手工電弧焊加工是工業(yè)制造中最常用的焊接工藝之一,核心通過電弧熱熔化焊條與母材,形成牢固焊縫,適用于多種金屬材料的連接。
核心工藝特點(diǎn)
設(shè)備簡(jiǎn)單:僅需電焊機(jī)、焊條、焊鉗,便攜性強(qiáng),適合現(xiàn)場(chǎng)施工或野外作業(yè)。
適用范圍廣:可焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等多種金屬,對(duì)接頭形式(對(duì)接、角接、搭接等)兼容性高。
操作靈活:能適應(yīng)復(fù)雜工件形狀和狹小空間焊接,但對(duì)操作人員技能要求較高。
成本較低:設(shè)備投入少,焊條價(jià)格親民,無需復(fù)雜輔助設(shè)施。
手工電弧焊加工常見應(yīng)用場(chǎng)景
機(jī)械制造:設(shè)備機(jī)架、零部件拼接、管道安裝等。
建筑工程:鋼結(jié)構(gòu)廠房、橋梁、壓力容器的焊接。
維修改造:機(jī)械設(shè)備、車輛、管道的現(xiàn)場(chǎng)維修與補(bǔ)焊。
五金加工:小型金屬構(gòu)件、工具的制作與拼接。
點(diǎn)焊加工關(guān)鍵工藝流程
焊前準(zhǔn)備:清理工件接觸表面的油污、鐵銹、氧化皮,保證導(dǎo)電良好;根據(jù)工件厚度(通常 0.5-6mm)選擇電極材質(zhì)(銅合金為主)和電極頭形狀(球面、平面)。
工件定位:將待焊工件重疊放置并定位,確保接觸點(diǎn)貼合緊密,避免間隙過大影響導(dǎo)電。
加壓通電:電極施加壓力(通常 0.2-1.5MPa)夾緊工件,隨后通以短時(shí)間大電流(數(shù)千至數(shù)萬安培),使接觸點(diǎn)熔化形成熔核。
保壓冷卻:斷電后保持壓力 3-10 秒,讓熔核自然冷卻凝固,形成牢固焊點(diǎn);避免過早卸壓導(dǎo)致焊點(diǎn)縮孔、裂紋。
焊后檢查:外觀檢查焊點(diǎn)是否飽滿、無飛濺、無燒穿;重要工件需檢測(cè)焊點(diǎn)強(qiáng)度(拉剪試驗(yàn))或熔核尺寸(金相分析)。
鎳基合金焊接加工的核心是應(yīng)對(duì)高溫強(qiáng)度保持、耐蝕性要求及焊接熱裂紋敏感性,需嚴(yán)格控制焊接材料匹配和熱輸入,以維持其在高溫、腐蝕環(huán)境下的核心性能。
核心技術(shù)難點(diǎn)
高溫脆性相析出:焊接熱循環(huán)易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)(HAZ)韌性下降。
熱裂紋敏感:鎳基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固時(shí)易因低熔點(diǎn)共晶物(如 NbC-Ni?Nb)形成晶間液膜,產(chǎn)生凝固裂紋;部分合金(如 Inconel 600)還易出現(xiàn)液化裂紋。
耐蝕性保持:焊接過程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)燒損或偏析,會(huì)降低焊縫在酸、堿、高溫氧化環(huán)境中的耐蝕性。
常用焊接方法及適用場(chǎng)景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤5mm)及精密構(gòu)件(如化工設(shè)備襯里、航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室),熱輸入易控制,焊縫成形好。需用高純氬(純度≥99.99%)保護(hù),必要時(shí)加背面保護(hù)。
MIG 焊(熔化極氬弧焊)效率高于 TIG 焊,適合中厚板(5-20mm)批量焊接(如壓力容器簡(jiǎn)體、熱交換器管板),采用藥芯焊絲或?qū)嵭竞附z配合 Ar+He 混合氣體(增強(qiáng)熔深)。
埋弧焊(SAW)適合厚板(≥10mm)長(zhǎng)直焊縫(如管道、反應(yīng)器殼體),需匹配低硅、低硫焊劑(如 HJ260),避免增硅導(dǎo)致熱裂紋。
電子束焊 / 激光焊熱輸入極小,適合薄壁高精密構(gòu)件(如核工業(yè)部件),可減少脆性相析出,但設(shè)備成本高,對(duì)裝配精度要求嚴(yán)苛。
關(guān)鍵工藝要點(diǎn)
焊接材料匹配:優(yōu)先選用同質(zhì)焊絲(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),確保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量與母材相當(dāng);異種鎳基合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相。
熱裂紋預(yù)防:
控制熱輸入:采用小電流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊電流 80-100A,速度 10-15cm/min),減少熔池過熱。
降低拘束度:避免剛性固定,采用分段退焊法減少焊接應(yīng)力。
焊絲微合金化:部分焊絲添加少量 B、Zr 細(xì)化晶粒,抑制晶間液膜。
焊后處理:
固溶處理:對(duì)時(shí)效強(qiáng)化型鎳基合金(如 Inconel 718),焊后需經(jīng) 980-1060℃固溶 + 時(shí)效,溶解脆性相,恢復(fù)力學(xué)性能。
酸洗鈍化:用硝酸 + 氫氟酸混合溶液處理焊縫,去除氧化皮,恢復(fù)耐蝕性(尤其對(duì)化工用鎳基合金)。
焊前準(zhǔn)備:用不銹鋼絲刷或機(jī)械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳鋼工具清理(避免 Fe 污染導(dǎo)致耐蝕性下降);焊絲需經(jīng) 200-300℃烘干 1h,去除水分。
