第1讲 焊接方法概述
金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子间结合而连接成一体的连接方法。
在各种产品制造工业中，焊接与切割（热切割）是一种十分重要的加工工艺。据工业发达国家统计，每年仅需要进行焊接加工之后使用的钢材就占钢总产量的45%左右。
焊接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而已广泛地应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、机车车辆、石油化工、航空航天、原子能、电力、电子技术、建筑及家用电器等部门。
随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展，焊接技术不断进步。仅以新型焊接方法而言，到目前为止，已达数十种之多。
生产中选择焊接方法时，不但要了解各种焊接方法的特点和适用范围，而且要考虑产品的要求，然后还要根据所焊产品的结构、材料以及生产技术等条件做出初步选择。
本讲首先讨论焊接方法分类，然后概括介绍各种焊接方法的特点和适用的范围。其次简要介绍如何根据产品的要求和特点选择在技术和经济上最适宜的焊接方法的基本知识，以供那些需要从事焊接生产的工作技术人员参考。最后提出焊接技术在各个方面的发展，希望对关心焊接新技术的较有经验的焊接技术人员在
发展或采用新技术时有所帮助。 1.1焊接方法分类
焊接方法种类繁多，而且新的方法仍在不断涌现，因此如何对焊接方法进行科学的分类是一个十分重要的问题。正确的分类不仅可以帮助我们了解、学习各种焊接方法的特点和本质，而且可以为科学工作者开发新的焊接技术提供有力的依据。目前，国内外著作中焊接方法分类法种类甚多，各有差异。本章对目前常用的分类法进行简单描述和评论，讨论其原则和优点。
（1）族系法 本分类方法基本上是根据焊接工艺中某几个特征将焊接方法分为若干大类，然后进一步根据其他特征细分为若干小类。如此等等，形成族系。这种分类法在目前的各种著作中应用最多。表1所示为其一例。在此分类法中，首先将焊接方法划分为三大类，即熔化焊、固相焊和钎焊；其次，将每一大类方法，例如熔化焊，按能源种类细分为电弧焊、气焊、铝热焊、电渣焊等类；然后有的如电弧焊，再细分为熔化极的、各种保护方法的焊接方法。
由表1可见，按焊接工艺特征分类时，分类的层次可多可少，比较灵活，其主次关系也比较明确。这是优点，但是，这种分类法往往没有明确的、一致的分类原则，例如表1中，分大类时与后面几层分类时根据的原则是不一致的。三大类特征之间也没有一定的、一致的分类原则。例如熔化焊是以焊接过程中是否熔化和结晶为准则；固相焊以是否固相结合、是否加压为准则；钎焊则以钎料为划分的主要根据。因此，对于某一种焊接方法，可能因强调的特点不同而有不同的分类，例如点焊、闪光焊、熔化气压焊。
此外，由于上下各主次分类之间界限过于机械，不可能跨界交叉分类，以致于有些焊接方法无法归类，例如扩散钎焊、热喷涂等。
（2）二元坐标法 所谓二元坐标法，即以焊接工艺特征为一类（元），在横坐标上分层列出其主次特征，类似于族系法；同时又以焊接时物理冶金过程特征为另一类（元），在纵坐标上分层列出其主次特征。
在纵坐标中，首先以两材料发生结合时的物理状态为焊接过程最主要的特征。众所周知，焊接的本质是两种金属通过原子之间的结合而成为一个整体，因此原子之间是在什么条件下互相结合，不仅可以用来反映焊接过程的最终本质，而且还可以用来预计或判断焊接接头的微观组织和结合的质量以及可能发生的缺陷和对母材可能发生的影响等等。其次，在纵坐标中以焊接过程中材料是否熔化、是否加压力或其他特征作为第二特征（详见表2）。
表1 焊接方法分类（族系法）
焊条电弧焊
熔埋弧焊
熔化极气体保护焊
熔螺柱焊
化
电
弧
焊
化
极
焊等离子弧焊
非钨极氩弧焊
氧氢 基 气焊 氧乙炔 本 空气乙炔 焊 特种焊接方法 铝热焊 接 固相 爆炸焊 电渣焊 方 焊接 冷压焊 电子束焊 法 锻接 激光焊 扩散焊 电阻点、缝焊 超声波焊 电阻对焊 火焰钎焊 钎焊 感应钎焊 空气炉钎焊 炉中钎焊 氮气炉钎焊 盐浴钎焊 真空炉钎焊 电子束钎焊
熔
化
接 极
在横坐标中，对于热源类型原本应按其强度大小，依次分为高能束、电弧热、电阻热、化学反应热、机械能、间接热能等六大类，但考虑一般习惯，表2仍按常用的次序列出。每一大类又按其各自的特征划分为若干细类，如电阻热类中先分为熔渣电阻热及固体电阻热两类，固体电阻热又分为工频和高频、接触式和感
应式等分支。
这种分类方法由于抓住了焊接工艺和焊接冶金过程这两类关键的特征作为坐标参数，达到了比较科学的分类目的，它能为研究工作者开发新的焊接方法提供思路。
1.2焊接方法介绍
（1）电弧焊 电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。它包括有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。
绝大部分电弧焊是以电极与工作之间燃烧的电弧作为热源的。在形成接头时，可以采用也可以不采用填充金属。所用的电极是在焊接过程中熔化的焊丝时，叫作熔化极电弧焊，诸如焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、管状焊丝电弧焊等；所用的电极是在焊接过程中不熔化的碳棒或钨棒时，叫作不熔化极电弧焊，诸如钨极氩弧焊、等离子弧焊等。
1）焊条电弧焊 焊条电弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工作表面之间燃烧。涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素，改善焊缝金属性能。
焊条电弧焊设备简单、轻便，操作灵活。可以应用于维修及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以达到的部位的焊接。焊条电弧焊配用相应的焊条可适