焊接是通过加热或加压使两个分离的物体产生相互结合的原子(分子),从而将两个物体连接成一个整体的过程。焊接不仅可以连接钢、铝、铜、钛等金属材料,还可以连接塑料、陶瓷等非金属材料。甚至可以解决金属与非金属之间的连接,我们统称为工程焊接。
根据对象和用途,大致可分为建筑焊接结构、储罐容器焊接结构、管道焊接结构、导电焊接结构四大类。我们所说的建筑钢结构包括这四类焊接结构。所选用的结构材料为钢材,多为普通碳钢和低合金结构钢。焊接方法主要有手工电弧焊、气体保护焊、自保护电弧焊、埋弧焊、螺柱焊、点焊等。
(1)手工电弧焊
依靠电弧热的焊接方法称为电弧焊。手工电弧焊是使用手动操作电极的电弧焊的一种。它是焊接建筑钢结构最常用的方法。
手工电弧焊的原理如图7-1所示。焊条和焊件是产生电弧的两个电极。电弧产生大量的热量,使焊条和焊件熔化。焊条端部熔化形成熔融熔滴,熔滴过渡到焊件熔融的母材并熔合形成熔池,并发生一系列复杂的物理和冶金反应。随着电弧的移动,液态熔池逐渐冷却、结晶,形成焊缝。
焊条钢芯上冷涂的药皮在高温作用下钢结构现场焊接,熔化成渣,覆盖在熔池金属表面,不仅保护高温熔池金属不与空气中有害的氧、氮发生化学反应,而且参与熔池的化学反应并渗入合金中,在冷却凝固的金属表面形成保护渣壳。
(2)气体保护电弧焊
又称消耗性气体保护电弧焊,它以焊丝和焊件作为两个电极,在两电极之间产生电弧热,使焊丝和焊件母材熔化,同时向焊接区内送入保护气,使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材与周围空气隔开。焊丝在电弧作用下自动送入并不断熔化,与熔化的母材熔合形成焊缝金属,其原理如图7-2所示。这种焊接方法简称GMAW(Gas metal Arc Welding,气体保护金属电弧焊)。因保护气不同,又可分为CO2气体保护电弧焊,是目前应用最广泛的焊接方法,其特点是可采用大电流和细焊丝,焊接速度快,熔深深,作业效率高。
(3)自保护电弧焊
自保护电弧焊曾被称为无气体保护电弧焊,与气体保护电弧焊相比,其抗风性能更好,当风速达10m/s时,仍能获得无气孔、力学性能优良的焊缝。由于是自动焊接,焊接效率极高。焊枪轻便,不需要气瓶,操作十分方便,但焊丝价格较CO2保护焊高。
(4)埋弧焊
埋弧焊是电弧在易熔粒状焊剂的覆盖下燃烧的一种电弧焊。不断送入熔池的裸焊丝既是金属电极,又是填充材料。电弧在焊剂层下燃烧,将焊丝和母材熔化,形成熔池。熔化的焊剂变成炉渣,覆盖在液态金属熔池表面,使高温熔池金属与空气隔绝。焊剂形成的炉渣除起保护作用外,还与熔融金属一起参与冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。
(5)窄间隙焊接
该方法利用了现有的气体保护焊的专项技术,焊接接头的坡口截面积比手工电弧焊或气体保护焊的坡口截面积要小,这是该方法的一个特点。
窄间隙焊接可采用平焊、横焊、立焊位置进行,横焊适用于工程现场柱节点,平焊适用于工厂箱形柱角节点及柱、梁的焊接,立焊适用于工厂箱形柱的角节点及柱、梁的焊接。
(6)螺柱焊接
螺柱焊接是在螺柱与母材之间通入焊接电流,使接触部位加热连接的方法,主要用于剪力连接件、混凝土锚栓的焊接,也广泛应用于安装隔热、隔音材料的连接件。
(7)点焊
首先这里说的点焊与建筑钢结构构件装配中的点焊有所不同,它属于电阻焊的一种,是在焊接区域直接通电,利用其电阻发热使焊接部位局部升温,在压力作用下进行连接的焊接方法。点焊常用于汽车工业、家用电器,钢结构中复杂的接头处也会用到点焊。
终于
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