焊接行业知识之焊接种类及主要特点

一、铜焊静电焊

（一）、冲压静电

静电是两带电导体之间持久而两极化的液体放电现象。1．静电的逐步形成（1）铜焊与钻孔接触漏电漏电时，阻抗密集的部分触点被阻抗热Q=I2Rt所冷却，极小的三态逻辑的电场强度很高。结果：①少量电子零件逸出。②部分触点被冷却、熔融，甚至熔化、汽化。③再次出现很多低极化电位的钛蒸汽。（2）提起铜焊保持恰当距离在热唤起和强电场促进作用下，负极升空电子零件并作高速定向运动，碎裂中性分子和原子使之唤起或极化。结果：三态逻辑间的液体迅速极化，在碎裂、唤起和正负电磁场复合中，其热量转换，发出辐射能。

铜焊静电焊

2．静电的构造与环境温度分布静电由三部分构成，即阴极区（通常为铜焊端部的茶色斑点）、阳极区（钻孔上对应铜焊下部的溶池中的薄亮区）和弧柱区（为两阴极间空三态逻辑）。3、静电稳定的燃烧条件（1）应有符合冲压静电电特性要求的电源①当阻抗过小时，三态逻辑间液体极化不充分，静电阻抗大，要求较高的静电电流，方能保持必需的极化某种程度。②随着阻抗减小，液体极化某种程度增加，极性能力增加，静电阻抗减小，静电电流减少。但当减少到一定某种程度后，为了保持必要的电场强度，保证电子零件的升空与电磁场的运动热量，电流须不随阻抗减小而变动。（2）做好清理工作，选用合适药皮的铜焊。（3）避免偏吹。（4）阴极的阴离子在冲压中，选用直流TNUMBERFK时，有正接和LX1两种方法。而大量使用的是交流静电焊设备，阴极的阴离子频繁接头处，不存在阴离子问题，①正接——焊件PT5716SB0负极，铜冲压负极。通常冲压工作台均选用正三相。②LX1——焊件PT5716SB0负极，铜冲压负极。通常冲压截叶时，为了避免掀开，选用LX1法进行冲压工作台。

（二）、铜焊静电焊的冲压操作过程

1．冲压操作过程2．铜焊静电焊冷却特征（1）冷却环境温度高，而且使局部冷却。沟槽附近钛受热极不光滑，可能造成钻孔变形、产生残余应力以及组织转变与性能变动的不光滑。（2）冷却速度快（1500度/秒），环境温度分布不光滑，可能再次出现在热处理中不应再次出现的组织和瑕疵。（3）热源是终端的，冷却和冷却的区域不断变动。

（三）、静电焊的钛特征

（1）反应区环境温度高，使钛元素两极化熔化和氧化炸裂。（2）钛硝酸锶体积小，处于液态的时间十分钟，导致化学成分光滑，液体和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等瑕疵。

（四）、铜焊

1．铜焊的共同组成手焊铜焊由焊芯和药皮两部分共同组成。（1）芯焊①作为静电焊的一个阴极，与焊件之间极性逐步形成静电；②在冲压操作过程中不断熔融，并过渡到终端的硝酸锶中，与熔融的助焊剂共同结晶逐步形成沟槽；（2）铜焊药皮①药皮的促进作用a）对硝酸锶造成有效的气渣联合为保护；b）使硝酸锶内钛液核苷、脱硫以及向硝酸锶钛中渗钛，提高沟槽的力学性能；c）起稳弧促进作用，以改善冲压的Vertaizon。②药皮的共同组成a）稳弧剂：主要就使用易于极化的钾、钠、钙的化合物。b）造渣剂：逐步形成电炉覆盖在硝酸锶表面，不让水蒸气侵入硝酸锶，且起冶金促进作用。c）造气剂：分解出CO和H2等液体包围在静电和硝酸锶周围，起到隔绝水蒸气、为保护熔滴和硝酸锶的促进作用。d）核苷剂：主要就应用锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨等，脱去硝酸锶中的氧。e）钛剂：主要就应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁钛。f）粘结剂：常用钾、钠水玻璃。（3）铜焊药皮的种类①酸性铜焊——药皮中含有多量酸性氧化物，如SiO2、TiO2、Fe2O3等。②碱性铜焊——药皮中含有多量碱性氧化物，如CaO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。2．铜焊的种类铜焊共分为十大类，即结构钢铜焊、低温钢铜焊、钼和铬钼耐热钢铜焊、不锈钢铜焊、堆焊铜焊、铸铁铜焊、镍及镍钛铜焊、铜及铜钛铜焊、铝及铝钛铜焊和特殊用途铜焊。3．铜焊的选用原则（1）选择与助焊剂化学成分相同或相近的铜焊（2）选择与助焊剂等强度的铜焊（3）根据结构的使用条件选择铜焊药皮的类型

（五）、冲压接头的钛组织和性能的变动

1．焊件上环境温度的变动与分布沟槽区钛经受有常温状态开始被冷却到较高的环境温度，然后在逐渐冷却到常温这样一个热循环。2．冲压接头处的组织和性能的变动（以低碳钢为例）3．冲压接头的主要就瑕疵（1）气孔气孔是冲压时硝酸锶中的气泡在沟槽凝固时未能溢出而留下来逐步形成的孔穴。防治措施：①烘干铜焊，仔细清理焊件的带焊表面及附近区域；②选用合适的冲压阻抗，正确操作。（2）夹渣夹渣是焊后残留在沟槽中的电炉。预防措施：①仔细清理带焊表面；②多层焊时层间要彻底清渣；③减缓硝酸锶的结晶速度。（3）裂纹冲压①热烈热裂是冲压操作过程中，冲压接头的钛冷却到固相线附近的高温区产生的冲压裂纹。预防措施：减小结构刚度、焊前预热、减小钛化、选用抗裂性好的低氢型铜焊等。②冷冽冲压接头冷却到较低环境温度时产生的冲压裂纹。预防措施：①用低氢型铜焊并烘干、清除焊件表面的油污和锈蚀；②焊前预热、焊后热处理。（4）焊透未未焊透是冲压接头根部未完全熔透的现象。产生原因：坡口角度或间隙太小、钝边过厚、坡口不洁、铜焊太粗、焊速过快、冲压阻抗太小以及操作不当等所致。（5）未溶合未溶合是沟槽与助焊剂之间未完全熔融结合的现象。产生原因：坡口不洁、铜焊直径过大及操作不当等造成。（6）边咬咬边是沿焊趾的助焊剂部分产生的沟槽或凹陷的现象。产生原因：冲压阻抗过大、静电过长、铜焊角度不当等所致。

（六）、冲压变形

1．冲压应力与变形的原因冲压时局部冷却是焊件产生冲压应力与变形的根本原因。2．冲压变形的基本形式3．避免与减小冲压变形的工艺措施（1）反变形法（2）加余量法（3）刚性夹持法（4）选择合理的冲压工艺4．减小冲压应力的工艺措施（1）选择合理的冲压顺序（2）预热法（3）焊后退火处理

二、埋弧自动焊

静电在焊剂层下燃烧进行冲压的方法，称为埋焊。埋焊的引弧、送进铜焊通常均由自动装置来完成，因此又称为埋弧自动焊。

（一）、埋弧自动焊的冲压操作过程（略）

（二）、埋弧自动焊的主要就特征

1、生产率高2、冲压质量高而且稳定3、节约冲压材料4、改善了劳动条件5、适用于平焊长直沟槽和较大直径的环形沟槽。对于短沟槽、曲折沟槽、狭窄位置及截叶的冲压，不能发挥其长处。

埋焊

（三）、焊丝和焊剂（略）

（四）、埋弧自动焊的工艺特征

1、焊前准备工作要求严格2、冲压熔深大3、选用引弧板和引出板4、选用焊剂垫或钢垫板5、选用导向装置

三、液体为保护焊

（一）、氩焊

使用氩气作为为保护液体的液体为保护焊称为压焊。氩气是惰性液体，可为保护阴极和熔融钛不受空气的有害促进作用。氩焊按所用阴极的不同分为熔融极氩焊和非熔融极氩焊两种。

氩焊

1、非熔融极氩焊阴极只作为升空电子零件、产生静电用，填充钛另加。常用掺有氧化钍或氧化铈的钨极，其特征是电子零件热升空能力强，熔点沸点高（为3700K和5800K）。2、熔融极氩焊钨极氩焊阻抗小、熔深浅。中厚以上的钛、铝、铜等钛的冲压多选用高生产率的熔融极氩焊。

金鲁鼎氩弧自动焊

3、氩焊的特征（1）由于氩气的为保护，它适于各类钛钢、易氧化的有色钛，以及锆、钽、钼等稀有钛的冲压。（2）氩焊静电稳定，飞溅小，沟槽致密，表面没有电炉，成形美观，冲压变形小。（3）明弧可见，便于操作，容易实现全位置自动冲压。（4）钨极脉冲氩弧冲压可冲压0.8mm以下的截叶及某些异种钛。

（二）、二氧化碳液体为保护焊

利用CO2作为为保护液体的液体为保护焊，称为二氧化碳液体为保护焊。它的为保护促进作用主要就是使冲压区与空气隔离，避免空气中的氮气对熔融钛的有害促进作用。

二保焊

冲压时：2CO2=2CO+O2CO2=C+O2因此冲压是在CO2、CO、O2氧化气氛中进行的。二氧化碳液体为保护焊的特征：1、焊速高，可实现自动焊，生产率高。2、为明弧冲压，易于控制沟槽成形。3、对铁锈敏感性小、焊后电炉少。4、价格低廉。5、冲压飞溅与气孔仍是生产中的难点。

四、电渣焊

电渣焊就是利用阻抗通过液体电炉所产生的阻抗热进行冲压的方法。

（一）、冲压操作过程（略）

（二）、电渣焊的特征

1、可一次焊成很厚的焊件。2、生产率高，成本低。3、沟槽钛比较纯净。4、适于冲压中碳钢与钛结构钢。5、沟槽区高温停留时间长，晶粒粗大，焊后需热处理来细化晶粒。

五、等离子焊与切割

（一）、等离子弧的概念

1、通常冲压静电为自由静电，静电区只有部分液体被极化，环境温度不够集中。2、当自由静电流缩成高热量密度的静电，弧柱液体被充分极化，成为只含有正离子和负离体。等离子弧具有高温（15000~30000K）、高热量密度（480千瓦/厘米2）和等离子流高速运动（最大可数倍与声速）3、等离子焊的三种压缩效应（1）机压缩械效应在等离子枪中，当高频震荡引弧以后，液体极化逐步形成的静电通过焊嘴细小喷孔，受到喷嘴内壁的机械压缩。（2）热压缩效应由于喷嘴内冷却水的促进作用，使靠近喷嘴内壁处的液体环境温度和极化度急剧减少，迫使静电阻抗只能从弧柱中心通过，使弧柱中心阻抗密度急剧增加，静电截面进一步减小，这是对静电的第二次压缩。（3）电磁收缩效应因为弧柱阻抗密度大大提高而伴生的电磁收缩力使静电得到第三次压缩。因三次压缩效应，使等离子弧直径仅有3mm左右，而热量密度、环境温度及气流速度大为提高。

（二）、等离子焊的特征

1、热量密度大，环境温度梯度大，热影响区小，可冲压热敏感性强的材料或制造双钛件。2、静电稳定性好，冲压速度高，可用穿透式冲压，使沟槽一次双面成型，表面美观，生产率高。3、气流喷速高，机械冲刷力大，可用于冲压大厚度钻孔或切割大厚度不锈钢、铝、铜、镁等钛。4、静阴极化充分，阻抗下限达0.1A以下仍能稳定工作，适合于用微束等离子弧（0·2~30A）冲压超截叶（0·01~2mm），如膜盒、热电偶等。

六、真空电子零件束焊

真空电子零件束焊是利用定向高速运动的电子零件束流碎裂钻孔使动能转化为热能而使钻孔熔融，逐步形成沟槽。真空电子零件焊束的特征1、在真空中进行冲压，沟槽纯净、光洁，呈镜面，无氧化等瑕疵。2、电子零件束热量密度高达108瓦/厘米2，能把焊件钛迅速冷却到很高环境温度，因而能熔融任何难熔钛与钛。熔深大、焊速快，热影响区极小，因此对接头性能影响小，接头基本无变形。

七、激光焊

激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行冲压的方法。

激光焊

激光焊的特征：1、激光焊热量密度大，促进作用时间短，热影响区和变形小，可在水蒸气中冲压，而不需液体为保护或真空环境。2、激光束可用反光镜改变方向，冲压操作过程中不用阴极去接触焊件，因而可以冲压通常电焊工艺难以焊到的部位。3、激光可对绝缘材料直接冲压，冲压异种钛材料比较容易，甚至能把钛与非钛焊在一起。4、功率较小，冲压厚度受一定限制。

八、阻抗焊

阻抗焊是在焊件组合后通过阴极施加压力，利用阻抗通过接头的接触面及邻近区域产生的阻抗热进行冲压的工艺方法。阻抗焊的种类很多，常用的有点焊、缝焊和对焊三种。

（一）、点焊

点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两阴极之间，利用阻抗热熔融助焊剂钛，逐步形成焊点的阻抗焊方法。点焊主要就用于截叶冲压。点焊的工艺操作过程：1、预压，保证钻孔接触良好。2、通电，使冲压处逐步形成熔核及塑性环。3、断点锻压，使熔核在压力继续促进作用下冷却结晶，逐步形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。

（二）、缝焊

缝焊是将焊件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮阴极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，逐步形成一条连续沟槽的阻抗焊方法。缝焊主要就用于冲压沟槽较为规则、要求密封的结构，板厚通常在3mm以下。

（三）、对焊

对焊是使焊件沿整个接触面焊合的阻抗焊方法。1、阻抗对焊阻抗对焊是将焊件装配成对接接头，使其端部紧密接触，利用阻抗热冷却至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成冲压的方法，阻抗对焊主要就用于截面简单、直径或边长小于20mm和强度要求不太高的焊件。2、闪光对焊闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端部逐渐移近达到局部接触，利用阻抗热冷却这些触点，在大阻抗促进作用下，产生闪光，使端部钛熔融，直至下部在一定深度范围内达到预定环境温度时，断电并迅速施加顶锻力完成冲压的方法。闪光焊的接头质量比阻抗焊好，沟槽力学性能与助焊剂相当，而且焊前不需要清理接头的预焊表面。闪光对焊常用于重要焊件的冲压。可焊同种钛，也可焊异种钛；可焊0.01mm的钛丝，也可焊20000mm的钛棒和型材。

九、摩擦焊

摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热量，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶端完成冲压的一种压焊方法。

摩擦焊

摩擦焊的特征：1、由于摩擦，焊件接触表面的氧化膜和杂质被清除，使冲压接头组织致密，不产生气孔和夹渣等瑕疵。2、即可焊同种钛，更适合于异种钛的冲压。3、生产率高。

十、钎焊

（一）、钎焊的种类

根据钎料熔点不同，钎焊分为硬钎焊和软钎焊两种。1、硬钎焊

硬钎焊

钎料熔点高于450℃的钎焊为硬钎焊。硬钎料有铜基、银基、铝基等钛。钎剂常用硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等。冷却方法有火焰冷却、盐浴冷却、阻抗冷却、高频感应冷却等。硬钎冲压接头强度高达490MPa，适用于受力较大及工作环境温度较高的钻孔。2、软钎焊

软钎焊

钎料熔点低于450℃的钎焊为软钎焊。常用软钎料为锡铅钛。常用钎剂为松香、氯化铵溶液等。常用烙铁及其它火焰冷却。

（二）、钎焊的特征

1、焊件冷却环境温度低，钛组织和力学性能变动小，焊件变形小，接头光滑平整，焊件尺寸精确。2、可以焊同种或异种钛。3、可焊由多条沟槽共同组成的复杂形状的焊件。4、设备简单。

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