焊是借助于能源,使两个分离的物体产生原子(分子)间结合而连接成整体的过程 。采用焊接方法不仅可以连接金属材料,如钢材、铝、铜、钛等;还能连接非金属,如塑料、陶瓷;甚至还可以解决金属和非金属之间的连接,我们统称为工程焊接。用焊接方法制造的结构称为焊接结构,又称工程焊接结构。

根据对象和用途大致可分为建筑焊接结构、贮罐和容器焊接结构、管道焊接结构、导电性焊接结构四类,我们所称的建筑钢结构包含了这四类焊接结构。选用的结构材料是钢材,而且大多为普通碳素钢和低合金结构钢,主要的焊接方法有手工电弧焊、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

依靠电弧的热量进行焊接的方法称为电弧焊,手工电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊,是建筑钢结构焊接中最常用的方法。

手工电弧焊的原理,如图7—1所示,焊条和焊件就是两个电极产生电弧,电弧产生大量的热量,熔化焊条和焊件。焊条端部熔化形成熔滴,过渡到熔化的焊件的母材上融合,形成熔池并进行一系列复杂的物理——冶金反应。随着电弧的移动,液态熔池逐步冷却、结晶,形成焊缝。

在高温作用下,冷敷于电焊条钢芯上的药皮熔融成溶渣,覆盖在熔池金属表面 ,它不仅能保护高温的熔池金属不与空气中有害的氧、氮发生化学反应,并且还能参与熔池的化学反应和渗入合金等,在冷却凝固的金属表面,形成保护渣壳。

(2)气体保护电弧焊

又称为熔化极气体电弧焊,以焊丝和焊件作为两个极,两极之间产生电弧热来熔化焊丝和焊件母材,同时向焊接区域送入保护气体,使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材与周围的空气隔开,焊丝自动送进,在电弧作用下不断熔化,与熔化的母材一起融合,形成焊缝金属。其原理如图7—2所示。这种焊接法简称GMAW(Gas Metal Arc

Welding)由于保护气体的不同,又可分为CO2气体保护电弧焊,是目前最广泛使用的焊接法,特点是使用大电流和细焊丝,所焊接速度快、熔深大、作业效率高。

(3)自保护电弧焊

自保护电弧焊曾称为无气体保护电弧焊。与气体保护电弧焊相比抗风性好,风速达10m/s时仍能得到无气孔而且力学性能优越的焊缝。由于自动焊接,因此焊接效率极高。焊枪轻,不用气瓶,因此操作十分方便,但焊丝价格比CO2保护焊要高。

(4)埋弧焊

埋弧焊是电弧在可熔化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电弧焊。向熔池连续不断送进的裸焊丝,既是金属电极,也是填充材料,电弧在焊剂层下燃烧,将焊丝、母材熔化而形成熔池。熔融的焊剂成熔渣,覆盖在液态金属熔池的表面使高温熔池金属与空气隔开。焊剂形成熔渣除了起保护作用外,还与熔化金属参与冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。

(5)窄间隙焊接

本方法是利用已有的气体保护焊的特别技术,具有焊接接头的坡口截面面积比手工电弧焊或气体保护焊的坡口截面面积小,这是本方法的特点 。

窄间隙焊接可以在平焊、横焊和立焊位置进行,横焊适合工程现场的柱接头,平焊和立焊分别适合于工厂内箱形柱的角接头和柱与梁的焊接。

(6)螺柱焊接

螺柱焊接是在螺柱与母材之间通以焊接电流,使相互接触的局部加热并接合的方法,主要用于抗剪连接件及混凝土锚栓等的焊接,另外还广泛用于安装隔热材料和隔音材料的连接件。

(7)点焊

首先这里指的点焊不同于建筑钢结构构件组装中的点焊,它是一种电阻焊,在焊接区直接通电,利用其电阻发热局部提高被焊部位的温度,在压力作用下接合的方法。点焊在汽车工业、家用电器中常用,钢结构中复杂接头也有采用点焊的。