【正文】 熱，形成熔核 (見圖 )。電極繼續(xù)施加壓力保持工件在焊接過程中緊密接觸。 ? 工件表面必須非常清潔 以保證接觸良好以產(chǎn)生完好的熔核。通常，一個點焊產(chǎn)生一個熔核。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 工件表面必須非常清潔以保證接觸良好以產(chǎn)生完好的熔核。通常，一個點焊產(chǎn)生一個熔核。 ? 在 凸焊 中，鋼板上有凸起或波紋。當二張板放在一起，電流就會集中在結(jié)合部分通過。在鋼板的另一面上放置大而平的電極，電流就通過凸起部位，把鋼板連接在。在一單獨的焊接循環(huán)中，能形成幾條焊縫。 ? 在 電阻縫焊 中，所形成的連續(xù)的焊縫實際上就是一系列重疊的點焊縫。電極通常是旋轉(zhuǎn)輪，二個鋼板在轉(zhuǎn)輪之間通過。加以一定時間的電流和壓力，產(chǎn)生連續(xù)的縫焊縫。 ? 焊接設(shè)備可從半自動到全自動。用半自動設(shè)備，操作員把待焊的鋼板放在電極之間或把手工槍放在鋼板周圍并按動開關(guān)或腳踏板。焊縫就按預先設(shè)置的順序完成。用自動焊機，部件自動地裝入機器，焊接，然后送出。機器人式電阻點焊廣泛地用于自動化工業(yè)。 ? 電阻焊的主要變量是焊接電流，焊接時間，電極壓力以及電極的材料和設(shè)計。對于電阻焊的 典型焊接時間小于一秒鐘 ，而 電流從幾百安培到幾千安培 。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 2. 釬焊（硬釬焊） ? 下面我們將轉(zhuǎn)入另一焊接方法 釬焊。釬焊與其他焊接方法有所不同，即 釬焊時母材沒有熔化 。釬焊時熱量的輸入僅使得釬料熔化。另外一種連接方法，即軟釬焊，與前面所說一致僅需要熔化填充材料來形成接頭。 ? 硬釬焊與軟釬焊的區(qū)別僅在于填充材料的熔化溫度的不同。填充材料的 熔化溫度在840℉ （ 450℃ ）以上 的為 硬釬焊 ，而在這溫度以下為 軟釬焊 。因此俗稱的 “銀釬焊 ”是種錯誤的術(shù)語，因為銀焊填充材料的熔化溫度在 840℉ 以上。 ? 釬焊時母材沒有熔化，因此在填充材料與母材之間也沒有熔合線，但是釬焊接頭仍然有相當大的強度。雖然釬料比母材強度低，但是只要采用適當釬焊接頭形式，釬焊接接頭強度仍能大于等于母材強度。這 主要有二個因素 ： ? 首先釬焊接頭具有 很大的接觸面積 ；其次 釬焊接頭兩側(cè)之間的間隙保持最小 。接頭 間隙大于 .（ ）會導致接頭強度急劇下降 。圖 接頭。可以看到釬焊接頭的接觸面積大，并且兩部件接觸緊密。 ? 清理整個接頭面積是釬焊的一個重要步驟 。若清理不充足的話，接頭強度會受到影響。工件接頭清理裝配結(jié)束后，就可以采用某些方式加熱接頭了。當工件加熱到高于釬料熔點時，將釬料接觸接頭處，這時由于毛細作用，釬料就會吸入接頭間隙中形成釬焊接頭。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 毛細作用 現(xiàn)象指液體被兩個表面的緊閉間隙吸入的現(xiàn)象。我們可以做個實驗來觀察這個現(xiàn)象：用兩塊平玻璃緊貼在一起豎立在水盆中，在兩塊玻璃中的水由于毛細作用就會上升至高于水盆液面的液位。 ? 由于毛細作用和 表面張力 有關(guān)，所以 材料表面清潔程度對毛細作用影響很大。 ? 因此若接頭表面清理不夠，毛細作用就會降低，甚至不能將釬料完全吸入接頭間隙，從而產(chǎn)生強度不充分的釬焊接頭。 ? 釬料有各種形狀和各種合金。釬料形狀有：線，條，箔，膏和其他預制形狀。預制形狀指針對特殊接頭形式設(shè)計特殊形狀的釬料，并在接頭裝配時就放入或接近接頭。圖。如圖 頭空穴后，釬料是如何流入釬焊接頭。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 作為焊接耗材，釬焊合金也有美國焊接協(xié)會的命名。釬焊合金命名是 以 B開頭 ，接著以所含的重要的化學元素的縮寫而組成的（見圖 ）。在這些分組中有各種類型的釬料，這些類型的釬料僅在特性上略有不同。在命名中字母 “R”在 “B”前面的釬料，它們的化學特性與銅和銅合金氣體保護焊的焊條是一樣的。 ? 為了保持在加熱期間接頭的的清潔，常常用釬劑 。 ? 釬劑也按照美國焊接協(xié)會的類別，根據(jù)母材的類型及所用填充金屬進行分類。它們 所圖 字母數(shù)字進行命名。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 有許多種釬焊方法，主要是在接頭所用的加熱方法不同。 ? 最熟悉的方法是氧燃料火焰來加熱，稱為 火焰釬焊（ TB） 。它可以是手工的，機械的或自動的。其它的通常加熱方法有爐中，感應(yīng)，電阻，浸沉和紅外線。 ? 爐中釬焊（ FB） 是在爐子中完成的，常常需要伴隨圖 － AWS釬焊填充金屬定義系統(tǒng)（部分清單）著被控制的環(huán)境。釬焊的填充材料和焊劑被預先放入或放在靠近接頭處，然后把要被連接的部件放入爐中在嚴格控制的條件下加熱。一旦組裝達到釬焊溫度， FB可以用于同時生產(chǎn)各種各樣的釬焊接頭。 ? 感應(yīng)釬焊（ IB） 靠把所焊部件放入一感應(yīng)線圈中在部件上產(chǎn)生感應(yīng)熱來完成的。感應(yīng)線圈就是一簡單的線圈，一高頻率電流通過這一線圈。這電流對被放入線圈內(nèi)的金屬能顯著的加熱。 ? 電阻釬焊（ RB） 是用金屬自帶的電阻來加熱完成的。當一電流通過在釬焊接頭的任何一端母材時，產(chǎn)生的電阻加熱能熔化放在接頭處的釬料。 ? 浸沉式釬焊（ DB） 與其它形式不同因為被焊的部件被浸入熔化池以得到必需的加熱。這個熔池是熔化了的釬料或是基它形式鹽的化學物。 ? 紅外線釬焊（ IRB） 是用輻射能提供加熱的。就是說，要被焊接的接頭用高密度的紅外線源進行加熱。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 釬焊在許多行業(yè)中應(yīng)用，特別是航空業(yè)和加熱及空調(diào)業(yè)。它可以用于連接所有的金屬，并且也能用于金屬與非金屬的連接。 ? 優(yōu)缺點： ? 釬焊的 最大優(yōu)點之一是它可以用于連接不同的金屬 。因為釬焊并不熔化母材金屬而產(chǎn)生一種不具有所期望特性的混合合金。它很適合于那些其它方法不能連接的金屬。其另一個優(yōu)點是并不昂貴的設(shè)備。因為釬焊比其它焊接所用的是溫度要低， 薄金屬也可以連接 ，不用擔心焊穿或變形。 ? 釬焊的 主要缺點是被焊部件在焊前要非常干凈 。另一是接頭的 設(shè)計必須要提供足夠的表面積以便產(chǎn)生所需要的強度 。某些焊件的外形并不滿足此條件。 ? 釬焊也有其固有的幾個問題。首先是在 接頭內(nèi)空或未焊合區(qū)的形成 。這可能是由于沒有足夠清理或部件加熱不恰當造成的。另一問題是在母材上局部加熱過大，引起母材熔化或侵蝕。 ? 這種情況通常是在火焰釬焊中出現(xiàn)。因為火焰熱量與其機械作用會磨損與釬焊接頭相鄰的母材。另外擔心的是 由于釬劑太活潑所引起母材的腐蝕 。 所殘留的釬劑必須清理掉以防止接頭或母材的腐蝕。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 3. 切割工藝 ? 到此為止討論的都是連接金屬的方法。金屬制造中另一個重要的工藝就是那些用于切割或去除金屬的工藝。這些工藝常常應(yīng)用于焊接形成適當形狀或接頭準備之前。在焊接時或在焊接之后，如果焊好的形狀不滿足部件的預期目的，運用這些工藝以去除焊縫上的缺陷區(qū)域或形成所需的形狀。 ? 氧 可然氣體切割（ OFC） ? 切割工藝的第一種是氧燃料氣體切割。就是 用氧燃料火焰加熱金屬到其容易被氧化或燃燒的溫度 。所需的溫度被稱為 燃點 ，并且對于鋼來說，這溫度是大約 1700F（ 925C）。一旦達到這一溫度，高壓切割氧氣流就沖到已加熱的表面上，產(chǎn)生氧化反應(yīng)。該氧氣流也會去除焊渣以及由于氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的氧化殘留物。因此可以認為 OFC是一種化學切割工藝。圖 。 ? 用于 OFC的設(shè)備基本與 OAW的相同 ，除了 他用割炬來替代焊嘴 ，該切割附件包括增加了調(diào)節(jié)桿或閥以打開切割氧，圖 型的 OFC設(shè)備。 ? 切割操作還需要一個特殊的割嘴裝在割炬的頭上。割嘴端部外緣上排列著一系列小孔。這些小孔就是讓氧燃料氣體混合物流出為切割提供預熱。在這些孔的中央的是切割氧通道。圖 。用于手工或機械切割的火炬在圖 明。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 要注意的是 可以用幾種不同的燃料氣體，如乙炔，甲烷，丙烷，汽油以及甲基乙炔－丙二烯。 每種氣體效率不同，并且可能會在切割嘴上要求作小小的改動。當選擇適當燃料氣體時，應(yīng)該要考慮的其它因素包括所需的預熱時間，切割速度，成本，有效性，使氣體充分燃燒所需的氧氣量，以及運送燃料容器的方便性和安全性。 ? 切割是用氧燃料混合物的預熱火焰加熱部件來完成的。一旦金屬被加熱到它的氧化溫度，打開切割氧氣進行熱金屬的氧化。金屬的氧化會產(chǎn)生巨大的熱量。這種放熱的化學反應(yīng)提供了迅速熔化金屬并同時把氧化物從接頭上吹走的必要的熱量。如圖 示， 所產(chǎn)生的切割的寬度被稱為切縫 。另外，該圖也顯示出了 后拖量 ，就是在切割進入和退出之間沿著割口邊緣所測得的偏移量。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 雖然 OFC廣泛地運用在大部分行業(yè)， 但通常只限于碳鋼和低合金鋼的切割 。隨著各種合金元素量的增加，可能會使得鋼更加難于切割，會使金屬硬化或者產(chǎn)生熱裂切割表面，二者出現(xiàn)其一，或二者同時出現(xiàn)。各種合金元素的影響在圖 。 ? 正如所看到的，在大多數(shù)的情況下，一定量的合金元素的加入防礙常規(guī)的 OFC。在許多情況中，這些元素是抗氧化型的。 ? 為了使氧燃料切割有效地完成，材料必須符合下列條件： （ 1）它必須有能 在氧氣中燃燒的能力 （可燃性）， （ 2）它的 燃點要比熔點低 ， （ 3） 它的熱導性應(yīng)該相對的低 ， （ 4）所產(chǎn)生的 金屬氧化物必須在低于該金屬熔點的某個溫度下熔化 ， （ 5）所 形成的渣必須低粘度 。 因此，為了用這種工藝切割 鑄鐵或不銹鋼 ，要求必要的特殊技術(shù)以及附加設(shè)備。這些技術(shù)包括火炬擺動，廢板的利用，送絲，鐵粉切割以及熔劑切割。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 優(yōu)缺點： ? OFC的優(yōu)點包括它的相對 便宜及便攜式的設(shè)備 ，使得它可以在車間和現(xiàn)場使用?？梢郧懈畋』蚝窠孛?。隨著厚度增加，通常更容易切割。當機械化時（如圖 ）， OFC可以產(chǎn)生相當精確的切割。當與機械切割方法相比，鋼的氧燃料切割更經(jīng)濟。為了進一步地提高效率，使用多火炬系統(tǒng)或?qū)盈B切割，可一次切割幾層。 ? OFC的缺點之一是 切割完成后需要進一步的清理或打磨才可以焊接 。另一個重要缺點是因為它 要求高溫，會產(chǎn)生高硬度的熱影響區(qū) 。特別是如果該表面需要機加工，這是很重要的。預熱及切割后加熱的應(yīng)用將有助于緩解這一問題。另外，即使切割可以相當精確，它們?nèi)?不能與機械切割方法的精確性相比 。最后，所產(chǎn)生的火焰和熱渣會造成 在切割操作附近人員的安全危害 。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 空氣碳弧切割（ CAC－ A） ? 另一個非常有效的切割工藝就是空氣碳弧切割。該工藝采用 碳棒產(chǎn)生用于加熱的電弧，伴隨著高壓壓縮空氣流，機械化地去除熔化了的金屬 。圖 運用。 ? 用于 CAC－ A的設(shè)備是由一 恒流電源 和與之相連特殊 電極夾具 以及 壓縮空氣供應(yīng) 所組成。如圖 ，其中的一個鉗口有一系列的洞，這些洞是用來輸送壓縮空氣的。 ? 進行切割時，碳棒靠近工件以產(chǎn)生一電弧。一旦電弧熔化金屬，壓縮空氣被啟動，吹走熔化了的金屬而產(chǎn)生槽或切口。 ? 夾具連接至電源及壓縮空氣源。任何不可燃的壓縮氣體都可以用，但至今為止，壓縮空氣是最便宜的。圖 。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? CAC－ A特別是因為它能用于 切割任何金屬 ，而在許多行業(yè)中應(yīng)用。即使它能切割所有的金屬， 但對于特別的合金，需要考慮其它的切割方法 。圖 CAC－ A幾種金屬和合金切割的電流型式和極性。 ? 當我們試圖考慮用切割來去除焊縫或母材上的帶缺陷的區(qū)域時，應(yīng)該認識到切割可十分有效地用于焊接接頭的準備。例如，對接的二部件以方形坡口接在一起。然后 CAC－ A工藝可用來完成圖 U型坡口。 CAC－ A也用于大而復雜部件的粗加工。 ? 優(yōu)缺點： ? CAC－ A的基本優(yōu)點之一是它是 去除金屬的相對有效的方法 。它有能力 切割任何金屬 。因為它所用的電源與某些焊接所用的相同，所以 設(shè)備費用很小 。所 必要的就是購買夾具夾具可以連接到一已有的電源以及壓縮空氣源上。 ? 這種工藝的主要缺點是有關(guān) 安全 。因為它固有的 噪雜和骯臟的加工過程 。因此，操作工可能要用耳罩以降低噪音程度，并且通過過濾器呼吸以消除所產(chǎn)生的金屬顆粒的吸入。也可能要求有火警戒以保證所切出的金屬滴不會引起火災。另一缺點就是所切好的金屬在進一步焊接前需要清理。在切割中，可能會 滲碳 。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 等離子弧切割（ PAC） ? 最后一個要介紹的熱切割方法是等離子弧切割。除了是要用于去除金屬而不是把金屬連接在一起之外，這個工藝大部分與 PAW的相同。設(shè)備要求也相似，除了所要求的電源要比用于焊接要更高一些。由于母材要增加加熱，所以要求轉(zhuǎn)移弧型的焊把。典型的手工或機械切割型的 PAC焊把如圖 ，在圖 PAC設(shè)備。 ? 對于機械化的 PAC切割，不僅 焊把是內(nèi)部水冷卻 的，而且 實際的切割是在水或油下進行的，以減少噪音和粉塵程度 。它的主要用途是 切割非鐵基金屬，但也常常用于切割碳鋼 。它的 優(yōu)點包括能切割 OFC切割不了的金屬 ， 高質(zhì)量切割以及增加了碳鋼的切割速度。 ? 它的一個缺點是總的 切口太大并且切割邊緣可能不平整 。如果希望的話，要用如水噴等特殊技術(shù)來改善邊緣輪廓。 另一缺點是與氧燃料切割相比，其設(shè)備成本