第二章熔化焊与热切割基础知识

第一节焊接与热切割概述

一、焊接的基本原理及分类

焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两个同种或异种工件产生原子间结合的加工工艺和连接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。

按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点，可以将焊接方法分为熔化焊、压焊和钎焊三大类。

熔化焊是利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法。在加热的条件下，增强了金属原子的动能，促进原子间的相互扩散，当被焊接金属加热至熔化状态形成液态熔池时，原子可以充分扩散和紧密接触，因此冷却凝固后，即可形成牢固的焊接接头。常见的气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护焊、等离子弧焊等均属于熔化焊的范畴。

压焊，顾名思义是利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法。这类焊接有两种形式，一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头，如锻焊、接触焊、摩擦焊和气压焊等就是这种类型的压焊方法。二是不进行加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头，这种压焊的方法有冷压焊、爆炸焊等。

钎焊是把比被焊金属熔点低的钎料金属加热熔化至液态，然后使其填充到被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。焊接时被焊金属处于固体状态，工件只适当地进行加热，没有受到压力的作用，仅依靠液态金属与固态金属之间的原子扩散而形成牢固的焊接接头。钎焊是一种古老的金属永久连接工艺，但由于钎焊的金属结合机理与熔焊和压焊是不同的，并且具有一些特殊的性能，所以在现代焊接技术中仍占有一定的地位。常见的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊和感应钎焊等。焊接方法的分类如图2-1所示。

图2—1焊接方法的分类

二、热切割的基本原理及分类

切割分为火焰切割、电弧切割和冷切割三类。热切割是指采用热能、电能金属加热到其熔化温度以上，并使金属保持在熔化或半熔化状态，再利用流体动力将金属去除、吹开或燃烧，达到切割或去除金属的工艺方法。

1.火焰切割

按加热气源的不同，火焰切割可分为气割、液化石油气切割、氢氧源切割、氧熔剂切割。气割(即氧乙炔切割)是利用氧乙炔切割预热火焰使金属在纯氧气流中能够剧烈燃烧,生成熔渣和放出大量热量的原理而进行的。液化石油气切割的原理与气割相同，不同的是液化石油气的燃烧特性与乙炔气不同，所以割炬也有所不同：它扩大了低压氧喷嘴孔径及燃料混合气喷口截面，还扩大了吸管圆柱部分孔径。氢氧源切割是利用水电解氢氧发生器，用直流电将水电解成氢气和氧气，其气体比例为恰好完全燃烧，温度可达~℃，可以用于火焰加热。氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其他熔剂，利用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法。

2.电弧切割

电弧切割按生成电弧的不同可分为等离子弧切割和碳弧气割。等离子弧切割是利用高温高速的强劲等离子射流，将被切割金属熔化并随即吹除，形成狭窄的切口而完成切割的方法。碳弧气割是使用碳棒与工件之间产生的电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现切割的方法。

3.冷切割

冷切割的主要切割方法有激光切割和水射流切割。

三、焊接与热切割特种作业与安全技术

特种作业是容易发生人员伤亡事故，对操作者本人、他人及周围设施的安全有重大危害的作业。直接从事这些作业的人员，即特种作业人员，他们的安全技术素质及行为对于安全状况是至关重要的，许多重大、特大事故就是因为这些作业人员的违章造成的。鉴于特种作业人员在安全生产工作中的重要性，《劳动法》(矿山安全法煤炭法》等法律法规都对特种作业人员的培训、考核、管理提出了要求，原劳动部也曾颁发《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》(劳安字[]31号)、《矿山特种作业人员安全操作资格考核规定》(劳部发[]35号，已废止)等规章。特种作业人员的培训、考核、发证工作，已经成为安全生产监督管理的一项基本内容。

职工在焊接切割工作过程中需要与各种易燃易爆气体、压力容器和电机电器等接触。焊接过程中也会产生有毒气体、有害粉尘、弧光辐射、高频电磁场、噪声和射线等。上述危害因素在一定条件下可能引起爆炸、火灾造成烫伤、急性中毒(锰中毒)，或造成血液疾病、电光性眼炎和皮肤病等职业病，此外还可能危及设备、厂房和周围人员安全、给国家和企业带来不应有的损失。

随着焊接新技术的不断出现，劳动保护的措施也要不断地发展才能适应安全工作的需要。焊接安全技术研究的主要内容是防火、防爆、防触电以及在尘毒、磁场、辐射等条件下如何保障工人的身心健康实现安全操作。焊接工人只有详细了解焊接生产过程的特点和焊接工艺、工具及操作方法，才能深刻地理解和掌握焊接安全技术的措施，严格地执行安全规程和实施防护搢施，从而保证安全生产,避免发生事故。