第5章钢结构焊接剖析.doc

第5章 钢结构焊接 5.1 概述 焊接是钢结构制造的主要工艺方法之一。是建筑钢结构制作中十分重要的加工工艺，是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。与铆接相比(图5.1-1)，焊接具有节省金属材料，接头密封性好、设计施工较为容易、生产效率较高和劳动条件较好等优点。 图5.1-1 铆接和焊接 5.2 焊接方法及适用范围 5.2.1 焊接方法分类 1. 基本焊接方法分类 随着焊接技术的不断发展，焊接方法越来越多，而且新的方法仍在不断涌现，所以分类繁多；最常见和应用最多的分类方法为族系法。族系法是根据焊接工艺中的某几个特征将其分为若干大类，然后进一步根据其他特征细分为若干小类，如此形成族系。常见基本焊接方法采用族系法分类见表5.2-1。 表5.2-1 焊接方法分类表(族系法) 基 本 焊 接 方 法 熔化焊接 电弧焊 熔化极 螺柱焊(栓钉焊) 焊条电弧焊 埋弧焊 气体保护焊 氩弧焊(熔化极) 非熔化极 钨极氩弧焊 原子氢焊 钨极氩弧焊 等离子弧焊 气焊 氧-氢 氧-乙炔 空气-乙炔 电阻焊 固体电阻焊(电阻点焊、缝焊、凸焊及对焊等) 电渣焊 高能束焊 电子束焊 激光焊 续表 基 本 焊 接 方 法 熔化焊接 铝热焊 固相焊接 冷压焊 高频焊 摩擦焊 爆炸焊 锻焊 超声波焊 基 本 焊 接 方 法 钎焊 火焰钎焊 感应钎焊 炉中钎焊 浸渍钎焊 电子束钎焊 族系法分类是根据焊接过程中两种材料结合时状态工艺特征进行的，共分为三大类。材料结合时的状态为液相的焊接方法称为熔化焊接，简称熔焊，材料结合时状态为固相的焊接方法称为固相焊接；材料结合状态为固相兼液相的焊接方法称为钎焊。每一大类又可按照各自的焊接工艺特性再进一步细分，例如熔化焊，按能源种类可分为电弧焊、气焊、电渣焊；如电弧焊可分为熔化极和非熔化极等。 2. 建筑钢结构常用焊接方法 建筑钢结构的制作、安装中，焊接主要采用熔化极焊接中的电弧焊和电渣焊。其中最常用的焊接方法有手工电弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊、螺柱焊(栓焊)、电渣焊等，分类见表5.2-2。 表5.2-2 建筑钢结构常用焊接方法 焊接方法 手工焊 焊条电弧焊 半自动焊 熔化极气体保护焊 CO2保护焊 实芯焊丝 药芯焊丝 CO2+O2保护焊 CO2+Ar保护焊 埋弧半自动焊 自保护焊 重力焊 螺柱焊(栓焊) 全自动焊 埋弧焊 熔化极气体保护焊 CO2保护焊 实芯焊丝 药芯焊丝 CO2+O2保护焊 CO2+Ar保护焊 非熔化嘴电渣焊 熔嘴电渣焊 5.2.2 常用焊接方法的适用范围 1. 焊条电弧焊 焊条电弧焊(亦称手工电弧焊)是手工操作焊条，利用焊条与被焊工件之间的电弧热量将焊条与工件接头处熔化，冷却凝固后获得牢固接头的焊接方法。 手工电弧焊是电弧焊接方法中发展最早、应用最广泛的焊接方法之一。它是以外部涂有涂料的焊条作为电极和填充金属，电弧在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧，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，防止熔敷金属与周围气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔敷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。 手工电弧焊具有设备比较简单、轻便、不需要辅助气体保护、操作灵活、适应性强、应用范围广(适用于大多数金属和合金的焊接)，能在空间任意位置焊接等优点。电弧焊在建筑钢结构中得到广泛使用，可在室内、室外及高空中平、横、立、仰的任意位置进行施焊。 但由于手工电弧焊具有对焊工操作技术要求高、焊工培训费用大、劳动条件差、生产效率低等缺点，在建筑钢结构制作与安装的实际应用中，主要用于特殊部位其他焊接方法无法进行施焊、受焊接施工环境影响其他焊接方法很难保证焊接质量以及定位焊接和焊接缺陷的修补等情况。 2. 埋弧焊 埋弧焊是以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区域的上面覆盖着一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。 在电弧热的作用下，一部分溶剂熔化成熔渣并与液态金属发生冶金反应，熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保护焊缝金属，防止空气的污染，并与熔化金属发生物理化学反应，改善焊缝金属的化学成分及性能；另一方面还可以使焊缝金属缓慢冷却。 埋弧焊由于电弧热量集中、熔深大、焊缝质量均匀、内部缺陷少、塑性和冲击韧性好，优于手工焊。半自动埋弧焊介于自动埋弧焊和手工焊之间，但应用受到其自身条件的限