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熔化焊是将金属的接头处加热到熔化或半熔化状态，形成共同的熔池，并加入填充金属，从而连接成整的焊接工艺方法。熔化焊适用于焊接各种碳钢、低合金钢、不锈钢及耐热钢，也可以焊接铸铁和非金属。焊接接头的力学性能高，气密性好，是焊接生产中应用最广泛的一类方法。

电弧焊是利用电弧加热熔化金属进行焊接的方法。手工电弧焊是电弧焊中的一种主要工艺，具有操作方便、设备简单、可就地操作等优点，生产应用很广泛。

焊接电弧是在焊条与工件间的气体介质中产生的强放电现象。

焊接操作时，先将电焊条与焊件瞬时接触，由于短路产生高热，使接触处金属迅速融化并产生金属蒸汽；然后将焊条提起，离开焊条2～4mm时，在电焊条与焊件之间充满了高温气体和金属蒸汽，由于焊接电压的作用，从高温金属表面发射出电子，电子撞击气体分子和金属蒸汽，使其电离成正离子和负离子，正离子流向阴极，负离子和电子流向阳极，于是便形成了电弧。

2．手工电弧焊设备

手工电弧焊设备有交流弧焊机、直流弧焊机及整流器式直流电焊机等。

（1）交流弧焊机。交流弧焊机是一种装有特殊变压器的电弧焊设备。常用BX1－330型漏磁式交流弧焊机，焊接空载电压为60～70V，工作电压为30V，工作电流可在50～450A范围内调节。

（2）直流弧焊机。直流弧焊机是提供直流电进行焊接的电弧焊设备。直流弧焊机有两种类型：一种是发电机式直流弧焊机，常用型号为AX－330型，其焊接空载电压为50～80V，工作电压为30V，电流调节范围为45～320A；另一种是整流器式直流电焊机，其原理是用大功率整流元件组成整流器，将工频交流电整流成符合焊接需要的直流电，这种弧焊机结构简单维修方便，噪音小，是一种很有发展前途的焊接电源。直流弧焊机输出端有正、负两极之分。弧焊机与焊条、工件有两种不同的接线法。将工件接焊机正极，焊条接焊机负极，这种接法称为正接，反之称为反接，或称为正极性接法、反极性接法。焊接厚板时，一般采用直流正接。这是因为电弧正极的温度和热量比负极高，采用正接能获得较大的熔深。焊接薄板时，为防止烧穿，常采用反接，在使用碱性焊条时（如结427、结507），均采用直流反接。

电焊条是由金属焊条芯和涂覆在焊条芯外面的药皮组成的（见图12－2）。

（1）焊条芯。焊条芯是用金属或合金制成的金属丝，在焊接过程中起填充金属和传导电流的作用。焊条的化学成分和非金属夹杂物的含量多少对焊缝质量影响很大，因此要严格控制，以保证焊缝金属各方面的性能不低于基体金属。焊条芯的直径最小为0．4mm，最大为9mm，直径为3～5mm的应用最广，如表12－1所示。

（2）药皮。药皮是用矿石粉、铁合金粉等多种原料按比例配制的包裹在焊条芯外面的一层蒙皮。药皮的作用：提高电弧燃烧的稳定性，保护熔池金属不被氧化，向焊缝金属添加合金元素，改善焊缝质量。常用焊条药皮的作用及成分如表12－2、表12－3所示。

（3）焊条种类。按GB980—1976规定，焊条可按焊接材料的不同分为结构钢焊条（J）、耐热钢焊条（R）、不锈钢焊条（B）、堆焊焊条（D）、低温钢焊条（W）、铸铁焊条（Z）、镍合金焊条（N）、铜及铜合金焊条（T）和铝及铝合金焊条（L）等九大类。

焊条牌号的表示方法：类别代号加三位数，前两位数表示焊缝金属的抗拉强度标准值，第三位表示药皮类型及适用电源种类。如“结422”或“J422”，其含义为结构钢焊条，焊缝最低抗拉强度为420MPa，钛钙型药皮，适用于交、直流电源。

焊接规范是影响焊接质量和生产效率的各种工艺参数的总称，分别简述如下。

（1）焊条直径的选择。焊条直径主要根据被焊金属件的厚度决定，如表12－4所示。

（2）焊接电流大小选择。焊接电流主要根据焊条直径决定，如表12－5所示。

（3）焊接速度和电弧长度选择。焊接速度一般根据焊缝尺寸和焊条特性凭经验掌握，太快和太慢都会降低焊缝的外观质量和内部质量。焊速适当时，焊道的熔宽约等于焊条直径的两倍，表面平整，波纹细密；焊速过高时，焊道窄而高，波纹粗糙，熔合不良；焊速过低时，熔宽过大，工件易被烧穿，焊接电弧的长度约等于焊条直径。

5．接头形式和坡口形状

（1）接头形式。常用焊接接头形式为对接接头、搭接接头、角接接头、丁字接头等，如图12－3所示。根据焊接件的结构性要求和工艺性要求来确定合适的接头形式。

（2）对接接头的坡口形状。对接接头是各种焊接结构中采用最多的一种接头形式。为确保焊接质量，对于较厚的工件，要把两个工件间的待焊处加工成一定的几何形状，称为坡口。常见的对接接头的坡口形状如图12－4所示。

6．焊缝的空间位置

在生产实践中，焊缝可以处于空间的不同位向，如图12－5所示。平焊位置最佳，操作方便，劳动条件好，生产效率高，焊缝质量易保证。立焊、横焊次之，仰焊最差。

1．埋弧自动焊的焊接过程和特点

埋弧自动焊以连续送进的焊丝代替手工电弧焊的焊条芯，以焊剂代替焊条药皮，埋弧自动焊简称埋弧焊。埋弧自动焊的焊缝形成过程如图12－6所示。

焊丝末端与工件之间产生电弧，电弧热量使焊丝、工件及焊剂熔化，其中一部分达到沸点，蒸发形成高温气体，在熔池外围形成一个封闭的空间。电弧在封闭空间燃烧时，焊丝与基体金属不断熔化，形成熔池，随着电弧前移，熔池金属冷凝成焊缝。密度较轻的熔渣浮在熔池表面，冷凝成渣壳。

1—被焊件；2—焊丝；3—焊剂；4—熔化了的焊剂；5—熔池；6—焊缝；7—渣壳

2．埋弧自动焊的特点

（1）焊丝的导电性好，焊接电流大，熔深较大，即使较厚的工件也可以不开坡口直接焊接。

（2）生产效率高，节约材料和工时，电弧热量集中，热能利用率高。

（3）焊接过程稳定，焊接能有效地保护熔池，防止外界空气侵入，焊接质量好，焊缝光洁、平直、美观。

（4）埋弧自动焊热能集中，速度快，焊接变形小。

（5）焊接过程易于实现机械化、自动化，改善了劳动条件，降低了工人的劳动条件。埋弧自动焊广泛使用在锅炉、压力容器、造船等行业中。

3．埋弧自动焊设备

目前，国内生产使用的以单丝自动焊机为主，双丝、多丝焊机应用较少。埋弧自动焊因其生产效率高，正日益受到人们的重视。

国产埋弧自动焊机原理如图12－7所示。

1—焊接小车底座；2—立柱；3—料斗支承臂；4—控制盘；5—焊丝盘；6—焊丝机头；

7—焊剂漏斗；8—焊缝；9—渣壳；10—焊剂；11—焊接电缆；12—控制箱；13—焊接电源

气体保护电弧焊是利用某种气体作为保护介质的一种电弧焊方法。常用的气体保护电弧焊有氩弧焊和CO₂气体保护焊。

氩弧焊以氩气作为保护气体，根据电极的不同可分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。两种氩弧焊的焊接原理示意图如图12－8所示。

1—送丝轮；2—焊丝；3—喷嘴；4—电弧；5—熔池；6—氩气；7—工件

氩弧焊的焊接原理：从喷嘴流出的氩气在电弧及熔池周围形成连续封闭的气流圈，保护电极和熔池金属不被氧化，氩气是惰性气体，它既不与金属发生化学反应，也不溶解于金属，是一种高质量的焊接方法。氩弧焊是明弧焊，便于观察，操作灵活，适用于各种空间位置的焊接。氩气价格较高，生产成本较高，因而主要应用于不锈钢和非铁金属材料的焊接。

2．CO₂气体保护焊

CO₂气体保护焊以CO₂气体作为保护气体，其原理与氩弧焊相似。这种焊接方法成本低，电流密度大，生产效率高，操作灵活，适用于各种空间位置的焊接，主要用于低碳钢和普通低合金钢的焊接。

气焊是利用氧气和可燃性气体混合燃烧所产生的热量，将焊件接头和焊丝熔化，使焊件连接在一起的一种焊接方法。

气焊属于熔化焊，可燃性气体主要有乙炔、丙烷及氢气等。乙炔与纯氧混合燃烧放出的有效热量最多，火焰温度可达3 300℃，应用最广。

气焊火焰温度较电弧焊低，加热速度也较慢，火焰热量分散，热影响区较宽，焊件易变形。

（1）氧化焰V_O2／V_C2H2＞1．2，由于氧气比例高，火焰短，温度高（3 100～3 300℃），对熔池金属有氧化作用，只适用于焊接黄铜。

（2）中性焰V_O2／V_C2H2＝1．0～1．2，供氧充分，燃烧完全，内焰温度可达3 000～3 200℃。中性焰的温度高，对熔池金属氧化作用较微，应用较广，适用于焊接低碳钢、中碳钢、合金钢、紫铜和铝合金等材料。

（3）碳化焰V_O2／V_C2H2＜1．0，供氧不足，燃烧不完全，火焰长，温度较低（2 700～3 000℃）。由于乙炔燃烧不充分，对工件有增碳作用，适用于焊接高碳钢、铸铁和硬质合金等材料。

气割是根据某些金属在氧气流中能剧烈氧化的原理，利用割炬切割金属的工艺方法。气割时用割炬代替焊炬，其余设备与气焊相同。割炬外形如图12－10所示。

气割的过程如图12－11所示。首先用氧化焰将割口始端附近的金属预热到燃点，然后打开切割氧阀门，氧气射流使高温金属立即剧烈氧化燃烧，生成熔融状态的氧化物被氧气流吹走，如此移动割炬，即可形成割口。

金属材料只有满足下列条件时才能采用气割：金属材料的燃点低于其熔点，燃烧生成的金属氧化物的熔点应低于金属的熔点，而且流动性也好，金属燃烧时能放出大量的热，金属本身的导热性不应太高。

能满足上述条件的金属材料有纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢。高碳钢、铸铁、高合金钢，铜、铝等非铁金属及其合金均难以进行氧气切割。

电渣焊是利用电流通过熔融液渣所产生的电阻热焊件进行焊接的方法。电渣焊的焊接原理如图12－12所示。

1—焊件；2—电极（焊丝）；3—焊剂；4—渣池；5—冷却滑块；6—焊缝；7—冷却水管；8—电弧

电渣焊的焊接原理：将电源分别接在焊件1和电极2上，在焊件待焊焊缝的两侧，装着不使液态金属和熔渣外流的冷却滑块5，电流由电极2流经能导电的熔渣和工件，巨大电流产生的电阻热使焊丝和焊缝金属熔化，金属熔池在滑块冷却下，迅速凝固结晶成细晶粒组织的焊缝。

电渣焊能使厚大焊件不开坡口一次焊成，生产效率高，焊缝平整光洁，缺陷少，质量好，主要应用于重型机械制造和铸铁件的焊补。

等离子弧焊是一种钨极压缩气体保护焊接方法。工作原理如图12－13所示。在钨电极与焊件间产生的电弧在水冷喷嘴孔道中，受到机械压缩、热收缩、磁收缩效应的综合作用，弧度截面小，电流密度大，弧内气体电离度高，成为温度很高、能量很大的等离子弧，10～12mm厚的焊件可不开坡口，不加填充金属，一次焊成。由于氩气流的保护，熔池金属不会被腐蚀，因而焊缝质量好，因为加热速度也快，热量集中，热量影响区小，变形也小。等离子弧焊的焊接方法生产效率高，可在任意空间位置施焊，适用于各种钢及钛、镍、铜、锡、钼、钴等多种材料焊接，广泛应用于尖端技术和工业生产，如钛合金导弹壳体、微型继电器和电容器外壳、航天工业中的薄壁容器焊接等。

电子束焊是利用高压电子流束加热焊件进行焊接的一种先进焊接方法。电子束焊的工作原理如图12－14所示。

电子枪、焊件和夹具均装在真空室内。电子枪由灯丝、阴极、阳极、电源、聚焦透镜等组成。当阴极被灯丝加热到高温时，开始大量发射电子，电子在电极与聚焦透镜组成的聚焦装置作用下形成电子流束，电子流束在高压电场的作用下，以极大速度（160 000km／s）。射向焊件（阳极）表面，电子流的动能转变为热能，能量密度为普通电弧的5 000倍，它使焊件金属迅速熔化甚至汽化。根据焊件的熔化情况，均匀移动焊件，即可实现高质量的焊接。

1—钨极（负极）；2—氩气进气管；3—冷却水进口；4—喷嘴；5—等离子弧；6—冷却水出口；7—焊件；8—振荡器

1—电源；2—灯丝电源；3—加热丝（即灯丝）；4—阴极；5—阳极；6—电磁聚焦透镜；7—电子束；8—焊件；9—真空焊接室；10—真空系统；11—电磁聚焦电源

电子束焊的熔深可达200mm，即使300mm厚的工件亦可不开坡口一次焊成，也可焊厚度小于0．1mm的箔材，焊件厚度范围很宽，焊接质量很好，但成本高，主要应用于钛、锆、钽、钼、铌、铂、镍等高熔点金属及合金的焊接。在原子能、导弹技术、航天工业等尖端技术领域应用广泛。

激光焊是利用原子受激辐射的原理，产生波长均一、方向一致的高能激光束进行金属与非金属材料的焊接、穿孔和切割的工艺方法。

激光焊的焊接原理如图12－15所示。激光器发出的激光束经聚焦系统作用，聚焦于焊件接头处微小的一点，该点的能量密度达10⁵ W／cm²，光能转换成热能，使金属熔化形成焊接接头。激光焊接特别适用于焊接微小、精密、排列密集、对过热敏感的焊件。激光焊目前已广泛应用于微电子元件（集成电路引线）的焊接，微型继电器、电容器、仪表游丝等的焊接。

1—电源；2—激光器；3—聚焦光束；4—瞄准镜；5—聚焦系统；6—激光束；7—焊件；8—工作台