区
（一）弧柱区的导电特性
最小电压原理（难点，通过水珠的形状与能量的关系辅以解释说明）
（二）阴极区的导电特性
1、热发射型
2、电场发射型 阴极斑点
（三）阳极区的导电特
1、阳极斑点
2、阳极区导电形式
三、焊接电弧的工艺特性
电弧的工艺特性主要包括：热能特性、力学特性、电弧稳定性等。
（一）电弧的热能特性
1、电弧热的形成机构
电弧的弧柱、阴极区、阳极区的产热特性各不相同。
⑴弧柱的产热
⑵阴极区的产热特性
⑶阳极区的产热特性
2、电弧的温度分布
⑴轴向－两极区低弧柱区高
⑵径向－中心高四周低
3、焊接电弧的热效率及能量密度
电弧产热的一部分热量会通过对流、传导、辐射等形式散失，所以会存在热效率问题。
能量密度分布：轴向－两极区大弧柱区小
径向－中心大四周小
（二）、电弧的力学特性
1、电弧力类型及作用（重点）
电磁（收缩）力——使电弧获得刚直性，促进熔滴过渡
等离子流力——促进熔滴过渡
斑点（压）力——阴极＞阳极／阻碍熔滴过渡
电极材料蒸发的反作用力——阴极＞阳极／阻碍熔滴过渡
熔滴(droplet)冲击力——对熔池造成冲击
短路爆破力——短路时产生，导致飞溅
2、电弧力的主要影响因素
气体介质、焊接电流和电压、焊丝（条）直径、极性和电极端部形状等。
四、焊接电弧的稳定性
电弧稳定性的概念（P19）
影响电弧稳定性的因素：电源、外界因素、药皮（芯）（焊剂）、磁偏吹等
第二节 焊丝的熔化与熔滴过渡
目的与要求：了解并掌握焊接电弧热和力的特点。掌握溶滴过渡的形式、特点，初步掌握其应用。
一、焊丝的加热和熔化特性
（一）焊丝的热源
焊丝熔化的热源 电弧热（主）+电阻热（次）
（二）焊丝的熔化特性
焊丝的熔化特性——焊丝的熔化速度与焊接电流之间的关系
区别清楚与焊丝熔化有关的几个概念：
熔化速度(mm/min & kg/h) 熔化系数(g/A?h)熔敷系数(g/A?h)熔敷速度(kg/h) 熔敷效率(%)飞溅率(%) 损失系数(%)
焊丝的熔化特性主要受焊丝材料、直径和伸出长度等因素影响。
二、熔滴上的作用力（重点）
熔滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。
1、重力 2、表面张力 3、电弧力（注意其包含几项力在内！）4、熔滴爆破力 5、电弧的气体吹送力
在不同的焊接条件下，力的种类、大小不同，形成了不同的熔滴过渡形式
三、熔滴过渡及特点（难点：从力的角度出发、从其规律讲起）
熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊缝成形和冶金过程均有影响。
规律：随着电流的增加，熔滴过渡的体积减小、频率加快。
熔滴过渡：自由过渡、接触过渡、渣壁过渡
每一种又可以再分为不同的亚型。目前，熔滴过渡的名称尚未规范、统一。
自由过渡（重点）：
滴状过渡
喷射过渡:易在（富）氩气氛种获得，熔深大\熔敷效率高，适用于中、厚板平位置的填充、盖面。（有上、下限电流\可加脉冲）
爆炸过渡
接触过渡：
短路过渡（重点）：在各种气氛中，低电压、细焊丝（小电流）（但电流密度不小）均可获得；热输入小、焊接变形小、全位置焊性能好但一般飞溅较大；适用于薄板焊接或中厚板的打底焊接。
搭桥过渡
渣壁过渡：沿渣壳（埋弧焊） 沿套筒（焊条电弧焊）
常见焊接方法的熔滴过渡形式
焊条手工焊
酸性焊条：细滴过渡
碱性焊条：粗滴过渡+短路过渡
CO2焊：滴状过渡（粗丝）、短路过渡、表面张力过渡（STT）（细丝）
MIG（焊铝）：喷射过渡、亚射流过渡
MAG（熔滴过渡形式最多、最灵活）：短路过渡
关于熔滴过渡技术的最新发展（特别介绍）
STT、冷金属过渡（CMT）
双脉冲（超脉冲）（double pulse、super pulse）过渡
第三节 母材熔化与焊缝成形
目的与要求：了解焊丝加热和熔化的过程，了解并掌握焊缝形成的规律及其与焊接质量的关系。
一、焊缝(weld)形成过程
母材熔化形成熔池／熔池凝固形成焊缝——熔池形状与焊缝质量有关（《熔焊原理》）
二、焊缝形状与焊缝质量的关系
焊缝成形的基本参数：
熔深(penetration或depth of penetration)
熔宽（width）
余高(reinforcement或excess weld metal)
焊缝成形系数(form factor of weld)=焊缝宽度／焊缝厚度
三、焊接工艺因素对焊缝成形的影响（重点）
1、焊接工艺参数
焊接电流(主要影响熔深)：I↑→熔深↑ 、熔宽稍↑、余高↑
电弧电压(主要影响熔宽)：U↑→熔宽↑ 、熔深↓、余高↓
焊接速度：增加，则熔深、熔宽、余高均减小
2、其它工艺因素
焊丝直径 焊丝伸出长度 坡口角度及间隙 板厚电极倾角
四、焊缝成形缺陷及产生原因（难点，对照标准，以图及照片对比说明）
焊缝的形状缺陷：20种
参见GB/T6417-1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》
第二章 焊条电弧焊
第一节 焊条电弧焊的原理及特点
目的与要求：了解焊条电弧焊的原理和特点及其适用范围。
一、焊条电弧焊的基本原理
气——渣联合保护的熔化焊
二、焊条电弧焊的特点
优点——灵后性好：操作以后，对装自己实求低，可焊材料广
缺点——①生产率低；②人为因素强
第二节 焊条电弧焊设备及工具
目的与要求：了解焊条电弧焊设备的种类、性能特点，掌握常用工具的选择与使用。
一、对焊条电弧焊设备的要求（难点）
1、对处特性形状的要求 陡降 理想处特性（多特性）
2、又控载电区的要求 交流55～70V 直流45～85V
3、对调节特性的要求 （三种形式 P36图2-4）
4、对动特性要求 动态响应特性
二、常用焊条电弧焊机简介（重点）
1、弧焊变压器（交流弧烛机）（BX系列）
动铁（芯）式 动圈（绕组）式 抽头式
2、直流弧焊发电机（AX系列） （已淘汰）
3、弧焊整流器 （1）硅弧焊整流器（ZXG系列）
（2）晶闸管式焊整流器（ZX5系列）
4、弧焊逆变器（ZX7系列）
★四者的性能特点比较（P38）
▲补充：焊条电弧焊机（直流）常见的功能的认识
三、焊条电弧焊所用工具
1、电焊钳（300A 500A）
2、面罩/护目镜
3、焊条保温筒
4、焊缝尺
5、渣锤
6、钢丝刷（什么钢？）
7、气铲、角磨机
第三节 焊条电弧焊工艺
目的与要求：了解并掌握焊条电弧焊工艺的内容、工艺参数与措施的制定。
一、焊接接头形式、坡口和焊缝
1、接头形式 各种形式
2、坡口：焊透 调熔合比
3、焊缝 各种形式 其表示法参见GB/T324-1988
二、焊接工艺参数及选择（重点、难点，通过工艺实例说明）
焊接工艺参数的内容；Φ、Ι、U、V……
1、焊条直径：2.0、3.2、4.0mm
选择依据：板厚、位置、层数、接头形式
（原则：能大则大→效率高）
2、电源种类及极性
交流 直流多用反接
3、焊接电流 I≈45Φ
选择依据：焊条类型、直径、板厚、接头形式、位置、层数等。
（原则：能大则大→效率）
4、焊接层数的选择：n=S/d 每层不大于4～5mm
5、焊接电流与焊速的控制
（1）弧压：①尽量用短弧；②直流机调电压；
（2）焊速：①手工焊接一般不控制焊速；②看熔地状况
三、焊条电弧焊的基本操作技术
第三章 埋弧焊
第一节 埋弧焊的原理及特点
目的与要求：简要了解埋弧焊的原理、特点及应用。
一、埋弧焊的工作原理
定义：电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的方法(Submerged arc welding)
埋弧焊的过程
埋弧焊的特点 优点：生产效率高、焊接质量好、劳动条件好
缺点：难以全位置焊、对焊前装配要求高、不适宜焊接薄板／短缝、适焊材料受限
埋弧焊的适用范围
材料：碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、镍基合金、铜合金等
结构：具有长而规则焊缝的大型结构，如船舶、压力容器、桥梁、起重机械等
位置：平位置
第二节 埋弧焊设备
目的与要求：了解埋弧焊的自动调节原理，掌握埋弧焊常用辅助设备的功能与使用。一、焊机编号：参见GB/T10249-1988《电焊机型号编制方法》
如MZJ2-1000（额定电流为1000A的横臂式交流埋弧自动焊机）
电源：埋弧焊多用较粗的焊丝，常用电弧电压自动调节的变速送丝式焊机（陡降外特性电源）；细丝时可用电弧自身调节的等速送丝 式焊机（缓降外特性电源）
多用交流电源(可减小电弧的磁偏吹)；
新式焊机用逆变电源（体积小、重量轻、能耗低）小车：用于通用埋弧焊，配导轨使用。
小车上通常包括送丝／行走驱动装置、焊剂斗、焊丝盘和控制面板等。
一般多用内绕式焊丝盘（也可以用开式焊丝盘）。
小车机头上的导电嘴有滚动式、夹瓦式和管式，以夹瓦式多见。
二、辅助设备（补充）
通用焊机（小车式）通常用于平板的拼接和工字／T形／箱形梁的角缝等简单构件的焊接，筒体的纵、环缝和复杂结构的焊接还要升 降机构和焊接滚轮架（变位机）的配合。
滚轮架（用于圆筒形结构焊缝的焊接）
变位器（用于把焊缝置于平焊位置）
升降机构（用于提升机头）
焊剂垫（用于在背面承托熔池），有带式、盘式和热固化焊剂垫等多种形式。
夹紧机构（用于固定焊件，多用于专机上）
另外，在有的埋弧焊机（特别是各种专机）上还会有焊剂回收装置和焊缝跟踪传感器等。
三、操作使用（现场讲解）
第三节 埋弧焊的焊接材料与冶金过程
目的与要求：以常用典型材料的焊接为例，了解埋弧焊的冶金原理，复习埋弧焊丝、焊剂的概况，掌握其匹配选用。
一、埋弧焊的焊接材料及选用
（一）焊剂(flux)
型号：参见GB／T5293-1999《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》、GB／T12470-1990《低合金钢埋弧焊用焊剂》及GB／7854-1999《埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂》
牌号：熔炼焊剂HJχχχ 烧结焊剂SJχχχ
（二）焊丝(wire)
参见GB／T14957-1994《熔化焊用钢丝》、YB ／T5092-1996 《焊接用不锈钢丝》及GB／T10045-1998《碳钢药芯焊丝》、 GB／ T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》
注：现行焊丝、焊剂的型号编制规则比较复杂
直径系列（mm）：
熔化焊用钢丝、焊接用不锈钢丝：1.6、2.0、2.5、3.0、3.2、4.0、5.0、6.0
碳钢药芯焊丝、低合金钢药芯焊丝：1.2、1.4、1.6、2.0、2.4、2.8、3.2、4.0
焊丝、焊剂的选用（重点，以常见材料的焊接实例来辅助说明）
原则：焊丝、焊剂要匹配选用，在满足技术要求的前提下考虑经济性。
结构钢按等强原则选用焊丝，专业用钢（不锈钢、耐热钢等）按化学成分相同或相近的原则选用焊丝，有时焊丝的合金元素含量要比母材的稍高。
熔炼焊剂 便宜易得，成分均匀，相对不易吸潮，但合金过渡系数低，通常只适宜于碳素结构钢和某些低合金结构钢的焊接；焊接合金钢时应选用氧化性低的焊剂，以减小合金元素的烧损。
烧结焊剂 稍贵，容易吸潮，但合金过渡系数高、脱渣性好，适用于高合金钢和不锈钢等钢种的焊接。焊丝、焊剂选用示例：
碳素结构钢：不开坡口，可选用HJ431+H08A
开坡口，可选用HJ431+H08A或HJ4 HJ431+H08MnA16Mn钢：不开坡口，可选用HJ431+H08A或HJ431+H08MnA
开坡口，应选用HJ431+H08MnA或HJ431+H10Mn2
不锈钢：视成分选用，一般多为烧结焊剂
二、埋弧焊的冶金过程（难点、以低碳钢的埋弧焊为例说明）
第四节 埋弧焊工艺
目的与要求：掌握埋弧焊工艺的内容，了解编制埋弧焊工艺的程序和方法；掌握焊接工艺参数的选择；掌握埋弧焊工艺方案的确定以及工艺参数、工艺措施的匹配制定。
一、焊前准备
坡口面及两侧不小于20mm范围内清理干净至露出金属光泽。
装配时注意减小错边，局部间隙超宽可以手工焊接填补。
如可能，应在接缝首尾分别装上引弧板和引出板。
3、焊丝如表面有杂质亦应清理干净，焊剂按要求烘干使用（回收的焊剂需过筛，必要时烘干，按比例与新焊剂混合使用）。
1、坡口(groove)的选择与加工
坡口形式及尺寸的选择：参考GB/T986-1988《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》
坡口的加工应用自动／半自动气割或等离子弧切割，最好用机加工（刨边） 。
2、焊件的清理与装配
二、焊接工艺参数及选择
（一）工艺参数对焊缝成形及质量的影响（参见第一章有关内容）
工艺参数：焊丝直径Φ 焊接电流I 电弧电压U 焊接速度v 送丝速度v送 焊丝伸出长度l
选用参数的一般方法：
根据b、δ等→Φ，然后根据Φ、焊肉厚度（熔深）→I，根据所在的层数（熔宽）→U；在以上基础上，配以合适的v送和v（可取l≈10Φ）
要注意工艺参数之间的合理匹配（成形系数：1.3~2 熔合比：通常在30~60%之间）
如有条件，背面注意采用衬垫
（工艺参数对焊缝成形及质量的影响参见第一章有关内容）
三、埋弧焊技术（重点、难点，以生产实例举例说明） （一）平板对接
1、单面焊（如造船的钢板拼接）
好处：工件可免翻身
不足：要用衬垫，坡口大、应力大
衬垫：铜垫（刚性） 焊剂垫、陶瓷垫（柔性）
形式：电磁平台／焊剂垫法 电磁平台&龙门压力架／铜垫法 永久性垫板或锁底接头 临时垫板（焊剂垫、陶瓷垫）法
2、双面焊
好处：工艺简单易行，变形／应力较小
不足：工件要翻身
（1）悬空焊法
特点：不开坡口（δ ≤16mm）&开坡口（δ ≥ 16mm）但留大钝边
要求：间隙小（b ≤1mm）而均匀（工艺难点）、板不能太薄
工艺要点：①正面熔深不超过板厚或钝边的一半／背面熔深应达到板厚或钝边的60~70%②背面是否清根视具体情况而定
（2）衬垫法
特点：工艺灵活，较易实现，可靠 要求：要有焊剂垫或安装临时衬垫 工艺要点： ①焊剂垫有不同的形式，应区别运用②可用较大的线能量以提高焊接效率（正面熔深可达到板厚或钝边的60~70%）③背面是否清根视具体情况而定
不足：衬垫的安装增加焊前准备工作量
（3）打底焊法
特点：工艺简单，最易实现，可靠
要求：无特别要求
工艺要点： ①先以其它方法（如MMA）打底，然后以SAW填充和盖面②可适当用大些的线能量以提高焊接效率③背面是否清根视具体情况而定
不足：效率较低
三、角缝焊接
1、斜角焊（横角焊）
特点：工艺简单易行
要求：无特别要求
工艺要点： ①电流较小
不足： ①单道焊脚高度受限（K≤8mm ），效率较低
2、船形焊
特点：①单道焊脚高度大，效率高②翼/腹板熔深均匀③成形好
要求：①装配间隙小（b≤1mm）接头处于船形位置
工艺要点： ①可用较大电流
不足： ①对焊前加工、装配要求高 ②通常要对工件进行变位
◆只要条件许可，优先采用船形焊。
四、环缝焊接
特点：一般多用双面焊
要求：要有滚轮架和机头升降机构
工艺要点：
①坡口 一般内小外大（减少内部施工量同时利于在外部清根）
②内环缝应在焊剂垫上焊接
③焊丝应偏离中垂线一段距离（线速度越大，偏距越大）
④其它与平板对接基本相同
思考： ①单面焊是否是比双面焊更先进、更高级的工艺？
②怎样的工艺才是最好的工艺？
第五节 埋弧焊的其它方法
目的与要求：了解几种高效率埋弧焊方法的特点和应用。
一、附加填充金属的埋弧焊
在坡口内预先放入一定数量的填充金属再进行埋弧焊。
①可提高焊接效率而降低焊剂消耗
②便于获得特定的焊缝成分
二、多丝埋弧焊
背面配合使用衬垫，在厚板焊接时可以极大地提高焊接效
用于厚板焊接，不开坡口，只留较小的间隙进行焊接，可大大节省金属和焊接时间，降低生产成本。
要用脱渣性好的专用焊剂。
率（如造船时的钢板拼接）（目前最多的可达到8~12根焊丝，焊速可达120m/h以上）
三、带极埋弧堆焊
以钢带代替焊丝进行焊接，适于多层焊时表层焊缝的焊接和大面积的堆焊，生产效率高。
四、窄间隙埋弧焊
第四章 二氧化碳气体保护电弧焊
第一节CO2焊的特点及应用
目的与要求：简要了解CO2焊的实质、特点及应用
一、CO2焊的实质
定义：二氧化碳气体保护焊是利用CO2作为焊接保护气的一种熔化极、气体保护的电弧焊方法。
按照GB/T5185-1985《金属焊接及钎接方法在图样上的表示方法》以及ISO的相关规定，二氧化碳气体保护焊属于MAG（熔化极活性气体保护焊 ）的一种，所以它的代号也是135。
为何要用CO2作为焊接保护气？
①焊条药皮造气剂的造气结果就是 CO2／工业生产中产生大量廉价的CO2 。
②与焊条电弧焊相比，熔化极气体保护焊效率高。
二、 CO2焊的特点（重点）
1、优点：
⑴焊接生产率高；（比MMA高2～4倍）
⑵焊接成本低；（是MMA或SAW的40～50%）
⑶焊接变形小；（尤适于薄板焊接）
⑷焊接质量高；（对铁锈不敏感，焊缝含氢量低）
⑸适用范围广；（全位置焊接能力好，打底/填充/盖面、厚/薄板均宜）
⑹操作简便； （比MMA容易操作、适于自动焊）（robot）
⑺绿色环保。 （ CO2来自可再生资源）
2、“缺点”：
⑴飞溅较大；（这一缺陷目前已经解决）
⑵焊接设备较“复杂”；（用今天的眼光看，已不复杂）
⑶抗风能力差；（所有气体保护焊的共同缺憾，但药芯焊丝CO2焊无此问题）
⑷不能焊接有色金属。
三、 CO2焊的应用
材料：黑色金属——低碳钢、合金结构钢
厚度：厚薄均可，尤薄板有优势
位置：全位置
结构：车辆、船舶、机械、容器等。
第二节 CO2焊设备
目的与要求：了解并掌握CO2设备的组成、性能特点与应用。
以半自动CO2焊设备为例
一、 CO2焊设备的组成和作用
组成：焊接电源 送丝机构 焊枪 供气系统 控制系统
（有的还有循环水冷系统）
（一）焊接电源（难点）：直流电源
1、平特性电源——用于细丝（短路过渡）焊接，配用等速送丝系统；
2、下降特性电源——用于粗丝焊接，配用变速送丝系统；
3、对动特性的要求
细丝短路过渡焊机对动特性有特别的要求，即对短路电流上升速度、短路电流峰值、电弧电压恢复速度三个指标有一定的要求，目的是保证短路过渡过程可靠的同时又控制飞溅。
老式焊机通常通过改变接入回路电感来调节。
CO2焊机的型号编制请参见GB/T10249-1998《电焊机型号编制方法》，如NBC-250等。
（二）送丝系统
送丝方式的变化主要在于细丝/平特性（等速送丝）焊机上，以适应不同场合的要求。
1、送丝方式
⑴推丝式——焊枪简单、轻巧，以鹅颈式焊枪多见，实际应用较多；送丝距离有限（通常≤5M），送细丝效果欠佳。
⑵拉丝式——焊枪复杂、较重，以手枪式焊枪多见，薄板结构使用较多；适于送细丝/远距离送丝。
⑶ 推拉丝式——焊枪结构复杂，适用于远距离送（细、软）丝，多用于机器人焊接和铝的熔化极气体保护焊。
2、送丝机构（送丝机）
由送丝电机、减速装置、送丝滚轮和压紧机构等组成；CO2焊专用焊机的送丝机采用单主动送丝即可。
送丝机多为独立式，也有与电源做为一体者。
有专业厂家专门生产配套的送丝机，接口兼容或以德国宾采尔（BINZEL）焊枪为标准。
（三）焊枪
⑴半自动焊枪
推丝式焊枪
拉丝式焊枪
以上为常见的通用焊枪，用量很大，有专业厂家配套生产，以德国宾采尔（BINZEL）焊枪为事实上的行业标准。
推拉式焊枪
送不同材质的焊丝，要用不同的送丝套管（如送钢焊丝用钢质套管即可，而送铝焊丝通常要用特氟隆套管）。
⑵自动焊枪多见于专用焊机上。
把半自动焊枪夹于焊接小车上进行自动焊，现在生产中应用十分广泛。
⑶易损件
①喷嘴 形式——圆柱形（常用） 圆锥形（用于深坡口或窄间隙内）
材料——铜镀铬（多见） 陶瓷（易碎，少用）
②导电嘴 ——纯铜或铜合金做
以上易损件是事实上的“标准件”，使用时应注意：
①不同品牌的焊枪，其易损件的尺寸不同，往往无法替代；
②有专业厂家专门生产焊枪易损件，同一种易损件可能有不同品牌的选择（其寿命、价格不一）；
③ 喷嘴端部与导电嘴端部的距离会影响焊丝伸出长度，从而影响到电弧的稳定性和焊接质量——此点初学者往往容易忽略。
四）供气系统
由气瓶（铝白色）、预热器、减压／流量计、气管和电磁气阀组成，必要时可加装干燥器。
通常将预热器、减压器、流量计做为一体，叫CO2减压流量计（通常属于焊机的标准随机配备）。名牌产品如美国捷锐。
不同气体的减压流量计按规定不能互换使用。
二、典型CO2焊设备（ CO2焊专用焊机）
1、北京“时代”
2、唐山“松下”
3、美国林肯
除以上之外，通用CO2焊机国内的品牌多如牛毛，但普遍市场占有率低。除价格较低外，其它方面往往乏善可陈。
欧洲国家一般不做CO2焊专用焊机，而是MIG/MAG（CO2）一体，所以其送丝机通常为双主动送丝。
第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料
目的与要求：从焊接保护气的角度，了解CO2的性质，进而了解CO2焊的冶金特点及对焊接材料的要求。
一、合金元素的氧化与脱氧（难点）
作为焊接保护气体， CO2表现出很强的氧化性
CO2 → CO + O
+ +
M=MO+CO↑ M=MO
结果：①合金元素烧损； ②可能造成气孔、飞溅和夹渣。
解决之道：冶金脱氧
对脱氧剂的要求（能脱氧但不能带来如夹渣、气孔等副作用）
Mn-Si联合脱氧
CO2焊专用焊丝H08Mn2Si&H08Mn2SiA(GB8110-87)
脱氧剩下的Mn、Si用于补充碳和合金元素的损失
二、 关于CO2焊的气孔问题
正常焊接条件下， CO2焊并不容易产生气孔。相反，由于CO2气氛的氧化性，其抗氢气孔能力较强。
三、 CO2焊的飞溅及防止
1、飞溅产生的原因
与CO2电弧的行为有关
具体包括以下几个方面：
⑴气体爆破引起（通过脱氧可以改善）
⑵电弧斑点压力引起（通过采用直流反接可以改善）
⑶焊接参数不当引起（采用合理的参数可以改善）
⑷短路过渡引起
事实上是传统CO2焊产生飞溅的主要原因。过去的焊机采用改变回路接入电感来调节，效果非常有限。表面张力过渡（STT）技术使这一问题基本得以解决。
CO2焊熔滴过渡的最新成果：STT（表面张力过渡）（特别介绍）
四、 CO2焊的气体及焊丝
（一） CO2气体
1、气体的性质
无色、无味 比空气重0.5倍 升华／凝华 压缩才能液化 高温下会分解
铝白色标准钢瓶装（40L/25kg），允许使用的最高环境温度≤40℃；压力表指示乃瓶内CO2饱和蒸气压（与液态多少无关）
指针下降即应换气！
使用气瓶时应遵守有关的安全规程。
主要杂质：水(减压器中预热装置乃防止水分冻结堵塞管路)
去除水分的办法（P100）：①倒置排水 ②正置后使用前再预排气
③使用干燥器（现已少见） ④瓶内气压低至1MPa即停止使用
焊接用CO2应符合HG/T2537-1993《焊接用二氧化碳》的要求，其纯度标准为合格品≥99.5％、一等品≥99.7％、优等品≥99.9％（V/V）。
其它指标请参见《机械工程标准汇编焊接卷》
（二）焊丝（重点）
1、对焊丝的要求（略）
2、焊丝牌号和化学成分
根据最新的国家标准，焊丝用型号表示，已不再用牌号表示！
⑴实芯焊丝
GB/T8110-1987《二氧化碳气体保护焊用钢焊丝》采用的是牌号表示法，如H08Mn2SiA。
GB/T8110-1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》采用的是型号表示法，如ER50-6。
焊丝的直径系列有（0.5）、（0.6）、0.8、1.0、1.2、（1.4）、1.6、2.0、2.5、（3.0）、3.2mm，表面通常镀铜以防生锈（最新的技术使焊丝已取消镀铜，改为涂层，效果更好，如锦泰焊丝）。
2、药芯焊丝
GB/T10045-1988《碳钢药芯焊丝》采用型号表示法，如EF035042
GB/T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》采用型号表示法，如E601T1-B3
注意：同是药芯焊丝，碳钢药芯焊丝和低合金钢药芯焊丝型号表示的规则不同。
实芯焊丝的国内品牌较多，药芯焊丝的国内品牌不多。无论是实芯焊丝或药芯焊丝，目前进口的质量比较好，品种比较齐全，尤其 是药芯焊丝。国内品牌中综合性能好、质量比较过硬的是锦泰系列焊丝。
药芯焊丝的焊接近年发展很快，应密切关注。
第四节 CO2焊工艺
目的与要求：了解CO2焊工艺的特点，掌握短路过渡CO2焊工艺参数、工艺措施的确定。
★ CO2气体保护焊一般多用于碳钢、普低钢的焊接，用药芯焊丝也可以焊一些高合金钢。
CO2气体保护焊工艺的一般原则
坡口的选择：可参照GB/T985-1988《气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》选择。 CO2电弧的穿透能力较强， 与MMA相比，可坡口角度稍小、钝边稍大。 CO2焊的焊丝较细，所以间隙应小些（尤自动焊）。
焊前清理： CO2的氧化性强，所以抗锈能力强。除非要求特别严格，否则坡口上的少量黄锈如不作清理，一般不会引起气孔，也不会导致焊缝严重增氢。但为保险起见，仍然要求焊前对焊件进行严格清理。
平焊一般多采用左焊法、立焊可采用下向焊：成形较好，但熔深较浅。
一、（细丝）短路过渡CO2焊工艺（重点、难点）
★实际生产中应用最多的是细丝（≤1.6 mm ）/短路过渡CO2焊，其工艺要点
工艺参数：焊接电流I、焊接电压U、焊丝直径Φ、（焊接速度v ）、气体流量L/min、（焊丝伸出长度）l
一般考虑板厚、层数、位置等因素确定焊丝直径（打底推荐使用Φ 0.8 mm），再确定合适的焊接电流，然后 匹配以最佳的焊接电压。
焊接电压与焊接电流的最佳匹配范围较窄，通常只有约±1V。对于0.8、1.0mm的焊丝，有一个简捷的寻找I/U最佳匹配的办法：以 100A/20V为基准进行参数调节（可以通过观察电弧的行为、焊丝的熔化、铁水的铺展、收弧时熔滴球的大小等现象，听电弧的声音等来辅助判断参数是否合适）。
焊丝伸出长度l≈10Φ，气体流量一般取9～15L/min。
自动焊还要考虑焊接速度是否合适。
二、（粗丝）细滴过渡CO2焊工艺
★ 粗丝（＞1.6 mm ）/滴状过渡CO2焊工艺要点
工艺参数：I、U、Φ、v、L/min、（l）、送丝速度
大规范：大电流、高电压、大气体流量
更适合于平位置的填充、盖面焊，飞溅较大，建议在CO2中加入少量Ar。
第四章 二氧化碳气体保护电弧焊
第五节 CO2焊的其它方法
目的与要求：了解其它形式CO2焊的工艺特点和应用，重点掌握药芯焊丝CO2焊工艺的特点和应用。
一、药芯焊丝CO2焊（重点、难点）
药芯焊丝CO2焊，就是用药芯焊丝为电极、用CO2作为外加保护气的熔化极电弧焊。
药芯焊丝——把焊药（或金属粉）包在钢带中做成的焊丝（焊条是把焊药包覆在焊芯的外面）
药芯焊丝分自保护用（烟尘大、机械性能较低）、埋弧焊用（多用于高合金钢及堆焊）和气保护用（使用广泛）；按保护气成分，又可分为CO2焊用（用量最大，用于焊结构钢）以及MIG、MAG、TIG焊用（即使被焊金属相同，不同的保护气体其药芯焊丝原则上也不能相互代用）。
按药粉类型分：
有渣型——焊后有较多的熔渣，但易于调整焊缝化学成分：
酸性（ 焊接工艺性能较好、焊缝含氢量达碱性焊条水准）（如金红石型和药芯焊丝CO2焊用的钛型）
碱性（焊缝含氢量超低，但工艺性能稍差）（如药芯焊丝自保护焊多用的高氟弱碱渣系）
无渣型——金属粉芯型：焊后熔渣较少（多层焊层间可不清渣），焊接效率更高，但有些性能不如熔渣型。多用于埋弧焊、自动焊或机器人焊接以及高速CO2焊）。
药芯焊丝的型号
我国已进入国家标准的药芯焊丝计有：
⑴碳钢药芯焊丝：GB/T10045-2001《碳钢药芯焊丝》，如E501T-1ML等。
⑵低合金钢药芯焊丝： GB/T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》，如E601T1-B3等。
⑶不锈钢药芯焊丝： GB/T17853-1999《不锈钢药芯焊丝》，如E308MoT1-3等。
注：以上焊丝并非都用于CO2焊，有的型号是自保护焊丝，有的可用于埋弧焊。
☆有关药芯焊丝焊接的概况
几个概念：flux-cored electrode（管状焊条） flux-cored wire（药芯焊丝） core wire（焊芯） flux-cored solder wire（药芯钎料丝） flux cored arc welding (FCAW)（药芯焊丝电弧焊）
GB/T5185-1985《金属焊接与钎接方法在图样上的表示代号》规定：
114—药芯焊丝电弧焊（药芯焊丝自保护电弧焊 Self-shielded tubular-cored arc welding）
136—非惰性气体药芯焊丝电弧焊（活性气体保护电弧焊 Tubular cored metal arc welding with active gas shield; flux cored arc welding /USA）
FCAW主要用于焊接碳钢、不锈钢、低合金钢和高合金钢。
其优点：
1、高熔敷率；2、可全位置焊；3、焊缝平滑；4、药芯成分可以调整以适应不同的需要；5、用便宜气体（如100%CO2）仍获好的焊接效果；6、能耗低、综合成本低。
同样直径的焊丝，由于药芯焊丝的导电截面比实芯焊丝的小，所以它的熔敷效率比实芯焊丝的还要高。另外，由于有焊药，可通过调整焊药的成分，使药芯焊丝焊接的适应性、灵活性更好。
其缺点：
1、焊丝制造复杂/价贵；2、焊丝易受潮，保管复杂。
由于药芯焊丝有其无法替代的独特优点，近年发展迅速，在各种大型工程特别
是合金钢焊接结构野外施工，如西气东输中得到广泛应用。
近年来，我国药芯焊丝的消耗量增长很快，国产药芯焊丝的品牌也很多，但以
“大路货”较多，较有名的有：锦泰（广泰、天泰、瑞泰）、三英、大西洋、瑞达、金
太阳、金桥、大桥、铁锚等，但每年还要进口大量药芯焊丝，主要是一些高档次、专用的焊丝，主要有神钢（日本）、现代（韩国）、林肯（美国）等。
☆药芯焊丝焊接对焊接设备的要求
对电源的要求
使用实芯焊丝的设备完全可以使用药芯焊丝，但最好同时具备以下功能：
1、极性转换：不同渣系要用不同的极性，而自保护焊多用直流正接，需要转换极性；
2、电源外特性微调：以适应不同的焊药成分的要求；
3、电弧挺度调节：以调节熔滴过渡形态（CO2焊也可得到喷射过渡），减少飞溅、改善全位置焊性能。
对送丝的要求
加粉系数较小的药芯焊丝可用实芯焊丝送丝机；
加粉系数较大的药芯焊丝，应用药芯焊丝专用送丝机（双主动送丝／送丝轮开Ｖ形槽；送1.4mm以上焊丝槽内压花）。
药芯焊丝CO2焊特点
优点：①生产效率更高；②气渣联合保护，效果更好；③成形好、飞溅小 ④扩展了CO2焊的应用范围（可焊高合金钢、可野外现场作业）。
缺点： ①焊丝易受潮且价高②焊接烟雾大③对送丝机构要求高④打底/全位置焊的能力不如实芯焊丝。
药芯焊丝的选用
药芯焊丝的种类、型号很多，性能、特点和用途各不相同，而且即使焊接同一种金属，由于施工条件（如板厚、坡口形式和尺寸、焊接位置、焊后热处理等）等不同，适用的焊丝也会有所变化。
因此，焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊接部的质量要求、焊接施工条件以及成本等因素进行综合考虑。其大致原则如下：
①对强度用钢，按“等强原则”选用，对特殊用钢（如耐热钢等）则侧重考虑焊缝金属与母材化学成分的一致或相近；
②除非对接头的力学性能有特别的要求，一般很少选用碱性焊丝，因其工艺性能差，而且一般的酸性焊丝其焊缝含氢量已很低（达到碱性焊条的水平），而工艺性能却要好得多。
③即使同一型号的焊丝，由于不同厂家的焊药成分不同，其工艺等性能会有较明显的差别，应注意参考生产厂家的介绍或向其咨询。
④ 在以上基础上，再考虑选用经济性好的品牌。
提示：药芯焊丝CO2焊由于焊药使电弧的行为发生变化，所以它的工艺参数和焊接操作与实芯焊丝CO2焊有较大的差别。
药芯焊丝CO2焊的焊接工艺参数的内容与实芯焊丝的基本相同，但应注意由于焊药的存在，具体参数及它们之间的匹配与实芯焊丝CO2焊的有所不同。如药芯焊丝CO2焊的熔滴过渡不再是单一的短路过渡，还可以是细滴过渡甚至是喷射过渡，其焊接工艺受焊药成分的影响比较大。
☆焊接工艺及参数
焊接工艺参数与实芯焊丝CO2焊基本相同，焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律亦然。
电流的适用范围较宽但电压的适用范围较窄，且同种焊丝由于不同厂家的具体焊药成分的差异，实际适用电流、电压会有较大差别，所以，焊接工艺参数的选择具有一定的不确定性，厂家提供的产品使用说明书是正确选择焊接电流、电压的重要依据之一！
药芯焊丝穿透能力强，可用较小的坡口角度（比焊条、实芯焊丝的小10~20°）和较大的钝边，但对坡口的加工要求稍高。
左、右焊法均可用。
二、 CO2点焊（略）
三、 CO2气电立焊
气电立焊是采用熔化极气体保护电弧焊的方法，对厚板结构不开坡口，只留较小的间隙，在立焊位置进行焊接的一种焊接工艺。它的生产效率高，特别适合于大型罐体如石油储罐的焊接。
气电立焊需要采用焊缝强迫成形装置（水冷滑块），同时要妥善解决好坡口内两侧良好熔合良好、焊枪的可靠冷却等难题。
气电立焊通常采用专门设计的焊接专机进行。
第五章 熔化极惰性气体保护电弧焊
第一节 MIG焊的特点及应用
目的与要求：了解熔化极氩弧焊的特点和应用。
一、MIG焊的基本原理
定义：MIG焊是利用外加的惰性气体作为电弧介质、利用焊丝作熔化电极的电弧焊。
根据GB/T5185-1985《金属焊接与钎接方法在图样上的表示方法》，MIG焊的标注代号为131。
二、MIG焊的特点（重点）
优点：①焊接质量好； ②焊接生产率高； ③适用范围广；④绿色环保 。
缺点：成本较高；对杂质敏感。
三、MIG焊的应用
材料：常用黑色和有色金属均可（但由于成本的原因，多用于有色金属的焊接）
厚度：厚、薄均可（薄板除短路过渡外，还可用脉冲）
位置：可全位置
结构：中、厚板的有色金属结构，尤其是铝合金结构，如铝罐等。
第二节 MIG焊设备
目的与要求：了解并掌握MIG焊设备的组成、性能特点与应用。
一、组成及要求
组成：电源、控制系统、送丝系统、焊枪及行走系统（自动焊）、供气系统、（水冷系统）等。
实际生产中有CO2专用焊机，但一般不做专用于MIG焊的焊机， 而是MIG/MAG/CO2焊通用，统称熔化极气体保护焊设备。
熔化极气体保护焊机的型号编制请参见GB/T10249-1998《电焊机型号编制方法》，如：NB-400、 NBC-250等
1、焊接电源（难点）
熔化极气体保护焊电源与SAW电源及CO2焊电源相似，细丝通常用平特性电源配等速送丝系统，粗丝通常用陡降外特性电源配变速送丝系统。
逆变电源的使用越来越多，是发展方向。
2、送丝机构
与CO2焊的送丝机构相似，有推丝式、拉丝式和推拉式。
但由于MIG焊较多地用于有色金属，尤其是铝合金的焊接，所以其推丝式送丝机构应是双主动送丝（CO2专用焊机的送丝机构可以用单主动送丝）。
3、焊枪
与CO2焊使用的焊枪通用。
4、控制系统
功能：动作程序控制、各种功能控制
现在已逐步在逆变焊机上采用以数字处理器（DSP）为核心元件的数字化控制，使焊机的功能大大扩展、控制精度大大提高，甚至在焊机上嵌入了焊接专家系统，而电路却得到简化，即发展到“靠软件控制焊接”的水平。典型的如奥地利Fronius全数字化焊机。
★ 专家系统今后将成为熔化极气体保护焊设备的标准配置。
5、供气、供水系统
1、供气系统：气瓶、减压流量计、电磁气阀等
MIG焊所用的Ar气瓶涂色为灰色，减压流量计要用Ar气专用的。
2、水冷系统：用于大电流/自动焊枪
第三节 MIG焊工艺
目的与要求：了解MIG焊工艺的特点，掌握MIG焊工艺参数的选择、工艺措施的确定。
一、熔滴过渡特点
传统上，MIG焊可以采用的熔滴过渡形式：短路过渡、喷射过渡、脉冲喷射过渡。最新的技术使可以采用双脉冲（double pulse）过渡或超脉冲（super pulse ）过渡。
在实际生产中，MIG焊多用来焊接铝合金，这使它对熔滴过渡方式的使用受到一定的限制。
对于短路过渡，由于其处于小参数区间，而（尤其大厚度）铝合金的导热很快，所以较少采用短路过渡。
对于喷射过渡，由于其冲力大，而铝合金密度低，所以打底、盖面的效果均欠佳，用于填充焊尚可，但仍不易全位置焊。
脉冲喷射过渡的焊接效果较好，厚薄板、打底/填充/盖面、全位置焊均可，但要有带脉冲功能的焊机（普通焊机不可）。
很多教科书都介绍过以 “亚射流”过渡MIG焊铝合金。
所谓的“亚射流”过渡，是一种兼有射流过渡和短路过渡特点的特殊的熔滴过渡形式。
亚射流过渡的获得：焊接电流增加到大于射流过渡的临界电流后，降低电弧电压，使之间或出现短路现象，就是亚射流过渡。
然而到目前为止，未见“亚射流”过渡在生产上实际应用的报告。
事实上，技术发展到今天，在逆变焊机的基础上通过采用数字技术，已可以对熔滴过渡进行实时、精确的控制，如在脉冲的半波内再加以脉冲（所谓的双脉冲）甚至在一个脉冲周期内，前后两个半波分别采用不同的熔滴过渡形式（所谓的超脉冲），使焊接开始逐渐进入“随心所欲”的境地。
例如，用超脉冲，不但已可以焊接很薄的铝板，而且用MIG焊可以焊出与TIG焊一样的焊缝。又例如，奥地利Fronius公司用四元混合气体，用数字化焊机对铝合金的角焊缝进行脉冲MIG焊，单面焊双面精确成形，效果非常好。
二、保护气体（难点）
1. Ar：应符合GB/T4842-1995《纯氩》的要求
比空气重，用于厚度不大的铝、铜（合金）的焊接
2. He: 应符合GB4844.2-1995《纯氦》的要求
电弧发热量大但比空气轻，价格昂贵，一般不单独使用
3. Ar + He: 常用于大厚度的铝、铜（合金）的焊接
另外，N2对于铜（合金）而言是惰性的，可以用Ar + N2焊接铜（合金）。
最后，需要指出的是，现在对于铝、铜（合金）的焊接，已不再单纯限于用惰性气体，正越来越多地采用微量活性的混合气体，即铝、铜（合金）的焊接也正在由MIG向MAG焊发展，如奥地利Fronius公司铝合金角焊缝双面成形MIG焊用的四元混合气体就是微量活性气体（0.5％O2、8％CO2、26.5％He、65％Ar） 。
三、焊接参数的选择（重点）
MIG焊的焊接参数计有：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、（焊接速度）、保护气流量等。
1、焊丝直径：
应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、接缝间隙大小、所选熔滴过渡形式等因素来综合考虑确定。
细焊丝通常多用于短路过渡的薄板/全位置焊，粗丝多用于喷射过渡的中厚板的平位置填充、盖面焊。
需要特别指出的是，铝合金的MIG焊对杂质敏感，而且铝的材质较软，为最大限度保证焊缝质量和送丝稳定可靠，追求选用尽可能粗的焊丝进行焊接。
现在的技术已可以使铝合金MIG焊时，以粗丝焊薄板。如Fronius的全数字化焊机就可以用Ф1.2mm的铝焊丝MIG对接焊0.8mm的铝板。
2、焊接电流
应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、焊丝直径大小、所需熔滴过渡形式等因素来综合考虑确定。
焊丝直径一定时，可以通过改变电流的大小来获得不同的熔滴过渡形式。
铝合金MIG焊时各种熔滴过渡的参数区间可参考下图。注意图中电流是连续电流，而脉冲喷射过渡的电流是指它的平均电流。
3、电弧电压
短路过渡的电弧电压较低，喷射过渡的电弧电压相对较高。
（板A1-Mg2.5%，焊丝A1-g3.5% ）。
4、焊接速度
焊接速度要与焊接电流相匹配，尤其是自动焊时更应如此。
铝合金焊接一般用较快的焊接速度，半自动焊常在5～60m/h之间，自动焊约在25～150m/h之间。
5、MIG焊所需的气体流量比TIG焊的要大，通常在30～60L/min，喷嘴孔径也相应地应有所增加，有时甚至要用双层喷嘴、双层气流保护。同时要注意焊丝的伸出长度对保护效果、电弧稳定性和焊缝成形的影响。
总结：
MIG焊工艺参数选择的一般方法：板厚→Φ，然后，熔滴过渡形式→I，最后根据I配以合适的U、V及气体流量。
另外，对铝合金的MIG焊：
1. 坡口：角度可大至90°,Al、Cu的导热性好，要留足够的钝边；
2. 焊前清理：MIG焊对杂质非常敏感，对工件、焊丝均应进行严格的焊前清理并尽可能选用粗焊丝、用双主动轮送丝。
3、建议尽量选用带脉冲的焊机，用脉冲电流焊接，若需单面焊双面成形时更应如此，并建议用衬垫或双脉冲焊接，注意背面保护。
第四节 MIG焊的其它方法
目的与要求：了解窄间隙MIG焊工艺，重点掌握脉冲MIG焊的原理、工艺特点、参数的选择方法与MIG焊的应用。
一、脉冲MIG焊
脉冲MIG焊是利用脉冲电流取代通常的脉动直流的MIG焊方法。
脉动直流和脉冲电流（方波）的波形如下图。
由于采用脉冲电流，脉冲MIG焊的电弧是脉冲式的，与通常的连续电流（脉动直流）焊接相比:
1、焊接参数调节范围更宽；
如平均电流小于喷射过渡的下临界电流I0，只要脉冲峰值电流大于I0 ，仍然可以获得喷射过渡。
2、可方便、精确控制电弧能量；
不仅脉冲或基值电流大小可调，而且其持续时间可以10-2 S为单位调节。
3、薄板及全位置、打底焊能力优越。
熔池仅在脉冲电流时间内熔化，在基值电流时间内可得到冷却结晶。与连续电流的焊接相比，在熔深相同的前提下，平均电流（对焊缝的热输入）更小。
2、焊接参数的选择（重点、难点，提醒理论与实际的差别）
脉冲MIG焊焊接参数的内容与连续电流的普通MIG焊的大致相同，不同的是，其电流分为四个基本参数：脉冲电流ip、基值电流i0、脉冲（持续）时间tp 、基值（持续）时间t0，见图。
⑴ 脉冲电流 主要决定熔池形状（尤熔深大小）和熔滴过渡形式。
⑵基值电流 主要作用是维持电弧的燃烧，同时对焊缝的热输入、焊丝的预热有影响。
⑶脉冲持续时间 主要影响焊缝热输入和熔池形状（大小）。
⑷基值持续时间 对焊缝的热输入、焊丝的预热有影响，同时影响焊接效率（焊接速度）。
另外，由以上四个基本脉冲参数可以推出 它参数，如周期T= tp + tp、频率=1/T、脉宽比（占空比） = tp / T、幅比= ip / i0等。这些参数都是在表述脉冲工艺时常用到的概念。
在此需要特别指出的是，并非所有的焊机其脉冲参数的调节都是调“四个基本参数”，有的可能是调“占空比”或“频率”等。故此要对这些概念及它们之间的关系准确、熟练地掌握。
脉冲参数的选择：以上的脉冲参数是互相关联的，比如要增加对焊缝的热输入（平均电流），既可以通过增加ip ，也可以通过增加i0 ，甚至还可以通过增加tp或t0来达到（当然它们的效果不完全相同）。所以，对脉冲参数的正确选择是比较复杂的，要考虑材质、熔深、焊接层次、位置、焊接速度以及焊工个人的操作习惯以及反应速度等许多因素，进行综合平衡、协调一致。建议参考有关手册的经验数据，然后通过焊接工艺评定试验来确定。
另外，由于GMAW（熔化极气体保护电弧焊）工艺参数（尤脉冲工艺参数）确定的复杂多变性，每一次焊接都靠人工试验来摸索、确定工艺参数，将会非常不经济，对工艺的推广也会带来很大的制约，所以，现在正逐步通过在焊机上建立专家系统来解决这个问题。这就是焊接专家系统的意义所在。
关于“一脉一滴”：所谓一脉一滴，即一个脉冲过渡一个熔滴，这样的熔滴过渡，对焊接的控制（包括焊缝成形和热输入）最精准，是焊接所追求的。但如果焊机没有相应的智能化的数字控制环节，仅靠人工调节焊接参数，是很难获得一脉一滴的。
二、窄间隙焊
厚大板件（对接）焊接时不开坡口、只留很窄间隙的一种焊接工艺，有窄间隙焊埋弧焊、窄间隙气体保护焊包括NG-TIG 、NG-MIG／MAG 等形式。
窄间隙焊的特点：
1、生产率高、成本低（因不开坡口，节约材料和电能等）
2、焊接质量好（HAZ小，焊缝组织细密）
3、能全位置焊
4、设备复杂/对电弧变化敏感
NG-MIG／MAG的应用
材料：低碳钢、低合金钢、高合金钢、铝和钛等合金。
行业：锅炉、石化行业的容器最多见，另外，在机械、建筑、管道、造船和桥梁等也有应用。
窄间隙熔化极气保焊的形式：
低热输入窄间隙熔化极氩弧焊 b=6~9.5mm,细焊丝（0. 8~ 1.6mm）随导电嘴导入间隙内，保护气亦随导电嘴导入间隙内，可采用双层气流；为提高生产效率，可采用双丝或多丝。多采用活性混合气体。
可进行全位置焊，焊缝力学性能好，焊件变形、应力小。
难点：侧壁的熔合以及焊枪的小型化
高热输入窄间隙熔化极氩弧焊 b=10~15mm，粗丝（2~4.8mm）伸入间隙内（导电嘴和气体喷嘴在间隙外），可采用正极性，也可采用多丝焊，一般用活性气体保护。
工艺相对简单易行，焊接生产效率高，但不易进行全位置焊，所焊厚度通常小于152mm。
补充：
熔化极活性（混合）气体保护焊（MAG:metal active-gas arc welding ）
目的与要求：在对比MIG焊局限性的基础上，了解MAG焊的优势，掌握常用气体的成分、配比、性能特点以及正确选用；掌握MAG焊工艺参数的选择、工艺措施的确定。
MIG焊在焊接效果上存在一些不足，所以其应用范围较窄，多用于铝合金的焊接。事实上，近年来，连铝合金的焊接也在向用活性混合气体扩展。MAG比单纯的MIG应用范围要广得多，是熔化极气体保护焊的发展方向。
按照GB/T5185-1985《金属焊接及钎接方法在图样上的表示方法》的规定，熔化极非惰性气体保护焊包括二氧化碳气体保护焊，所以，MAG（俗称富氩气体保护焊）包含CO2焊的标注代号都是135。
一、 MAG的特点
优点：混合气体及熔滴过渡形式多样，参数可调范围很宽，适应范围更广，焊接效果更好； 便于自动焊接。
缺点：要用混合气体而多元气体的混合困难；焊接工艺参数复杂。
二、MAG焊工艺
（一）熔滴过渡形式及规律
★ 用什么熔滴过渡形式在MAG焊中是一个重要的问题。
可用的熔滴过渡形式：粗滴过渡 细滴过渡 喷射过渡 短路过渡
MAG焊熔滴过渡的规律
在（富）氩电弧中，在正常的焊接电压的条件下，熔滴过渡形式依次为：
粗滴过渡→ 细滴过渡→ 射滴过渡→ 射流过渡→ 旋转射流过渡
电流：小 大
熔滴体积：大 小
过渡频率：慢 快
在（富）氩电弧中，在较低的焊接电压和电流的条件下也可获得短路过渡。
由此可见， MAG可以采用不同的熔滴过渡形式，如用脉冲电流，通过（数字机）精确控制，还可以获得一脉一滴的精确可控的脉冲射流过渡，可以满足焊接的不同要求，这是其它焊接方法所不具备的，是MAG优越性的体现，使它得到广泛的应用。
(二)、MAG常用活性混合气体及其适用范围（P90表3-9）（难点）
除了焊接工艺参数外，保护气体成分和配比对MAG焊的熔滴过渡形式也影响明显。
混合气体 参考配比 适用范围
Ar+O2 1～2% O2 不锈钢或高合金钢
O2max≤20% 碳钢和低合金钢
配比可任意调整
Ar+CO2 （CO2≥25%时呈CO2 碳钢和低合金钢
电弧特性 ）
Ar+CO2+O2 2% O2、5%CO2 不锈钢或高合金钢（焊不锈钢时CO2仅用微量/焊超低碳不锈钢不推荐含CO2）
80：15：5 碳钢和低合金钢
可见， MAG得到什么熔滴过渡形式，除受电流大小、气体成分和配比的影响外，焊丝直径、焊丝伸出长度等因素也有影响，它们之间组合的结果几乎是无限的，使焊接工艺参数的调节范围大大扩展，但同时又带来工艺参数的复杂性，所以才用专家系统来解决这一矛盾。
最后，需要指出的是，专家系统并非MAG工艺参数选择的惟一、全部解决方案，在专家系统推荐的参数之外，MAG工艺参数仍有很大的调整余地。
（三）工艺及参数选择（重点）
主要用于各种钢的焊接，尤其是不锈钢和各种高合金钢。
1、焊前准备
坡口： 参照GB/T985-1988《气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》来选定。
焊前清理：常规
选材：常规
2、工艺参数
内容：与MIG焊相似，但应着重考虑熔滴过渡形式。
选择的一般方法：材质、厚度、层次、位置→ →气体成分和配比、Φ、Ｉ、过渡形式←←Ｕ、气流量。
对有专家系统的焊机，可以直接用专家系统推荐的参数或
在此基础上结合经验或工艺评定试验作适当修正。
★ MAG的一些新发展：（特别介绍）
1、T.I.M.E焊（Transferred Ionized Molten Energy）：用四元气体（0.5％O2、8％CO2、26.5％He、65％Ar），达到50m/min的送丝速度、450g/min的熔敷率（ CO2焊一般为2～16m/min）
２、高速双丝MAG焊
第六章 钨极惰性气体保护弧焊
第一节 TIG焊的原理及特点
目的与要求：简要了解钨极氩弧焊的特点及应用。
几个概念：
钨极惰性气体保护电弧焊（tungsten inert-gas arc welding）使用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨等）作为电极的惰性气体保护电弧焊，简称TIG焊，标注代号141。
钨极气体保护电弧焊GTAW（gas tungsten arc welding）
钨极氩弧焊 argon tungsten arc welding
氩弧焊 argon arc welding
一、TIG焊的原理（结合图讲解）
（在此适当介绍产生背景）
二、 TIG焊的分类及特点
分类（从电流、操作两方面）
优点 缺点
三、 TIG焊的应用（从材料、厚度、位置等多个方面介绍）
第二节 TIG焊的电流种类与极性
目的与要求：了解钨极氩弧焊对电极的要求、电流种类及极性对焊接的影响。
TIG焊可用不同的电流种类和极性进行焊接，各有不同的特点和适用场合。
（从优点、缺点、应用方面，结合图示对比讲授。）
直流正接(DCEN)（重点） 许用电流大、熔深大，电极烧损少
直流反接(DCEP) 许用电流小、熔深小，电极烧损大 （实际一般不用）
交流（重点）（难点：交流焊接导致的问题，不作深入讲解，直接给出解决措施）
有“阴极破碎作用”——可用于焊铝等有致密氧化膜的金属
电弧稳定性差，需要采取特殊稳弧措施
产生直流分量——需要消除
第三节 钨极惰性气体保护焊设备
目的与要求：了解并掌握TIG焊设备的组成、性能特点与应用。
·组成：
电源 控制系统 引／稳弧装置 焊枪 供气系统、（水冷系统）
·编号方法
如WSJ-400、WSM-400、WSE-400等各项字母的意义参见GB/T10249-1988《电焊机型号编制方法》
一、焊接电源（难点）
直流电源、交流电源、交直流电源均采用陡降或垂直下降外特性并可加脉冲。
多特性电源
逆变电源（发展方向）
二、引／稳弧装置
1、高频震荡引弧（常用） 高压脉冲引弧
·引弧装置已成为TIG焊机的标准配置。
2、稳弧装置（仅交流焊机需要）
一般用高压脉冲稳弧
三、控制装置
控制的功能越来越复杂，正向数字化方向发展
四、焊枪（编号规则见P140）
水冷焊枪QS（大电流焊接用）
气冷焊枪QQ（小电流焊接用I≤100A）
五、供气及水冷系统
1、供气系统
气瓶（灰色）－减压／流量计－电磁气阀→焊枪2、水冷系统（用于焊接电流150A时）
开放式（国产机多见，浪费水）
循环式（进口机多见，节约水）
补充：钨极、气体及焊材 （详细讲授）
一、钨极（重点）
纯钨----应用最早，适用交流焊接，综合性能欠佳
钍钨----传统电极，综合性能较好，国外多用，有放射性。
铈钨----在低电流下有优良的起弧性能，维弧电流较小，常用于管道、不锈钢制品和细小精致部件的焊接。在直流小电流时，是钍钨电极的首选替代品。
镧钨----焊接性能优良，耐用电流高而烧损率低；导电性能接近于2％钍钨（无论交直流，对习惯了钍钨的焊工，无需改变任何焊接操作程序就能方便地使用这种钨极，以免受放射性危害）。
锆钨----在交流条件下，焊接性能良好，尤其在高负载电流时，电极端部能保持圆球状而减少渗钨现象，并有良好的抗腐蚀性。（抗氧化性强，可用于空气等离子弧切割）
钇钨----焊接时弧束细长，压缩程度大，在中、大电流时其熔深最大。目前主要用于军事工业和航空航天工业。
复合电极----在钨基中添加两种（以上）稀土氧化物，全面提高电极的综合性能。（目前未见定型产品，已列入国家新产品开发计划，应密切关注）。
注意：不同的电极在端部有不同的颜色标记，可据此判断电极的种类
2、钨极的端部形状（图示讲授）
为适应不同场合的焊接要求，钨极端部要磨成不同的形状，常见的有：
（1）尖锥状 适用于直流（正接），交流亦可
锐角（通常为30°左右）尖锥状----适用于小直径钨极、小电流焊接的场合
钝角尖锥状（通常> 90°） ----适用于大直径钨极、大电流焊接的场合
（尖锥状的电极为防止尖端烧损，可把尖端磨成一个小平台）
（2）(半)球状 适用于交流焊接
★打磨钨极应注意使端部形状均匀一致、磨痕方向正确。
打磨钨极的安全措施
磨削钨极应采用密封式或抽风式砂轮机（有专用的钨极磨尖机），焊工应带口罩，磨削完毕，应用肥皂洗净手脸，最好下班后淋浴。
二、气体
1、氩气----应符合GB∕T4842-1995《纯氩》的要求，纯度≥99.99％（V∕V）
焊接用的氩气常以气态形式装于气瓶中。气瓶的最高工作压力为15MPa，瓶身涂色为灰色并注有绿色“氩”字样。
2、氦气----应符合GB4844.2-1995《纯氦》的要求，纯度≥99.99％（V∕V）（合格品）
以上均为惰性气体（惰性在此的意义：既不与金属发生反应，也不溶解于液态金属中）
★TIG焊既可以用纯氩气，也可以用氦气（电弧热量大）但价格昂贵，同时也可以用混合气体包括惰性混合气（如Ar-He混合气）和活性混合气（如Ar-CO2等）。
三、焊材（重点）
TIG焊的焊材主要为实芯焊丝（焊棒<rod>）。
（一）钢类焊丝
可用的焊丝包括：
１、实芯焊丝⑴GB/T14957-1994《熔化焊用钢丝》
⑵YB/T5092-1996《焊接用不锈钢丝》
⑶GB/T8110-1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》都可选用，其中GB/T8110-1995被推荐用于钨极气体保护电弧焊。
2、药芯焊丝（包括GB/T10045-1988《碳钢药芯焊丝》和GB/T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》）
TIG焊有时也可以用药芯焊丝，如在打底时，用药芯焊丝可以免去反面充氩保护。
（二）有色金属焊丝
1、GB/T10858-1989《铝及铝合金焊丝》
2、 GB/T9460-1988《铜及铜合金焊丝》
3、 GB/T15620-1995《镍及镍合金焊丝》
手工TIG焊时，可以用以上的焊丝截成段，也有商品的焊棒。
第四节 TIG焊工艺
目的与要求：掌握钨极氩弧焊工艺过程、参数的选择、工艺措施的确定。
参见JB/T9185-1999《钨极惰性气体保护焊 工艺方法》（规定了钨极惰性气体保护焊的接头与坡口设计、材料、焊接工艺等）
一、坡口形式及尺寸
（可参考JB/T9185-1999 的相关内容和GB/T985-1988《气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》来选定）
二、焊前清理
钨极氩弧焊对焊前清理的要求很严格（因为TIG焊没有冶金反应，无法通过冶金反应来清除杂质），包括：
1、焊丝的清理
2、焊件的清理
清理的办法：（1）去处油污、灰尘----有机溶剂或清洗液清洗
（2）除氧化膜----机械清理或化学清理 三、TIG焊接工艺（重点）
（一）焊接工艺参数及选择（难点，通过焊接实例说明辅以理解）
TIG焊的焊接工艺参数主要包括：焊丝直径、钨极直径、焊接电流、焊接电压、气体流量、（填丝速度）、（焊接速度）等。
1、钨极直径：综合考虑材质、板厚、焊接位置、焊接电流来选择
2、焊丝直径：约等于钨极直径（手工操作）
3、焊接电流：综合考虑材质、板厚、焊接位置来选择
4、焊接电压：通常<20V（氩弧的电压较低且TIG焊所用的电弧长度较短）
5、气体流量：为获得最佳的保护效果，气体流量与喷嘴孔径的关系有一定的规律且交流焊接比直流焊接所需的流量大。
（二）焊接工艺措施
1、选材：对结构钢，按等强原则选择焊接材料，对不锈钢、铝及铝合金等则主要考虑化学成分。
2、不锈钢、铝及铝合金等打底时必须进行反面保护（常用的办法是通氩保护，对不锈钢也可用药芯焊丝打底）。
3、如焊机无高频引弧装置，不能直接在工件上引弧，要在垫板上引弧。
★对于碳钢、低合金结构钢的焊接，板厚>3mm时，建议用其它焊接方法焊接或用TIG焊打底，用其它焊接方法填充盖面。
★对于不锈钢的焊接，如板厚>3mm，建议用MMA、MAG或SAW焊接；如需打底，建议用TIG打底，其它方法填充盖面。
★对于铝及铝合金的焊接，薄板可用全TIG焊，中厚板建议以TIG打底，MIG填充盖面。
★打底最好用脉冲TIG焊。
★ 附加保护的措施也可参见（P130-131）
第五节 TIG焊的其它方法
目的与要求：简要了解热丝TIG焊和TIG点焊工艺，重点掌握脉冲TIG焊工艺。
一、钨极脉冲氩弧焊(argon tungsten pulsed arc welding)（重点）
使用脉冲电流（通常多用方波），分直流脉冲TIG焊和交流脉冲TIG焊。
（一）脉冲钨极氩弧焊的特点
1、易于控制焊缝成形；
2、缺陷倾向小；
3、焊接变形小；
4、改善焊缝组织。
☆应用：一般用于打底或薄件的焊接（二）参数及选择（难点，通过图示详细讲授脉冲电流的四个基本参数、作用，在此基础上推出其它参数并给出经验数据）
参数：脉冲TIG焊的参数与普通TIG焊的基本相同，只是电流变为脉冲电流（有四个基本参数，可分别独立调节）脉冲参数的选择：一般按材质选Im、板厚选tm，tj =(1~3) tm、 Ij = 10~20% Im。频率和焊速应合理匹配（尤自动焊）
几个概念：周期T= tm + tj 频率=1/T 占空比= tm /T 幅比= Im / Ij
脉冲参数的选择：一般按材质选Im、板厚选tm，tj =(1~3) tm、 Ij = 10~20% Im。
频率和焊速应合理匹配（尤自动焊）
二、钨极氩弧点焊（简要介绍）
三、热丝TIG焊（简要介绍）
第七章 等离子弧焊接与切割
第一节 等离子弧的形成及其特性
目的与要求：了解等离子弧发生器的原理、等离子弧的实质、获得、分类、特点及应用。
一、等离子弧的形成
等离子弧（Plosma arc）——被压缩了的电弧
★如何压缩？——借助水冷铜的喷嘴，可获得三方面的压缩效应：
机械压缩（前提）
热收缩（主因）
电磁收缩
●结果：直径变小，温度升高
影响压缩程度的因素：
电流 喷嘴孔道形状和尺寸 气体种类及流量
二、等离子弧的特性：(重点)
1. 温度高、能量密度大；
2. 能量分布均衡；
3. 挺度好、冲力大
4. 稳定性好
三、等离子弧的类型及应用(重点)
非转移型 转移型 混合型
四、等离子弧的双弧现象及防止（难点）
1. 双弧现象是一种危害
2. 形成双弧的原因：过度压缩 冷却不够
3. 防止双弧的措施：
避免过渡压缩：正确选择电流 喷嘴结构尺寸合理
加强冷却效果：合适的气体及流量 加强喷嘴冷却 保持喷嘴与工件距离
第二节 等离子弧焊接
目的与要求：了解等离子弧焊接的形式、特点及应用范围。
一、等离子弧焊的基本方法及应用(重点)
1. 穿透型（穿孔型、小孔型）PAW
100~500A转移弧材料/板厚合适，接头形式焊接层数受限，悬空单面焊双面成形好，对参数的要求较严格
2. 熔透型（熔入型）PAW
30~100A混合弧？材料、板厚，接头形式不限，可单面焊双面成形，多层多道焊，对参数的要求不严格，易于实现。
3. 微束等离子弧焊
30A以下混合弧，主要用于细小件的焊接
二、等离子弧焊设备
组成：电源 控制系统 焊枪 供气系统 供水系统（送丝机构 焊接小车）
1. 焊接电源
2. 焊枪 喷嘴 电极
△喷嘴、尢电极属易损件，按既定规格选用
3. 供气系统
4. 控制系统
三、等离子弧焊工艺（难点）
等离子弧温度高，能量密度大，挺度好，冲力大，多为自动焊。建议：
（1）对接接头，若材料/厚度合适，可用穿孔焊法，否则用熔入型焊法或穿孔焊打底+熔入型填充盖面。
（2）其它接头形式：用熔入型焊法
（3）细薄零件：用微束熔入型弧焊法，离子气针对不同材料最好用不同的混合气。
（4）如有可能，尽量脉冲电流焊接。
●焊接工艺参数：
● PAW示例
第三节 等离子弧堆焊与喷涂
目的与要求：了解等离子弧堆焊、喷涂工艺的特点及应用范围。
堆焊(重点)：能的材料（目的不是为了连接零件，而是为了使零件获得耐磨，耐蚀或耐热的表面性能）。
用焊接的方法，在零件表面堆敷一层具有特别性
对堆焊的要求：稀释率低，焊层薄，熔敷率高
等离子弧焊能较好地满足堆焊以上的要求，尤其是可以用粉未进行堆焊，因而是一种很好的堆焊方法（与其它堆焊方法的比较见P170，表7-7）
对塑性较好的焊材，用填丝等离子弧堆焊，且多用热丝法。
对硬脆的焊材用粉未等离子弧堆焊，（等离子弧的喷焊），使用双电源的混合型等离子弧更好？
喷涂（难点）：
热喷涂的概念
热喷涂的特点
☆等离子弧的喷涂具有其它喷涂方法的不具备的优势，因而应用广泛
①喷涂材料几乎不受限制（可喷涂非金属）
②涂层薄而致密，结合强度高
③生产率高
应用：如发动机叶片、气门、轧辊等的表面层
第四节 等离子弧切割
目的与要求：掌握等离子弧切割的特点及应用。
一、等离子弧切割原理及特点
1. 切割原理：熔化
2. 特点：（1）切割速度快；
（2）切口质量好；
（3）适应性好：可切割高熔点非金属材料）
二、等离子弧切割设备
与等离子弧焊接设备大致相同，由电源、控制系统、割枪、供气和供水系统等组成，其中空气等离子弧切割机应用最广泛。
三、等离子弧切割工艺（难点）
理论上，有很多的参数，会影响到切割的效果（P16），但在实际生产中，尤其是采用空气等离子弧切割时，这些参数或因素很多是不好变更的，所以，通常仅需注意以下几个可变的项目：
（1）切割电流、电压；
（2）切割速度；
（3）喷嘴高度
建议：（1）常用结构材料用空气等离子弧切割，不考虑用其它气体；
（2）大厚度板材的批量切割，宜用（数控）自动等离子弧的水下切割（水再压缩等离子弧切割）。
☆空气等离子弧的切割：(重点)
方便、成本低，适用于常用结构材料（钢、铝、铜、铸铁）的切割，特别要合于30mm以下的碳钢、低合金钢的切割（更大厚度的这两种材料，氧工快切割更有优势）。
氧化严重，应用（镶嵌式）锆钨电极。
☆ 等离子弧的焊接与切割的安全问题
第八章 电阻焊
第一节 电阻焊的实质、分类及特点
目的与要求：总体了解电阻焊的实质、分类、特点及应用。
一、电阻焊的实质
定义：
二、电阻焊的分类
按电流形式分
按接头特点分：点焊 缝焊 对焊
三、电阻焊的特点（适当解释）
优点：生产率高
焊接质量好
焊接成本低
劳动条件好
缺点：焊后难于无损检测
结构受较多限制
设备功率大、复杂
四、电阻焊的应用（举具体的实例）
材料：碳素钢、合金钢、铝、铜及其合金等
结构：广泛（多为轻型接头）
第二节 电阻焊的基本原理
目的与要求：以电阻点焊为例，了解电阻焊的焊接原理。
一、电阻热及影响因素
（一）电阻热的产生
1、电阻热——电阻焊的热源：Q=I2Rt
2、影响产热的因素：
⑴电阻 焊件本身电阻RW 接触电阻RC（难点，给出规律结果，不作过深追究）
⑵焊接电流
⑶通电时间
⑷电极压力
⑸电极材料及端面形状
⑹焊件表面状况
二、热平衡及温度分布（重点）
（一）热平衡：热量小部分有用，大部分散失
（二）温度分布：
点（对）焊——中心高，四周低
缝焊——复杂
三、（点焊）焊接循环
预压 通电 维持 休止
典型点焊循环图
软/硬规范的概念
四、金属电阻焊时的焊接性（简单介绍）
第三节 点焊、凸焊与缝焊
目的与要求：重点了解点焊工艺参数的内容和工艺措施，并初步掌握选择工艺参数的方法；了解凸焊与缝焊的工艺过程、工艺参数的内容和工艺措施、应用范围。
一、点焊（21）
１、定义、适用范围
点焊循环：预压 通电 锻压 休止（可以是复杂的循环图）（解释其作用）
2、点焊接设计
接头形式： 搭接 折边
接头设计时应注意考虑的因素
焊透率 压痕深度
3、点焊方法与工艺（重点）
点焊方法：单点、多点焊/单面、双面焊
点焊工艺：①焊前清理
②工艺参数及选择：
焊接工艺参数
选择方法（难点 通过实例加以说明）
检验方法 优质焊点标志异种材料及不等厚板点焊的工艺措施
4、常用金属材料的点焊
（1）低碳钢及低合金钢
（2）淬火钢
（3）不锈钢
（4）铝合金5、点焊设备（1）点焊机焊机（结构）形式
电流形式
加压机构形式
电极运动轨迹形式（对比解释）焊点数目
（2）电极材料
结构
形式：标准 特殊标准电极的五种形式
标准电极帽的五种形式
电极与电极握杆的结合形式
二、凸焊
定义
接头形成过程 预压 通电加热 冷却结晶
接头设计：要预先形成“凸点”
凸焊工艺参数和常用金属材料的凸焊
焊接工艺参数（与点焊的类似，但电极压力对接头强度影响比点焊更显著）
低碳钢
镀层钢极：凸焊比点焊易焊
凸焊设备：凸焊机 电极
三、缝焊
定义
分类及特点
适用范围
缝焊工艺参数及选择（重点、难点，通过运用手册表格，确定具体接头的工艺参数的示例来辅以说明工艺参数的选择方法）
焊接参数：焊接电流、电极压力、焊接时间、休止时间、焊接速度、滚轮直径宽度等。
其它注意事项（工艺措施）
常用金属材料的缝焊
低碳钢：
不锈钢：
铝合金：
缝焊设备（从焊件移动方向、馈电方式、滚轮形式、加压机构等方面介绍）
补充：其它缝焊方式（扼要介绍）
第四节 对 焊
目的与要求：总体了解对焊的特点和应用；了解电阻对焊的过程、特点和适用了解闪光对焊的过程、特点和适用范围；大致了解对焊设备的原理、组成与编号规则。
一、对焊的特点和形式
对焊的定义特点形式
二、电阻对焊
接头形成过程：预压 通电加热 顶锻
参数：伸出长度、焊接电流（密度）、通电时间、焊接压力、顶锻压力等。
特点：（优、缺点）
应用：（具体实例）
三、闪光对焊（重点）
连续闪光对焊：闪光 顶锻预热闪光对焊：预热 闪光
顶锻特点：（优、缺点）
应用： （分类及具体实例）
预热的作用：
闪光的作用：
顶锻的作用：
焊接工艺参数：（难点，适当解释说明参数控制的作用，不作深入探讨）
四、对焊设备（略讲）
补充：闪光对焊新技术（三项）
第九章 钎焊
第一节 钎焊原理及特点
目的与要求：总体了解钎焊的原理、分类、特点及应用。
一、钎焊原理（重点、难点）
1、填缝原理
⑴润湿作用
液态钎料的填缝过程
液体金属均能填充接头间隙。必须具备一定的条件，此条件就是润湿作用和毛细作用。
可分为浸渍润湿、附着润湿和铺展润湿，当附着力大于内聚力时，液体就能粘附在固体表面，即发生润湿作用。
衡量液体对母材润湿能力的大小，可用液相与固相接触时的接触夹角大小来表示。
当时，cos 为正值，即0°＜θ＜90°，这时液体能润湿固体；当时，cos 为负值，即90°＜θ＜180°，这时可认为液体不能润湿固体；θ=0表示液体完全润湿固体；θ=180°，表示完全不润湿。钎焊时，钎料的润湿角应小于20°。上述液体与固体相互润湿的前提是他们之间无化学反应发生。液万言书钎料对固态多属的润湿程度可由润湿角 、铺展面积S及润湿系数W来表示；W=Scos。
⑵毛细作用
在实际生产中，绝大部分钎焊过程是毛细钎焊过程，即钎焊时液态钎料不是单纯地沿固态母材表面铺展，而是流入并填充接头间隙。通常间隙很小，类似毛细管。钎料就是依靠毛细作用而在间隙内流动的。
液体沿间隙上升的高度与间隙大小成反比，随着间隙减小，上升高度增大。因此，为使液态钎料能填充全部接头间隙，必须在设计和装配钎焊接头时保证小的间隙。
⑶影响润湿作用的因素
在实际填缝过程中，液态钎料与固态金属母材间存在着溶解、扩散作用，致使液态钎料的成分、密度、粘度和熔点都发生变化。液态钎料填缝速度是不均匀的，钎料填缝前沿不整齐，流动路线紊乱将会直接影响钎焊接头质量，形成钎缝不致密，产生夹气、夹渣等缺陷。
这些变化都将影响钎料的润湿和填缝作用。
影响钎料毛细填缝的因素
钎料和母材成分
钎焊温度 加热温度的升高，有助于提高钎料的润湿能力。温度不能过高，以免造成溶蚀，钎料流失和母材晶粒长大等现象。
母材表面氧化物 在有氧化物的母材表面上，不与母材发生润湿，也不发生填缝。必须充分清除钎料和母材表面的氧化物，以保证发生良好的润湿作用。
母材表面粗糙度
钎剂 可以清除钎料和母材表面的氧化物，改善润湿作用。减小液态钎料的界面张力。因此，选用适当的钎剂对提高钎料对母材的润湿作用是非常重要的。
间隙 毛细钎焊时一般间隙都较小。
钎料与母材的相互作用
钎料与母材的相互作用
母材向钎料的溶解
钎料组分向母材的扩散
钎料与母材的相互作用可以形成下列组织：
1、固溶体
固溶体组织具有良好的强度和延性，钎缝和界面区出现这种组织对于钎焊接头性能是有利的。
2、合物
3、共晶体
４、钎料与母材的相互作用
二、钎焊方法的分类
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——钎料液相线温度高于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。
三、钎焊的特点
钎焊属于固相连接，他与熔焊方法不同，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：
1、焊加热温度较低，对母材组织和性能的影响较小；
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，钎焊接头强度比较低，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。
第三节 钎焊方法及工艺
目的与要求：了解常用各种钎焊方法的过程、工艺特点及适用场合；了解典型钎焊方法的钎焊工艺。了解常用金属材料的钎焊工艺；简要了解钎焊缺陷的形式、产生的原因及防止办法。
一、钎焊方法
钎焊方法通常是以所应用的热源来命名的。
各种焊接方法的优缺点及适用范围
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钎焊方法 |
主要特点 |
用途 |
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烙铁钎焊 |
设备简单、灵活性好适用于微细钎焊 |
需使用钎剂 |
只能用于软钎焊，钎焊小件 |
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火焰钎焊 |
设备简单，灵活性好 |
控制温度困难，操作技术要求较高 |
钎焊小件 |
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盐浴钎焊 |
加热快，能精确控制温度 |
设备费用高，焊后需仔细清洗 |
用于批量生产，不能钎焊密闭工作 |
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气相钎焊 |
能精确控制，加热均匀，钎焊质量高 |
成本高 |
只用于软钎焊及其批量生产 |
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波峰钎焊 |
生产率高 |
钎料损耗大 |
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电阻钎焊 |
加热快，生产率高，成本较低 |
控制温度困难，工件形状、尺寸受限 |
钎焊小件 |
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感应钎焊 |
加热快，钎焊质量好 |
温度不能精确控制，工件形状受限制 |
批量钎焊小件 |
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保护气体
炉中钎焊 |
能精确控制，加热均匀，变形小，一般不用钎剂，钎焊质量好 |
设备费用较高，加热慢，钎料和工件不宜含大量易挥发元素 |
大、小件的批量生产，多钎缝工件的钎焊 |
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真空炉中钎焊 |
能精确控制温度，加热均匀，变形小，一般不用钎剂，钎焊质量好 |
设备费用高，钎料和工件不宜含较多的挥发性元素 |
重要工件 |
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超声波钎焊 |
不用钎剂，温度低 |
设备投资大 |
用于软钎焊 |
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二、钎焊工艺（重点、难点，只介绍通用的工艺过程和原则）
钎焊生产工艺包括钎焊前工件表面准备、装配、安置钎料、钎焊、钎后处理等各工序。
工件表面准备
钎焊前必须仔细地清除工件表面的氧化物、油脂、脏物及油漆等。有时，钎焊前还必须将零件预先镀覆某种金属层。
（1）清除油污 油污可用机溶剂去除。常用的有机溶剂有酒精、四氯化碳、汽油、三氯化烯、二氯乙烷及三氯乙烷等。
（2）清除氧化物 钎焊前，零件表面的氧化物可用机械方法、化学浸蚀法和电化学浸蚀方法进行。
装配和固定
钎料的放置
在各种钎焊方法中，除火焰钎焊和烙铁钎焊外，大多数是将钎料预先安置在接头上的。安置钎料时应尽可能利用钎料的重力作用和间隙的毛细作用来促进钎料填满间隙。
膏状钎料应直接涂在钎焊处；粉末状钎料可用粘结剂调合后粘附在接头上。
涂阻流剂
为了过错全钎料流失，有时需要涂阻流剂。阻流剂主要是由氧化物，与适当的粘接剂组成。钎焊前将糊状阻流剂涂在邻近接头的零件表面上。阻流剂在保护气氛炉中钎焊和真空炉中钎焊中用得很广。
钎焊工艺参数
钎焊过程的主要工艺是钎焊瘟度和保温时间。钎焊温度通常选为高于钎料液相线温度25~60℃。
钎焊保温时间视工件大小，钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。过长的保温时间将导致溶蚀等缺陷的发生。
钎焊后清洗
钎剂残渣大多数对钎焊接头起腐蚀作用，也妨碍对钎缝的检查，常需清除干净。
软钎剂松香不会起腐蚀作用，不必清创造。
由有机酸及盐组成的钎剂，一般都溶于水，可采用热水洗涤。
由无机酸组成的软钎剂溶于水，因此可用热水洗涤。
硬钎焊用的硼砂钎剂残渣基本上不溶于水，很难清除，一般用喷砂去除。
含氟硼酸钾或氟化镓的硬钎剂（如剂102）残渣可用水煮或柠檬酸热水中清除。
铝用软钎剂残渣可用有机溶剂（例如甲醇）清除。铝用硬钎剂残渣对铝具有很大的腐蚀性，钎焊后必须清除干净。
对于有氟化物组成的无腐蚀性铝钎剂。
钎焊接头设计
设计钎焊接头时，首先应考虑接头的强度，其次还要考虑如何保证组合件的尺寸精度，零件的装配定位、钎料的安置、钎焊接头的间隙等工艺问题。
钎焊接头大多采用搭接形式。
在生产实践中，对采用银基、铜基、镍基等强度较高的钎料钎焊接头，搭接长度通常取为薄件厚度的2~3倍；对 用锡铅等软钎料钎焊接头，可取为薄件厚度的4~5倍，但不希望搭接长度大于15mm。
设计钎焊接头时应考虑应集中问题。
接头的工艺性设计包括接头的装配定位，安置钎料，限制钎料流动等。工艺孔是为满足工艺上的要求而在接头上开的孔。这对于密闭窗口尤为重要。密闭窗口必须开工艺孔（20—24a）。对于其他接头，为使受热膨胀的空气逸也，也应开设类似的工艺孔。
接头间隙
间隙的大小在很大的程度上影响钎缝的致密性和接头强度。列出了在钎焊温度下常用的接头间隙范围。用钎剂钎焊时，接头的间隙应选得大一些。
|
母材 |
钎料 |
间隙/mm |
|
碳钢 |
铜
铜锌
银基
锡铅 |
0.01~0.05
0.05~0.20
0.03~0.15
0.50~0.20 |
|
不锈钢 |
铜
银基
锰基
镍基
锡铅 |
0.01~0.05
0.05~0.20
0.01~0.15
0.002~0.10
0.05~0.20 |
|
铜和铜合金 |
铜锌
铜磷
银基
锡铅 |
0.05~0.20
0.03~0.15
0.05~0.20
0.05~0.20 |
|
铝和铝合金 |
铝基
锌基 |
0.10~0.25
0.10~0.30 |
|
钛和钛合金 |
银基
钛基 |
0.05~0.10
0.05~0.15 |
|
母材与钎料的相互作用程度将影响接头间隙值。若母材与钎料的相互作用小，间隙值一般可取小些。
流动性好的钎料，接头间隙小些。
垂直位置的接头间隙应小些，搭接长度大的接头，间隙应大些。
设计异种材料接头时，必须根据热膨胀的数据计算出钎焊温度时的接头间隙。
三、常用金属材料的钎焊（介绍常见金属的钎焊要点）
四、钎焊缺陷及防止（简要介绍）
钎焊接头的质量检验
钎焊接头的缺陷
钎焊接头内常见的缺陷及其成因如下：
填隙不良，部分间隙未被填满。
钎缝气孔
钎缝夹渣
钎焊接头缺陷的检验方法
钎焊接头缺陷的检验方法可分为无损检测和破坏性试验。日常生产中广泛采用无损检测。破坏性检测只用于重要结构的钎焊接头的抽样检验。
外观检查
表面缺陷检验
内总缺陷检验 X射线和Y射线
超声波检验
致密性检验
第十章 其它焊接方法介绍
第一节 电渣焊(ESW)
目的与要求：了解电渣焊的原理、过程、特点和应用。
一、定义
二、电渣焊的过程（难点，以视频表现）：焊前装配 引弧造渣 焊接 收尾
三、电渣焊的特点
优点 缺点
四、电渣焊的应用（从材料 接头形式 板厚及焊接位置 结构等方面说明）
五、电渣焊的分类（主要从特点、适用范围方面对比区别这几种电渣焊的不同）
·丝极电渣焊
·板极电渣焊
·管极电渣焊（熔嘴电渣焊）（重点）
第二节 螺柱焊
目的与要求：了解螺柱焊的原理、过程、特点和应用。
一、螺柱焊的（定义）特点、应用和分类
１、螺柱焊的特点
２、螺柱焊的应用（突出它是焊接紧固件的一种快速方法）
３．螺柱焊的分类（重点）（注意从焊接过程的不同来区别它们）
电弧螺柱焊（标准螺柱焊）
电容储能螺柱焊（电容放电螺柱焊）
短周期螺柱焊（短时间螺柱焊）
五、螺柱焊方法的选择（难点）（从方法的选择可以进一步区分不同螺柱焊形式的特点）（直接给出结论）
第三节 高能束焊
目的与要求：了解电子束焊、激光焊的原理、过程、特点和应用。
一、电子束焊
１．电子束焊的原理（定义）
2．电子束焊的特点（重点）
3．电子束焊的分类（通过优缺点的对比来说明）和应用
按电子束加速电压：高压电子束焊 接中压电子束焊接 低压电子束焊接
按工件所处真空度分：高真空 低真空 大气
应用（难点，突破：从行业和结构来说明）
二、激光焊（先简单介绍激光的特性）
亮度高 方向性 单色性 相干性
激光焊特点：（重点）
激光焊的原理及分类（注意解释说明它们的适用特点）
脉冲激光焊 连续激光焊。
热传导焊接 深熔焊接
激光焊的应用（难点，突破：从激光焊细小、精确和快速的特点来说明）
补充：激光焊复合技术
(1)激光一电弧焊
(2)激光一高频焊
(3)激光—压焊
第四节 摩擦焊
目的与要求：了解摩擦焊的原理、形式、过程、特点和应用。
一、摩擦焊的原理和特点
１．摩擦焊原理（难点，只给出结论、不深究）
２．摩擦焊的特点（重点）
二、摩擦焊的分类与应用
1．摩擦焊的分类（复杂，只介绍根据工件相对摩擦运动的轨迹分）
旋转式 轨道式
2．摩擦焊的应用（突出核心特点：杆、轴类零件、快速、高质）
三、典型摩擦焊介绍
1．连续驱动摩擦焊
2．惯性摩擦焊
3．相位摩擦焊
4．径向摩擦焊
5．轨道摩擦焊
6．搅拌摩擦焊（重点介绍）
