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第1篇 概论1

第1章 焊接技术的发展3

第2章 焊接在现代制造业中的作用4

1 西气东输工程4

2 西电东送工程4

3 钢桥建设5

4 船舶制造5

5 建筑钢结构6

6 汽车制造6

第3章 新世纪焊接技术面临的挑战7

1 焊接设备与装备7

2 焊接材料7

3 新型材料的焊接8

4 焊接生产信息化技术8

5 焊接结构的寿命评估与延寿技术8

第2篇 村料焊接加工技术基础11

第1章 焊接热源与焊接方法分类13

1 概述13

1.1 焊接热源13

1.2 焊接方法的分类14

1.3 焊接方法介绍16

第2章 焊接热循环与焊接温度场21

1 焊接热循环21

1.1 焊接热循环及其特征参数21

1.2 焊接热循环的特征参数21

1.3 多层焊接热循环22

2 焊接温度场24

2.1 焊接热作用特点24

2.2 热传播的基本定律25

2.3 焊接温度场的计算25

第3章 焊缝成形60

1 焊接材料的熔化与焊缝形成60

1.1 填充金属的熔化与熔池的形成60

1.2 熔池的形状与焊缝的形成60

2 焊条电弧焊焊接工艺和操作技术对焊缝成型的影响61

2.1 工艺参数对焊缝成形的影响61

2.2 焊条电弧焊操作技术对焊缝成形的影响62

3 埋弧焊中的焊缝成形及其影响因素63

4 钨极氩弧焊（TIG）的焊缝成形及影响因素65

5 熔化极气体保护焊的焊缝成形及影响因素65

5.1 熔化极惰性气体保护焊接（MIG）工艺参数对焊缝成形的影响65

5.2 CO2气体保护焊焊接工艺参数对焊缝成形的影响67

5.3 药芯焊丝气体保护焊工艺参数对焊缝成形的影响68

6 气电立焊的焊缝成形及影响因素68

7 等离子弧焊焊缝成形及影响因素69

7.1 等离子弧焊的工艺特点69

7.2 等离子弧焊焊接工艺参数对焊缝成形的影响69

8 电子束焊焊缝成形及影响因素70

8.1 电子束深熔焊机理70

8.2 电子束焊焊接工艺参数对焊缝成形的影响70

9 激光焊焊缝成形及影响因素70

9.1 激光焊的能源参数70

9.2 脉冲激光焊工艺参数及对焊缝成形的影响71

9.3 连续CO2激光焊工艺参数及对焊缝成形的影响72

10 新型焊接工艺及焊缝成形72

10.1 铝合金穿孔型等离子弧立焊及焊缝成形72

10.2 活性助焊剂-TIG焊74

第4章 焊接冶金与材料焊接性76

1 焊接化学冶金76

1.1 焊接化学冶金过程特点76

1.2 焊接时对金属的保护76

1.3 焊接冶金反应区及其反应条件77

1.4 气相对金属的作用77

1.5 熔渣及其对金属的作用84

2 焊接材料89

2.1 焊条89

2.2 焊剂102

2.3 焊丝107

3 材料焊接性116

3.1 材料焊接性概述116

3.2 材料焊接性的影响因素116

3.3 金属焊接性的研究方法117

3.4 焊接性的试验内容及方法118

3.5 常用的焊接性试验方法118

第5章 焊缝与热影响区的组织与性能123

1 焊缝和热影响区的形成123

1.1 熔池的形成123

1.2 焊缝的形成123

1.3 焊接热影响区的形成124

2 焊缝的组织与性能124

2.1 焊缝金属一次结晶的结构形态124

2.2 焊缝金属的二次结晶及其组织128

2.3 焊缝金属的性能及其控制133

3 焊接热影响区的组织与性能141

3.1 熔合区结晶组织特征141

3.2 焊接热影响区的转变142

3.3 焊接热影响区的组织及其对性能的影响143

3.4 焊接热影响区晶粒粗化现象146

3.5 焊接热影响区的硬化现象149

3.6 焊接热影响区的软化现象151

3.7 焊接热影响区的脆化152

3.8 焊接热影响区组织性能和CCT图155

第6章 焊接缺陷157

1 焊接裂纹157

1.1 焊接裂纹的分类157

1.2 焊接热裂纹157

1.3 焊接冷裂纹163

1.4 特殊条件下的裂纹171

1.5 焊接裂纹的预测及诊断178

2 焊缝中的气孔180

2.1 气孔的类型及形成180

2.2 气孔形成的机理181

2.3 影响气孔形成的因素及防止措施182

3 焊缝中的偏析与夹杂184

3.1 焊缝金属的偏析184

3.2 焊缝中的夹杂物185

第7章 焊接接头力学性能187

1 焊接接头的不均匀性187

2 焊接接头的基本力学性能测试方法188

2.1 焊接接头力学性能试验试样的取样方法188

2.2 焊接接头的拉伸性能189

2.3 焊接接头的弯曲性能190

2.4 焊接接头的冲击性能191

3 焊接接头的断裂和及其表征参量192

3.1 断裂力学的基本思想192

3.2 焊接接头断裂表征参量193

4 焊接接头的疲劳性能196

4.1 金属疲劳破坏的基本概念196

4.2 焊接接头力学不均匀体疲劳裂纹扩展规律197

4.3 焊接接头疲劳强度评定198

5 焊接接头的蠕变性能200

5.1 金属蠕变的一般概念200

5.2 焊接接头的蠕变断裂性能201

第8章 焊接过程物理模拟与焊接性试验方法202

1 焊接过程物理模拟技术202

1.1 焊接过程物理模拟的基本概念及其主要参数202

1.2 焊接过程物理模拟技术对热／力模拟试验装置的基本要求及常用设备简介202

1.3 物理模拟技术在焊接领域中的应用203

2 金属材料焊接性主要试验方法210

2.1 焊接性试验方法分类211

2.2 金属材料主要焊接性试验方法211

第9章 焊接应力与变形控制225

1 焊接应力和变形的产生225

1.1 焊接应力和变形的概念225

1.2 焊接应力和变形产生的机理226

1.3 影响焊接应力和变形的因素230

2 焊接应力和变形的基本形式及估算233

2.1 焊接残余应力的典型分布233

2.2 焊接残余应力的估算244

2.3 典型构件上的焊接变形246

2.4 焊接变形的估算247

2.5 焊接残余应力和变形对焊接结构的影响254

3 焊接应力和变形的测量257

3.1 焊接残余应力的测量257

3.2 焊接变形的测量259

4 焊接应力和变形的控制与消除260

4.1 焊接残余应力的控制和消除260

4.2 焊接变形的控制与消除266

4.3 低应力无变形的焊接方法273

4.4 焊接应力和变形的数值分析274

参考文献288

第3篇 焊接方法与设备293

第1章 焊条电弧焊295

1 概述295

2 焊接电弧物理295

2.1 焊接电弧的电特性295

2.2 焊条电弧焊接的熔滴过渡296

3 焊条电弧焊设备及工具296

3.1 弧焊电源基础知识296

3.2 弧焊变压器298

3.3 弧焊发电机300

3.4 弧焊整流器301

3.5 弧焊逆变器302

3.6 焊条电弧焊常用辅机具303

4 焊条304

4.1 焊条的组成305

4.2 焊条的分类与型号305

4.3 焊条的工艺性能306

4.4 焊条的选用306

4.5 焊条消耗量计算307

4.6 专用焊条简介308

5 焊接工艺309

5.1 焊接工艺参数选择309

5.2 基本操作技法309

6 焊接缺陷及防止措施311

6.1 外观缺陷311

6.2 内部缺陷312

第2章 埋弧焊314

1 埋弧焊原理及特点314

1.1 埋弧焊原理和应用314

1.2 埋弧焊的特点314

1.3 埋弧焊的应用315

2 埋弧焊电弧自动调节原理315

2.1 埋弧焊对自动调节的要求315

2.2 电弧自身调节系统315

2.3 电弧电压反馈调节系统316

3 埋弧焊设备318

3.1 埋弧焊设备分类和结构318

3.2 埋弧焊电源319

3.3 埋弧焊辅助设备319

4 埋弧焊工艺参数及焊接技术322

4.1 影响焊缝形状及性能的因素322

4.2 自动埋弧焊工艺325

4.3 半自动埋弧焊工艺330

4.4 埋弧焊接头的基本形式331

5 埋弧焊主要缺陷及防止331

5.1 气孔331

5.2 裂纹331

5.3 夹渣332

6 埋弧焊材料——焊丝、焊剂及选配332

6.1 焊丝332

6.2 焊剂334

第3章 钨极惰性气体保护焊337

1 钨极惰性气体保护焊（TIG）337

1.1 概述337

1.2 TIG焊的工艺特点337

1.3 TIG焊的电流种类和极性337

1.4 TIG焊的引弧、稳弧和收弧338

1.5 TIG焊的应用范围339

2 TIG焊焊接系统339

2.1 TIG焊的弧-源特性339

2.2 TIG焊焊接设备配制及技术性能339

2.3 TIG焊炬341

2.4 TIG焊供气系统344

2.5 TIG焊控制系统344

2.6 TIG焊设备的维护344

2.7 TIG焊的焊接材料345

2.8 TIG焊焊接工艺349

3 特种TIG焊接方法351

第4章 MIG/MAG/CO2焊354

1 概述354

2 熔化极气体保护焊的冶金基础354

2.1 MIG焊的冶金特点354

2.2 CO2焊的冶金特点356

3 气体保护焊的基本原理358

3.1 电弧特性358

3.2 熔滴过渡359

3.3 焊丝的加热与熔化363

3.4 工艺参数364

3.5 药芯焊丝气体保护焊的基本原理367

4 设备368

4.1 焊接设备的组成368

4.2 送丝系统369

4.3 焊枪371

4.4 焊接电源373

4.5 气路系统375

4.6 控制系统376

4.7 熔化极气体保护焊机的介绍与选用378

4.8 熔化极气体保护焊机的常见故障及维修380

5 消耗材料381

5.1 焊丝381

5.2 保护气体394

6 应用398

6.1 焊丝的选择398

6.2 保护气体的选择398

6.3 实心焊丝气体保护焊时工艺参数设定398

6.4 接头设计398

6.5 药芯焊丝气体保护焊时工艺参数设定405

7 特殊应用407

7.1 熔化极气体保护电弧点焊407

7.2 气电立焊408

7.3 双丝气体保护电弧焊409

7.4 T.I.M.E焊410

8 焊接缺陷及其防止措施411

第5章 高效熔化焊接方法与技术413

1 高熔敷率焊接工艺413

1.1 改变保护气体成分提高熔敷速度413

1.2 采用磁控电弧提高焊接熔敷速度417

2 高速焊接工艺418

2.1 焊缝形成咬边的理论419

2.2 高速焊接工艺的实现方式420

第6章 电阻焊426

1 点焊427

1.1 点焊基本原理427

1.2 点焊一般工艺429

1.3 常用金属材料的点焊434

1.4 特殊情况的点焊工艺440

2 凸焊442

2.1 凸焊基本原理442

2.2 凸焊一般工艺444

2.3 常用金属材料的凸焊445

3 缝焊448

3.1 缝焊基本原理448

3.2 缝焊一般工艺449

3.3 常用金属材料的缝焊451

4 对焊454

4.1 闪光对焊454

4.2 电阻对焊460

5 电阻焊设备462

5.1 电阻焊设备分类和组成462

5.2 电阻焊设备的主要技术参数470

5.3 电阻焊设备的电极475

5.4 点焊机器人478

6 电阻焊技术新发展480

6.1 电阻焊接头形成理论研究进展480

6.2 电阻焊质量控制技术481

6.3 电阻焊新工艺482

6.4 电阻焊新设备482

6.5 新型点焊机器人483

第7章 固相焊接484

1 摩擦焊484

1.1 概述484

1.2 摩擦焊原理484

1.3 摩擦焊特点484

1.4 摩擦焊分类485

1.5 摩擦焊设备488

1.6 摩擦焊材料493

1.7 摩擦焊工艺497

1.8 摩擦焊质量控制502

1.9 摩擦焊工业应用506

2 扩散连接510

2.1 扩散连接的特点510

2.2 扩散连接原理511

2.3 扩散连接设备512

2.4 扩散连接工艺514

2.5 典型材料的扩散连接及其应用518

3 爆炸焊520

3.1 爆炸焊的原理520

3.2 可爆炸焊的金属材料521

3.3 爆炸焊的特点522

3.4 爆炸焊的方法及工艺安装522

3.5 爆炸焊的检验和缺陷524

3.6 爆炸焊的应用526

3.7 爆炸焊的安全与防护532

4 冷压焊532

4.1 冷压焊532

4.2 冲压连接535

4.3 其他冷压机械连接方法538

5 热压焊540

5.1 气压焊541

5.2 锻焊和滚焊542

5.3 热压焊工艺及应用542

5.4 热压焊接头性能与质量控制545

6 超声波焊接545

6.1 概述545

6.2 金属超声波焊接方法546

6.3 塑料的超声波焊接方法547

6.4 金属超声波焊接的机理548

6.5 焊接设备549

6.6 焊接工艺550

6.7 工业应用551

第8章 高能束焊554

1 等离子弧焊接与切割554

1.1 概述554

1.2 等离子弧554

1.3 等离子弧焊接555

1.4 等离子弧切割562

1.5 安全防护567

2 电子束焊567

2.1 概述567

2.2 电子束焊的基本原理567

2.3 电子束焊的特点570

2.4 电子束焊的焊接设备570

2.5 电子束焊的焊接工艺578

2.6 电子束焊接接头的组织579

2.7 电子束焊接接头的残余应力579

2.8 钛合金的电子束焊579

2.9 铝合金的电子束焊580

2.10 电子束焊的应用实例580

2.11 电子束焊的焊接技术现状与发展前景585

3 激光焊接与切割588

3.1 激光焊接与切割设备588

3.2 激光与物质相互作用595

3.3 激光焊接599

3.4 激光切割603

第9章 钎焊608

1 钎焊基本理论608

1.1 钎焊基本原理及特点608

1.2 液态钎料对母材的润湿与铺展608

1.3 液态钎料填缝过程612

1.4 钎焊接头的形成613

1.5 钎剂与钎料的选择与搭配623

1.6 钎焊方法625

1.7 钎焊工艺629

1.8 钎焊试验方法630

2 硬钎焊636

2.1 铝及铝合金的钎焊636

2.2 铜和铜合金的钎焊644

2.3 碳钢和低合金钢的钎焊648

2.4 不锈钢的钎焊649

2.5 高温合金的钎焊654

2.6 其他金属及合金的钎焊656

2.7 陶瓷材料的钎焊660

3 软钎焊663

3.1 电子工业中的软钎焊663

3.2 铜及铜合金的软钎焊686

3.3 铝及铝合金的软钎焊687

3.4 贵金属及其合金镀层的软钎焊690

3.5 不锈钢的软钎焊691

第10章 胶接692

1 胶粘剂的选用692

1.1 胶粘剂的分类692

1.2 胶粘剂的选用原则693

2 胶接接头的失效形式693

3 胶接接头设计693

3.1 对接接头设计694

3.2 角接和T形接头设计694

3.3 平面贴接接头设计694

4 被胶接材料的表面处理及接头固化695

4.1 被胶接材料的表面处理695

4.2 胶粘剂的固化696

5 复合连接技术——点焊胶接697

5.1 胶焊技术的特点697

5.2 胶焊工艺形式698

6 胶接接头质量检验及接头的耐久性698

6.1 胶接接头的质量检验698

6.2 胶接接头的耐久性699

第11章 其他焊接方法701

1 气焊701

1.1 气焊用气体及装备701

1.2 焊炬、焊嘴及回火防止器701

1.3 减压器702

1.4 气焊工艺703

1.5 气焊材料704

2 螺柱焊705

2.1 螺柱焊接工艺与设备705

2.2 焊接质量检验708

2.3 焊接专用螺柱710

3 电渣焊711

3.1 电渣焊的发展史711

3.2 电渣焊的基本原理、分类及特点711

3.3 电渣焊的特点及局限性713

3.4 电渣焊焊接过程的稳定条件714

3.5 电渣焊的冶金714

3.6 电渣焊金属熔池的结晶715

3.7 电渣焊的热影响区716

3.8 电渣焊设备及辅助机具716

3.9 电渣焊的焊接材料717

3.10 电渣焊工艺参数720

3.11 电渣焊的操作724

3.12 各种金属材料的电渣焊728

3.13 检查与质量控制734

3.14 电渣焊补焊735

3.15 电渣焊常见缺陷的预防736

3.16 电渣焊的安全技术与劳动保护736

3.17 电渣焊技术的发展737

4 气电立焊737

4.1 基本原理738

4.2 设备739

4.3 焊接材料-气电立焊用焊丝740

4.4 保护气体742

4.5 气电立焊的焊接工艺743

4.6 气电立焊的焊缝组织和力学性能745

4.7 气电立焊操作程序747

4.8 气电立焊典型的焊接工艺参数747

4.9 缺陷的预防和返修748

4.10 应用749

5 高频焊751

5.1 高频焊原理751

5.2 高频焊管设备752

5.3 高频感应焊管工艺及参数的选择757

5.4 其他材料的高频感应焊接758

5.5 高频焊接质量761

5.6 典型产品的高频焊接761

5.7 安全与环境保护763

6 热剂焊763

6.1 热剂焊的基本原理及特点763

6.2 铝热剂焊材料764

6.3 热剂焊工艺及应用765

7 聚焦光束焊接及堆焊769

7.1 聚焦光束加热设备769

7.2 聚焦光束焊接工艺特点及其应用范围769

7.3 聚焦光束堆焊工艺特点770

7.4 聚焦光束堆焊材料和工艺对堆焊层性能的影响771

7.5 聚焦光束焊接及堆焊的安全与防护774

第12章 严酷环境下的焊接775

1 水下焊接775

1.1 湿法水下焊接775

1.2 高压干法水下焊接781

1.3 局部干法水下焊接785

1.4 水下焊接的质量要求与质量检验786

1.5 水下切割787

1.6 水下焊接与切割的安全技术788

1.7 水下焊接应用实例788

2 核辐射条件下的焊接790

2.1 核动力装置运行中的缺陷790

2.2 辐射防护与安全790

2.3 辐射条件下焊接技术的要求791

2.4 常用的维修焊接方法792

2.5 核电站维修的典型实例799

3 空间焊接800

3.1 空间焊接环境与要求801

3.2 空间焊接技术的发展802

参考文献807