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二、气焊焊接工艺
气焊是用气体火焰为热源的一种焊接方法。应用最多的是以乙炔气作燃料的氧一乙炔火焰。由于设备简单使操作方便，但气焊加热速度及生产率较低，热影响区较大，且容易引起较大的变形。气焊可用于很多黑色金属、有色金属及合金的焊接。一般适用于维修及单件薄板焊接。
（1）气焊工艺参数的选择
①火焰类型的选择。火焰类型取决于焊接母材的材质。碳钢类材料多采用中性火焰焊接，其他材料则有使用碳化焰或氧化焰的。
各类火焰适用范围见表5-1。
②焊嘴的选择。焊嘴的大小与火焰的能率有关。单位时间内火焰所提供的热能的大小代表火焰的能率。大号的焊嘴，火焰能率高，适于厚板的焊接。表5-2给出了H01-6型焊炬配用各种焊嘴适用范围。
汽车钣金件金属板厚多在1. 5mm左右，因此，2号焊嘴使用最多。
③焊丝与焊剂的选择。
a．焊丝的选择。焊丝材料应选用与焊件相同的材料，汽车钣金件多为低碳钢板，选用一般铁丝即可。对于不同材料和性能的焊件，应采用不同的焊丝。表5-3分别列出了碳素钢、合金钢、灰铸铁、铜合金、铝合金等材料的气焊用的焊丝。
b.焊剂的选择。气焊过程中，金属中的某些成分易发生氧化，生成难熔的氧化物。焊剂的主要作用就是防止氧化的发生并将难熔性氧化物转化为可熔性盐类，同时使生成的杂质浮于焊道表面，防止焊缝产生气孔和夹渣。使用时，可将焊剂先涂在零件焊接处，也可在焊接时将焊丝粘上焊剂填到焊缝中。常见焊剂见表5-4。
c．焊丝直径的选择。选择焊丝直径与焊件厚度、坡口形式和操作方式有关。焊丝过细，焊接时焊件尚未熔化而焊丝已熔化下滴，焊接不良；焊丝过粗，则焊件熔化而焊丝尚未熔化，势必增加焊件接头区加热时间，使金相组织改变，降低了焊接质量。同样条件下，采用左焊法和右焊法，焊丝直径也不相同。焊件厚度小于15mm时，不同焊接方法可按以下经验公式估算焊丝直径：左焊法焊丝直径＝（板厚/2+1） （mm）右焊法焊丝直径＝板厚/2 （mm）对于薄板的焊接，焊丝直径与厚度相同即可。当焊件厚度大于15mm时，所选焊丝直径一般为6～8mm。
④焊嘴与焊丝的倾角选择。焊枪的倾角是指焊嘴与焊件平面的倾斜角度。倾角的大小由焊件的厚度、熔点、导热性来决定。一般厚度大、熔点高、导热快的焊件，采用大的倾角。
图5-2所示为焊接低碳钢材料时，倾角与板厚之间的关系。若为熔点高或导热快的其他金属材料时，可在此角度值的基础上增加5 °～10 °。
⑤焊接方向的选择。气焊图的操作方法有左焊法和右焊法两种。焊炬从右向左移动的焊接方法称为左焊法；焊炬从左向右移动的焊接方法称为右焊法，如图5-3所示。
左向焊是焊枪从右向左移动，火焰背对焊缝而指向未焊部位。此焊法操作较为简便，焊接薄板件和低熔点金属时，可减少焊件受热变形和烧穿的可能。同时，火焰对焊口}i.未焊部位有一定预热作用，焊接速度较快。
右向焊是焊枪从左向右移动，火焰指向焊缝已焊部位。火焰使焊缝周围的空气对其影响较小，能很好地保护熔池内金属，且焊缝冷却速度慢，金属组织得以改善，使焊缝质量优化。但此法操作难度大，不易掌握，多用于厚板材料的焊接。
对于较长的焊缝，应事先间隔焊上若干点，以保持整个焊缝位置相对固定，然后采取分段或逆向焊接完成整个焊缝的焊接，如图5-4所示之顺序I、II、III。
焊接中途停顿后，应将原熔池和附近焊缝重新熔化后才能继续焊接，重叠部分不应小于6mm。开始起焊时，由于焊件温度较低，可加大焊嘴与焊件的倾角，加快预热速度；当起焊处形成白亮的熔池时，再减小倾角进入正常焊接；焊接收尾时，焊件温度较高，应减小倾角，加快送焊丝速度和焊接速度，直到熔池填满，火焰再慢慢离开。
（2）气焊设备的组装气焊设备应正确地组装在一起，才能使用。
组装时，先将气瓶安全帽拆下并清洁阀口，分别安装上乙炔和氧气高压阀，然后装上橡胶管（需用压缩空气吹净），最后再装上焊枪或割炬，连接各部位要求紧固、可靠、无泄漏。
使用时，先稍微开启焊枪上的乙炔调节阀。在确保乙炔调节阀上的螺杆旋松的前提下，再慢慢开启乙炔气瓶阀。阀门打开的速度不宜过快，以免误操作时损坏调压阀内的膜片和输出压力表。然后顺时针转动螺杆，达到所需工作压力时，将调节阀关闭。用伺样方法，将氧气的输出压力调至规定值。
点火时，应先开启乙炔阀，点火后再慢慢开启氧气阀，并根据需要调节氧气和乙炔的比例，以获得焊接用火焰。
焊接结束时，应先关闭乙炔阀，随后关闭氧气阀。
（3）焊接前焊件的准备焊接前应对焊件的焊接部位进行清理，清除锈迹、油脂及其他杂质，以保证焊接质量。焊接8mm以上厚的板件时，应考虑在焊接部位做坡口，以保证焊接时有足够的熔深及焊接强度。
（4）焊枪和焊丝的移动方式焊枪和焊丝沿焊口移动的同时，应对焊缝做横向的摆动，使两侧母材熔融均匀。其目的在于使焊缝金属熔透而又不致将焊件烧穿；搅动熔池，使各种非金属杂质及气体从熔池中排出，提高焊道的质量。选择何种移动方式，主要与焊缝状态、空间位置、焊件厚度和焊缝尺寸等因素有关。焊枪和焊丝常用移动方式如图5-5所示。
（5）焊接形式和焊接方法焊接时，根据焊件各种连接方式（如图5-6所示）和焊缝的空间位置（如图5-7所示），可以把焊接作业分为以下六种形式。不同形式的焊接作业应采取不同的焊接方法。主要焊接作业的不同位置采用的焊接操作方法见表5-5。
①对接焊。又称为平焊，如图5-8所示。焊接时，焊件间应留出相当于板厚的间隙。其特点是熔池中熔融金属不会外流，渗透性良好，操作较容易，是最常见的一种焊接形式。
②搭接焊。搭接焊在施焊中应使用中性焰，先将焰芯离开上板6mm左右，使下板得到更多的加热机会。当熔池形成后，再将焰心靠近上板并加入焊丝，焊丝的位置也应靠近上板，并在火焰与上板之间移动，再将焰心指向下板，直到形成新的熔池，如此反复。
③角焊和T形焊。焊接时应适当减小焊枪角度，以增大加热面积，避免焊件过热穿透及夹渣现象。
④立焊。图5-9所示为立焊操作示意图。
立焊时由于熔池内液态的金属容易下淌，使焊缝的形成比较困难。操作要领如下：
a.焊接火焰应倾斜向上，并与焊件成60°夹角（见图5-9所示）。焊丝与焊件间应成30°～50°角，并作环形移动，将熔化的金属均匀地一层层地堆敷上去，但要注意少加焊丝。
b．熔池面积不能过大、过深。厚板焊接时，焊嘴不要做横向摆动，仅做上下跳动，有利于控制熔池温度。
c．适当提高焊接速度，并将火焰较多地集中在焊丝上，可防止熔池温度过高，避免熔池金属下淌。
d．应采用由下向上的焊接方向，熔池形状以扁圆或椭圆形为宜，不要形成上下尖形的熔池。焊接薄板时，因熔池体积较小，焊枪可做较小的横向摆动，这样有利于疏散熔池中热量，并将熔融金属吹到两侧，从而形成较好的焊接品质。
⑤横焊。横焊时应采用左向焊法，火焰倾斜向前、向上，用火焰的吹力托住熔池金属，使之不发生下淌。焊丝始终插在熔池之中，并不断把熔化的金属向上拨动。应选择比平焊小的火焰能率，严格控制熔池温度
⑥仰焊。图5-10所示为仰焊操作示意图。仰焊是指焊件在焊接火焰上方，操作人员需仰视焊件并进行焊接作业。
仰焊作业难度最大，熔池金属容易滴落，造成渗透性差，同时焊接姿势困难，劳动条件差。操作时需注意的事项如下：
a．尽可能选择较小的火焰能率，所用焊枪和焊嘴均应比相同焊件平焊时小一号。焊接时应严格控制熔池的温度和大小，确保熔化的金属快速凝固。
b．宜选用较小直径的焊丝以薄层堆敷上去。若焊接较厚或有坡口的焊件时，应分层施焊。第一层应保证焊透，以后各层应保证熔合良好。
c．对接接头仰焊时，焊嘴与工件应成60°～80°角，焊丝与焊件应成35°～55°夹角。，用焊丝挡住部分火焰，并利用火焰的吹力托住熔池金属。施焊过程中，焊丝应作“之”字形移动，并始终浸在熔池内，焊嘴则应作扁圆形运动。
d．仰焊时，应特别注意作业安全和焊接姿势，做好必要的防护工作。
（6）焊接缺陷分析
①焊接过程中未焊透的原因分析。焊接后检查焊件接头底部，如果有未完全熔透的现象，称为未焊透。如图5-11所示的未焊透，不仅降低了焊缝的力学性能，而且容易在缺口及末端处形成应力集中，从而使焊缝产生裂纹。
造成未焊透的主要原因分析如下：
a． 焊前处理不佳。焊件接口处清理不净，如存在氧化物、油污等。
b．坡口处理不良。焊件坡口角度过小、接口不整齐、间隙太小等。
c．焊嘴型号不对。所选焊嘴号码过小，以及火焰能率不够，或焊接速度过快。
d．散热速度过快。焊件的散热速度过快，使熔池存在的时间短，以致填充金属与母材之间未能充分熔合。
②焊接过程中咬边的原因分析。由于焊接工艺参数选择或操作方法不当，使母材沿焊缝部位产生沟槽或凹陷称为咬边。
图5-12所示的咬边缺陷，会降低焊缝的接合强度，并且也容易引起应力集中，承载后有可能在咬边处产生裂纹。一般焊接要求咬边的深度不允许超过0. 5mm。
造成咬边的原因分析如下：，
a.火焰能率过大、焊嘴倾角不正确、焊嘴与焊丝摆动不当等。气焊操作中，不论采用哪种焊法，都要使焊丝带住铁液，不使其下流。
b．火焰应正对焊缝中心，熔池不宜过大，且焊丝的运动范围应达到熔池边缘，这样就能有效地防止咬边现象的发生。
③焊接过程中焊缝夹渣的原因分析。焊后在焊缝残留一定数量的熔渣，称为夹渣。图5-13所示的夹渣不仅会降低焊缝的塑性与韧性，而且夹渣处也会引起应力集中，造成焊接裂纹。
造成焊缝夹渣的主要原因有：
a． 焊丝选择不当，坡口边缘有污物；
b．焊接过程中火焰能率控制得过小，使熔池金属和熔渣受热不足，造成熔池金属流动性差，熔渣浮不上来；、
c．熔池金属冷却速度过快，使熔渣尚未浮出焊缝就已凝固；
d．焊丝和焊嘴角度不正确等。
④焊接过程中焊缝中或表面形成气孔的预防措施。熔池中的气泡在熔融金属凝固前，未能及时逸出，使之残留在焊缝中而形成的空穴，称为气孔。
在焊缝中或表面形成气孔，不仅使焊缝金属的有效工作截面减小，降低了焊缝的力学性能，而且还破坏了焊缝的致密性，造成渗漏。在气孔边缘处，容易形成应力集中，使焊缝的塑性和韧性降低。
防止造成气孔的有效措施有：
a．正确选用合格的焊丝和焊剂；
b．焊前彻底清除坡口两侧20～30mm范围内的油污、锈迹和其他污物；
c．施焊过程中添加焊丝时要均匀，焊嘴和焊丝的横向摆动要一致且不能过快、过大，注意加强火焰对熔池温度的保护；
d．焊剂应妥善保存，不使用受潮的焊剂；
e．对于较大的焊件，焊前应采取预热措施；
f．选择合适的焊接速度且焊接时速度要均匀；
g．在焊接终了和中途停顿时，应缓慢撤离焊接火焰，防止熔池冷却速度过快，从而让气体充分逸出。
⑤焊接过程中产生焊接裂纹的预防措施。在焊接应力及其他致脆因素作用下，使焊缝局部金属结合力遭到破坏，从而形成新的金属界面并表现为焊接裂纹。根据裂纹的形成温度，可分为热裂纹和冷裂纹。
焊接裂纹是最危险的焊接缺陷。它严重地影响着焊接结构的使用性能和安全可靠性能，是造成许多焊件结构性破坏事故的直接原因。焊接裂纹除降低了焊缝的强度外，还因为裂纹末端的尖锐缺口，将引起应力集中，使裂纹延伸直至整个焊缝遭到破坏。
a．热裂纹及其预防措施。在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹，称为热裂纹（也称凝固裂纹）。热裂纹的显著特征是断口呈蓝黑色，即金属因过热被高温氧化后形成的颜色。防止产生热裂纹的主要措施是：
·严格控制母材和焊丝中碳、硫、磷的含量；焊接时应避免出现凹坑，在气温较低场所焊接或中途停顿时，应注意填满凹坑并将火焰缓慢离开；
·适当调整焊缝金属的合金成分，在焊缝金属中加入可使晶粒细化的金属元素，如：铝、钒、锆、铝等，可有效防止热裂纹的产生。
b．冷裂纹及其预防措施。焊后焊缝良好，而当其冷却：到一定温度时，随之产生裂纹的现象称为冷裂纹。避免产生冷裂纹的主要措施是：
·焊前预热和焊后缓冷。这样不仅能改善焊缝组织，降低热影响区的硬度和脆性，还能有利于加速焊缝中氢的向外扩散，同时也起到降低焊接应力的作用。
·选择合适的焊接速度也是防止发生冷裂纹的关键要素。
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