常用金属材料的焊接技巧

1.钢材的焊接

生产中常根据钢材的化学成分判断其焊接性。钢的碳含量对其焊接性的影响最明显。通常把钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换算成碳的相当含量，称为碳当量，用符号w (CE)表示，碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为

实践证明: 碳当量越高，钢材的焊接性越差。

当w(CE)＜0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝，能获得优良的焊接接头。因此，低碳钢、低合金高强度结构钢，如10 钢、20 钢、Q175A、Q235A、Q295A、Q345A 等，常选用焊接结构用钢。但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。另外，沸腾钢含氧量较高，硫、磷等杂质分布也不均匀，焊接性能不好，应避免选用。

当w(CE)＝0.4%～0.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。例如中碳钢焊接时一般要预热到150 ℃～250 ℃。

当w(CE)＞0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，焊接性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理，才能保证焊接接头质量。例如高碳钢焊接前常需要预热到250 ℃～350 ℃，仅用于补焊工作。

应当指出，用碳当量评定钢材的焊接性是不精确的，其没有考虑焊件的结构刚度、使用条件等重要因素的影响。钢材的实际焊接性应根据焊件的具体情况通过实验测定。

2.铸铁的焊接

铸铁的焊接性很差，它不能以较大的塑性变形减缓焊接应力，容易产生焊接裂纹，并且在焊接过程中由于碳、硅等元素的烧损，冷却速度较快，容易产生白口组织，给铸件进一步加工带来困难。因此，铸铁的焊接只用于修补焊件缺陷和修复局部损坏的铸铁件。

为修补工件(铸件、锻件、机械加工件或焊接结构件)的缺陷而进行的焊接称为补焊。铸铁的补焊方法有热焊和冷焊之分。热焊时，焊前将工件全部或局部预热到400 ℃～700 ℃，在补焊过程中焊件温度应不低于400 ℃，焊后在炉中缓慢冷却，避免产生白口铸铁组织和裂纹。热焊法主要用于需要进一步切削加工的铸铁件。冷焊时，焊前不预热或预热温度较低，容易产生白口铸铁组织，此方法只用于焊接铸铁件的非加工表面。

3.铝及铝合金的焊接

工业上用于焊接的材料主要有纯铝(熔点658 ℃)、铝锰合金、铝镁合金及铸铝。铝及铝合金的焊接比较困难，其焊接特点如下:

1)铝与氧的亲和力很大，极易氧化生成氧化铝。氧化铝组织致密，熔点高达2 050 ℃，它覆盖在金属表面，能阻碍金属熔合。此外，氧化铝密度大，易使焊缝夹渣。(www.xing528.com)

2)铝的导热系数较大，要求使用大功率或能量集中的热源，厚度较大时应考虑预热。铝的膨胀系数也较大，易产生焊接应力与变形，并可能导致金属产生裂缝。

3)液态铝能吸收大量的氢，固态铝又几乎不溶解氢，因此在溶池凝固时易生成气孔。

4)铝在高温时强度及塑性很低，焊接时常由于不能支持熔池金属而引起焊缝塌陷，因此常需采用垫板。

目前焊接铝及铝合金的常用方法有氩弧焊、气焊、点焊、缝焊和钎焊。不论采用哪种焊接方法焊接铝及铝合金，焊前必须彻底清理焊件的焊接部位和焊丝表面的氧化膜与油污，清理质量的好坏将直接影响焊缝性能。

4.铜及铜合金的焊接

铜及铜合金的焊接比低碳钢困难得多，其原因如下:

1)铜的导热性很高(紫铜约为低碳钢的8 倍)，焊接时热量极易散失。因此，焊前工件要预热，焊接时要选用较大电流或火焰，否则容易造成焊不透等缺陷。

2)铜在液态易氧化，生成的氧化铜与铜组成低熔点共晶，分布在晶界形成薄弱环节；又因铜的膨胀系数大，凝固时收缩率也大，容易产生较大的焊接应力。因此，焊接过程中极易引起开裂。

3)铜在液态时吸气性强，特别容易吸氢。凝固时气体从熔液中析出，来不及逸出就会生成气孔。

4)铜的电阻极小，不适于电阻焊接。

5)铜合金中的合金元素有的比铜更易氧化，使焊接的困难增大。例如黄铜(铜锌合金)中的锌沸点很低，极易烧蚀蒸发并生成氧化锌，从而改变接头化学成分、降低接头性能，而且形成氧化锌烟雾易引起焊工中毒。铝青铜中的铝，焊接时易生成难熔的氧化铝，增大熔渣黏度，生成气孔和夹渣。

铜及铜合金可用氩弧焊、气焊、碳弧焊和钎焊等方法进行焊接。采用氩弧焊是保证紫铜和青铜焊接质量的有效方法。