焊接原理

預(yù)熱。

預(yù)熱能降低焊后冷卻速度   ，有利于降低中碳鋼熱影響區(qū)的高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施。預(yù)熱還能改善接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。通常，35和45鋼的預(yù)熱溫度為150～250℃。含碳量再高或者因厚度和剛度很大，裂紋傾向大時(shí)，可將預(yù)熱溫度提高至250～400℃。激光焊接的特點(diǎn)首先是被焊接工件變形小，幾乎沒(méi)有連接間隙，焊接深度/寬度比高，在高功率器件焊接時(shí)，深寬比可達(dá)5:1，高時(shí)可達(dá)10:1，其次是焊縫強(qiáng)度高，焊接速度快，焊縫窄，且通常表面狀態(tài)好，免去了焊后清理等工作，外觀比傳統(tǒng)焊接要美觀。若焊件太大，整體預(yù)熱有困難時(shí)，可進(jìn)行局部預(yù)熱，局部預(yù)熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)各150～200mm。

超聲波焊接機(jī)理是什么？本質(zhì)上是將金屬間的距離壓縮到“原子間距”的水平，從而實(shí)現(xiàn)連接。一般來(lái)說(shuō)，有三種方法可以實(shí)現(xiàn)該過(guò)程——單獨(dú)施加熱量、單獨(dú)施加載荷，施加超聲振動(dòng)和載荷。例如，大型壓機(jī)通過(guò)大載荷將多個(gè)金屬壓縮到一起，激光和電弧焊接是通過(guò)施加足夠熱量熔化金屬實(shí)現(xiàn)連接。

超聲金屬焊接是有效的方式，超聲振動(dòng)大大減少了實(shí)現(xiàn)“原子間距”所需要的載荷和熱量?？梢灾挥貌蛔?000N的壓力，以及只有0.3-0.5倍金屬熔點(diǎn)的熱量，實(shí)現(xiàn)多達(dá)80層金屬箔片的金屬焊接。

超聲波金屬焊接有一個(gè)限制條件，就是要求被連接的金屬是具有延展性的有色金屬（軟金屬）。除了施加載荷，和超聲振動(dòng)產(chǎn)生的少量熱量，還需要金屬產(chǎn)生形變。這樣，才能實(shí)現(xiàn)金屬間距離減小到“原子間距”的水平。

在電弧焊過(guò)程中，液態(tài)金屬、熔渣和氣體三者相互作用，是金屬再冶煉的過(guò)程。但由于焊接條件的特殊性，焊接化學(xué)冶金過(guò)程又有著與一般冶煉過(guò)程不同的特點(diǎn)。

焊接冶金溫度高，相界大，反應(yīng)速度快，當(dāng)電弧中有空氣侵入時(shí)，液態(tài)金屬會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化、氮化反應(yīng)，還有大量金屬蒸發(fā)，而空氣中的水分以及工件和焊接材料中的油、銹、水在電弧高溫下分解出的氫原子可溶入液態(tài)金屬中，導(dǎo)致接頭塑性和韌度降低（氫脆），以至產(chǎn)生裂紋。

焊接熔池小，冷卻快，使各種冶金反應(yīng)難以達(dá)到平衡狀態(tài)，焊縫中化學(xué)成分不均勻，且熔池中氣體、氧化物等來(lái)不及浮出，容易形成氣孔、夾渣等缺陷，甚至產(chǎn)生裂紋。

在焊接過(guò)程中，對(duì)熔化金屬進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，使之與空氣隔開。保護(hù)方式有三種：氣體保護(hù)、熔渣保護(hù)和氣-渣聯(lián)合保護(hù)。

對(duì)焊接熔池進(jìn)行冶金處理，主要通過(guò)在焊接材料（焊條藥皮、焊絲、焊劑）中加入一定量的脫氧劑（主要是錳鐵和硅鐵）和一定量的合金元素，在焊接過(guò)程中排除熔池中的FeO，同時(shí)補(bǔ)償合金元素的燒損。