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机械制造基础
第三部分 焊
焊接是应用最广泛的金属不可拆卸连接方法，焊接过程的实质是利用加热、加压等手段，借助金属的原子结合与扩散作用，使分离的金属牢固地结合起来的成形方法。
焊接技术有很长的应用历史，例如我国出土的秦代铜车、马就已经应用了焊接技术。在现代工业中占有十分重要的地位。一切机械制造业，其中包括汽车、船舰、航天、原子能、石油化工和电子等工业部门的生产都离不开焊接技术。
焊接方法的种类很多，通常按焊接过程的特点分为熔化焊、压力焊和钎焊。电弧焊属于熔化焊，它是现代焊接方法中应用最广泛，因而也是最重要的一种焊接方法。
第一节 电弧焊焊接基础
一、焊接电弧
电弧焊是利用电弧产生的热能进行焊接的一类焊接方法。由于电弧能有效而简便地把电能转换成熔化焊焊接过程的热能和机械能，因此，电弧焊是目前应用最广的一种焊接方法。
电弧焊的热源是电弧。所谓电弧，是电极之间（焊条与工件之间）的气体介质中强烈持久的放电现象。焊接电弧的结构如图1所示，它是由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成的。由于两个极区的厚度极薄，所以弧柱区的长度可以被视为电弧的长度。阴极区是发射电子的区域。由于发射电子要消耗一定的能量，所以阴极区的能量低于阳极区。在焊条电弧焊焊接钢材时，阴极区的平均温度为2400K，阴极区热量约占总热量的36%。阳极区因受电子轰击和吸入电子而获得较多的能量，温度可达2600K，该区热量约占总热量的43%。弧柱区是阴极区和阳极区之间的电弧长度，温度高达6000—8000K，弧柱区的热量约占总热量的21%。由于电弧在阴极和阳极上产生的热量不同，因而用直流弧焊机焊接时，就有正接和反接两种方式（见图2）。正接是工件接到电源正极，焊条接到电源负极；反接是将工件接到电源负极，焊条接到电源正极。正接时，电弧中的热量较大部分集中在焊件上，可以加速焊件的熔化，因而多用于焊接较厚的焊件；反接法常用于薄件焊接，以及非铁合金、不锈钢、铸铁等的焊接。
二、焊接接头的质量
1．焊接接头的组织与性能
焊接接头是指两块被焊母材连接的地方，它由焊缝、热影响区及其邻近的母材组成。在熔化焊焊接的过程中焊缝的形成是一次冶金过程，焊缝附近区域的金属材料相当于受到一次不同规范的热处理，因此会引起相应组织和性能的变化。
图3表示低碳钢焊接接头的组成。a) 中曲线表示焊接接头各部位达到的最高加热温度曲线,b) 为简化的Fe—Fe3C相图的一部分,两者对照分析焊接接头各部分组织(如a)下部所示）。
1—焊缝宽度；2—热影响区；A—熔合区；2-1—过热区；2-2—完全重结晶区；
2-3—部分重结晶区；2-4—再结晶区；2-5—时效区；3—母材组织
图3低碳钢焊接接头的组成
焊缝组织是由熔池液体金属结晶成的铸态组织。由于焊接熔池小，冷却快，焊缝组织比通常铸钢件组织细小。结晶时各个方向的冷却速度不同，因此形成柱状晶；结晶是从低部的半熔化区开始逐渐进行，低熔点的硫、磷和氧化铁等易偏析集中在焊缝中心区，这就会影响到焊缝的力学性能。另一方面，焊接时，熔池受到搅动（例如电弧焊时，电弧和保护气体的吹动），柱状晶的生长受到干扰，呈倾斜状且晶粒有所细化，这对焊缝的力学性能有利。因此，如能合理选择焊接材料和母材，恰当控制冶金反应，可以使焊缝中的有害元素（例如钢中的硫、磷）低于母材，而有益元素（锰、硅等）高于母材，焊缝强度可以超过母材，但冲击韧性比轧制母材稍差。
（2）热影响区
焊接热影响区是指焊缝附近因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。由于热影响区各部位的最高加热温度不同，因此其组织变化也不同。低碳钢的热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区（见图3）。
三、焊接应力与变形
焊接过程是一个极不平衡的热循环过程，焊缝区及过热区都要由室温被加热到很高温度（焊缝金属被熔化成液态），然后再快速冷却下来。在这个热循环过程中，焊件各部位被加热的温度不同，随后的冷却速度也不同，因此各部位的热胀、冷缩不均匀，这是导致焊接应力和变形的根本原因。
焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性能，其承载能力大为降低。如果焊接应力与外载应力相迭加，可能造成局部区域应力过高，使构件产生新的塑性变形，甚至形成裂纹或导致整个构件断裂。对于接触腐蚀性介质的焊件（如化工容器），由于应力腐蚀，产生应力腐蚀裂纹，减少焊件的使用寿命，甚至报废。
在设计和施工中必须采取相应措施预防和减少焊接应力。首先，焊接结构设计应避免使焊缝密集交叉，避免焊缝截面过大和焊缝过长，选用塑性好的焊工材料。其次，在施焊时应采用正确的焊接次序，焊前对焊件进行适当预热，以减小焊件各部位之间的温差。第三，对于承受重载的重要构件、压力容器等，焊接以后可以采用消除应力退火等工艺措施来彻底消除焊接应力。
图4 几种基本类型的焊接变形
焊接应力的存在会引起焊件的变形。焊接变形的基本类型如图4所示。具体焊件会出现哪种变形，与焊件结构、焊缝位置、焊接工艺和应力分布等因素有关。一般情况下，结构简单的小型焊件，焊后仅出现收缩变形，焊件尺寸减小。当焊件坡口横截面的上下尺寸相差较大或焊缝分布不对称，以及焊接次序不合理时，则焊件容易发生角变形、弯曲变形或扭曲变形。对于薄板焊件，最容易产生不规律的波浪变形。
焊件出现变形将影响使用，过大的变形量会使焊件报废，因此必须加以防止和消除。防止和消除焊接变形的主要方法有：预防和减小焊接应力；当对焊接变形有比较严格的限定时，应采用对称结构、大刚度结构或焊缝对称分布的焊接结构，焊接时采用反变形措施或刚性夹持法焊接；对于焊后变形量已经超过允许值的焊件，可以采用机械矫正法或火焰加热矫正法消除焊接变形（见图5 ）。
（a）机械矫正法
（b）火焰矫正法
图5 焊接变形的矫正
第二节 焊条电弧焊的焊接过程
一、焊条电弧焊的焊接过程
在我国，目前焊条电弧焊是应用最多的一种焊接方法。焊条电弧焊也称手工电弧焊。电弧引燃后，应维持一定电压，使电弧连续稳定的燃烧，在焊条不断向下送进、前移中电弧向前移动，焊接连续进行，如图3所示。在焊接过程中，电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和焊条同时熔化形成熔池。焊条药皮熔化后与液态金属发生物理化学反应，形成的熔渣不断从熔池中浮起，分解产生的大量Co2、 Co和 H2等气体围绕在电弧周围，熔渣和气体能防止空气中的氧和氮侵入，起保护熔化金属的作用。
图3 焊条电弧焊过程
当电弧向前移动时，工件和焊条不断熔化汇成新的熔池。原来的熔池不断冷却凝固，构成连续的焊缝。覆盖在焊缝表面的熔渣也逐渐凝固成为固态渣壳。这层熔渣和渣壳对焊缝成形和减缓金属的冷却速度有重要的作用。
1．焊条的组成和作用
焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯采用专用的金属丝（称为焊丝），它的作用一是作为电极，起导电作用，产生电弧，为焊接提供热源；二是作为充填材料与熔化母材共同组成焊缝金属。焊条药皮是压制在焊芯上的涂料层，这种涂料是由多种矿石、铁合金、有机物和化工产品等按一定比例配制成的。药皮原材料按其作用分为：稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、黏结剂、稀渣剂、增塑剂等。药皮的主要作用有：使起弧容易，稳弧，减少飞溅；在高温下造气、造渣，防止空气进入金属熔池，以保护焊缝；祛除熔池中的有害元素（脱氧、去氢、去硫等）；渗加有益的合金元素，改善焊缝的质量。
2．焊条的种类及型号
焊条按用途可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、堆焊焊条、镍和镍合金焊条、铜和铜合金焊条、铝和铝合金焊条等。按焊条熔渣的化学性质不同，焊条分为酸性焊条和碱性焊条两大类：药皮中含有较多酸性氧化物的焊条，熔渣呈酸性，称为酸性焊条；药皮中碱性氧化物较多，熔渣呈碱性的焊条，称为碱性焊条。酸性焊条能交、直流焊机两用，焊接工艺性好，但是焊缝金属冲击韧性较差，适用于一般低碳结构钢。碱性焊条一般需要用直流电源，焊接工艺性较差，对水分、铁锈敏感，使用时必须严格烘干，但是焊缝金属抗裂性较好，适用于焊接重要结构件。
焊条型号是国家标准中的焊条编号，可查阅有关国家标准。例如，GB/T5117—1995规定的碳钢焊条型号中，以字母“E”加四位数字组成。如E4303，“E”表示焊条（Electride）；前两位数字“43”表示焊缝金属抗拉强度的最低值为430Mpa；第三位数字表示焊接位置，“0”或 “1”表示焊条使用于全位置焊接（平焊、立焊、仰焊、横焊），“2”表示焊条适用平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位与第四位的组合数字表示焊接电流种类及药皮类型（如“03”为钛钙型药皮，交流或直流正、反接；“15”为低氢钠型药皮，直流反接；“16”为低氢钾型药皮，交流或直流反接）。
常见焊接方法
一、埋弧焊
埋弧焊是使电弧在熔剂层下燃烧进行焊接的方法，如图4所示。埋弧焊所用焊剂是颗粒状物，焊丝插入焊剂中。当电弧被引燃以后，电弧热将焊丝、溶剂和焊件熔化，形成熔池，部分金属和焊剂汽化形成气泡，气泡上覆盖一层熔渣，这样就将熔池与外界空气隔绝并埋蔽弧光，有效保护熔池并改善了劳动条件。随着焊接的进行，焊丝均匀地沿坡口移动，或焊丝不动，工件移动。在焊丝前方，焊剂从漏斗中不断流出撒在被焊部位，部分溶剂熔化形成熔渣覆盖在焊缝表面，大部分溶剂不熔化，可以重新回收使用。埋弧自动焊焊接时，焊接电弧的引燃、焊丝的送进和沿焊接方向移动电弧（或移动工件）全部由焊机自动完成。
图4 埋弧焊示意图
与焊条电弧焊比较，埋弧自动焊有以下优点：
埋弧焊焊接电流常可用到1000A以上（比焊条电弧焊高6~8倍），同时在焊接过程中省去了更换焊条的时间，所以生产率高（约为焊条电弧焊的5~8倍）。
焊接质量高
埋弧自动焊时电弧区保护严密，焊缝金属的含氧量、含氮量大大降低；熔池保持液态时间长，冶金过程进行的比较充分；焊接参数可以自动调节保持稳定，对焊工技术要求不高。所以焊缝成分稳定、机械性能比较好、焊缝美观。
节省金属材料
埋弧焊热量集中，熔深大，20~~25mm厚度以下的工件可以不开坡口直接焊接；没有焊条头的浪费、金属飞溅少。所以，埋弧焊能有效地节省金属材料。
改善了劳动条件
由于弧光不外泻、焊接时烟雾少，只要调整、管理好焊机就可以自动进行焊接，劳动条件得到很大改善。
但是，埋弧自动焊也有它的不足，例如设备比较复杂，设备费一次投资大；埋弧自动焊适应性比较差，通常只适用于焊接长的直线和环状焊缝（常用的接头形式是对接接头和T型接头），一般不能立焊、仰焊和横焊，只适用于平焊和平角焊；焊前试验、调整等工作量较大。因为焊接以前，埋弧焊要求更仔细地下料、准备坡口和装配，焊缝两侧50~60mm内的污垢与铁锈要清除干净，以免产生气孔，在接缝两端焊上引弧板和引出板等。
二、气体保护电弧焊
如前所述，在焊条电弧焊或埋弧焊时，电弧产生的热使药皮或熔剂产生气体对焊接的电弧和熔池提供保护。气体保护电弧焊是利用外加气体作为电弧介质并保护电弧区的熔滴、熔池和高温焊缝金属的电弧焊方法，简称气体保护焊。常用的气体保护焊方法有非熔化极气体保护焊和熔化极气体保护焊。根据使用的保护气体，气体保护焊又可分为氩气保护焊（简称氩弧焊）和CO2 气体保护焊（CO2保护焊）。
图5表示氩弧焊的原理。光丝作为焊条充填熔池，氩气作为保护气体。氩气是一种惰性气体，用氩气保护，它焊接时不与金属反应，也不溶于金属液。另外，氩的导热系数很小，又是单原子气体，高温时不分解。所以，电弧在氩气中燃烧时热量损失小，燃烧稳定，焊缝质量高。图5 a）表示非熔化极氩弧焊，图5b）表示熔化极氩弧焊。
（a）非熔化极氩弧焊
（b）熔化极氩弧焊
图5 氩弧焊的原理示意图
非熔化极氩弧焊采用钨棒或铈钨棒作为电极，也称钨极氩弧焊。焊接时电极不熔化，只起导电和产生电弧的作用，另有焊丝熔化充填熔池。因电极通过的电流有限，所以只适用于焊接厚度6mm以下的工件。熔化极氩弧焊以连续送进的焊丝作为电极进行焊接，因此可以采用较大的电流焊接25mm以下的工件。
氩弧焊的主要特点是：
（a）、适用于焊接各类合金钢、易氧化的有色金属及稀有金属。
（b）、氩弧焊电弧稳定，飞溅少，焊缝致密，表面没有熔渣，成形美观。
（c）、电弧和熔池区用气流保护，明弧可见，便于操作，容易实现自动化焊接。
（d）、电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，熔池小，焊接速度快，热影响区较窄，工件焊接变形小。
由于氩气价格较高，目前氩弧焊主要用于铝合金、钛合金、镁合金，以及不锈钢、耐热钢和一部分重要低合金钢构件的焊接。
2．CO2保护焊
CO2保护焊是一种比较便宜的气体保护焊方法，它常用于碳钢和低合金钢的焊接，图6表示全自动CO2保护焊。CO2 保护焊是熔化极焊接，用焊丝作电极，由送丝机构送进。CO2气体从焊炬喷嘴中以一定流量喷出，电弧引燃后，焊丝端部及熔池被CO2气体所包围，可防止空气对高温金属的侵害。但是，CO2是氧化性气体，在电弧热作用下能分解为CO和[O]。[O]与熔池中的铁、碳及其它一些合金元素反应，易造成气孔和强烈飞溅，使焊缝金属含氧量增加和金属烧损。为了保证焊接质量和焊缝的合金成分，应采用锰、硅等合金元素含量较高的焊丝。
图6 全自动CO2气体保护焊
近来开发出含硅量较高的不锈钢焊丝，采用Ar—25%CO2混合气体保护焊也可以用于不锈钢焊接。
气体保护焊也常使用药芯焊丝，这时焊芯中的粉料在电弧的热作用下起熔剂、清渣、脱氧以及调整熔池合金成分的作用。
三、等离子弧焊
等离子弧焊接实质上是一种具有压缩效应的钨极氩弧焊。等离子电弧发生装置如图7所示，在钨极和工件之间加一较高电压，经高频振荡使气体电离形成电弧。此电弧在通过具有细孔道的喷嘴，并在保护性冷气流的包围下，被强迫得压缩。因此，等离子弧焊接的电弧很细，能量高度集中，弧内的气体完全电离为电子和离子（称为等离子弧），其温度高达16000K以上。等离子弧焊接不仅具有氩弧焊的优点，还具有以下特点：
1）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，因此焊接厚度10~20mm的钢材可以不开坡口，一次焊透双面成形。
2）等离子弧焊焊接速度快，生产率高，焊后焊缝宽度和高度均匀一致，焊缝表面光洁。
3）当电流小到0。1A时，电弧仍然能稳定燃烧，并保持良好的挺直度和方向性，故等离子弧焊可焊接很薄的箔材。
但是，等离子弧焊需要专用的焊接设备和焊丝，设备比较复杂，气体消耗量大，只适合在室内焊接。
图7 等离子弧发生装置原理图
四、电子束焊接
电子束焊接是一种高能量高密度的熔化焊。它是利用空间定向高速运动的电子束，在撞击工件后将部分能量转化为热能，从而使被焊工件熔化、形成焊缝。
根据被焊工件所处的真空度大小，电子束焊可分为高真空电子束焊（简称真空电子束焊）、低真空电子束焊和非真空电子束焊。
图8 真空电子束焊示意图
目前应用最广泛的电子束焊为高真空电子束焊，如图8所示。电子枪、工件及焊接台等全部封闭在真空室内。电子枪由加热灯丝、阴极、阳极及聚焦装置等组成。当阴极被
灯丝加热到2600K时，能发射出大量电子，这些电子在阴极和阳极间的高压（25~300KV）作用下，速度可达到0．3～0．7倍的光速，经过透镜聚焦，电子束点直径约为0．1 ~ 1mm.，电子束功率密度高达106 ~108W/cm2（比电弧高100 ~1000倍）。这种高速、高能密度的电子束撞击到工件表面，动能转换成热能使金属迅速熔化，甚至汽化。熔化的金属被高压蒸汽排开，电子束就能继续撞击深层固态金属使之熔化。随着电子束向前移动，熔池向前推进，先熔化部分逐渐凝固形成焊缝。
真空电子束焊接有以下特点：
1）焊缝质量高。由于在真空中焊接，焊件金属不会被氧化、氮化，不受电极等的污染。焊缝表面平滑，内部结合好，无气孔和夹渣。因此真空电子束焊接特别适用于化学活性强、纯度高和极易被大气污染的金属，如铝、钛、钽、钼、铌、铂、镍及其合金和高合金钢等的焊接。
2）穿透能力强，熔深大。由于电子束高能量密度和高速度，焊缝深而窄，因此焊接热影响区小，基本上不产生焊接变形。能单道焊厚件（焊接钢板的厚度可达200 ~300mm）。适合焊接难熔金属。焊接不必开坡口，焊接时不必加充填金属。
3）电子束焊接参数可以在较宽范围内调节，适应性强。
4）真空电子束焊接设备复杂、造价高，焊件尺寸受真空室的限制。
电子束焊接的接头形式有对接接头、搭接接头、T型接头和角接接头。
五、激光焊
激光焊和电子束焊一样也是一种高能量密度的熔化焊。图9表示激光焊接系统。激光器发出的方向性强和高单色性的平行光，通过聚焦可以成为很小的光斑。其功率密度可达1013W/cm2，甚至比电子束还高，极易熔化和汽化金属材料与非金属材料，因此激光束作为热源已经成功地应用于焊接和切割。
激光焊接系统
根据激光器的运转方式，激光焊接可分为脉冲激光焊和连续激光焊。每种激光焊又可分为传热熔化焊和深穿入焊两种。
激光焊接的特点是：
1）能量密度大，所以加热和冷却速度快，热变形和热影响区小。激光焊适合于高速焊接精密零件以及热敏感的材料。
2）灵活性大。焊接装置与被焊工件之间无机械接触。激光既可借助偏转棱镜，亦可通过光导纤维引导到难以接近的部位进行焊接。激光可以通过透明材料的壁进行焊接。
3）适应性强。可以对带绝缘的导体直接焊接。对钢和铝之类物理性能差别很大的异种金属接头焊接效果好。
4）与电子束焊接比较，激光不产生X—射线，焊接不需要真空室。
5）设备投资大。
目前，激光焊接法能焊接工件的厚度可以从几个微米到50毫米以上。激光焊接最常用的接头形式有对接、搭接和丁字接头。但是，由于激光焊接的焦斑很小，所以接头的间隙要小，装配要求严格。房地产估价师考试备战已经开始，为了方便考生进行全面备考,小编特别对房估考生如何进行报考、备考提出了建议，并对重点预习知识、考试大纲与笔记画重点。房地产估价师职业前景可是大好，做好考试准备，事半功倍。
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正常操作时,焊接电弧长度 A 约等于焊条直径两倍 B 不超过焊条直径 C 与焊件厚度相同
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电弧长度指的是焊接过程中焊材(焊条、焊丝等）的燃烧点与母材的距离 ,选B
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内部机械加热法内部机械加热法主要有：超声波焊接、振动焊接及旋转焊接。 中塑在线 塑料百科
1超声波焊接：超声波焊接工艺在对热塑性材料或热塑性复合材料进行熔融胶合或焊接时使用很广泛。其中，焊接是依靠小振幅（1-250μm）高频率（10-70KHZ）的机械振动来使制件间相互连接，这将导致制件内部发生循环往复形变以及一定的表面粗糙度，这里的循环振动能量在热塑性材料的内部通过分子间的摩擦转变为热量，其过程类似于金属丝因往复弯折从而发热一样，或者一般材料在承受往复性载荷时也会发热。由于材料表面粗糙变形比主体材料大，使得制品的表面热量最高，其热量足以将热塑性材料熔融从而发生熔融粘合。一般情况下，为了提高坚固性，会在制件的表面人为地加工三角形的微观粗糙面。这种凸起形状一般也被称为能量导块或能量浓缩块，能够将往复性应变能量最大限度的转变为热量。因此，能量导块发生熔融并流动，从而将制件黏合。超声波焊接工艺是制件黏结工业中使用最为广泛的方法，虽然没有特别的理由来说明它为何如此受欢迎，但是，超声波焊接一般有以下优点：速度快（一般的成型时间小于1s）；易于实现自动化操作；相对低的资金投入；适用于宽范围内的热塑性材料。 中塑在线 塑料百科
&2振动焊接：振动焊接是一种应用广泛的成型工艺，可被用于大型制件的连接，封口加工等。振动焊接的焊缝强度较高，且其成型周期也只有几秒钟时间。当要求较短的成型周期且由于制件偏大而不适合采用超声波焊接时，可采用振动焊接进行加工。然而，由于其加工过程要求其焊接界面相对较平（平板），某些场合不太适合采用振动焊接工艺。如果焊接界面间存在10°左右的斜度，这是可以接受的，但我们不做推荐。在某些情况下，振动焊接工艺可以用来解决玻纤填充的聚酰胺制件的翘曲问题，因为其可以夹紧制件以使制件具有正确的几何形状。振动焊接可将不同材料的制件进行粘结或机械连接，如木纤维增强的材料与热塑性塑料。在振动焊接过程中，要相对较高的压力作用下，两制件被紧紧地夹在一起，然后在预设的作用力下，其中一制件相对另一制件发生振动，一般振动幅度在0.5-1.5mm之间。这种运动将导致摩擦生热，而产生的热量将最终使连接界面发生熔融，从而熔接在一起。 中塑在线 塑料百科
一般的振动焊接设备包括以下几个主要部分：驱动单元，最常见的驱动装置的设计是电磁驱动系统与弹簧结合在一起；固定装置，固定设备必须对制件形成一定的支撑，以防止制件发生移动或损坏。另外，固定装置还必须保证夹紧力的有效传递。由于夹紧压力可能高达8MPa，所以制件及夹具必须具有足够的刚度；控制系统，一般使用最多的为可编程控制器（PLC）。 中塑在线 塑料百科
3旋转焊接：旋转焊接成型一般应用于具有圆形或圆柱形焊接线时的制件焊接过程，但是，焊件本身并非圆形形状。该焊接过程包括将其中一件焊件平稳安装好，并旋转另一焊件。为保证两焊件能够对齐并进行加热，还需要施加一定的预载荷。旋转焊接的一个优点是其成型周期相对较快人，一般只有1-5s；另外，相对其他的摩擦焊接过程来说，如线性振动焊接或轨道焊接过程，旋转焊接所需要的设备资金投入也相对较少。旋转焊接还可以在水下进行，这是其独特的优势。其中，充液式定向罗盘的焊接过程正是利用了旋转焊接的这个优点来进行焊接的。旋转焊接还可以应用在真空密封领域的加工。对于旋转焊接，具有三种变化形式分别是：惯性式旋转焊接模式、驱动式旋转焊接模式、角式旋转焊接。典型的旋转焊接成型的设备，其结构一般包括以下几个主要部分：发电设备/电源、控制器、传动机构、下夹具和上夹具。 中塑在线 塑料百科
内部电磁加热法内部电磁加热法主要有：红外线加热/激光加热、射频/介电焊接、微波加热焊接。 中塑在线 塑料百科
1红外线加热/激光加热：塑料制品的红外焊接（IR）以及激光焊接工艺已经使用很多年了，但仅在最近几年，随着激光设备以及激光二极管材料价格的下降，以及对制件焊接性能要求的越来越高，才使得红外或激光焊接工艺使用更加广泛。红外辐射源一般包括激光、石英灯以及硅热管。每一种辐射能的发射都具有独特性，通常在选择某种辐射源时，都需要考虑其决定性因素。最基本的激光焊接形式是两表面同时采用激光加热，并同时发生熔接。 中塑在线 塑料百科
2射频/介电焊接：射频焊接（RF），一般也被称为高频介电焊接，是一种依靠电解质滞后损失来对热塑性塑料内部进行加热的焊接工艺，一般主要用来焊接PVC囊袋，如医疗领域的内静脉点滴袋等，也应用于书本与文件的封面焊接。RF焊接具有快速成型的优点，其焊接过程一般只需要2-5s，同时也不需要特殊的接口设计，并且可用于表面外观焊接。RF焊接几乎是薄板材或薄膜的专用焊接工艺，其厚度一般在0.03-1.27mm之间，这主要取决于材料及不同的应用。RF焊接只局限于薄膜件的主要原因是因为需要产生强电场区域，而这只能在电极相距很近的时候才能产生（0.03-1.27mm）。如果焊接电极相距太远，电场密度将会很低，不足于进行有效的加热及熔融塑料。另外，对于需要焊接的材料，要求其具有一定的电学相关性也是很重要的，其中一种是具有较高的介电常数，一般大于2，这使材料允许通过较大的电流，在较低的电极电压下促进加热。对RF焊接而言，材料具有较大的介电损失是很重要的。RF/介电焊接工艺，有两种变异形式：RF焊接/密封和RF切割及焊接/密封。 中塑在线 塑料百科
3微波加热焊接：采用微波辐射来对热塑性材料进行焊接是一种相对新型的焊接工艺。由于焊腔的内部可能产生驻波，导致微波焊接的加热可能产生不均匀性。为了尽量减小加热的不均匀性，可以通过采用搅拌装置将辐射波混乱，或者更普通一点的是可在微波炉内旋转或平移制件。在几乎所有的微波焊接过程中，为了增强微波的吸收，一般在熔合线处会放置其他物料的衬垫。由于大多数塑料相对微波来说是透明的，从而缩短了加热时间。焊接时，衬垫（插件）一般作为热耗品，加热时会从黏合线处流出；如果焊接结束后，衬垫仍然留在胶合线处，则其可以重新加热并重新黏合。 中塑在线 塑料百科
外部加热法外部加热法主要有：热气焊接、挤出焊接、嵌入式感应焊接、嵌入式电阻焊接。 中塑在线 塑料百科
1热气焊接：热气焊接是一种采用热气来加热及熔融焊接填充棒，并将其填充焊口处进而熔接的焊接方法。热气焊接是一种灵活的焊接工艺，可以对小型制件或大型结构制件及容器进行短行程的焊接或样品焊接。热气焊接具有手动焊接模式，快速焊接模式及自动焊接模式。 中塑在线 塑料百科
2挤出焊接：挤出焊接工艺是一种非常类似于热气焊接的焊接工艺，其基质材料的焊接表面通过热气加热，而焊料棒则是在焊口处直接被挤出。挤出机上的焊鞋被用于施加焊接压力。挤出焊接可被用于容器和管道结构、衬片的焊接及地膜的密封焊接等领域。 中塑在线 塑料百科
3嵌入式感应焊接：将待焊接材料与导电金属纤维或铁磁材料的复合组成的衬垫放置于焊接口区域处，并在该区域施加磁场。在交变磁场中，导电材料内部将产生涡电流，进而导致电阻发热。对置于交变磁场中的铁磁材料而言，其内部产生磁滞热，无论哪种情况，衬垫内产生的热量都将导致衬垫内部的聚合物材料以及制件表面的材料发生熔融。为了使熔融分子间发生扩散与缠结，衬垫内的材料必须与焊接材料一致或能够与待焊接材料相容。焊接结束后，关闭电磁场，使制件在一定的压力下冷却，衬垫也将成为焊接件内部组成的一部分。嵌入式感应焊接系统一般包括电源、感应线圈、夹具以及衬垫。感应电源是将线电压源转变为频率在20kHz-8MHz的高频电源。感应线圈直接与电源相连，在高频电源下，产生交变磁场。 中塑在线 塑料百科
4嵌入式电阻焊接：嵌入式电阻焊接是一种简单的焊接工艺，可以应用于几乎所有的热塑性塑料及热塑性复合材料。该工艺包括将直流或低频交流电通入到制件之间的导电嵌件中，通过电阻加热，使嵌件温度升高到玻璃化转变温度以上（Tg）或待焊接的热塑性材料的熔融温度以上（Tm），然后将制件黏合。根据不同的接口形式以及不同的应用场合，焊接压力可以来自于管内的热扩张或者是由焊接系统提供。在由管内扩张提供压力时，制件间的结合缝隙误差对焊接质量具有重要的影响。嵌入式电阻焊接常被应用于具有高稳定性要求及可以调整嵌件成本的领域。嵌入式电阻焊接完成后，嵌件（一般为金属）保留在制件内部，这是回收过程中需要考虑的重要问题，因为粉碎的材料中可能含有一部分的嵌件材料。由于嵌件的组分与基质材料的不同，受载时还可能成为应力集中点。此外，根据应用场合以及使用环境，对于金属性的嵌件来说，有时还会发生腐蚀作用。 中塑在线 塑料百科
故障原因⑴焊接切割作业时，尤其是气体切割时，由于使用压缩空气或氧气流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅（较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方），当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时，就可能会发生火灾和爆炸事故。 中塑在线 塑料百科
⑵在高空焊接切割作业时，对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净，作业人员在工作过程中乱扔焊条头，作业结束后未认真检查是否留有火种。 中塑在线 塑料百科
⑶气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器，工作前未按要求检查焊（割）炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。 中塑在线 塑料百科
⑷气瓶存在制定方面的不足，气瓶的保管充灌、运输、使用等方面存在不足，违反安全操作规程等。 中塑在线 塑料百科
&&& ⑸乙炔、氧气等管道的制定、安装有缺陷，使用中未及时发现和整改其不足。 中塑在线 塑料百科
⑹在焊补燃料容器和管道时，未按要求采取相应措施。在实施置换焊补时，置换不彻底，在实施带压不置换焊补时压力不够致使外部明火导入等。 中塑在线 塑料百科
防范措施⑴焊接切割作业时，将作业环境10M范围内所有易燃易爆物品清理干净，应注意检查作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体，以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内可燃易爆物质，以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。 中塑在线 塑料百科
⑵高空焊接切割时，禁止乱扔焊条头，对焊接切割作业下方应进行隔离，作业完毕应做到认真细致的检查，确认无火灾隐患后方可离开现场。 中塑在线 塑料百科
⑶应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶，在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。 中塑在线 塑料百科
⑷对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理，对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。 中塑在线 塑料百科
⑸焊补燃料容器和管道时，应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时，置换应彻底，工作中应严格控制可燃物质的含影实施带压不置换法时，应按要求保持一定的电压。工作中应严格控制其含氧量。要加强检测，注意监护，要有安全组织措施。 中塑在线 塑料百科
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