焊接与切割的基本原理及分类

(一)基本原理
　　在金属结构及其它机械产品的制造中常需将两个或两个以上的零件按一定的形式和尺寸联接在一起，这种联接通常分两大类，一类是可拆卸的联接，就是不必损坏被联接件本身就可以将它们分开、如 ... 　　( 一) 基本原理
　　在金属结构及其它机械产品的制造中常需将两个或两个以上的零件按一定的形式和尺寸联接在一起，这种联接通常分两大类，一类是可拆卸的联接，就是不必损坏被联接件本身就可以将它们分开、如螺栓联接等，见图1 —1 。另一类联接是永久性联接，即必须在毁坏零件后才能拆卸，如焊接。

图1—1
机械联接

(a)螺栓联接　　(b)铆钉联接

　　焊接就是通过加热或加压，或两者并用，并且使用或不用填充材料，使工件达到结合的方法。
　　为了获得牢固的结合，在焊接过程中必须使被焊件彼此接近到原子间的力能够相互作用的程度。为此，在焊接过程中，必须对需要结合的地方通过加热使之熔化，或者通过加压( 或者先加热到塑性状态后再加压) ，使之造成原子或分子间的结合与扩散，从而达到不可拆卸的联接。
　　( 二) 焊接方法的分类
　　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、压力焊和钎焊三大类。

图1—2
永久性联接焊接

　　熔化焊是利用局部加热的方法将联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，增强了金属原子的功能，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，原子之间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。
　　压力焊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，燃后施加一定压力，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力焊方法。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，这种压力焊的方法有冷压焊、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，然后使其渗透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联接的工艺，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、感应钎焊等多种方法。
　　焊接方法的分类可见图1 —3 所示。

图1—3
焊接的分类

　　( 三) 切割的方法和分类
　　按照金属切割过程中加热方法的不同大致可以把切割方法分为火焰切割、电弧切割和冷切割三类。
　　1 ．火焰切割
　　按加热气源的不同，分为以下几种。
　　(1) 气割
　　气割( 即氧—乙炔切割) 是利用氧—乙炔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。
　　(2) 液化石油气切割
　　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，所使用的割炬也有所不同：它扩大了低压氧喷嘴孔径及燃料混合气喷口截面，还扩大了对吸管圆柱部分孔径。
　　(3) 氢氧源切割
　　利用水电解氢氧发生器，用直流电将水电解成氢气和氧气，其气体比例恰好完全燃烧，温度可达2800 ～3000 ℃，可以用于火焰加热。
　　(4) 氧熔剂切割
　　氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法为氧熔剂切割。
　　2 ．电弧切割
　　电弧切割按生成电弧的不同可分为：
　　(1) 等离子弧切割
　　等离子弧切割是利用高温高速的强劲的等离子射流，将被切割金属部熔化并随即吹除、形成狭窄的切口而完成切割的方法。
　　(2) 碳弧气割
　　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
　　切割后工件相对变形小的切割方法有：
　　(1) 激光切割
　　激光切割是利用激光束把材料穿透，并使激光束移动而实现切割的方法。
　　(2) 水射流切割
　　水射流切割是利用高压换能泵产生出200 ～400MPa 的高压水的水束动能，来实现材料的切割。