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第一章 焊接方法及焊接工艺参数,1-1焊条电弧焊1-2气焊与气割,1-1焊条电弧焊,一、焊条电弧焊的原理及特点二、焊 条三、焊接接头类型及焊缝形式 四、焊缝符号和焊接方法代号 五、设备六、焊接工艺参数,一、焊条电弧焊的原理及特点,原理：开始焊接时，将焊条与焊件接触短路，然后立即提起焊条，引燃电弧。电弧的高温将焊条与焊件局部熔化，熔化了的焊芯以熔滴的形式过渡到焊件表面，融合一起形成熔池。焊条药皮在熔化过程中产生一定量的气体和液态熔渣，产生的气体充满在电弧和熔池周围，起隔绝大气、保护液体金属的作用。液态熔渣密度小，在熔池中不断上浮，覆盖在液体金属上面，也起着保护液体金属的作用。同时，药皮熔化产生的气体、熔渣与熔化了的焊芯、焊件发生一系列冶金反应；随着电弧沿焊接方向不断移动，熔池液态金属逐步冷却结晶，形成焊缝。,一、焊条电弧焊的原理及特点,特点1焊条电弧焊的优点（1）工艺灵活、适应性强（2）应用范围广（3）易于分散焊接应力和控制焊接变形（4）设备简单、成本较低2焊条电弧焊的缺点(1)焊接生产率低、劳动强度大(2)焊缝质量依赖性强,二、焊 条,（一）焊条的组成及作用（二）焊条的分类及型号(三）焊条的选用及保管,（一）焊条的组成及作用,1、焊芯(1)焊芯的作用：一是传导焊接电流，二是作为填充金属。(2)焊芯的分类及牌号 1)分类：碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢等三类。,2)牌号编制方法为：,字母“H”表示焊丝；“H”后的一位或两位数字表示含碳量；化学元素符号及其后的数字表示该元素的近似含量，当某合金元素的含量低于1时，可省略数字，只记元素符号；尾部 标有“A或“E”时，分别表示为“优质 品或“高级优质品”，表明硫、磷等杂质含量更低如 H08MnA H00CrNi10,2药皮,(1)作用 1)机械保护作用 2)冶金处理渗合金作用 3)改善焊接工艺性能(2)焊条药皮的组成 焊条药皮是由钟矿物类、铁合金和金属类、有机物类及化工产品等原料组成。可分为稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀释剂、粘结剂及增塑、增强，增滑剂；,（二）焊条的分类及型号,1焊条的分类(1)按用途分类 碳钢焊条、低合金钢焊条不锈钢焊条、堆焊焊条 铸铁焊条、铜及铜合金焊条 铝及铝合金焊条、镍及镍合金焊条(2)按焊条药皮熔化后的熔渣特性分类 分为酸性焊条，碱性焊条,1)酸性焊条,其熔渣的成分主要是酸性氧化物，如药皮类型为钛铁矿型，钛钙型、高纤维素钠型、高钛钠型、氧化铁型的焊条。a优点:工艺性好，容易引弧，并且电弧稳定，飞溅小，脱渣性好，焊缝成形美观，容易掌握施焊技术。焊接时易放出氧，对工件的铁锈、油污等污物不敏感，焊接产生的有害气体少。可采用交流、直流焊接电源，适用于各种位置的焊接，焊前焊条的烘干温度较低。b缺点:焊缝金属的力学性差，尤其是焊缝金属的塑性和韧性均低于碱性焊条形成的焊缝。抗裂性能差。仅适用于一般低碳钢和强度等级较低的普通低合金钢结构的焊接,2)碱性焊条,其熔渣的成分主要是碱性氧化物和氟化钙，如药皮类型为低氢钠型、低氢钾型的焊条。a优点:焊缝中含氧量较少，合金元素很少氧化，焊缝金属合金化好。脱氧、脱硫、脱磷的能力比酸性焊条强。焊缝中含氢量低。焊缝金属的力学性能，尤其是塑性、韧性和抗裂性能都比酸陛焊条好。适用于合金钢和重要碳钢结构焊接。b主要缺点:工艺性差，对油污、铁锈及水分等较敏感。焊接工艺不当，易产生气孔。焊前要严格烘干焊条并且仔细清理焊件坡口，始终保持短弧操作。电弧稳定性差，不加稳弧剂时只能采用直流电源焊接。脱渣性不好。焊接烟尘量较多。,2焊条型号,(1)碳钢焊条和低合金钢焊条型号例：E 5 0 1 5E焊条50熔敷金属抗拉强度最小值为500MPa1适用于全位置焊接5焊条药皮为低氢型采用直流反接 E 5 5 1 5B3VWBB3熔敷金属化学成份分类代号（铬钼成分）VWB熔敷金属中有VWB元素,(2)不锈钢焊条型号,根据熔敷金属的化学成分、药皮类型、焊接位置和电流种类来划分的。“E”表示焊条；“E”后面的数字表示熔敷金属化学成分分类代号，如有特殊要求的化学成分，该化学成分用元素符号表示，放在数字后面；数字后的字母“L”表示碳含量较低，“H”表示碳含量较高，“R”表示硫、磷、硅含量较低；短划“”后面的两位数字表示焊条药皮类型、焊接位置及焊接电流种类。例：E 308L15E焊条308熔敷金属化学成份分类代号 L含碳量低15全位置焊接，碱性药皮，直流反接,（三）焊条的选用及保管,1焊条的选用原则：按焊件的力学性能、化学成分选用酸性焊条和碱性焊条的选用按简化工艺、生产率和经济性来选用 按焊接位置选择,(1)按焊件的力学性能、化学成分选用,1)低碳钢、中碳钢和低合金钢可按焊件的抗拉强度来选用相应强度的焊条，只有在焊接结构刚度大、受力情况复杂时，才选用比钢材强度低一级的焊条。但遇到焊后要进行回火处理的焊件，则应防止焊缝强度过低和焊缝中应有的合金元素达不到要求。2)对于不锈钢、耐热钢焊接或堆焊时选用焊条，应从保证焊接接头的特殊性能出发，要求焊缝金属化学成分与母材相同或相近。3)对于低碳钢之间、中碳钢之间、低合金钢之间及它们相互之间的异种钢焊接，一般根据强度等级较低的钢材按焊缝与母材抗拉强度相等或相近的相应的焊条。,(2)酸性焊条和碱性焊条的选用,1)当接头坡口表面难以清理干净时，应采用对铁锈、油污等不敏感的酸性焊条。2)在容器内部或通风条件较差的条件下，应选用焊接时析出有害气体少的酸性焊条。3)在母材中碳、硫、磷等元素含量较高时，且焊件形状复杂、结构刚度和厚大时，应选用抗裂性好的碱性低氢型焊条。4)当焊件承受振动载荷或冲击载荷时，除保证抗拉强度外，应选用塑性和韧性较好的碱性焊条。5)在酸性焊条和碱性焊条均能满足性能要求的前提下，应尽量选用酸性焊条。,(3)按简化工艺、生产率和经济性来选用,1)薄板焊接或定位焊宜采用E4313焊条，焊件不易烧穿且易引弧。2)在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用规格大、效率高的焊条。，3)在使用性能基本相同时，应尽量选用价格较低的焊条，降低焊接生产的成本。,(4)按焊接位置选择,2捍条的保管及使用,(1)焊条的烘干 酸性焊条烘干温度一般规定为75一150，保温1-2h,碱性焊条烘干温度高一般为350400，保温1-2h，累计烘干次数般不超过3次。,(2)焊条的储存、保管,1)焊条必须分类、分型号、分规棚放，避免混淆。2)焊条必须存放在通风良好、干燥的库房内。3)焊条必须放在离地面和墙壁的距离均在03m以上的木架上，以防受潮变质,三、焊接接头类型及焊缝形式,焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分组成，（一）焊接坡口的类型与尺寸坡口:在焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽叫做坡口。开坡口:加工坡口的过程叫开坡口。坡口的作用:（1）保证电弧能深入接头根部，使根部焊透并便于清渣，以获得较好的成形，（2）调节焊缝金属中母材金属与填充金属比例 1坡口类型a基本型、b组合型 c特殊型三类，,2坡口尺寸及符号,(1)坡口面角度和坡口角度 坡口面角度：待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度。坡口角度：两坡口面之间的夹角叫坡口角度。坡口面为待焊件上的坡口表面。(2)根部间隙 焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙，作用在于打底焊时保证根部焊透。(3)钝边 焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部的端面直边部分叫钝边，用p表示，如图4-5d。作用是防止根部烧穿。(4)根部半径 在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径，用R表示，如图 45e。作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。(5)坡口深度 焊件上开坡口部分的高度叫坡口深度，如图4-5f所示。,3坡口的选择原则,(1)保证焊接质量(2)便于焊接施工(3)坡口加工简单(4)坡口的断面面积尽可能小(5)便于控制焊接变形,（二）焊接接头的类型及特点,a 对接接头 b T形接头 c 角接接头d 搭接街头 e 端接接头,（三）焊缝形式及形状尺寸,1、焊缝形式(1)按焊缝结合形式可分为a 对接焊缝、b 角焊缝、c 塞焊缝、d 槽焊缝e 端接焊缝(2)按施焊时焊缝在空间所处位置分a平焊缝、b立焊缝、c横焊缝、d仰焊缝。(3)按焊缝断续情况分为a连续焊缝、b续焊缝c定位焊缝,2焊缝的形状尺寸,(1)焊缝宽度 焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距离叫做焊缝宽度，(2)余高 超出母材表面连线上面的那部分焊缝金属的最大高度叫做余高。焊条电弧焊的余高值一般为03mm。(3)熔深在焊接接头横截面上，母材或前道焊缝熔化的深度叫做熔深，(4)焊缝厚度 在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离，叫焊缝厚度。(5)焊脚 角焊缝的横截面中，从一直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离，叫做焊脚。在角焊缝的横截面中画的最大等腰直角三角形中直角边的长度叫焊脚尺寸(6)焊缝成形系数 熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度(c)与焊缝计算厚度的比值(cH)，叫做焊缝成形系数。,四 焊接位置,1平焊位置2.横焊位置3.立焊位置 4.仰焊位置 5.平角焊位置6.仰角焊位置,四、焊缝符号和焊接方法代号,（一）焊缝符号（二）焊接方法代号,（一）焊缝符号,1 基本符号 表示焊缝横截面形状2辅助符号 表示焊缝表面形状特征3补充符号 补充说明焊缝的某些特征4焊缝尺寸符号 表示焊接坡口和焊缝尺寸5指引线 指引线一般由带有箭头的指引线(简称箭头线)和两条基准线(一条为实经，另一条为虚线)两部分组成。有时在基准线实线末端加一尾符号，作其他说明(如焊接方法等)。基准线的虚经可以画在基准线的实线下侧或上侧。基准线一般应与图样的底边相平行，但在特殊情况下也可以与底边相垂直。,（二）焊接方法代号,例：1电弧焊 111焊条电弧焊 2埋弧焊3气焊 131MIG 135MAG,CO2、141TIG 311氧乙炔焊 9钎焊 4 压焊,五、设备,（一）焊接电弧的产生（二）焊接电弧的构造及静特性（三）焊接电弧的稳定性（四）弧焊电源的分类（五）常用弧焊电源,（一）焊接电弧的产生,1焊接电弧产生的条件 气体电离和阴极电子发射是焊接电弧产生和维持的两个必要条件。2焊接电弧的引燃把造成两电极间气体发生电离和阴极发射电子而引起电弧燃烧的过程称为焊接电弧的引燃(引弧)。焊接电弧的引燃一般有两种方式：即接触引弧和非接触引弧。(1)接触引弧(2)非接触引弧,（二）焊接电弧的构造及静特性,1、焊接电弧的构造 阴极区阳极区弧柱区,（二）焊接电弧的构造及静特性,2电弧的静特性在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系称为电弧静特性，一般也称伏一安特性。表示它们关系的曲线叫做电弧的静特性曲线，如图曲线2所示。,（三）焊接电弧的稳定性,电弧不稳定的原因1弧焊电源的影响2焊接电流的影响3焊条药皮或焊剂的影响 焊条药皮或焊剂中加入K、Na、Ca等元素的氧化物，提高电弧燃烧的稳定性。4焊接电弧偏吹的影响4焊接电弧偏吹的影响(1)焊接电弧偏吹的原因1)焊条偏心产生的偏吹2)电弧周围气流产生的偏吹 3)焊接电弧的磁偏吹,(2)防止或减少焊接电弧偏吹的措施,1）焊尽量使用交流电源焊接。2)调整焊条角度，3)采用短弧焊接。4)改变焊件上导线接线部位或在焊付两侧同时接地线，5)在焊缝两端各加一小块引弧板及引出板 6)如果有大风则必须对电弧进行保护。7)采用小电流焊接，焊接电流越大，磁偏吹越严重。,（四）弧焊电源的分类,1、弧焊电源按结构原理分：a交流弧焊电源、b直流弧焊电源、c脉冲弧焊电源 d弧焊逆变器。2、按电流性质分:a交流弧焊电源b直流弧焊电源 c脉冲弧焊电源。,焊机型号,编排次序：12345671大类名称:A发电机 B变压器；Z整流器2小类名称:X下降特性 P平特性；D多特性3附加特征:K晶闸管整流器 G硅整流器 L铝绕组 C柴油发电机4系列品种序号5基本规格6改进序号7适用环境:(T热带 TH温热带 TA干热带G高原),焊机型号,例如：BX3300产品系列序号为3，具有下降特性的弧焊变压器，额定焊接电流为300A。ZXG500：硅弧焊整流器，具有下降外特性，额定焊接电流为500A。,（五）常用弧焊电源,1.弧焊变压器弧焊变压器一般也称交流弧焊电源。其主要特点是焊接回路中增加阻抗，阻抗上的压降随焊电流的增加而增加，以此获得陡降外特，按获得陡降外特性的方法不同，弧焊变压器可分为串联电抗器式弧焊变压器和增强漏磁式弧焊变压器两大类。1动圈式弧焊变压器(1)动圈式弧焊变压器的构造 BX3300型弧焊变压器，它有一个高而窄的口字形铁心。变压器的一次侧绕组分成两部分，固定在口形铁心两心，二次侧绕组也分成两部分，装在两铁心柱的上部并固定于可动的支架上，通过丝杠连接，转动手柄可使二次侧绕组上下移动，以改变一、二次侧绕组间的距离，从而调节焊接电流的大小。(2)动圈式弧焊变压器的电流调节，焊接电流的调节有两种方法，即粗调节和细调节。a粗调节是通过改变一、二次侧绕组的挂凄线方法(接法)，即通过改变一、二次侧绕组的匝数进行调节。b细调节是通过手柄来改变一、二次侧绕组的距离进行一、二次侧绕组距离越大，漏磁增加，焊摆电流就减小；反之，焊接电流增大。2动铁心式弧焊变压器 动铁心式弧焊变压器由一个口字形固定一铁心和一个活动铁心组成，活动铁心构成一个磁分路，以增强漏磁，使焊机获得陡阵外特性。常用的BXl300型弧焊变压器。,（五）常用弧焊电源,二、弧焊整流器 弧焊整流器是一种将交流电变压、整流转换成直流电的弧焊电源。弧焊整流器有硅弧焊整流器、晶闸管弧焊整流器、晶体管弧焊整流器等。三、弧焊逆变器 将直流电变换成交流电称为逆变，实现这种变换的装置叫逆变器。工频交流直流中频交流 低压交流(直流)弧焊逆变器主要由输入整流器、电抗器、逆变器、中频变压器、输出整流器、电抗器及电子控制电路等部件组成。,六、焊接工艺参数,1.焊条直径焊条直径大小的选择与下列因素有关1）焊件的厚度 2）焊缝位置3）焊接层次4）接头形式搭接接头、T形接头因不存在全焊透问题，所以应选用较大的焊条直径。2.电源种类和极性1）电源种类2）极性 焊件与电源输出端正、负极的接法分为正接和反接两种。所谓正接就是焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法，正接也称正极性；反接就是焊件接电源负极，电极接电源正极的接线法。,3.焊接电流焊接时决定电流强度的因素，主要取决于焊条直径、焊缝位置、焊条类型和焊接层次。1）焊条直径 焊条直径越大，焊接电流也越大。碳钢酸性焊条焊接电流大小与焊条直径的关系，可根据经验公式来选择：Ih=（35-55）d Ih焊接电流(A)；d焊条直径(mm)。2）焊缝位置3）焊条类型 4）焊接层次,4.电弧电压 焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定。在焊接过程中，电弧过长会出现下列几种不良现象：(1)电弧燃烧不稳定，易摆动，电弧热能分散，飞溅增多。(2)焊缝厚度小，容易产生咬边、未焊透、焊缝表面高低不平、焊波不均匀等缺陷。(3)对熔化金属的保护差，使焊缝产生气孔的可能性增加，焊缝金属的力学性能降低。5.焊接速度焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不烧穿，同时还要使焊缝宽度和高度符合图样设计要求。6.焊接层数每层厚度最好不大于5mm,同样每层焊道厚度不宜过小。每层厚度约等于焊条直径的08-12倍。,11气焊与气割,一、火焰（一）气体1.氧气2乙炔 乙炔是可燃性气体，乙炔是一种具有爆炸性的危险气体，在一定压力和温度下很容易发生爆炸。3液化石油气（二）气体火焰的种类与性质1氧一乙炔焰；中性焰、碳化焰、氧化焰，2氧一液化石油气火焰，,二、气焊与气割设备三、气焊设备与工具,气焊设备及工具主要有：氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶、减压器、焊炬、割据等，其组成如图所示。,1氧气瓶 氧气瓶外表涂天蓝色，瓶体上用黑漆标注“氧气”字样。常用气瓶的容积为40L，在15 MPa压力下，可储存6000L的氧气。2乙炔瓶 乙炔瓶外表涂白色，并用红漆标注“乙炔”字样。瓶口装有乙炔瓶阀，但阀体旁侧没有侧接头，因此必须使用带有夹环的乙炔减压器。乙炔瓶的工作压力为15MPa，在瓶体内装满浸有丙酮的多孔性填料，能使乙炔安全地储存在乙炔瓶内。3减压器,4焊炬、割炬,(1)焊炬的分类 焊炬按可燃气体与氧气混合的方式不同，可分为射吸式焊炬和等压式焊炬两类，现在常用的是射吸式焊炬。(3)焊炬型号的表示方法 焊炬型号是由汉语拼音字母H、表示结构形式和操作方式的序号及规格组成。H X1 X2X3X3规格(可焊接的最大厚度)X2结构形式(1表示射吸式，2表示等压式)X1操作方式(0表示手工)焊炬 如H016表示手工操作的可焊接最大厚度为6mm的射吸式焊炬。,（4）割炬(1)割炬的分类。可分为射吸式割炬和等压式割炬两种；割嘴的构造有环形和梅花形两种。（2）型号 G 0 1-100 G割炬0手工 1射吸式 100切割最大厚度,三、气焊工艺,气焊原理 气焊是利用可燃气体和助燃气体通过焊炬按一定的比例混合，获得所要求的火焰性质的火焰作为热源，熔化被焊金属和填充金属，使其形成牢固的焊接接头。气焊工艺参数包括：焊丝的型号、牌号及直径、气焊焊剂、火焰的性质及能率、焊炬的倾斜角度、焊接方向、焊接速度和接头形式等,1.接头形式,气焊的接头形式有对接接头、卷边接头、角接接头等。对接接头是气焊采用的主要接头形式，角接接头、卷边接头一般只在薄板焊接时使用，搭接接头、T形接头很少采用。,2焊丝,(1)焊丝的型号、牌号 焊丝的型号、牌号选择应根据焊件材料的力学性能或化学成分，选择相应性能或成分的焊丝(2)焊丝的直径 焊丝直径的选用，要根据焊件的厚度决定,3气焊熔剂 见表,5焊炬的倾斜角度 6焊接方向(1)右向焊法(2)左向焊法,五、气割,1气割的原理和过程气割是利用气体火焰的能量，将工件预热到燃烧温度后，喷出高速切割氧流，从而实现切割的方法包括三个阶段：预热-燃烧-吹渣2气割的条件(1)金属在氧气中的燃点应低于熔点。(2)金属气割时形成氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。(3)金属在切割氧流中燃烧应该是放热反应。(4)金属的导热性不应太高。(5)金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。,4火焰的性质及能率,2气割方法,手工和气割机(1)半自动气割机(2)仿形气割机(3)光电跟踪气割机(4)数控气割机,小结：,焊条电弧焊：1.焊条电弧焊的原理及特点2.焊 条3.焊接接头类型及焊缝形式 4.焊缝符号和焊接方法代号 5.设备6.焊接工艺参数气焊与气割：1、火焰2、气焊气割设备3、气焊工艺4、气割原理5.气割方法,思考题1.焊条的分类是什么？2.焊条选用原则是什么？3.气割原理及条件是什么？4.气焊工艺参数有哪些？5.焊条电弧焊工艺参数有哪些？,