焊接概述

    隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，焊接技術(shù)不斷進步。僅以新型焊接方法而言，到目前為止，已達數(shù)十種之多。
    生產(chǎn)中選擇焊接方法時，不但要了解各種焊接方法的特點和選用范圍，而且要考慮產(chǎn)品的要求，然后還要根據(jù)所焊產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料以及生產(chǎn)技術(shù)等條件作出初步選擇。
    首先討論焊接方法分類，然后概括介紹各種焊接方法的特點和選用的范圍。其次簡要介紹如何根據(jù)產(chǎn)品的要求和特點選擇在技術(shù)和經(jīng)濟上最適宜的焊接方法的基本知識，以供那些需要從事焊接生產(chǎn)的工程技術(shù)人員參考。最后提出焊接技術(shù)在各個方面的發(fā)展，希望對于關(guān)心焊接新技術(shù)的較有經(jīng)驗的焊接技術(shù)人員在發(fā)展或采用新技術(shù)時有所幫助。

一、焊接方法分類
    焊接方法各類繁多，而且新的方法仍在不斷涌現(xiàn)，因此如何對焊接方法進行科學(xué)的分類是一個十分重要的問題。正確的分類不僅可以幫助讀者了解、學(xué)習(xí)各種焊接方法的特點和本質(zhì)，而且可以為科學(xué)工作者開發(fā)新的焊接技術(shù)提供有力根據(jù)。目前，國內(nèi)外著作中焊接方法分類法種類甚多，各有差異。本手冊首先對現(xiàn)有分類法進行簡單描述和評論，然后提出一種新的分類方法，討論其原則和優(yōu)點。并將它作為本卷各章編寫的依據(jù)。
1．族系法
    本分類方法基本上是根據(jù)焊接工藝中某幾個特征將焊接方法分為若干大類，然后進一步根據(jù)其它特征細分為若干小類，如此等等，形成族系。這種分類法在目前各種著作中應(yīng)用最多。在此分類法中，首先將焊接方法劃分為三大類，即熔化焊、固相焊和釬焊。其次，將每一大類方法，例如熔化焊、固相焊和釬焊。其次，將每一大類方法，例如溶化焊，按能源種類細分為電弧焊、氣焊、鋁熱焊、電渣焊等類。然后有的如電弧焊，再細分為熔化極的、各種保護方法的焊接方法。
    按焊接工藝特征分類時，分類的層次可多可少，比較靈活，其主次關(guān)系己也比較明確。這是優(yōu)點。但是，這種分類法往往沒有明確的、一致的分類原則，分大類時與后面幾層分類時根據(jù)的原則是不一致的。三大類特征之間也沒有一定的、一致的分類原則。例如熔化焊是以焊接過程中是否熔化和結(jié)晶為準則；釬焊則以釬料為劃分的主要根據(jù)。因此，對于某一種焊接方法，可能因強調(diào)的特點不同而有不同的分類，例如點焊、閃光焊、熔化氣壓焊。
    此外，由于上下各主次分類之間界限過于機械，不可能跨界交叉分類，以致有些焊接方法無法歸類，例如擴散釬焊，熱噴涂等。

二、焊接方法介紹
1．電弧焊
    電弧焊是目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法。它包括有：手弧焊、埋弧焊、鎢極氣體保護電弧焊、等離子弧焊、熔化極氣體保護焊等。
    絕大部分電弧焊是以電極與工件之間燃燒的電弧作熱源。在形成接頭時，可以采用也可以不采用填充金屬。所用的電極是在焊接過程中熔化的焊絲時，叫作熔化極電弧焊，諸如手弧焊、埋弧焊、氣體保護電弧焊、管狀焊絲電弧焊等；所用的電極是在焊接過程中不熔化的碳棒或鎢棒時，叫作不熔化極電弧焊，諸如鎢極氬弧焊、等離子弧焊等。
（1）手弧焊
    手弧焊是各種電弧焊方法中發(fā)展最早、目前仍然應(yīng)用最廣的一種焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊條作電極和填充金屬，電弧是在焊條的端部和被焊工件表面之間燃燒。涂料在電弧熱作用下一方面可以產(chǎn)生氣體以保護電弧，另一方面可以產(chǎn)生熔渣覆蓋在熔池表面，防止熔化金屬與周圍氣體的相互作用。熔渣的更重要作用是與熔化金屬產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)或添加合金元素，改善焊縫金屬性能。
    手弧焊設(shè)備簡單、輕便，操作靈活?？梢詰?yīng)用于維修及裝配中的短縫的焊接，特別是可以用于難以達到的部位的焊接。手弧焊配用相應(yīng)的焊條可適用于大多數(shù)工業(yè)用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及其合金。
（2）埋弧焊
    埋弧焊是以連續(xù)送時的焊絲作為電極和填充金屬。焊接時，在焊接區(qū)的上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊劑層下燃燒，將焊絲端部和局部母材熔化，形成焊縫。
    在電弧熱的作用下，上部分焊劑熔化熔渣并與液態(tài)金屬發(fā)生冶金反應(yīng)。熔渣浮在金屬熔池的表面，一方面可以保護焊縫金屬，防止空氣的污染，并與熔化金屬產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，改善焊縫金屬的萬分及性能；另一方面還可以使焊縫金屬緩慢泠卻。
    埋弧焊可以采用較大的焊接電流。與手弧焊相比，其最大的優(yōu)點是焊縫質(zhì)量好，焊接速度高。因此，它特別適于焊接大型工件的直縫的環(huán)縫。而且多數(shù)采用機械化焊接。
    埋弧焊已廣泛用于碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼的焊接。由于熔渣可降低接頭冷卻速度，故某些高強度結(jié)構(gòu)鋼、高碳鋼等也可采用埋弧焊焊接。
（3）鎢極氣體保護電弧焊
    這是一種不熔化極氣體保護電弧焊，是利用鎢極和工件之間的電弧使金屬熔化而形成焊縫的。焊接過程中鎢極不熔化，只起電極的作用。同時由焊炬的噴嘴送進氬氣或氦氣作保護。還可根據(jù)需要另外添加金屬。在國際上通稱為TIG焊。
    鎢極氣體保護電弧焊由于能很好地控制熱輸入，所以它是連接薄板金屬和打底焊的一種極好方法。這種方法幾乎可以用于所有金屬的連接，尤其適用于焊接鋁、鎂這些能形成難熔氧化物的金屬以及象鈦和鋯這些活潑金屬。這種焊接方法的焊縫質(zhì)量高，但與其它電弧焊相比，其焊接速度較慢。
（4）等離子弧焊
    等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊。它是利用電極和工件之間地壓縮電弧（叫轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)移電?。崿F(xiàn)焊接的。所用的電極通常是鎢極。產(chǎn)生等離子弧的等離子氣可用氬氣、氮氣、氦氣或其中二者之混合氣。同時還通過噴嘴用惰性氣體保護。焊接時可以外加填充金屬，也可以不加填充金屬。
    等離子弧焊焊接時，由于其電弧挺直、能量密度大、因而電弧穿透能力強。等離子弧焊焊接時產(chǎn)生的小孔效應(yīng)，對于一定厚度范圍內(nèi)的大多數(shù)金屬可以進行不開坡口對接，并能保證熔透和焊縫均勻一致。因此，等離子弧焊的生產(chǎn)率高、焊縫質(zhì)量好。但等離子弧焊設(shè)備（包括噴嘴）比較復(fù)雜，對焊接工藝參數(shù)的控制要求較高。
    鎢極氣體保護電弧焊可焊接的絕大多數(shù)金屬，均可采用等離子弧焊接。與之相比，對于1mm以下的極薄的金屬的焊接，用等離子弧焊可較易進行。
（5）熔化極氣體保護電弧焊
    這種焊接方法是利用連續(xù)送進的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護電弧來進行焊接的。
    熔化極氣體保護電弧焊通常用的保護氣體有：氬氣、氦氣、CO2氣或這些氣體的混合氣。以氬氣或氦氣為保護氣時稱為熔化極惰性氣體保護電弧焊（在國際上簡稱為MIG焊）；以惰性氣體與氧化性氣體(O2,CO2)混合氣為保護氣體時，或以CO2氣體或CO2＋O2混合氣為保護氣時，或以CO2氣體或CO2＋O2混合氣為保護氣時，統(tǒng)稱為熔化極活性氣體保護電弧焊（在國際上簡稱為MAG焊）。
    熔化極氣體保護電弧焊的主要優(yōu)點是可以方便地進行各種位置的焊接，同時也具有焊接速度較快、熔敷率高等優(yōu)點。熔化極活性氣體保護電弧焊可適用于大部分主要金屬，包括碳鋼、合金鋼。熔化極惰性氣體保護焊適用于不銹鋼、鋁、鎂、銅、鈦、鋯及鎳合金。利用這種焊接方法還可以進行電弧點焊。
（6）管狀焊絲電弧焊
    管狀焊絲電弧焊也是利用連續(xù)送進的焊絲與工件之間燃燒的電弧為熱源來進行焊接的，可以認為是熔化極氣體保護焊的一種類型。所使用的焊絲是管狀焊絲，管內(nèi)裝有各種組分的焊劑。焊接時，外加保護氣體，主要是CO。焊劑受熱分解或熔化，起著造渣保護溶池、滲合金及穩(wěn)弧等作用。
    管狀焊絲電弧焊除具有上述熔化極氣體保護電弧焊的優(yōu)點外，由于管內(nèi)焊劑的作用，使之在冶金上更具優(yōu)點。管狀焊絲電弧焊可以應(yīng)用于大多數(shù)黑色金屬各種接頭的焊接。管狀焊絲電弧焊在一些工業(yè)先進國家已得到廣泛應(yīng)用。
2.電阻焊
    這是以電阻熱為能源的一類焊接方法，包括以熔渣電阻熱為能源的電渣焊和以固體電阻熱為能源的電阻焊。由于電渣焊更具有獨特的特點，故放在后面介紹。這里主要介紹幾種固體電阻熱為能源的電阻焊，主要有點焊、縫焊、凸焊及對焊等。
    電阻焊一般是使工件處在一定電極壓力作用下并利用電流通過工件時所產(chǎn)生的電阻熱將兩工件之間的接觸表面熔化而實現(xiàn)連接的焊接方法。通常使用較大的電流。為了防止在接觸面上發(fā)生電弧并且為了鍛壓焊縫金屬，焊接過程中始終要施加壓力。
    進行這一類電阻焊時，被焊工件的表面善對于獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量是頭等重要的。因此，焊前必須將電極與工件以及工件與工件間的接觸表面進行清理。
    點焊、縫焊和凸焊的牾在于焊接電流（單相）大（幾千至幾萬安培），通電時間短（幾周波至幾秒），設(shè)備昂貴、復(fù)雜，生產(chǎn)率高，因此適于大批量生產(chǎn)。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板組件。各類鋼材、鋁、鎂等有色金屬及其合金、不銹鋼等均可焊接。
3．高能束焊
    這一類焊接方法包括：電子束焊和激光焊。
（1）電子束焊
    電子束焊是以集中的高速電子束轟擊工件表面時所產(chǎn)生的熱能進行焊接的方法。
    電子束焊接時，由電子槍產(chǎn)生電子束并加速。常用的電子束焊有：高真空電子束焊、低真空電子束焊和非真空電子束焊。前兩種方法都是在真空室內(nèi)進行。焊接準備時間（主要是抽真空時間）較長，工件尺寸受真空室大小限制。
    電子束焊與電弧焊相比，主要的特點是焊縫熔深大、熔寬小、焊縫金屬純度高。它既可以用在很薄材料的精密焊接，又可以用在很厚的（最厚達300mm）構(gòu)件焊接。所有用其它焊接方法能進行熔化焊的金屬及合金都可以用電子束焊接。主要用于要求高質(zhì)量的產(chǎn)品的焊接。還能解決異種金屬、易氧化金屬及難熔金屬的焊接。但不適于大批量產(chǎn)品。
（2）激光焊
    激光焊是利用大功率相干單色光子流聚焦而成的激光束為熱源進行的焊接。這種焊接方法通常有連續(xù)功率激光焊和脈沖功率激光焊。
    激光焊優(yōu)點是不需要在真空中進行，缺點則是穿透力不如電子束焊強。激光焊時能進行精確的能量控制，因而可以實現(xiàn)精密微型器件的焊接。它能應(yīng)用于很多金屬，特別是能解決一些難焊金屬及異種金屬的焊接。
4．釬焊
    釬焊的能源可以是化學(xué)反應(yīng)熱，也可以是間接熱能。它是利用熔點比被焊材料的熔點低的金屬作釬料，經(jīng)過加熱使釬料熔化，靠毛細管作用將釬料及入到接頭接觸面的間隙內(nèi)，潤濕被焊金屬表面，使液相與固相之間互擴散而形成釬焊接頭。因此，釬焊是一種固相兼液相的焊接方法。
    釬焊加熱溫度較低，母材不熔化，而且也不需施加壓力。但焊前必須采取一定的措施清除被焊工件表面的油污、灰塵、氧化膜等。這是使工件潤濕性好、確保接頭質(zhì)量的重要保證。
    釬料的液相線濕度高于450℃而低于母材金屬的熔點時，稱為硬釬焊；低于450℃時，稱為軟釬焊。
    根據(jù)熱源或加熱方法不同釬焊可分為：火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊、浸沾釬焊、電阻釬焊等。
    釬焊時由于加熱溫度比較低，故對工件材料的性能影響較小，焊件的應(yīng)力變形也較小。但釬焊接頭的強度一般比較低，耐熱能力較差。
    釬焊可以用于焊接碳鋼、不銹鋼、高溫合金、鋁、銅等金屬材料，還可以連接異種金屬、金屬與非金屬。適于焊接受載不大或常溫下工作的接頭，對于精密的、微型的以及復(fù)雜的多釬縫的焊件尤其適用。
5．其它焊接方法
    這些焊接方法屬于不同程度的專門化的焊接方法，其適用范圍較窄。主要包括以電阻熱為能源的電渣焊、高頻焊；以化學(xué)能為焊接能源的氣焊、氣壓焊、爆炸焊；以機械能為焊接能源的摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊、擴散焊。
（1）電渣焊
    如前面所述，電渣焊是以熔渣的電阻熱為能源的焊接方法。焊接過程是在立焊位置、在由兩工件端面與兩側(cè)水冷銅滑塊形成的裝配間隙內(nèi)進行。焊接時利用電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱將工件端部熔化。
    根據(jù)焊接時所用的電極形狀，電渣焊分為絲極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊。
    電渣焊的優(yōu)點是：可焊的工件厚度大（從30mm到大于1000mm），生產(chǎn)率高。主要用于在斷面對接接頭及丁字接頭的焊接。
    電渣焊可用于各種鋼結(jié)構(gòu)的焊接，也可用于鑄件的組焊。電渣焊接頭由于加熱及冷卻均較慢，熱影響區(qū)寬、顯微組織粗大、韌性、因此焊接以后一般須進行正火處理。
（2）高頻焊
    同頻焊是以固體電阻熱為能源。焊接時利用高頻電流在工件內(nèi)產(chǎn)生的電阻熱使工件焊接區(qū)表層加熱到熔化或接近的塑性狀態(tài)，隨即施加（或不施加）頂鍛力而實現(xiàn)金屬的結(jié)合。因此它是一種固相電阻焊方法。
    高頻焊根據(jù)高頻電流在工件中產(chǎn)生熱的方式可分為接觸高頻焊和感應(yīng)高頻焊。接觸高頻焊時，高頻電流通過與工件機械接觸而傳入工件。感應(yīng)高頻焊時，高頻電流通過工件外部感應(yīng)圈的耦合作用而在工件內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。
    高頻焊是專業(yè)化較強的焊接方法，要根據(jù)產(chǎn)品配備專用設(shè)備。生產(chǎn)率高，焊接速度可達30m/min。主要用于制造管子時縱縫或螺旋縫的焊接。
（3）氣焊
    氣焊是用氣體火焰為熱源的一種焊接方法。應(yīng)用最多的是以乙炔氣作燃料的氧－乙炔火焰。由于設(shè)備簡單使操作方便，但氣焊加熱速度及生產(chǎn)率較低，熱影響區(qū)較大，且容易引起較大的變形。
氣    焊可用于很多黑色金屬、有色金屬及合金的焊接。一般適用于維修及單件薄板焊接。
（4）氣壓焊
    氣壓焊和氣焊一樣，氣壓焊也是以氣體火焰為熱源。焊接時將兩對接的工件的端部加熱到一定溫度，后再施加足夠的壓力以獲得牢固的接頭。是一種固相焊接。
    氣壓焊時不加填充金屬，常用于鐵軌焊接和鋼筋焊接。
（5）爆炸焊
    爆炸焊也是以化學(xué)反應(yīng)熱為能源的另一種固相焊接方法。但它是利用炸藥爆炸所產(chǎn)生的能量來實現(xiàn)金屬連接的。在爆炸波作用下，兩件金屬在不到一秒的時間內(nèi)即可被加速撞擊形成金屬的結(jié)合。
    在各種焊接方法中，爆炸焊可以焊接的異種金屬的組合的范圍最廣。可以用爆炸焊將冶金上不相容的兩種金屬焊成為各種過渡接頭。爆炸焊多用于表面積相當(dāng)大的平板包覆，是制造復(fù)合板的高效方法。
（6）摩擦焊
    摩擦焊是以機械能為能源的固相焊接。它是利用兩表面間機械摩擦所產(chǎn)生的熱來實現(xiàn)金屬的連接的。
    摩擦焊的熱量集中在接合面處，因此熱影響區(qū)窄。兩表面間須施加壓力，多數(shù)情況是在加熱終止時增大壓力，使熱態(tài)金屬受頂鍛而結(jié)合，一般結(jié)合面并不熔化。
    摩擦焊生產(chǎn)率較高，原理上幾乎所有能進行熱鍛的金屬都能摩擦焊接。摩擦焊還可以用于異種金屬的焊接。 要適用于橫斷面為圓形的最大直徑為100mm的工件。
（7）超聲波焊
    超聲波焊也是一種以機械能為能源的固相焊接方法。進行超聲波焊時，焊接工件在較低的靜壓力下，由聲極發(fā)出的高頻振動能使接合面產(chǎn)生強裂摩擦并加熱到焊接溫度而形成結(jié)合。
    超聲波焊可以用于大多數(shù)金屬材料之間的焊接，能實現(xiàn)金屬、異種金屬及金屬與非金屬間的焊接?？蛇m用于金屬絲、箔或2～3mm以下的薄板金屬接頭的重復(fù)生產(chǎn)。
（8）擴散焊
    擴散焊一般是以間接熱能為能源的固相焊接方法。通常是在真空或保護氣氛下進行。焊接時使兩被焊工件的表面在高溫和較大壓力下接觸并保溫一定時間，以達到原子間距離，經(jīng)過原子樸素相互擴散而結(jié)合。焊前不僅需要清洗工件表面的氧化物等雜質(zhì)，而且表面粗糙度要低于一定值才能保證焊接質(zhì)量。
擴散焊對被焊材料的性能幾乎不產(chǎn)生有害作用。它可以焊接很多同種和異種金屬以及一些非金屬材料，如陶瓷等。
    擴散焊可以焊接復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及厚度相差很大的工件。

三、焊接方法的選擇
1．產(chǎn)品特點
（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型 焊接的產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)特點大致可分為以四大類。
    1）結(jié)構(gòu)類 如橋梁、建筑工程、石油化工容器等。
    2）機構(gòu)零件類 如汽車零部件等。
    3）半成品類 如工字梁、管子等。
    4）微電子器件類。
    這些不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品由于焊縫的長短、形狀、焊接位置等各不相同，因而適用的焊接方法也會不同。
    結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品中規(guī)則的長焊縫和環(huán)縫宜用埋弧焊。手弧焊用于打底焊和短焊縫焊接。機械類產(chǎn)品接頭一般較短，根據(jù)其準確度要求，選用氣體保護焊（一般厚度）、電渣焊、氣電焊（重型構(gòu)件宜于立焊的）、電阻焊（薄板件）、摩擦焊（圓形斷面）或電子束焊（有高精度要求的）。半成品類的產(chǎn)品的焊接接頭往往是規(guī)則 的，宜采用適于機械化的焊接方法，如埋弧焊、氣體保護電弧焊、高頻焊。微型電子器件的接頭主要要求密封、導(dǎo)電性、受熱程度小等，因此宜用電子束焊、超聲波焊、擴散焊、釬焊和電容儲能焊。
    如上述，對于不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品通常有幾種焊接方法可供選擇，因此還要綜合考慮產(chǎn)品的以下其它特點。
（2）工件厚度 工件的厚度可在一定程度上決定所適用的焊接方法。每種焊接方法由于所用熱源不同，都有一定的適用的材料厚度范圍。在推薦的厚度范圍內(nèi)焊接時較易控制焊接質(zhì)量和保持合理的生產(chǎn)率。
（3）接頭型式和焊接位置 根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和所用母材的厚度及形狀，設(shè)計的產(chǎn)品可采用對接、搭接、角接等幾種類型的接頭型式。其中對接型式適用于大多數(shù)焊接方法。釬焊一般只適于連接面積比較大而材料厚度較小的搭接接頭。
產(chǎn)品中各個接頭的位置往往根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求和受力情況決定。這些接頭可能需要在不同的焊接位置焊接，包括平焊、立焊、橫焊、仰焊及全位置焊接等。平焊是最容易、最普遍的焊接位置，因此焊接時應(yīng)該盡可能使產(chǎn)品接頭處于平焊位置，這梓就可選擇既能保證良好的焊接質(zhì)量，又能獲得較高的生產(chǎn)率的焊接方法，如埋弧焊和熔化極氣體保護焊。對于立焊接頭宜采用熔化極氣體保護焊（薄板）、氣電焊（中厚度），當(dāng)板厚超過約30mm時可采用電渣焊。
（4）母材性能
    1）母材的物理性能 母材的導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、熔點等物理性能會直接影響其焊接性及焊接質(zhì)量。
當(dāng)焊接導(dǎo)熱系數(shù)較高的金屬如銅、鋁及其合金時，應(yīng)選擇熱輸入強度大、具有較高焊透能力的焊接方法，以使被焊金屬在最短的時間內(nèi)達到熔化狀態(tài)，并使工件變形最小。
    對于電阻率較高的金屬則更宜采用電阻焊。
    對于熱敏感材料，則應(yīng)注意選擇熱輸入較小的焊接方法，例如激光焊、超聲波焊等。
    對于鉬、鉭等高熔點的難熔金屬，采用電子束焊是極好的焊接方法。而對于物理性能相差較大的異種金屬，宜采用不易形成脆性中間相的焊接方法，如各種固相焊、激光焊等。
    2）母材的力學(xué)性能 被焊材料的強度、塑性、硬度等力學(xué)性能會影響焊接過程的順利進行。如鋁、鎂一類塑性溫度區(qū)較窄的金屬就不能用電阻凸焊，而低碳鋼的塑性溫度區(qū)寬則易于電阻焊焊接，又如，延性差的金屬就不宜采用大幅度塑性變形的冷焊方法。再如爆炸焊時，要求所焊的材料具有足夠的強度與延性，并能承受焊接工藝過程中發(fā)生的快速變形。
    另一方面，各種焊接方法對焊縫金屬及熱影響區(qū)的金相組織及其力學(xué)性能的影響程度不同,因此也會不同程度地影響產(chǎn)品的使用性能。選擇的焊接方法還要便于通過控制熱輸入從而控制熔深、熔合比和熱影響區(qū)（固相焊接時以便于控制其塑性變形）來獲得力學(xué)性能與母材相近的接頭。例如電渣焊、埋弧焊時由于熱輸入較大，從而使焊接接頭的沖擊韌度降低。又如電子束焊的焊接接頭的熱影響區(qū)較窄，與一般電弧焊相比，其接頭具有較好的力學(xué)性能和較小的熱影響區(qū)。因此，電子束焊對某些金屬如不銹鋼或經(jīng)熱處理的零件是很好的焊接方法。
    3）母材的冶金性能 由于母材的化學(xué)成分直接影響了它的冶金性能，因而也影響了材料的焊接性。因此這也是選擇焊接方法時必須考慮的重要因素。
工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最多的普通碳鋼和低合金鋼采用一般的電弧焊方法都可進行焊接。鋼材的合金含量，特別是碳含量愈高，焊接性往往愈差，可選用的焊接方法種類愈有限。
    對于鋁、鎂及其合金等這些較活潑的有色金屬材料，不宜選用CO2電弧焊、埋弧焊，而應(yīng)選用惰性氣體保護焊，如鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊等。對于不銹鋼，通常可采用手弧焊、鎢極氬弧焊或熔化術(shù)氬弧焊等。特別是氬弧焊，其保護效果好，焊縫成分易于控制，可以滿足焊縫耐蝕性的要求。對于鈦、鋯這類金屬，由于其氣體溶解度較高，焊后容易變脆，因此采用高真空電子束焊最佳。
    此外，對于含有較多合金元素的金屬材料，采用不同的焊接方法會使焊縫具有不同的熔合比，因而會影響焊縫的化學(xué)成分，亦即影響其性能。
具有高淬硬性的金屬宜采用冷卻速度緩慢的焊接方法，這樣可以減少熱影響區(qū)開裂傾向。淬火鋼則不宜采用電阻焊，否則，由于焊后冷卻速度太快，可能造成焊點開裂。焊接某些沉淀硬化不銹鋼時，采用電子束焊可以獲得力學(xué)性能較好的接頭。
    對于熔化焊不容易焊接的冶金相容性較差的異種金屬，慶考慮采用某種非液相結(jié)合的焊接方法，如本卷介紹的釬焊，擴散焊或爆炸焊等。
2．生產(chǎn)條件
（1）技術(shù)水平 在選擇焊接方法以制造具體產(chǎn)品時，要顧及制造廠家的設(shè)計及制造的技術(shù)條件。其中焊工的操作技術(shù)水平尤其重要。
    通常需要對焊工進行培訓(xùn)。包括：手工操作、焊機使用、焊接技術(shù)、焊接檢驗及焊接管理等。對某些要求較高的產(chǎn)品如壓力容器，在焊接重復(fù)前則要對焊工進行專門的培訓(xùn)和考核。
    手弧焊時要求焊工具有一定的操作技能，特別是進行立焊、仰焊、橫焊等位置焊接時，則要求焊工有更高的操作技能。
    手工鎢極氬弧焊與手弧焊相比，要求焊工經(jīng)過更長期的培訓(xùn)和具有更熟練、更靈巧的操作技能。
    埋弧焊、熔化極氣體保護焊多為機械化焊接或半自動焊，其操作技術(shù)比手弧焊要求相對低一些。
    電子束焊、激光焊時，由于設(shè)備及輔助裝置較復(fù)雜，因此要求有更高的基礎(chǔ)知識和操作技術(shù)水平。
（2）設(shè)備 每種焊接方法都需要配用一定的焊接設(shè)備。包括：焊接電源、實現(xiàn)機械化焊接的機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及其它一些輔助設(shè)備。電源的功率、設(shè)備的復(fù)雜程度、成本等都直接影響了焊接生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，因此焊接設(shè)備也是選擇焊接方法時必須考慮的重要因素。
    焊接電流有交流電流電源和直流電源兩大類。一般交流弧焊機的構(gòu)造比較簡單、成本低。
    手弧焊所需設(shè)備最簡單，除了需要一臺電源外，只須配用焊接電纜及夾持焊條的電焊鉗即可。宜優(yōu)先考慮。
    熔化極氣體保護電弧焊需要有自動進焊絲、自動行走小車等機械設(shè)備。此外還要有輸送保護氣的供氣系統(tǒng)、通冷卻水的供水系統(tǒng)及焊炬等。
    真空電子束焊需配用高壓電源、真空室和專門的電子槍。激光焊時需要有一定功率的激光器及聚焦系統(tǒng)。因此，這兩種焊接方法都要有專門的工裝和輔助設(shè)備，其設(shè)備較復(fù)雜、功率大，因而成本也比較高。
    由于電子束焊機的高電壓及其X射線輻射，因此還要有一定的安全防護措施及防止X射線輻射的蔽設(shè)施。
（3）焊接用消耗材料 焊接時的消耗材料包括：焊絲、焊條或填充金屬、焊劑、釬劑、釬料、保護氣體等。
    各種熔化極電弧焊都需要配用一定的消耗性材料。如手弧焊時使用涂料焊條；埋弧焊、熔化極氣體保護焊都需要焊絲；電渣焊則需要焊絲、熔嘴或板極。埋弧焊和電渣焊除電極（焊絲等）外，都需要有一定化學(xué)成分的焊劑。
    鎢極氬弧焊和等離子弧焊時需使用熔點很高的鎢極、釷鎢極或鈰鎢極作為不熔化電極。此外還需要價格較高的高純度的惰性氣體。 電阻焊時通常用電導(dǎo)率高、較硬的銅合金作電極，以使焊接時既能有高的電導(dǎo)率，又能在高溫下承受壓力和磨損。

四、焊接技術(shù)的新發(fā)展
    隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接工藝不斷進步。本手冊各篇章僅對其中比較成熟者加以介紹。但是時代車輪迅速運轉(zhuǎn)，手冊內(nèi)容不可能及時修訂補充以反映焊接技術(shù)最前沿情況，為補此不足本節(jié)特介紹焊接技術(shù)之發(fā)展趨勢。
1．提高焊接生產(chǎn)率是推動焊接技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動力
    提高生產(chǎn)率的途徑有二。第一是提高焊接熔敷率。手工焊中的鐵粉焊條、重心焊條、躺焊條等工藝，埋弧焊中的多絲焊、熱絲焊均屬此類，其效果顯著。例如三絲埋弧焊，其工藝參數(shù)分別為2200A×33V,1400A×40V,1100A×45V, 采用坡口斷面較小，背面采用擋板或襯墊，50~60mm的鋼板可一次焊透成形，焊速達到0.4m/min以上。其熔敷效率與手工焊相比在100倍以上。第二個途徑則是減少坡口斷面及熔敷金屬量，近10年來最突出的成就是窄間隙焊接。窄間隙焊接采用氣體保護焊為基礎(chǔ)，利用單絲、雙絲或三絲進行焊接。無論接頭厚度如何，均可采用對接型式。例如，鋼板厚度由50~300mm，間隙均可設(shè)計為13mm左右，因而所需熔敷金屬量成數(shù)倍、數(shù)十倍地降低，從而大大提高生產(chǎn)率。窄間隙焊接的主要技術(shù)關(guān)鍵是如何保證兩側(cè)熔透和保證電弧中心自動跟蹤處于坡口中心線上。為解決這兩個問題，世界各國開發(fā)出多種不同方案，因而出現(xiàn)了種類多樣的窄間隙焊接法。
    電子束焊、等離子焊及激光焊時，可采用對接接頭，且不用開坡口，因此是更理想的窄間隙焊接法，這是它受到廣泛的重視重要原因之一。
2．提高準備車間的機械化、自動化水平是當(dāng)前世界先進工業(yè)國家重點發(fā)展方向
    為了提高焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，僅僅從焊接工藝著手是有一定局限性的。因而世界各國特別重視準備車間的技術(shù)改造。準備車間的主要工序包括:材料運輸；材料表面去油、噴砂、涂保護漆；鋼板劃線、切割、開坡口；部件組裝及點固。以上四道工序在現(xiàn)代化的工廠中均已全部機械化、自動化。其優(yōu)點不僅在于提高生產(chǎn)率，更重要的是提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如，鋼板劃線（包括裝配時定位中心及線條）、切割、開坡口全部采用計算機數(shù)字控制技術(shù)（CNC技術(shù)）以后，另部件尺寸精度大大提高而坡口表面粗糙度大幅度降低。整個結(jié)構(gòu)在裝配時已可接近機械零件裝配方式，因而坡口幾何尺寸都相當(dāng)準確，在自動焊施焊以后，整個結(jié)構(gòu)工整、精確、美觀、完全改變了過去鉚焊車間人工操作的落后現(xiàn)象。
3．焊接過程自動化、智能化是提高焊接質(zhì)量穩(wěn)定性，解決惡劣勞動條件的重要方向
    由于焊接質(zhì)量要求嚴格，而勞動條件往往較差，因而自動化、智能化受到特殊重視。機器人的出現(xiàn)迅速得到焊接工業(yè)界熱烈響應(yīng)。目前全世界機器人有50%以上用在焊接技術(shù)上。在則開始時多用于汽車工業(yè)中的點焊流水線上，近幾年來已拓展到弧焊領(lǐng)域。
    機器人雖然是一個高度自動化的裝備，但從自動控制的角度來看，它仍是一個程序控制的開環(huán)控制系統(tǒng)。因而它不可能根據(jù)焊接時具體情況而進行適時調(diào)節(jié)。為此智能焊接成為當(dāng)前焊接界重視的中心。智能焊接的第一個發(fā)展重點在視覺系統(tǒng)。目前已開發(fā)出的視覺系統(tǒng)可使機器人根據(jù)焊接中具體情況自動修改焊炬動動軌跡，有的還能根據(jù)坡口尺寸適時地調(diào)節(jié)工藝。然而，總的來說，智能化僅僅處在初級階段，這方面的發(fā)展將是一個長期的任務(wù)。
4．新興工業(yè)的發(fā)展不斷推動焊接技術(shù)前進
    焊接技術(shù)自發(fā)明至今已有百余年歷史，它幾乎已可解決當(dāng)前工業(yè)中一切重要產(chǎn)品生產(chǎn)制造的需要，如航空、航天及核能工業(yè)中的重要產(chǎn)品等。但是新興工業(yè)的發(fā)展仍然迫使焊接技術(shù)不斷前進，以滿足其需要。例如，微電子工業(yè)的發(fā)展促進了微型連接工藝和設(shè)備的發(fā)展。又如陶瓷材料和復(fù)合材料的發(fā)展促進了釬焊、真空擴散焊、噴涂以及粘結(jié)工藝的發(fā)展，使它們獲得更大的生命力，走上了一個新臺階。
5．熱源的研究與開發(fā)是推動焊接工藝發(fā)展的根本動力
    焊接工藝幾乎運用了世界上一切可以利用的熱源，其中包括火焰、電弧、電阻、超聲、摩擦、等離子、電子束、激光束、微波等等。歷史上每一種熱源的出現(xiàn)，都伴隨著新的焊接工藝出現(xiàn)。但是至今，焊接熱源的研究與開發(fā)并未終止。新的發(fā)展可概括為兩方面。一方面是對現(xiàn)有熱源的改善，使之更為有效、方便、經(jīng)濟適用。在這方面電子束特別是激光束焊接的發(fā)展比較顯著。另一方面則是開發(fā)更好更有效的熱源。例如近來有不少工作采用兩種熱源疊加，以求獲得更強的能量密度，如在等離子束中加激光、在電弧中加激光等。
6．節(jié)能技術(shù)是普遍關(guān)切的問題
    節(jié)能技術(shù)在焊接工業(yè)中也是重要方向之一。眾所周知，焊接能源消耗甚大，以手工焊機為例，每臺約20kVA,埋弧焊機每臺約60kVA,電阻焊機每臺則可高達上千kVA。不少新技術(shù)的出現(xiàn)就是為了這一節(jié)能目標。在電阻點焊中，利用電子技術(shù)的發(fā)展，將交流點焊改變?yōu)榇渭壵鼽c焊，可以大大提高焊機可降低至200kVA,而仍能達到同樣的焊接效果。近10年來逆變焊機的出現(xiàn)是另外一個成功的例子。當(dāng)然逆變焊機不僅可以節(jié)約電能，提高功率因素，更重要的是它能大幅度減小焊機體積及重量。
    總之，通過以上介紹，可見焊接技術(shù)仍在不斷發(fā)展之中，我們希望通過這個簡單的介紹，使讀者知道如何;辨別當(dāng)前五花八門的新工藝的意義，并能明確如何正確地選用發(fā)展新的工藝。