焊接接头形成的条件简介

焊接是通过分别加热、加压或同时加热、加压，使两个焊件的连接面形成原子键合的过程。

熔焊和钎焊一般是通过对焊件加热完成焊接。冷压焊和爆炸焊等压焊方法，主要通过对焊件施加压力完成焊接，电阻对焊、闪光对焊、摩擦焊等压焊方法，在焊接过程中既要加压又要加热。

在熔焊过程中，母材熔化或母材与填充金属熔化，液相金属混合而形成熔池，熔池中的液相金属将母材润湿，并在焊缝中流动、填充焊缝。焊接加热结束后冷却凝固时，晶体从熔池边缘以母材为基体向熔池中生长（形成铸造组织），熔池完全凝固后形成的固态金属将焊件连接成一个整体。钎焊的情况与熔焊相似，区别在于液相金属主要由熔化的钎料形成。在钎焊过程中，母材和钎料表面的氧化膜被去除，熔化钎料对母材润湿，并在焊缝中流动，但母材并不熔化，而是在液态钎料中少量溶解，同时钎料中的成分向母材中扩散。焊接的冷却阶段，液相金属凝固，将母材连接在一起，形成钎焊接头。

在压焊过程中，通过对焊件加压，或加压与加热两种手段实现焊接。压焊时，两个焊件在外力作用下，相互靠近到接近金属晶格参数（0.3～0.5nm）的距离，两焊件端面的原子形成键合；或通过加压或加热促进原子形成键合，从而使两焊件牢固地连接在一起，形成焊接接头。由于原子之间同时存在引力和斥力，在两焊件互相靠近得足够接近之前，斥力大于引力，因此，需施加很大的外力以克服原子之间的斥力，才能使两焊件端面进一步靠近，从而完成焊接。除了原子间斥力外，材料表面的吸附水分、氧化膜和表面的不平整等因素也影响焊接的完成。因此，焊接前必须去除氧化膜，避免焊件表面金属原子与外部杂质键合，还要采取措施保证在焊接过程中不再形成新的氧化膜；必须克服焊件表面宏观和微观的凸起与凹坑所带来的影响，才能保证焊接质量。

可见，仅靠加压完成焊接需要较苛刻的条件，因此在多数压力焊工艺中，同时采用加热和加压两种手段，才能保证完成焊接。如在摩擦焊工艺过程中，摩擦发热使焊件接近熔化温度，金属材料塑性增加，并被挤出焊缝，这就克服了氧化膜、表面不平整因素对于焊接的影响，且处于高温状态的金属，其原子具有较高的能量，可促进原子间形成键合。(www.xing528.com)

闪光对焊是一种电阻焊方法，电阻焊是焊接时既需加热又要加压的压焊方法。焊件组合后，通过电极施加压力，利用电流通过焊件接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接。电阻焊包括电阻点焊、电阻对焊、闪光对焊等，不同的焊接方法采用不同的加热和加压方式。电阻点焊时，电极紧压两焊件使其紧密接触，电流通过接触点所产生的电阻热使金属材料快速熔化，在焊件间形成熔核，该熔核与熔焊中熔池的作用相似，凝固时晶体从熔池边缘以母材为基体向熔核中生长，熔核完全凝固后形成的固态金属将焊件连接成一个整体。电阻对焊时，使两对接焊件紧密接触，通电后焊件在接口处被加热到接近金属的熔点，然后施加顶锻力，使高温状态的金属在压力作用下连接在一起，形成焊接接头。闪光对焊与电阻对焊的工艺过程相似，在焊接加热过程中，焊件的接口处被加热到熔化，在闪光对焊顶锻阶段，焊件接口中的金属液体被挤出，两焊件固态金属形成焊缝接头。

综上所述，不同的压焊工艺通过设计相应的加热、加压方法和程序，克服材料表面氧化物、表面不平整状态、原子间的排斥力等因素对原子键合的影响，形成焊接接头。

熔焊前，一般需要去除焊件表面的氧化物。熔焊过程中，通过稳定的气体或渣保护层避免空气侵入，通过焊剂的冶金作用合金化焊缝金属，通过阴极雾化作用破碎、去除氧化物。钎焊时，需要采取有效措施去除焊件表面氧化物，并使其在焊接过程中不再被氧化。各种压焊对焊前去除焊件表面氧化物的要求不一，如摩擦焊和闪光对焊，焊件表面氧化物在加热过程中被去除，同时，由于加热过程形成的保护效果，顶锻前焊件表面氧化程度较轻，顶锻时少量氧化物被挤出焊件接口，因此，焊前对去除焊件表面氧化物的要求较低；又如电阻对焊，焊件表面氧化物未能在加热时被去除，焊接过程中一般也未能形成保护，顶锻时也无法将所有的氧化物挤出焊件接口，因此，电阻对焊对焊件表面氧化物的去除要求较高。

焊件在焊接过程中形成液态金属，对于熔焊、钎焊和电阻点焊等焊接接头的形成具有重要意义。液态金属在焊缝中的流动和填充，可以克服焊件表面不平整，液态金属的凝固实现了焊件的连接。这一类焊接工艺属于液相焊接，液相焊接接头的成形过程可能造成铸造组织或脆性相，导致接头性能降低。而在电阻对焊、扩散焊等固相焊接过程中，由于焊件间不会形成液态金属，所以，固相焊接接头的质量受表面氧化物、表面不平整和原子间排斥力的因素影响大，因此，若要得到性能优异的焊接接头，对母材焊接面的要求非常高。闪光对焊也属于固相焊接，但在焊接过程中焊接端面熔化，形成液态金属，在顶锻阶段，液态金属携裹氧化物及夹杂被挤出焊缝，固态金属接触形成接头，接头性能优异。