焊是借助于能源,使兩個分離的物體產(chǎn)生原子(分子)間結(jié)合而連接成整體的過程 。采用焊接方法不僅可以連接金屬材料,如鋼材、鋁、銅、鈦等;還能連接非金屬,如塑料、陶瓷;甚至還可以解決金屬和非金屬之間的連接,我們統(tǒng)稱為工程焊接。用焊接方法制造的結(jié)構(gòu)稱為焊接結(jié)構(gòu),又稱工程焊接結(jié)構(gòu)。

根據(jù)對象和用途大致可分為建筑焊接結(jié)構(gòu)、貯罐和容器焊接結(jié)構(gòu)、管道焊接結(jié)構(gòu)、導電性焊接結(jié)構(gòu)四類,我們所稱的建筑鋼結(jié)構(gòu)包含了這四類焊接結(jié)構(gòu)。選用的結(jié)構(gòu)材料是鋼材,而且大多為普通碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼,主要的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護焊、自保護電弧焊、埋弧焊、螺柱焊、點焊等。

(1)手工電弧焊

依靠電弧的熱量進行焊接的方法稱為電弧焊,手工電弧焊是用手工操作焊條進行焊接的一種電弧焊,是建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接中最常用的方法。

手工電弧焊的原理,如圖7—1所示,焊條和焊件就是兩個電極產(chǎn)生電弧,電弧產(chǎn)生大量的熱量,熔化焊條和焊件。焊條端部熔化形成熔滴,過渡到熔化的焊件的母材上融合,形成熔池并進行一系列復雜的物理——冶金反應。隨著電弧的移動,液態(tài)熔池逐步冷卻、結(jié)晶,形成焊縫。

在高溫作用下,冷敷于電焊條鋼芯上的藥皮熔融成溶渣,覆蓋在熔池金屬表面 ,它不僅能保護高溫的熔池金屬不與空氣中有害的氧、氮發(fā)生化學反應,并且還能參與熔池的化學反應和滲入合金等,在冷卻凝固的金屬表面,形成保護渣殼。

(2)氣體保護電弧焊

又稱為熔化極氣體電弧焊,以焊絲和焊件作為兩個極,兩極之間產(chǎn)生電弧熱來熔化焊絲和焊件母材,同時向焊接區(qū)域送入保護氣體,使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近的母材與周圍的空氣隔開,焊絲自動送進,在電弧作用下不斷熔化,與熔化的母材一起融合,形成焊縫金屬。其原理如圖7—2所示。這種焊接法簡稱GMAW(Gas Metal Arc

Welding)由于保護氣體的不同,又可分為CO2氣體保護電弧焊,是目前最廣泛使用的焊接法,特點是使用大電流和細焊絲,所焊接速度快、熔深大、作業(yè)效率高。

(3)自保護電弧焊

自保護電弧焊曾稱為無氣體保護電弧焊。與氣體保護電弧焊相比抗風性好,風速達10m/s時仍能得到無氣孔而且力學性能優(yōu)越的焊縫。由于自動焊接,因此焊接效率極高。焊槍輕,不用氣瓶,因此操作十分方便,但焊絲價格比CO2保護焊要高。

(4)埋弧焊

埋弧焊是電弧在可熔化的顆粒狀焊劑覆蓋下燃燒的一種電弧焊。向熔池連續(xù)不斷送進的裸焊絲,既是金屬電極,也是填充材料,電弧在焊劑層下燃燒,將焊絲、母材熔化而形成熔池。熔融的焊劑成熔渣,覆蓋在液態(tài)金屬熔池的表面使高溫熔池金屬與空氣隔開。焊劑形成熔渣除了起保護作用外,還與熔化金屬參與冶金反應,從而影響焊縫金屬的化學成分。

(5)窄間隙焊接

本方法是利用已有的氣體保護焊的特別技術(shù),具有焊接接頭的坡口截面面積比手工電弧焊或氣體保護焊的坡口截面面積小,這是本方法的特點 。

窄間隙焊接可以在平焊、橫焊和立焊位置進行,橫焊適合工程現(xiàn)場的柱接頭,平焊和立焊分別適合于工廠內(nèi)箱形柱的角接頭和柱與梁的焊接。

(6)螺柱焊接

螺柱焊接是在螺柱與母材之間通以焊接電流,使相互接觸的局部加熱并接合的方法,主要用于抗剪連接件及混凝土錨栓等的焊接,另外還廣泛用于安裝隔熱材料和隔音材料的連接件。

(7)點焊

首先這里指的點焊不同于建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件組裝中的點焊,它是一種電阻焊,在焊接區(qū)直接通電,利用其電阻發(fā)熱局部提高被焊部位的溫度,在壓力作用下接合的方法。點焊在汽車工業(yè)、家用電器中常用,鋼結(jié)構(gòu)中復雜接頭也有采用點焊的。