焰壓焊接氣壓焊

氣壓焊是用氣體火焰將待焊工件端面整體加熱到塑性或熔化狀態(tài)，同時施加一定的壓力和頂鍛力，不用填加金屬，而使工件焊接在一起的一種焊接方法。氣壓焊分為塑性氣壓焊（即閉式氣壓焊）和熔化氣壓焊（即開式氣壓焊），這兩種方法都易于實現(xiàn)機械化操作。

氣壓焊可用于焊接碳素鋼、低合金鋼、高合金鋼以及一些有色金屬（如Ni- Cu、Ni-Cr和Cu - Si合金等），也可焊接異種金屬。氣壓焊不能焊接鋁和鎂合金。

(1)塑性氣壓焊

將被焊工件端面對接在一起，為保證緊密接觸需維持一定的初始壓力。然后使用多點燃燒焊炬（或加熱器）對端部及附近金屬加熱，到達塑性狀態(tài)后（低碳鋼約為1200℃）立即加壓，在高溫和頂鍛力的促進下，被焊界面的金屬相互擴散，晶粒融合、生長，從而完成焊接。

采用塑性氣壓焊時，以適當?shù)膲毫⒘慵柽B接的清潔表面對頂?shù)揭黄穑⒂脷怏w火焰加熱直到接頭處達到預定的頂鍛量。塑性氣壓焊由于整個界面的金屬并不達到熔點，所以其焊接類型不同于熔化焊。一般來說，焊接是在高溫（對低碳鋼約1200℃）以及頂鍛壓力的作用下，通過晶粒長大、擴散以及晶粒穿過界面而結(jié)合等過程實現(xiàn)的。焊縫的特征是光滑的隆起表面或鐓粗，而且在焊縫中心線上通常沒有鑄態(tài)組織。

塑性氣壓焊的具體步驟如下：

①焊接表面處理。焊前必須對工件端部進行表面處理，包括兩個方面：一是對待焊工件端部及附近進行清理，清除油污、銹、砂粒和其他異物；二是對待焊工件端面進行機械切削或打磨等，使待焊端部達到焊接所要求的垂直度、平面度和粗糙度。

②加熱。通常采用氧一乙炔焰，多點燃燒加熱。焊炬有的需要強制水冷。焊炬可產(chǎn)生足夠的熱量，通過擺動使熱量均勻地傳播到整個被焊部位。加熱燃料也可以是丙烷氣體（液化石油氣），但由于火焰溫度低，加熱速度慢，會使加熱區(qū)域增大，影響焊接質(zhì)量。

③頂鍛（加壓）。工件加熱到一定溫度后，即進行頂鍛。頂鍛的作用是：

a．使工件端部產(chǎn)生塑性變形，增大緊密接觸面積，促進再結(jié)晶。

b．破碎工件端面上的氧化膜。

c．將接觸面周邊的焊接缺陷遷移到焊瘤處，使缺陷排除。

加壓和頂鍛方式與被焊金屬有關(guān)，可以大致分為兩類。一是恒壓頂鍛法（主要用于高碳鋼的焊接），從開始到焊接完成，壓力基本保持不變，達到一定的頂鍛量就完成焊接。二是非恒壓頂鍛法（如焊接高鉻鋼或非鐵素體鋼），初始采用較高壓力，這樣可以使工件端面閉合緊密，防止氧化，然后減小壓力，而在接頭最終頂鍛時壓力再增加，這種頂鍛方式壓力的變化范圍為40~70 MPa。

(2)熔化氣壓焊

熔化氣壓焊的焊接過程與塑性氣壓焊的加熱方式相同，不同的是開始時要使工件離開些，并加熱到熔化狀態(tài)再頂鍛。在焊接開始時，火焰直接加熱工件端面，當端面完全熔化時，迅速撤出焊炬，然后立即頂鍛，完成焊接。對工件施加的壓力保持在28~34 MPa。這里獲得均勻的加熱（斷面上）、精確的對中以及適當?shù)捻斿懥渴鞘种匾摹?

(3)氣壓焊設(shè)備

氣壓焊設(shè)備包括：

①頂鍛設(shè)備，一般為液壓或氣動式。

②加熱焊炬（或加熱器），為待焊工件端面區(qū)域提供均勻并可控制的熱量。

③氣壓、氣流量、液壓顯示、測量和控制裝置。

氣壓焊設(shè)備的復雜程度取決于被焊工件的形狀、尺寸及焊接的機械化程度。在大多數(shù)情況下，應采用專用加熱焊炬和夾具。供氣必須采用大流量設(shè)備，并且氣體流量和壓力的調(diào)節(jié)和顯示裝置可在焊接所需要的范圍內(nèi)進行穩(wěn)定調(diào)節(jié)和顯示。氣體流量計和壓力表要盡量接近焊炬，以便操作者迅速檢查焊接時燃氣的氣壓和流量。有時為了冷卻焊炬，也會在鉗口和加壓部位增加大容量的冷卻裝置。

焰壓焊接鍛焊

鍛焊是先將零件加熱至接近熔點的溫度，然后將工件疊合在一起，施加足夠的壓力或錘擊以使界面產(chǎn)生永久變形，從而形成金屬結(jié)合的一種方法。這是最早的焊接方法。現(xiàn)在的鍛焊往往采用現(xiàn)代化的加熱和加壓手段以達到工件連接。這種方法當前主要用于生產(chǎn)管子和復合金屬。

低碳鋼是最常用的鍛焊連接的金屬。這種材料的薄板、棒材、管材和板材都容易進行鍛焊。鍛焊的工藝參數(shù)是鍛壓總量和鍛焊溫度。

要獲得致密的焊縫一般需要較高的鍛焊溫度。但溫度高時往往焊接接頭的晶粒粗大而脆性增加，為此，鍛焊后進行退火以細化接頭的組織并改善接頭韌性。鋼的鍛焊溫度范圍一般是1149~1288℃。

鍛焊總量的控制是比較復雜的。對于復合板的生產(chǎn)，可根據(jù)兩板的焊前、焊后的厚度變化來確定，而對接時則不易確定。對接的鍛焊最常采用的接頭形式是斜接接頭，其他形式的接頭也可以進行鍛焊。所施加的壓力可達2 068 MPa。

對于某些金屬來說，鍛焊時若不進行保護會生成氧化皮，從而影響金屬的結(jié)合。鍛焊某些金屬時必須使用焊劑以防止工件表面生成氧化皮。焊劑與存在的氧化物結(jié)合而在工件表面上形成保護性覆蓋層。該覆蓋層能阻止形成更多的氧化物，并能降低已有氧化物的熔點。用于鋼的兩種焊劑是石英砂和硼砂（四硼酸鈉）。對于高碳鋼鍛焊，最常用的焊劑是硼砂。由于硼砂的熔點較低，所以可在金屬加熱過程中將它撒到工件上。石英砂常作為鍛焊低碳鋼的焊劑。

焰壓焊接滾焊

滾焊是將金屬加熱到一定溫度，然后用滾輪施加壓力使接合表面變形而產(chǎn)生金屬結(jié)合。這種方法最常用于生產(chǎn)復合鋼板。這種工藝也常列為軋鋼工藝。 2100433B

焰壓焊按工藝不同，可分為氣壓焊、鍛焊、縫焊和微電子連接焰壓焊四類。焰壓焊按加熱方式不同，可分為工作臺加熱、壓頭加熱、工作臺和壓頭同時加熱三類。焰壓焊按照壓頭形狀不同，又可分為楔形壓頭、空心壓頭、帶槽壓頭和帶凸緣壓頭四類。

焰壓焊的基本原理是：將金屬絲與器件芯同時加熱加壓，使接觸面產(chǎn)生塑性變形，而兩種金屬的原始交界面處幾乎接近到原子間距離范圍時，兩種金屬原子產(chǎn)生相互擴散。同時由于接觸面的不平整，當在一定的壓力作用下，高低不平的接觸表面相互填充，從而產(chǎn)生彈性嵌合作用。最后，使兩者緊密結(jié)合，形成牢固的鍵接。

在焰壓焊時，為了避免殘余應力造成連接的破壞，被連接材料之一應具有大的塑性。焰壓焊的溫度不得高于被連接材料的低共熔點，通常相當于其中可塑性較高的金屬的回火或退火溫度。

為了保證焰壓焊接能形成可靠的連接，必須具備如下條件：

①在焊接時，兩種被焊工件中至少有一種具有可塑性，能在連接區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生一定的塑性變形，以防止彈性形變。因為這種彈性形變，在解除壓力后的恢復過程中，會使焊接強度變?nèi)酢?

②必須加以適當?shù)膲毫Γ源偈贡缓腹ぜ耆从|。同時，還必須供給足夠的熱能，以使被焊工件在合理的時間內(nèi)產(chǎn)生擴散。

③交界面要清潔，油污和氧化物等會影響焊接的強度。

適合于焰壓焊接的材料可分成三類：

①在固態(tài)時可形成一系列的固熔體，并有良好的相互擴散作用的金屬材料（如銀一金、金一銅等）。

②相互間可形成低溫共熔體的材料（如鋁一硅、金一硅等）。

③通過互相擴散作用，能形成金屬間化合物和低共熔點的合金（如金一鋁、金一錫等）。

在焰壓焊接時，由于被焊工件的雙方都不需要全部熔融（像熔焊那樣），也不需要加任何填料（像釬焊那樣），因此，金一金系統(tǒng)、金一鋁及全鋁系統(tǒng)的焰壓焊接已經(jīng)廣泛應用于各種微電子器件的制造中。

有的書籍把焰壓焊分為電阻焊、摩擦焊、氣壓焊、鍛焊和滾焊等。電阻焊和摩擦焊一般都有專門介紹，因此一般把焰壓焊作為氣壓焊、鍛焊和滾焊的統(tǒng)稱。

焰壓焊根據(jù)加熱方式的不同，又可以分為工作臺加熱、壓頭加熱、工作臺和壓頭同時加熱三種形式。

氣壓焊接是用氧氣、乙炔火焰加熱鋼筋接頭，溫度達到塑性狀態(tài)時施加壓力，使鋼筋接頭壓接在一起的工藝就是氣壓焊。氣壓焊接機現(xiàn)階段主要用在建筑螺紋鋼筋對焊接和火車鐵軌的對焊接。

氣壓焊的缺陷和閃光焊比較接近，都是以平面狀缺陷為主。主要有未焊合和光斑。其他是過燒和推凸引起的裂紋缺陷。氣壓焊的推廣和使用受到影響，重要的原因之一是氣壓焊探傷技術(shù)跟不上。針對光斑缺陷沒有好的探傷辦法。因光斑引起的斷軌事故較多。光斑缺陷其實就是一種介于焊合和未焊合之間的一種情形。在熔合面上形成光滑平整的大面積區(qū)域。極大的影響了強度造成斷軌。這種缺陷因為沒有夾雜物質(zhì)因此無聲波反射故很難探測.使用更高的頻率是解決問題的途徑之一。2100433B