机械制造工艺基础(第六版)第三章焊接.ppt

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1、焊接通过加热、加压或两者并用，并使用（或不用）填充材料，使焊件连接的一种加工工艺方法。,第一节 焊接基础,一、焊接的定义及分类,熔焊、压焊和钎焊的特点,二、焊接的特点,与铸造相比，不需要制作木模和砂型，也不需要专门熔炼、浇铸，工序简单，生产周期短。可以根据受力情况和工作环境在不同的结构部位选用不同强度和不同耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能的材料。,铆接结构,焊接结构,与铆接相比，可以节省大量金属材料，减小结构的质量。,c）,d）,焊接在各个领域的应用a）压力容器焊接 b）航天飞船焊接 c）桥梁焊接 d）汽车焊接,三、焊接的应用,a）,b）,1预防触电的安全操作规程,四、焊接安全操作规程,（1）焊机外

2、壳接地或接零。（2）遇到焊工触电时，切不可赤手去拉触电者，应先迅速将电源切断；如果切断电源后触电者呈昏迷状态，应立即实施人工呼吸，直至专业救护人员到来。（3）在光线暗的场地或夜间工作等一般情况下，使用的工作照明灯的安全电压应不大于36V；在容器内、高空或特别潮湿的场所作业时，安全电压应不超过12V。（4）穿戴好劳动保护用品，工作服、手套、绝缘鞋应保持干燥。（5）在潮湿的场地工作时，应用干燥的木板或橡胶板等绝缘物作垫板。（6）焊工在拉、合电源闸刀或接触带电物体时，必须单手进行。,2预防火灾和爆炸的安全操作规程,（1）焊接前要认真检查工作场地周围是否有易燃易爆物品。如有易燃易爆物品，应将这些物品移

3、至距焊接工作场地10m以外的地方。（2）在进行焊接作业时，应注意防止金属火花飞溅而引起火灾。（3）严禁设备在带压状态下焊接，带压设备一定要先解除压力（卸压），且必须在焊接前打开所有孔盖。常压而密闭的设备也不许进行焊接作业。（4）凡被化学物质或油脂污染的设备都应清洗后再焊接。如果是易燃易爆或有毒的污染物，更应彻底清洗，经有关部门检查并填写动火证后才能焊接。（5）在进入容器内工作时，焊炬应随焊工同时进出，严禁将焊炬放在容器内而焊工擅自离开，以防混合气体燃烧和爆炸。（6）焊条头及焊后的焊件不能随便乱扔，应妥善保管，严禁放在易燃易爆物品的附近，以免引起火灾。（7）离开施焊现场时，应关闭气源、电源，将火

4、种熄灭。,3预防有害气体和烟尘中毒的安全操作规程,（1）焊接场地应具备良好的通风条件，最好使用焊接排烟净化系统。（2）合理组织劳动布局，避免多名焊工拥挤在一起作业。（3）尽量扩大自动焊、半自动焊的使用范围，以代替手工焊接。（4）做好个人防护工作。,焊接排烟净化系统,（1）焊工必须使用有电焊防护玻璃的面罩。（2）面罩应该轻便、形状合适、耐热，且不导电、不导热、不漏光。（3）焊工工作时，应穿白色帆布工作服，防止弧光灼伤皮肤。（4）操作引弧时，焊工应该注意周围人群，以免强烈的弧光伤害他人眼睛。（5）在厂房内和人多的区域进行焊接时，应尽可能地使用防护屏，避免周围人群遭受弧光伤害。（6）进行重力焊或装配

5、定位焊时，要特别注意弧光的伤害，焊工或装配工要佩戴防走光镜。,4预防弧光辐射的安全操作规程,弧光防护屏,5特殊环境焊接的安全操作规程,患有高血压、心脏病等疾病及酒后人员，不能进行高处焊接作业。进行高处焊接作业时，焊工应系安全带，地面应有人监护（或两人轮 换作业）。进行高处焊接作业时，登高工具（如脚手架等）要安全、牢固、可 靠，焊接电缆线等应扎紧在固定的地方，不能缠绕在身上或搭在背上。不能用可燃材料做固定脚手架、焊接电缆线和气焊（割）胶管。乙炔瓶、氧气瓶、弧焊机等焊接设备和工具应尽量留在地面。雨天、雪天、雾天或刮大风（六级以上）时，禁止高处焊接作业。,（1）高处焊接作业,（2）容器内的焊接,进入

6、容器内部前，先要弄清容器内部的情况。对容器与外界联系的部位进行隔离和切断，如电源和附带在设备上的水管、料 管、蒸汽管、压力管等均要切断并挂牌。如容器内有污染物应进行清洗，并经检查确认无危险后，才能进入内部焊接。进入容器内部焊接要实行监护制，并派专人进行监护。监护人不能随便离开现场，并要与容器内部的人员经常取得联系。在容器内进行焊接时，内部尺寸不应过小，应注意做好通风排气工作。通风应用压缩空气，严禁使用氧气作为通风气体。在容器内部作业时，要做好绝缘防护工作，最好垫上绝缘垫，以防发生触电等事故。,（3）露天或野外作业,夏季在露天作业时，必须有防风雨棚或临时凉棚。露天作业时应注意风向，不要让吹散的铁

7、水及焊渣伤人。雨天、雪天或雾天，不准露天作业。夏季露天气焊时，应防止氧气瓶、乙炔瓶直接受烈日暴 晒，以免气体膨胀发生爆炸；冬季如遇瓶阀或减压器冻 结，应用热水解冻，严禁火烤。,容器内焊接的监护措施,焊条电弧焊及焊接回路,一、焊条电弧焊的原理,第二节 焊条电弧焊,焊条电弧焊及其原理,1焊条的组成,焊条涂有药皮的供焊条电弧焊使用的熔化电极。由焊芯和药皮组成。,焊条,二、焊条,2焊条的分类,按焊条的用途不同，分为碳钢焊条、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、镍及镍合金焊条等。,按焊条药皮熔化后的熔渣特性不同，分为酸性焊条和 碱性焊条两大类。,酸性焊条熔渣的

8、成分主要是酸性氧化物的焊条。典型的是钛钙型焊条。,优点：工艺性好，如引弧容易，电弧稳定，飞溅小，脱渣性好，焊缝成形美观，产生的有害气体少，可用交流、直流焊接电源，施焊技术容易掌握等。缺点：焊缝金属的力学性能差，抗裂性能较低。,碱性焊条熔渣的主要成分是碱性氧化物和氟化钙，典型的是低氢钠型焊条。,优点：焊缝脱氧、脱硫、脱磷及去氢的能力比酸性焊条强，焊缝金属的力学性能，尤其是塑性、韧性和抗裂性能都比酸性焊条好。缺点：工艺性差，对油、锈及水分等较敏感。碱性焊条适用于合金钢和重要碳钢结构的焊接。,1弧焊电源的分类,弧焊电源是焊条电弧焊的供电装置，即电焊机。,BX1-630-2型弧焊变压器,ZX5-400

9、型弧焊整流器,AXQ1-200型弧焊发电机,三、焊条电弧焊的设备,2弧焊电源的正确使用与维护,焊机接入电网时，应核对电网电压、相数与焊机铭牌标示是 否相符，以防烧坏设备。焊前要仔细检查各部位接线是否正确，特别是焊接电缆接头是否紧固，防止因接触不良而造成过热烧损。若电网电源为不接地的三相制，应将焊机外壳接地；若电网电源为三相四线制，应将焊机外壳接零。焊机应尽可能放在通风良好且干燥的地方，远离热源，并保持平稳。,改变焊机接法时应在切断电源的情况下进行，调节电流时应在空载状况下进行。防止焊机受潮，保持机内干燥、清洁，定期用干燥的压缩空气吹净内部灰尘，尤其是弧焊整流器。应按照焊机的额定焊接电流和负载持

10、续率来使用，不要使焊机因过载而损坏。当焊机发生故障时，应立即切断电源，及时进行检查和修理。工作完毕或临时离开工作场地，必须及时切断焊机电源。焊机的接线和安装应由专业电工负责。,四、焊接用具,1焊前准备,（1）接头与坡口形式,对接接头,角接接头,搭接接头,形接头,五、焊条电弧焊工艺,坡口焊接厚板时，往往需要把焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽。,目的：为了保证接头根部焊透，便于清除熔渣，以获得较好的成形效果。,对接接头坡口,T形接头坡口,2电源种类与极性,（1）电源种类：交流电源和直流电源（2）电源极性：正极性和反极性,直流正接,直流反接,3焊接工艺参数,（1）焊条直径 焊条直径根据焊件厚度

11、、焊接位置、接头形式、焊接层数等进行选择。焊件厚度越大，所选焊条直径也越大。平焊的焊条直径应大于立焊、仰焊和横焊，这样可形成较小的熔池，减少熔化金属的下淌。,主要由焊条直径、焊接位置、焊条类型及层数所决定。焊条直径越大，焊接电流也越大。碳钢酸性焊条的焊接电流大小与焊条直径的关系：Ih=（3555）d Ih 焊接电流，A；d 焊条直径，mm。,（2）焊接电流,（3）电弧电压 主要由弧长决定。电弧长，则电弧电压高；电弧短，则电弧电压低。焊接时应力求使用短弧。（4）焊接速度 焊接时焊条向前移动的速度。应均匀适当，既要保证焊透又要保证不烧穿。,六、焊接缺陷,焊接缺陷在焊接接头中产生的金属不连续、不致密

12、或连接不良的现象。,产生焊接缺陷的主要原因有：焊前接头处未清理干净，焊条未烘干，焊接工艺参数选择不当或操作方法不正确等。,焊接缺陷的质量分析,一、检查与准备,1检查焊接用具与劳动保护用品（1）焊钳与电缆的绝缘性能：电缆外表应有良好的绝缘层，不允许导线裸露。（2）检查劳保用品的防护性，防止焊接时的飞溅、弧光及其他辐射对操作人员面部和颈部损伤及其他部位烧伤等。（3）清除焊件上的铁锈与熔渣。（4）其他辅助用具的准备情况。,第三节 实训课题焊条电弧焊,2连接焊接电源,3选择焊条,连接焊接电源,二、焊接训练,1焊接图样与工艺分析,2焊接操作,（1）电弧引燃 将焊条的末端与焊件表面接触形成短路，然后迅速将

13、焊条提高至距焊件表面一定距离（24mm），电弧即能引燃。引弧的操作方法有直击法和划擦法两种。,直击法,划擦法,引弧的方法图,（2）电弧的控制,电弧引燃后，应控制焊条末端与焊件表面之间的距离，并保持不变，以保证电弧稳定燃烧。距离太大，会因焊条与焊件间气体不能电离导电而致熄弧；距离太小，则会引起短路。,（3）运条 电弧引燃后，开始进入正常的焊接过程，用手工操作实现焊条在三个方向的运动。,1焊条送进 2焊条沿焊接方向移动 3焊条横向摆动,1）焊条送进运动 2）焊条沿焊接方向移动 3）焊条横向摆动,焊条横向摆动的形式a）锯齿形 b）月牙形 c）三角形 d）“8”字形 e）环形,焊缝的多层填敷a）单道多

14、层焊 b）多道多层焊,3检测与评价表,气焊利用气体火焰作热源的一种熔焊方法。,气焊的原理,第四节 气焊与气割,一、气焊,气焊常用的可燃气体是乙炔气（C2H2）。使用的助燃气体是氧气（O2）。,1气焊的设施,1）氧气。氧气是助燃剂，与乙炔混合燃烧时，能产生大量的热量。2）氧气瓶。氧气瓶是储存高压氧气的圆柱形容器，外表漆成天蓝色作为标志，最高压力为14.7MPa，容积约40L，储气量约6m3。,（1）氧气和氧气瓶,（2）乙炔和溶解乙炔气瓶,1）乙炔。乙炔是可燃气体，无色，氧乙炔焰是气焊最常用的热源。2）溶解乙炔气瓶。溶解乙炔气瓶是储存及运输乙炔的专用容器，外表漆成白色，并用红漆在瓶体标注“乙炔”字

15、样。乙炔瓶的最高压力为1.47MPa。,乙炔瓶的使用,（3）减压器,减压器是将高压气体降为低压气体的调节装置，其作用是将气瓶中流出的高压气体的压力降低到需要的工作压力，并保持压力的稳定。,乙炔减压器,氧气减压器,（4）焊炬,焊炬气焊时用于控制火焰并进行焊接的工具。其作用是使氧气与可燃气体按一定比例混合，再将混合气体喷出燃烧，形成稳定的火焰。,焊嘴,焊炬,2氧乙炔焰,氧乙炔焰,3气焊操作工艺,（1）焊前准备 气焊前，应彻底清除焊件接头处的锈蚀、油污、油漆和水分等。（2）选择焊丝 焊丝在气焊时与熔化的焊件混合形成焊缝金属。常用的气焊焊丝有碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝、铜及铜合金焊丝、

16、铝及铝合金焊丝和铸铁焊丝等。,（3）气焊熔剂 是气焊时的助熔剂，其作用是与熔池内的金属氧化物或非金属夹杂物相互作用生成熔渣，覆盖在熔池表面，使熔池与空气隔离，有效防止熔池金属的继续氧化，改善焊缝质量。因此，焊接有色金属（如铜及铜合金、铝及铝合金）、铸铁、耐热钢及不锈钢等材料时，通常都要使用气焊熔剂。,（4）移动方向,左焊法和右焊法a）左焊法 b）右焊法,（5）控制焊嘴倾角,4气焊的特点,（1）由于气焊是利用气体火焰作为热源，所以焊接时不需要电源。（2）气焊的火焰温度较电弧焊电弧的温度低，火焰控制容易，热量输入调节方便，设备简单，使用灵活。（3）火焰热量比电弧热量分散，焊件受热面积大，因此变形也

17、大，焊接质量不如电弧焊。（4）生产率较低。,5焊炬的常见故障,1割炬,气割常用的可燃气体是乙炔气（C2H2），使用的助燃气体是氧气（O2），与气焊相同。,气割设备和工具的连接,割炬,割嘴,2气割操作工艺,（1）预热,（2）切割,（3）终割,3气割的特点,气割设备简单，操作方便，使用范围广；所用的气体、设备和工具与气焊相同，只是气焊时使用焊炬，气割时使用割炬。气割广泛用于碳素钢和低合金钢的切割。,4割炬的常见故障,割炬的常见故障及排除方法和焊炬的基本相同。,1埋弧焊,（1）埋弧焊的原理,自动埋弧焊机,自动埋弧焊示意图,1漏斗 2焊丝盘 3焊丝 4自动焊机头5导电嘴 6焊缝 7渣壳 8焊件 9焊剂

18、,一、其他常见的焊接方法,第五节 其他焊接方法及焊接新技术,（2）埋弧焊的特点,1）焊缝质量好。2）生产效率高。3）成本低。4）劳动条件改善。,优点：,1）适应性差。2）对生产批量有一定要求（大批量生产）。,缺点:,2二氧化碳气体保护焊,1焊件 2喷嘴 3CO2气体 4流量计 5减压器 6CO2气瓶 7焊丝 8送丝机构9送丝软管 10导电嘴11电源 12熔池13焊缝,3氩弧焊,氩弧焊使用氩气作为保护气体的气体保护电弧焊方法。,熔化极氩弧焊 钨极（非熔化极）氩弧焊,钨极氩弧焊焊接过程,1焊丝 2喷嘴 3保护气体 4钨极 5熔池 6焊缝,钨极氩弧焊熔池的形成,手握焊枪姿势,氩弧焊设备及其部件,焊枪

19、及焊接用电缆,交、直流两用钨极氩弧焊机,氩气瓶,氩压气流量计,手工钨极氩弧焊设备连接图,钨极氩弧焊的工艺：1）焊前清理。2）选择焊接工艺参数。电源种类和极性。焊接电流。氩气流量和喷嘴直径。,1真空电子束焊,电子束焊接焊缝成形示意图,二、焊接新技术和新工艺,2激光焊,激光焊原理图,3扩散焊,扩散焊焊件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊接方法。,特点：接头质量好，零部件变形小，可焊接其他焊接方法难于焊接的工件和材料，但其焊接热循环时间长，生产率低，焊件装配要求较高，设备一次性投资较大，焊件尺寸受到相对限制。,4焊接机器人,（1）焊接机器人（2）焊接机器人的操作,两台机器人同时焊接,机器人焊接的全铝摩托车,机器人焊接的焊缝,5数控气割,1-导轨 2-门架 3-小车 4-控制机构5-割炬,龙门式数控气割机,1-横梁 2-主机 3-横向导轨 4-割炬 5-功能键 6-显示屏 7-输入键与控制键,便携式数控切割机,便携式数控切割机自动切割,