純鎳是銀白色的金屬，其光澤很強(qiáng)，在空氣中也不易失去光澤。鎳的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方，具有熔點(diǎn)高(1455℃)、抗氧化、耐腐蝕等特點(diǎn)，在高溫和低溫下均具有良好的力學(xué)性能和加工性能，是工業(yè)生產(chǎn)中各種苛刻腐蝕環(huán)境下采用的金屬材料。目前，鎳及鎳合金多以鎳板、鎳棒、鎳管、鎳帶、鎳絲、鎳箔加工產(chǎn)品形態(tài)提供使用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步。以及鎳及鎳合金所具有的較高的高溫強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度特點(diǎn)，尤其是其具有良好的高溫耐蝕性，使得鎳及鎳合金在軍工制造業(yè)、電真空器件和儀表、電信工業(yè)部門都有廣泛的應(yīng)用。本文對鎳及鎳合金的各種焊接方法加以分析，為實(shí)際應(yīng)用提供參考。

1、鎳及鎳合金可焊性分析

鎳及鎳合金具有較大的熱裂紋敏感性，其主要原因是鎳易與硫、磷等雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)共晶，如Ni—S共晶熔點(diǎn)為645℃，Ni—P共晶熔點(diǎn)為880 ac，向焊縫金屬的晶界偏析而形成液態(tài)薄膜。在焊接拉應(yīng)力的作用下導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。同時，由于鎳及鎳合金的線膨脹系數(shù)大的特點(diǎn)，在焊接局部加熱和冷卻條件下，易產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，進(jìn)一步促進(jìn)焊接熱裂紋的產(chǎn)生。

鎳及鎳合金，特別是純鎳對氫氣孔非常敏感。氫在液態(tài)金屬中溶解度較大，隨著溫度的下降而顯著降低。由于鎳導(dǎo)熱系數(shù)大。固液相溫度區(qū)間小，液態(tài)金屬粘度大，流動性差，焊縫易結(jié)晶凝固快，熔池液態(tài)金屬中溶解的氫不易析出，熔池容易為氫所飽和而形成氣孔。為此，在焊接時，應(yīng)盡量采用高能量密度的焊接方法、小熱輸入和提高接頭的冷卻速度等措施，焊前應(yīng)將焊絲、坡口及其兩側(cè)一定范圍內(nèi)的焊件表面徹底清理干凈。嚴(yán)格控制焊縫金屬中，有害雜質(zhì)元素的含量．防止裂紋、氣孔的產(chǎn)生。

2、鎳及鎳合金的焊接方法

目前，鎳及鎳合金的焊接一般采用鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊、埋弧自動焊、等離子弧焊等焊接方法。用不同焊接方法焊接時，有其各自不同的特點(diǎn)。

2.1 鎢極惰性氣體保護(hù)焊

鎢極惰性氣體保護(hù)焊，簡稱"FIG焊，是在惰性氣體的保護(hù)下，利用鎢極與焊件問產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(也可以不加填充焊絲)形成焊縫的焊接方法。當(dāng)焊接時，保護(hù)氣體從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成保護(hù)層隔絕空氣，保護(hù)電極和焊接熔池以及l(fā)臨近熱影響區(qū)，以形成優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。

采用鎢極氬弧焊焊接鎳及鎳合金是可靠而有效的，焊接薄板無需填充焊絲，當(dāng)母材溫度不低于15℃時焊前也無需預(yù)熱；在焊接過程中鎢電極是不熔化的，故易于保證恒定的電弧長度。不變的焊接電流，穩(wěn)定的焊接過程，使焊縫很美觀、平滑、均勻；在焊接時，保護(hù)焊接區(qū)的是惰性氣體，不需加入任何焊劑即可獲得純凈的焊縫金屬。在用鎢極氬弧焊焊接鎳及鎳合金時，應(yīng)主要控制焊接熱輸入，高的熱輸入易使焊縫和基體金屬過熱，造成晶拉粗大，使焊接接頭力學(xué)性能下降。但鎢極載流能力有限，過大的焊接電流會引起鎢極的熔化和蒸發(fā)，且其微?？赡苓M(jìn)入熔池，造成對焊縫金屬的污染。

2.2 熔化極氬弧焊

熔化極氬弧焊，是使用焊絲作為熔化電極，采用氬氣或富氬混合氣作為保護(hù)氣體的電弧焊方法。采用明弧焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）熔池可見度好，便于操作與控制；

2）焊絲連續(xù)自動送進(jìn)，可省去或減少清查工序，生產(chǎn)率高；

3）保護(hù)氣體以噴射狀送出，適宜進(jìn)行全位置焊接，特別適用于空間位置的機(jī)械化、自動化焊接。

4）電流密度大，電弧熱量集中，焊后工件變形小。

在熔化極氬弧焊焊接鎳基合金時?？刹捎脟娚溥^渡、短路過渡、脈沖噴射過渡等熔滴過渡形式，不同的熔滴過渡形式有不同的形成條件及應(yīng)用范圍。

短路過渡，由于焊接變形和熱影響區(qū)小，適合于焊接薄板，并且易于實(shí)現(xiàn)全位置焊接。

脈沖噴射過渡，可使焊縫金屬及熱影響區(qū)金屬的過熱都比較小，焊接接頭具有良好的韌性，減小產(chǎn)生裂紋的傾向。此外，脈沖電弧還具有加強(qiáng)熔池?cái)嚢璧淖饔茫梢愿纳迫鄢匾苯鹦阅?，有利于消除氣孔。由于鎳及鎳合金產(chǎn)生晶粒長大和熱裂紋敏感性較大，采用脈沖噴射過渡形式可達(dá)到良好的焊接效果。

2.3 埋弧焊

埋弧焊，是電弧在焊劑層下燃燒以進(jìn)行焊接的熔焊方法。采用埋弧焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

2）焊接品質(zhì)好。焊接參數(shù)可通過電弧自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持穩(wěn)定，因此焊縫成形好，化學(xué)成分穩(wěn)定，力學(xué)性能比較好；

3）焊接成本低。其消耗掉的焊件金屬和加工工時少，焊絲的填充量少，熱量集中，熱效率高，對于焊接中厚板、長焊縫的焊接具有明顯的優(yōu)越性。

用埋弧焊焊接鎳基合金中厚板能獲得很好的效果。但埋弧焊因其熱輸人大不適合焊接薄板，且當(dāng)電流小于100A時，電弧不穩(wěn)定。

2.4 等離子弧焊

等離子弧焊，是利用等離子弧作焊接熱源的焊接方法。等離子弧焊是在鎢極氬弧焊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。等離子弧用的熱源是將自由電弧壓縮強(qiáng)化之后，而獲得電離度比鎢極氬弧焊更高的電弧等離子體，其電離程度更大。腿密度更集中。溫度更高。其能量密度可達(dá)到10000—100000 W／cmz，溫度可達(dá)18000—24000 K。等離子弧焊的焊接品質(zhì)與焊接速 度、焊接電流、離子氣流量、噴嘴結(jié)構(gòu)、孔徑、噴嘴高度等有關(guān)。

等離子弧焊，是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的高能柬流焊接，等離子弧焊在焊接鎳及鎳合金時更具優(yōu)越性。與鎢極氬弧焊相比，等離子弧焊的電弧能量更集中，熔透能力強(qiáng)。在同樣熔深下，焊接速度比TIG焊高，可顯著提高焊接生產(chǎn)效率。在焊接薄板時，薄板焊接變形??；在焊厚板時，焊接熱影響區(qū)窄；電弧的穩(wěn)定性好，微束等離子弧焊接的電流小至0.1A時 仍能穩(wěn)定燃燒；鎢極內(nèi)縮在噴嘴內(nèi)，可以避免鎢極與工件接觸，因此沒有焊縫夾鎢問題。

3、結(jié)束語

本文介紹了鎳及鎳合金的幾種焊接方法，具體選擇何種焊接方法，還要考慮以下幾點(diǎn)因素：

1）待焊件的化學(xué)成分、組織、力學(xué)性能、焊件形狀、大小、厚度及復(fù)雜度等；

2）經(jīng)濟(jì)條件、現(xiàn)場焊接材料和焊接設(shè)備的來源情況；

3）焊件焊后的品質(zhì)要求：接頭的韌性、強(qiáng)度、硬度及加工性等。

在實(shí)際工作中．應(yīng)綜合考慮各種因素，在保證焊接品質(zhì)的前提下，選擇最優(yōu)的焊接方法。如大批量生產(chǎn)鎳及鎳合金薄板時?？蓛?yōu)先考慮等離子弧焊，提高生產(chǎn)率；在焊接中厚板時，就應(yīng)考慮埋弧焊，該焊接生產(chǎn)成本低且效率高。

參考文獻(xiàn)：

【1】吳金杰．焊接工程師專業(yè)技能人門與精通[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2009．

【2】張杰，張彥昌．鑲基合金的焊接技術(shù)與研究們．價值工程。2010．(17)：133-143．

【3】王宗杰．熔焊方法及設(shè)備[碼．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009．

【4】陳祝年．焊接工程師手冊嗍．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

【5】Y．M．ZHANG．S．B．ZHANG．Observation ofthe Keyhole during Plamu Are welding[J].welding research supplement，1999。02：53-58．

【6】張文毓，等．離子弧焊技術(shù)研究進(jìn)展與應(yīng)用U】．現(xiàn)代焊接。2010(9)：1-4．

【7】陳淑惠．焊接方法與設(shè)備[M]．北京：高等教育出版社，2009．