第七节 焊接

焊接是利用加热或加压（或加热和加压），借助于金属原子的结合与扩散，使分离的两部分金属牢固地、永久地结合起来的工艺。焊接方法的种类很多，各有其特点及应用范围。但按焊接过程本质的不同，可分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。焊接方法可以化大为小、化复杂为简单、拼小成大，还可以与铸锻、冲压结合成复合工艺生产大型复杂件。

熔化焊：是将两个焊件局部加热到熔化状态，并加入填充金属，冷却后形成牢固的接头的焊接方法。这类仅靠加热工件到熔化状态实现焊接的工艺方法，叫熔化焊，简称熔焊。常用的熔化焊有电弧焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子弧焊等。

压力焊：是将两构件的连接部分加热到塑性状态或表面局部熔化状态，同时施加压力使焊件连接起来的一类焊接方法，叫压力焊，简称压焊。常用的压力焊有电阻焊、摩擦焊、扩散焊、爆炸焊、冷压焊和超声波焊等。

钎焊：利用比焊件熔点低的钎料和焊件一起加热，使钎料熔化，焊件不熔化，熔化的钎料填充到焊件之间的缝隙中，钎料固后将两焊件连接成整体的焊接方法。常用的钎焊有锡焊、铜焊等。

随着科学技术的发展，焊接方法已达数十种之多。图3-64列举了现代化工业生产中常用的焊接方法。

一、焊接工程的理论基础

熔化焊的焊接过程是利用热源（如电弧热、气体火焰热、高能粒子束等）先将工件局部加热到熔化状态，形成熔池，然后，随着热源向前移动，熔池液体金属冷却结晶，形成焊缝。熔化焊过程包含有加热、冶金和结晶过称，在这些过程中，会产生一系列变化，对焊接质量有较大的影响，如焊缝成分变化、焊接接头组织性能变化以及焊接应力与变形的产生等等。

（一）熔焊冶金过程

1.焊接熔池的冶金特点

熔焊过程中，一些有害杂质元素（如氧、氮、氢、硫、磷等）会因各种原因溶入液态金属，影响焊缝金属的化学成分和性能。

用光焊条在大气中对低碳钢进行无保护的电弧焊时，在电弧高温的作用下，焊接区周围空气中的氧气和氮气会发生强烈的分解反应，形成氧原子和氮原子。

氧原子与熔化的金属接触，氧化反应使焊缝金属中的C、Mn、Si等元素明显烧损，而含氧量则大幅度提高，导致金属的强度、塑性和韧性都急剧下降，尤其会引起冷脆等质量问题。此外，一些金属氧化物会溶解到熔池金属中，与碳发生反应，产生不溶于金属的CO，在熔池金属结晶时CO气体来不及逸出就会形成气孔。

氮能以原子的形式溶于大多数金属中，氮在液态铁中的溶解度随着温度的升高而增大，当液态铁结晶时，氮的溶解度急剧下降。这时过饱和的氮以气泡形式从熔池向外逸出，若来不及逸出熔池表面，便在焊缝中形成气孔。氮原子还能与铁化合形成Fe₄N等化合物，以针状夹杂物形态分布在晶界和晶内，使焊缝金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，特别是低温韧性急剧降低。

除了氧和氮以外，氢的溶入和对焊缝金属的有害作用也是值得注意的。当液态铁吸收了大量氢以后，在熔池冷却结晶时会引起气孔，当焊缝金属中含氢量高时，会导致金属的脆化（称氢脆）和冷裂纹等问题。

焊缝金属中的硫和磷主要来自焊条药皮和焊剂中，含硫量高时，会导致热脆性和热裂纹，并能降低金属的塑性和韧性。磷的有害作用主要是严重地降低金属的低温韧性。

因此，焊接熔池的冶金与一般钢铁冶金过程比较，其主要特定是：

（1）熔池温度高，焊接电弧和熔池的温度比一般冶金炉的温度高，所以气体含量高，溶入的有害元素多，金属元素发生强烈的蒸发和烧损。

（2）熔池凝固快，焊接熔池的体积小（约2～3cm³），从熔化到凝固时间很短（约10s），熔池中气体无法充分排除，易产生气孔，各种化学反应难以充分进行。

2.对熔池的保护和冶金处理

为了保证焊缝金属的质量，降低焊缝中各种有害杂质的含量，熔焊时必须从以下两方面采取措施：

（1）对焊接区采取机械保护，防止空气污染熔化金属，如采用焊条药皮、焊剂或保护气体等，使焊接区的熔化金属被熔渣或气体保护，与空气隔绝。

（2）对熔池进行冶金处理，清除已经进入熔池中的有害物质，增加合金元素，以保证和调整焊缝金属的化学成分。通过在焊条药皮或焊剂中加入铁合金等，对熔化金属进行脱氧、脱硫、脱磷、去氢和渗合金等。

（二）焊接接头组织和性能

熔焊是焊件局部经历加热和冷却的热过程。在焊接热源的作用下，焊接接头上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。焊缝及附近的母材所经历的焊接热循环是不相同的，因此，引起的组织和性能的变化也不相同。

熔焊的焊接接头由焊缝和热影响区组成。

1.焊缝的组织与性能

焊缝是由熔池金属结晶而成的，结晶首先从熔池底壁开始，沿垂直熔池和母材的交界线向熔池中心长大，形成柱状晶，如图3-65所示，熔池结晶过程中，由于冷却速度很快，已凝固的焊缝金属中的化学元素来不及扩散，造成合金元素偏析。

焊缝组织是有液态金属结晶的铸态组织。其具有晶粒粗大、成分偏析、组织不致密等缺点，但是，由于焊接熔池小，冷却快，且碳、硫、磷都较低，还可以通过焊接材料（焊条、焊丝和焊剂等）向熔池金属中渗入某些细化晶粒的合金元素，调整焊缝的化学成分，因此可以保证焊缝金属的性能满足使用要求。

2.热影响区的组织与性能

热影响区是指在焊接热循环的作用下，焊缝两侧因焊接热而发生金相组织和力学变化的区域。低碳钢的焊接热影响区组织变化，如图3-66所示，由于各温度不同，组织和性能变化特征也不同，其热影响区一般包括半熔化区、过热区、正火区和部分相变区。

（1）半熔化区，是焊缝与基体金属的交界区，也称为熔合区。焊接加热时，该区的温度处于固相线和液相线之间，金属处于半熔化状态。对低碳钢而言，由于固相线和液相线的温度区间小，且温度梯度大，所以融合区的范围很窄（0.1～1mm）。熔合区的化学成分和组织性能都有很大的不均匀性，其组织中包含未熔化而受热长大的粗大晶粒和铸造组织，力学性能下降较多，是焊接接头中的薄弱区域。

（2）过热区，焊接加热时此区域处于1100℃至固相线的高温范围，奥氏体晶粒发生严重的长大现象，焊后快速冷却的条件下，形成粗大的魏氏组织。魏氏组织是一种典型的过热组织，其组织特征是铁素体一部分沿奥氏体晶界分布，另一部分以平行状态伸向奥氏体晶粒内部。此区域的塑性和韧性严重降低，尤其是冲击韧度降低更为显著，脆性大，也是焊接接头中的薄弱区域。

（3）正火区，焊接时母材被加热到1100℃-A_c1的范围，铁素体和珠光体全部转变为奥氏体。冷却后得到均匀细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材。

（4）部分相变区，焊接时母材金属被加热到A_c1-A_c3之间的区域属于部分相变区。该区域中只有一部分母材金属发生奥氏体相变，冷却后成为晶粒细小的铁素体和珠光体；而另一部分是始终未能溶入奥氏体的铁素体，它不发生转变，但随温度升高，晶粒略有长大。所以冷却后此区晶枝大小不一，组织不均匀，其力学性能稍差。

3.影响焊接接头性能的主要因素

焊接热影响区中的半熔化区和过热区对焊接接头不利，应尽量减小。

影响焊接接头组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接接头形式和坡口等。实际生产中，应结合母材本身的特点合理地考虑各种因素，对焊接接头的组织和性能进行控制。对重要的焊接结构，若焊接接头的组织和性能不能满足要求时，则可以采用焊后热处理来改善。

（三）焊接应力与变形

构件焊接后，内部会产生残余应力，同时产生焊接变形。焊接应力与外加载荷叠加，造成局部应力过高，则构件产生新的变形和开裂，甚至导致构件失效。

因此，在设计和制造焊接结构时，必须设法减小焊接应力，防止过量变形。

1.应力与变形的形成

（1）形成原因。金属材料在受均匀加热和冷却作用的情况，能完全自由膨胀和收缩，那么在加热过程中产生变形，而不产生应力；在冷却之后，恢复到原来的尺寸，没有残余变形和残余应力，如图3-67（a）所示。

当金属杆件在加热和冷却时，完全不能膨胀和收缩，如图3-67（b）所示，加热时，杆件不能像自由膨胀时那样伸长到位置2，依然处于位置1，因此，承受压应力，产生塑性压缩变形；冷却时，又不能从位置1自由收缩到位置3，依然处于位置1，于是承受拉应力。这个过程有焊接残余应力，但是没有残余变形。

熔焊过程中，焊接接头区域受不均匀的加热和冷却，加热的金属受周围冷金属的约束，不能自由膨胀，但可以膨胀一些，如图3-67（c）所示。在加热时只能从位置1膨胀到位置4，此时产生压应力；冷却后只能从位置4收缩到位置5，因此，这部分金属受拉应力并残留下来，即焊接残余应力。从位置1到位置5的变化，就是焊接残余变形。

（2）应力的大致分布，对接接头焊缝的应力分布，如图3-68所示，可见，焊缝往往受拉应力。

（3）变形的基本型式，常见的焊接残余变形的基本型式有尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形和翘曲变形五种，如图3-69所示。但在实践的焊接结构中，这些变形并不是孤立存在的，而是多种变形共存，并且互相影响。

2.减少或消除应力的措施

可以从设计和工艺两方面综合考虑来降低焊接应力。在设计焊接结构时，应采用刚性较小的接头形式，尽量减少焊缝数量和截面尺寸，避免焊缝集中等。在工艺措施上可以采用以下方法。

（1）合理选择焊接顺序，应尽量使焊缝能较自由地收缩，减少应力，如图3-70所示。

（2）锤击法，是用一定形状的小锤均匀迅速地敲击焊缝金属，使其伸长，抵消部分收缩，从而减小焊接残余应力。

（3）预热法，是指焊前对待焊构件进行加热，焊前预热可以减小焊接区金属与周围金属的温差，使焊接加热和冷却时的不均匀膨胀和收缩减小，从而使不均匀塑性变形尽可能较小，是最有效地减少焊接应力的方法之一。

（4）热处理法，为了消除焊接结构中的焊接残余应力，生产中通常采用去应力退火。对于碳钢和低、中合金钢结构，焊后可以把构件整体或焊接接头局部区域加热到600～650℃，保温一定时间后缓慢冷却。一般可以消除80%～90%的焊接残余应力。

3.变形的预防与校正

焊接变形对结构生产的影响一般比焊接应力要大些。在实际焊接结构中，要尽量减少变形。

（1）为了控制焊接变形，在设计焊接结构时，应合理地选用焊缝的尺寸和形状，尽可能减少焊缝的数量，焊缝的布置应力求对称。在焊接结构的生产中，通常采用以下工艺措施：

1）反变形法，根据经验或测定，在焊接结构组焊时，先使工件反向变形，以抵消焊接变形，如图3-71所示。

2）刚性固定法。刚性大的结构焊后变形一般较小；当构件的刚性较小时，利用外加刚性拘束以减小焊接变形的方法称为刚性固定法，如图3-72所示。

（2）合理选择焊接方法和焊接工艺参数，选用能量比较集中的焊接方法。如采用CO₂焊，等离子弧焊代替气焊和手工电弧焊，以减小薄板焊接变形。

（3）合理选择装配焊接顺序，焊接结构的刚性通常是在装配、焊接过程中逐渐增大的，结构整体的刚性要比其部件的刚性大。因此，对截面对称、焊缝布置也对称的简单结构，采用先装配成整体，然后按合理的焊接顺序进行生产，可以减小焊接变形，如图3-73所示，图中的阿拉伯数字为焊接顺序。最好能同时对称施焊。

（4）校正焊接变形的措施校正焊接变形的方法主要有机械校正和火焰校正两种。

1）机械校正是利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，使二者互相抵消，可采用辊床、压力机、矫直机等设备，如图3-74所示，也可手工锤击校正。

2）火焰校正是利用局部加热时（一般采用三角形加热法）产生压缩塑性变形，在冷却过程中，局部加热部位的收缩将使构件产生挠曲，从而达到校正焊接变形的目的，如图3-75所示。

二、常用焊接方法

1.手工电弧焊

利用电弧作为热源，用手工操纵焊条进行焊接的方法称为手工电弧焊（也称焊条电弧焊）。由于手工电弧焊设备简单，维修容易，焊钳小，使用灵活，可以在室内、室外、高空和各种方位进行焊接，因此，它是焊接生产中应用最广泛的方法。

手工电弧焊操作过程包括：引燃电弧、送进焊条和沿焊缝移动焊条。手工电弧焊焊接过程，如图3-76所示，电弧在焊条与工件（母材）之间燃烧，电弧热使母材熔化形成熔池，焊条金属芯熔化并以熔滴形式借助重力和电弧吹力进入熔池，燃烧、熔化的药皮进入熔池称为熔渣浮在熔池表面，保护熔池不受空气侵害，药皮分解产生的气体环绕在电弧周围，隔绝空气，保护电弧、熔滴和熔池金属。当焊条向前移动，新的母材熔化时，原熔池和熔渣凝固，形成焊缝和渣壳。

2.埋弧自动焊

埋弧自动焊（简称埋弧焊）是电弧在焊剂层内燃烧进行焊接的方法，电弧的引燃、焊丝的送进和电弧沿焊缝的移动，是有设备自动完成的。

埋弧焊设备由焊车、控制箱和焊接电源三部分组成。埋弧焊电源有交流和直流两种。埋弧焊的焊接材料有焊丝和焊剂。焊丝和焊剂选配的总原则是：根据母材金属的化学成分和力学性能，选择焊丝，再根据焊丝选配相应的焊剂。

埋弧焊焊接过程，如图3-77所示，焊剂均匀地堆覆在焊件上，形成厚度40～60mm的焊剂层，焊丝连续地进入焊剂层下的电弧区，维持电弧平稳燃烧，随着焊车的匀速行走，完成电弧焊缝自行移动的操作。

埋弧自动焊与手工电弧焊相比，有生产效率高，成本低；焊接质量好、稳定性高；劳动条件好，没有弧光和飞溅，自动化操作过程，使劳动强度降低等特点。但是埋弧焊适应性差，通常只适于焊接长直的平焊缝或较大直接的环焊缝，不能焊空间位置焊缝及不规则焊缝；设备费用一次投资较大。因此，埋弧自动焊适用于成批生产的中、厚板结构件的长直及环焊缝的平焊。

3.二氧化碳气体保护焊

这是利用外加的CO₂气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。CO₂气体保护焊的焊接过程如图3-78所示。CO₂气体经供气系统从焊枪喷出，当焊丝和焊件接触引燃电弧后，连续送给的焊丝末端和熔液被CO₂气流所保护，防止空气对熔化金属的有害作用，从而保证会有高质量的焊缝。

CO₂气体保护焊由于采用廉价的CO₂气体和焊丝代替焊接剂和焊条，加上电能消耗又小，所以成本很低，一般仅为自动埋弧焊接的40%，为焊条电弧焊的37%～42%。同时，由于CO₂气体保护焊采用高硅高锰焊丝，它具有较强的脱氧还原和抗蚀能力，因此焊缝不易产生气孔，力学性能较好。

由于CO₂气体保护焊具有成本低、生产效率高、焊接质量好、抗蚀能力强及操作方便等优点，已广泛用于汽车、机车、造船及航空等工业部门，用来焊接低碳钢、低合金结构钢和高合金钢。

4.氩弧焊

氩弧焊是氩气保护焊的简称。氩气是惰性气体，在高温下不和金属起化学反应，也不溶于金属，可以保护电弧区的熔池、焊缝和电极不受空气的有害作用，是一种较理想的保护气体。氩气电离势高，引弧较困难，但一旦引燃就很稳定。氩气纯度要求达99.9%。

氩弧焊分钨极（不熔化极）氩弧焊和熔化极（金属极）氩弧焊两种。

钨极氩弧焊电极常用钍钨极和铈钨极两种。焊接时，电极不熔化，只起导电和产生电弧作用。钨极为阴极时，发热量小，钨极烧损小；钨极为阳极时，发热量大，钨极烧损严重，电弧不稳定，焊缝易产生夹钨。因此，一般钨极氩弧焊不采用直流反接。主要优点是：对易氧化金属的保护作用强、焊接质量高、工件变形小、操作简便以及容易实现机械化合自动化。因而，氩弧焊广泛用于造船、航空、化工、机械以及电子等工业部门，进行高强度合金钢、高合金钢、铝、镁、铜及其合金和稀有金属等材料的焊接。

5.电渣焊

电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接方法。

电渣焊主要特点是大厚度工件可以不开坡口一次焊成，成本低，生产率高，技术比较简单，工艺方法易掌握，焊缝质量良好。电渣焊主要用于厚壁压力容器纵缝的焊接。在大型机械制造中（如水轮机、水压机、汽轮机、轧钢机高压锅炉等）得到广泛应用。

6.电阻焊

电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。这种焊接不要外加填充金属和焊剂。根据焊接接头型式可分为对焊、电焊、缝焊三种。

电阻焊生产率很高，易实现机械化和自动化，适宜于成批、大量生产。但是它所允许采用的接头型式有限，主要是棒、管的对接接头和薄板的搭接接头。一般应用于汽车、飞机制造、刀具制造、仪表、建筑等工业部门。

7.钎焊

采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材互相扩散实现连接焊件的方法。

钎焊特点（铜熔化焊比）：焊件加热温度低，组织和力学性能变化小；变形较小，焊件尺寸精度高；可以焊接薄壁小件和其他难焊接的高级材料；可一次焊多工件多接头；生产率高；可以焊接异种材料。

根据钎料熔点的不同，钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两种。

（1）硬钎焊。

钎料熔点在450℃以上，接头强度高，可达500MPa，适用于焊接受力较大或工作温度较高的焊件，属于这类钎料的有铜基、银基、铝基等。

（2）软钎焊。

钎料熔点低于450℃，接头强度低，主要用于钎焊受力不大或工作强度较低的焊件，常用的为锡、铅钎料。

钎料的种类很多，有一百多种。只要选择合适的钎料就可以焊接几乎所有的金属和大量的陶瓷。如果焊接方法得当，还可以得到高强度的焊缝。

钎焊时一般需要使用钎剂，钎剂作用是：清除液体钎料和工件待焊表面的氧化物，并保护钎料和钎件不被氧化。常用的有松香、硼砂等。

钎焊加热方法很多，有烙铁加热、火焰加热、感应加热、电阻加热等。

钎焊是一种既古老又新颖的焊接技术，从日常生活物品（如眼镜、项链、假牙等）到现代尖端技术，都广泛采用。在喷气式发动机、火箭发动机、飞机发动机、原子反应堆构件制造及电器仪表的装配中是必不可少的一种焊接技术。

8.摩擦焊

摩擦焊接过程是把两工件同心地安装在焊机夹紧装置中，回转夹具件高速旋转，非回转类工件轴向移动，使两工件断面相互接触，并施加一定轴向压力，依靠接触面强烈摩擦产生的热量把该表面金属迅速加热到塑性状态。当达到要求的变形量后，利用刹车装置使焊件停止旋转，同时对接头施加较大的轴向压力进行顶锻，使两焊件产生塑性变形而焊接起来。

摩擦焊接头一般是等截面的，也可以是不等截面的，但需要有一个焊件为圆形或筒形。摩擦焊广泛用于圆形工件，把棒料及管子的对接，可焊实心焊件的直径从2mm到100mm以上，管子外径可达数百毫米。

三、常用金属材料的焊接

1.低碳非合金钢的焊接

低碳钢中ω_c&lt；0.25%，碳当量CE&lt；0.4%，没有淬硬倾向，冷裂倾向小，焊接性良好。除电渣焊外，焊前一般不需要预热，焊接时不需要采取特殊工艺措施，适合各种方法焊接。

含氧量较高的沸腾钢，硫、磷杂质含量较高且分布不均匀，焊接时裂纹倾向较大；厚板焊接时还有层状撕裂倾向。因此，重要结构应选用镇静钢焊接。

在焊条电弧焊中，一般选用E4303（结422）和E4315（结427）焊条；埋弧自动焊，常选用H08A或H08MnA焊丝和HJ431焊剂。

2.中碳非合金钢的焊接

中碳钢中ω_c=0.25%～0.6%，碳当量大于0.4%，其焊接特点是淬硬倾向和冷裂纹倾向较大；焊缝金属热裂倾向较大。因此，焊前必须预热至150～250℃。焊接中碳钢常用焊条电弧焊，选用E5015（结507）焊条。采用细焊条、小电流、开坡口、多层焊，尽量防止含碳量高的母材过多地熔入焊缝。焊后应缓慢冷却，防止冷裂纹的产生。厚件可考虑用电渣焊，提高生产效率，焊后进行相应的热处理。

ω_c&gt；0.6%的高碳钢焊接性更差。高碳钢的焊接只限于修补工作。

3.低合金高强度机构钢的焊接

低合金高强度结构钢一般采用焊条电弧焊和埋弧自动焊。此外，强度级别较低的可采用CO₂气体保护焊；较厚件可采用电渣焊；σ_s&gt；500MPa的高强度钢，宜采用富氩混合气体（如Ar80%+CO₂20%）保护焊。

Q345钢CE&lt；0.4%，焊接性良好，一般不需要预热，它是制造锅炉压力容器等重要结构的首选材料。当板厚大于30mm时，或环境温度较低时，焊前应预热，焊后应进行消除应力处理。

4.奥氏体不锈钢的焊接

奥氏体不锈钢虽然Cr、Ni元素含量较高，但C含量低，具有良好的焊接性。焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施。常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊和氩弧焊等。焊接时采用小电流、快速焊，焊条不作横向摆动，运条要稳，收弧时注意填满弧坑，焊接电流比焊低碳钢时要降低20%左右。

5.有色金属的焊接

（1）铝及铝合金的焊接。铝及铝合金的焊接性较差，主要表现在铝极易氧化，易使焊缝产生夹渣；液态铝能吸收大量的氢，易产生气孔；铝及铝合金熔化时无明显颜色变化而不易被察觉，所以焊接时易烧穿，造成焊接困难；产生焊接应力和变形，导致裂纹等。所以，进行铝及铝合金的焊接时，必须采取特殊工艺措施，才能保证焊接质量。铝及铝合金常用的焊接方法有氩弧焊、气焊、焊条电弧焊和钎焊等，其中氩弧焊是应用最普遍的方法。

（2）铜及铜合金的焊接。铜及铜合金的焊接性较差，焊接时易产生焊接应力与变形、未焊透、不熔合、夹渣、热裂、气孔等缺陷。焊接时需采用大功率热源，焊前预热，焊后需进行热处理，以减小应力，防止变形。铜及铜合金常用的焊接方法有氩弧焊、气焊、焊条电弧焊、钎焊等，其中氩弧焊的接头质量最好。

6.铸铁的焊补

铸铁中C、Si、Mn、S、P的含量比碳钢高，焊接性能差，不能作为焊接结构件，但对铸铁件的局部缺陷进行焊补很有经济价值。铸铁焊补的主要问题有两个：一是焊接接头易生成白口组织和淬硬组织，难以机加工；二是焊接接头易出现裂纹。

根据焊前预热温度，将铸铁焊补分为不预热焊法和预热焊法。

（1）不预热焊法，焊前工件不预热（或局部预热至300～400℃，称半热焊），先将裂纹处清理干净，并在裂纹两端钻止裂孔，防止裂纹扩展。焊接时采用与焊条种类相适应的工艺，焊后采用缓冷和锤击焊缝等方法，防止白口组织生成，减少焊接应力。

（2）热焊法，焊前把工件预热至600～700℃，并在此温度下施焊，焊后缓冷或在600～700℃保温消除应力。常用的焊补方法是焊条电弧焊和气焊。焊条电弧焊适于中等厚度以上（&gt；10mm）的铸铁件，选用铁基铸铁焊条或低碳钢芯铸铁焊条。10mm以下薄件为防止烧穿，采用气焊，用气焊火焰预热和缓冷焊件，选用铁基铸铁焊丝并配合焊剂使用。热焊法，劳动条件差，一般用于焊补后还需机械加工的复杂、重要铸铁件，如汽车的缸体、缸盖和机床导轨等。

四、焊接新技术

1.等离子弧焊接和切割

等离子弧焊是利用等离子弧作为热源进行焊接的一种熔焊方法。它采用氩气作为等离子气，另外还应同时通入氩气作为保护气体。等离子弧焊接使用专用的焊接设备和焊炬，焊炬的构造保证在等离子弧周围通以均匀的氩气流，以保护熔池和焊缝不受空气的有害作用。因此，等离子弧焊接实质上是一种有压缩效应的钨极氩弧焊。

但等离子弧焊接设备比较复杂，气体消耗量大，只宜于在室内焊接。另外，小孔形等离子弧焊不适于手工操作，灵活性比钨极氩弧焊差。等离子弧焊接已在生产中广泛应用于焊接铜合金、合金钢、钨、钼、钴、钛等金属焊件。

等离子弧切割原理如图3-79所示，它是利用高温、高速、高能量密度的等离子焰流冲力大的特点，将被切割材料局部加热熔化并随即吹除，从而形成较整齐的割口。其割口窄，切割面的质量较好，切割速度快，切割厚度可达150～200mm。

2.电子束焊接与切割

电子束焊是利用加速和聚焦的电子束，轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。电子束轰击焊件时90%以上的电子动能会转变为热能，因此，焊件或割件被电子束轰击的部位可被加热至很高温度，实现焊接或切割。电子束可分为：高真空型、低真空型和非真空型。

由于焊件在真空中焊接，金属不会被氧化、氮化。故焊接质量高，焊接变形小，可进行装配焊接；焊接适应性强；生产率高、成本低，易实现自动化。真空电子束焊的主要不足是设备复杂，造价高，焊前对焊件的清理和装配质量要求高，焊件尺寸受真空室限制，操作人员需要防护X射线的影响。

真空电子束适于焊接各种难熔金属，如钛、钼等活性金属（除锡、锌等低沸点元素多的合金外）以及各种合金钢、不锈钢等，即可用于焊接薄壁、微型结构，又可焊接厚板结构。

3.激光焊接与切割

激光焊接是利用原子受激辐射的原理，使工作物质（激光材料）受激而产生的一种单色性好、方向性强、强度很高的激光束。激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接两大类。激光焊接的特点是：能量密度大且放出极其迅速，适合于高速加工，能避免热损伤和焊接变形，故可进行精密零件、热敏感性材料的加工。被焊材不易氧化，可以在大气中焊接，不需要气体保护或真空环境；激光焊接装置不需要与被焊接工件接触；激光可对绝缘材料直接焊接，对异种金属材料焊接比较容易，甚至能把金属与非金属焊接在一起。

激光束能切割各种金属材料和非金属材料，激光切割有激光蒸发切割、激光熔化吹气切割和激光反应气体切割三种。激光切割具有切割质量好、效率高、速度快、成本低等优点。

4.扩散焊

扩散焊是焊件紧密贴合，在真空或保护气氛中，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散而完成焊接的压焊方法。

扩散焊的特点是接头强度高，焊接应力和变形小，可焊接材料总类多；可焊接复杂截面的焊件。扩散焊的主要不足是单件生产率低，焊前对焊件表面的加工清理和装配质量要求十分严格，需要真空辅助装置。

扩散焊主要用于焊接熔焊、钎焊难以满足质量要求的小型、精密、复杂的焊件。

5.爆炸焊

爆炸焊是利用炸药爆炸时产生的冲击力造成焊件迅速碰撞，实现焊件的一种压焊方法。爆炸焊适于焊接双金属轧制焊件和表面包覆有特殊物理—化学性能的合金或合金钢及异种材料制成的焊件，也适宜制造冲—焊、锻—焊结构件。

6.堆焊

堆焊是为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔覆金属而进行的焊接，其目的不是为了连接焊件。堆焊的焊接方法很多，几乎所有的熔焊方法都能用来堆焊。

堆焊工艺与熔焊工艺区别不大，包括零件表面的清理、焊条焊剂烘干、焊接缺陷的去除等。与熔焊不同的地方主要是焊接工艺参数有差异。堆焊时，应在保证适当生产率的同时，尽量采用小电流、低电压、快焊速，以使熔深较小、稀释率较低以及金属元素烧损量较低。

7.热喷漆

热喷漆是将喷涂材料加热到熔融状态，通过高速气流使其雾化，喷射到工件表面形成喷涂层，使工件具有耐磨、耐热、耐腐蚀、抗氧化等性能。

喷涂层与工件表面主要为物理结合和机械结合。结合强度一般为5～50MPa，依工艺材料不同而异。涂层有一定孔隙度，其密度为本身材料密度的85%～99%。

喷涂的主要特点是喷涂材料来源广泛，工艺简便、灵活，工件变形小，生产效率高，便于获得薄的涂层。