手工电弧焊与CO2气体保护焊.ppt
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1、手工电弧焊与CO2气体保护焊,绪论,一、焊接与焊接方法1、焊接 焊接就是通过适当的手段,使两个分离的固体产生原子(分子)间结合而连成一体的方法2、焊接方法及分类,固相焊熔化焊钎焊,基本焊接方法,电阻对焊冷压焊超声波焊爆炸焊锻焊扩散焊,电弧焊气焊电子束焊铝热焊激光焊电阻焊电渣焊,烙铁钎焊感应钎焊炉中钎焊盐浴钎焊电子束钎焊,熔化极非熔化极,手工电弧焊埋弧焊氩弧焊(熔化极)CO2焊螺柱焊,钨极氩弧焊原子氢焊等离子弧焊,氢氧气焊氧乙炔气焊氧液化石油气焊,二、手工电弧焊,手工电弧焊(简称手弧焊)是以手工操作的焊条和被焊接的工件做为两个电极,利用焊条与焊件之间的电弧热量熔化金属进行焊接的方法。1、手工电弧
2、焊原理 焊接过程:手工电弧焊由焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条、焊件、电弧构成回路,焊接时采用焊条和工件接触引燃电弧,然后提起焊条并保持一定距离,在焊接电源提供合适电弧电压和焊接电流下电弧稳定燃烧,产生高温,焊条和焊件局部加热到融化状态。焊条端部熔化的金属和被熔化的焊件金属熔合在一起,形成熔池。在焊接中,电弧随焊条移动,熔池中的液态金属逐步冷却结晶后便形成焊缝,两焊件被焊接在一起。,手工电弧焊焊接过程,在焊接中,焊条的焊芯熔化后以熔滴的形式向熔池过渡,同时焊条涂层产生一定量气体和液态熔渣。产生的气体充满在电弧和熔池周围,隔绝空气。液态熔渣比液态金属密度小,浮在熔池上面,从而起到保护熔池作用。熔池
3、内金属冷却凝固时熔渣也随之凝固形成焊渣覆盖在焊缝表面,防止高温的焊缝金属被氧化,并且降低焊缝的冷却速度。在焊接过程中,液态金属与液态熔渣和气体间进行脱氧、去硫、去磷、去氢等复杂的冶金反应,从而使焊缝金属获得合适的化学成分和组织。,2、电弧引燃方法,电弧引燃的两种方法:一是高频高压引弧法,主要用于钨极惰性气体保护焊中;二是接触短路引弧法,用于手工电弧焊中,接触短路引弧法的过程见下图。,3、焊接电弧的稳定性,影响焊接稳定性的因素:1)焊工操作技术:如焊接操作中电弧长度控制不当,将会产生断弧;2)弧焊电源:a弧焊电源特性,符合电弧燃烧的要求时,稳定性好,反之则差;b弧焊电源的种类。直流焊接电源比交流
4、弧焊电源的电弧稳定性好;c弧焊电源的空载电压。越高引弧越容易,电弧燃烧的稳定性越好,但空载电压过高时对焊工人身安全不利。3)焊接电流:焊接电流大,电弧温度高,电弧燃烧越稳定;4)焊条涂层:焊条涂层中含电离电位较低的物质(如钾、钠、钙的氧化物)越多,气体电离程度越好,导电性越强,则电弧燃烧越稳定;5)电弧长度:电弧长度过短,容易造成短路;过长就会产生剧烈摆动,破坏焊接电弧稳定性,而且飞溅大;6)焊接表面状况、气流、电弧偏吹等:表面不清洁,气流,大风,电弧偏吹等都会降低电弧燃烧稳定性。,4、电焊条(带有涂层的供手工电弧焊使用的熔化电极),由焊芯和涂层组成,头部为引弧端,尾部为夹持端,有一段无涂层的
5、裸焊芯,便于焊钳夹持和利于导电,见右图,1)焊芯:被涂层覆盖的金属芯,作用是导电,产生电弧,溶化后做为填充金属与被熔化的母材融合形成焊缝2)涂层:压涂在焊芯表面上的涂料层称为涂层(又称药皮)其作用有:保护作用、冶金作用、改善焊接工艺性能 其成分有:稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀释剂、粘结剂以及增塑剂,5、焊接工艺与工艺技术,1)常见的弧焊变压器见右图,2)焊接接头、坡口和焊缝,a)焊接接头(用焊接的方法连接的接头叫焊接接头)如图所示,焊接接头由三部分组成:焊缝、熔合区和热影响区焊缝是工件经焊接后形成的结合部分,通常由熔化的母材和焊材组成。热影响区是焊接过程中未熔化,但因受焊接热量影
6、响而发生金相组织和力学性能变化的区域。熔合区介于焊缝和热影响区中间,是焊缝和母材交接过渡的区域,它刚好加热到熔点和凝固温度区间,处于半熔化状态的部分。,b)焊接接头的形式,焊接接头的形式很多,其基本形式可分为四种:对接接头、角接接头、搭接接头和T型接头,如图。其他类型的接头有十字接头、端接接头、斜对接接头、卷边接头、套管接头锁底对接接头等,(1)对接接头:两焊件表面构成大于或等于135度,小于或等于180度夹角的接头称为对接接头,它是各种焊接结构中采用最多的一种接头形式。对接接头的盈利集中相对较小,能承受较大载荷。(2)角接接头:两焊件表面间构成大于30度,小于135度的接头称为角接接头,这种
7、接头承载能力很差,一般用于不重要的焊接结构或箱形物体上。(3)搭接接头:两焊件部分重叠放置构成的接头称搭接接头。搭接接头应力分布不均匀,承载能力较低,但是由于搭接接头焊前准备和装配工作简单,焊后横向收缩量也较小,因此在焊接结构中仍然得到应用。(4)T型接头:一焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头称T型接头。其承载能力低,应力分布不均匀,但能承受各个方向力和力矩,在生产中应用也很普遍,c)焊接坡口的形式,根据设计和工艺的需要,在焊件待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽,称为坡口。利用机械、火焰或电弧等方法加工坡口的过程称为开坡口。坡口的形式很多,基本形式有I形坡口、V形坡口、X
8、形坡口和U形坡口,如图:,d)焊缝,根据不同的分类方法焊缝具有不同的形式。通常情况下,焊缝是以所在的空间位置,结合形式和焊缝连续情况进行分类的。根据焊缝所在的空间位置的不同,焊缝可分为平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝四种形式,对相应空间位置的焊缝的焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊,如图:,根据结合形式的不同,焊缝主要分为对接焊缝和角焊缝,另外还有塞焊缝 和端接焊缝,下图是对接焊缝各部分名称和角接焊缝各部分名称,3)焊接工艺参数的选用,(1)焊条的选择 a、焊条型号的选择:在焊缝金属中,填充金属约占50%70%,因此焊条型号对焊缝金属的化学成分和力学性能其重要作用。b、焊条直径的选择,主要有以下
9、几个因素:焊件厚度,厚度越大,焊条直径越大;焊缝位置,相同的板厚,平焊缝焊条直径要大些,立焊缝最大不超过5mm,仰焊、横焊焊条最大直径不超过4mm,这样形成较小熔池,减少熔化金属下淌。焊接层数,多层焊道焊接时,第一层应选用直径较小的焊条,一般为2.5mm或3.2mm的焊条,这是因为第一层焊条直径过大时,焊条不能深入坡口根部而造成电弧过长,产生未焊透缺陷。下图是焊条直径与焊件厚度的关系,(2)焊接电流的选择,焊接电流是手工电弧焊中最重要的参数。影响焊接电流大小的因素很多,如焊条直径,焊条型号,涂层类型、焊接厚度、接头形式、焊接位置、和焊道、焊层等,但主要是焊条直径、焊接位置和焊道、焊层。a、焊条
10、直径与焊接电流的关系 焊条直径越大,熔化焊条所需热量越多,所需焊接电流越大。每种直径的焊条都有一个合适的焊接电流范围,如图,焊接电流还可以根据下面的经验计算公式进行计算:I=(3555)d 式中:I为焊接电流 d为焊条直径,b、焊接位置:在其他焊接条件相同情况下,平焊位置可选择偏大的焊接电流,横焊、立焊、仰焊的焊接电流应小些,约小10%20%。(3)电弧电压 手工电弧焊的电弧电压与电弧长度成正比(4)焊接速度 焊接过程中焊条沿焊接方向移动的速度,即单位时间内完成的焊缝长度,称为焊接速度。速度过快会造成行风变窄,高低不平,形成未焊透,熔合不良等缺陷;如过慢则热量输入多,热影响区变宽,接头晶粒组大
11、,力学性能降低,焊接变形加大,速度应根据具体情况保持均匀适当。,4)手工电弧焊常用工具,(1)防护用具 手工电弧焊焊工常用防护用品如右图主要有:面罩(手持式又叫盾式和头戴式又叫盔式之分)、工作服、焊工手套、护脚、工作鞋、口罩、平光眼镜等,面罩,(2)焊工常用工具 焊工常用工具有:焊钳、焊接电缆、焊条保温桶、敲渣锤和钢丝刷、角向磨光机,以及扁铲等,焊钳,角向磨光机,5)各种位置焊接操作,1)引弧(手工电弧焊时引燃电弧的过程称为引弧)常用的引弧方式又划擦引弧法和直击引弧法,如图:,a、划擦法引弧的操作要领:先将焊条的末端对准焊件,然后手腕扭转一下,像划火柴似的将焊条在焊件表面轻轻划擦一下,引燃电弧
12、,再迅速将焊条提起2-4mm,使电弧引燃,并保持电弧长度,使之稳定燃烧。,b、直击法引弧的操作要领:将焊条末端对准焊件,然后将手腕下弯,使焊条轻微碰一下焊件后迅速提起2-4mm,即引燃电弧,引弧后,手腕放平,使电弧长度保持在与所用焊条直径适当的范围内,使电弧稳定燃烧。,2)平敷焊(在平焊位置上堆敷焊道的一种焊接操作方法)焊接操作时,焊工左手持面罩,右手握焊钳,如右图:焊条工作角(焊条轴线在和焊条前进方向垂直的平面内投影与工件表面间夹角)为90度。焊条前倾角+10度+20度(正倾角表示焊条向前进方向倾斜,负倾角表示向前进方向的反方向倾斜)如下图,平敷焊操作图,平敷焊的焊条角度,a、焊道的起头起头
13、时焊件温度较低,所以起点处熔深较浅。可在引弧后先将电弧稍微拉长,对起头处预热,然后再适当缩短电弧进行正式焊接。b、运条在正常焊接时,焊条的运动可分为三种基本运动形式:沿焊条中心线向熔池送进、沿焊接方向移动、焊条横向摆动,如右图c、运条方法厚板在焊接时,为了获得较宽的焊缝,焊条沿焊缝横向做有规律的摆动,根据摆动规律的不同,通常有以下运条方法:直线形运条法。常用于I形坡口的对接平焊,多层焊的第一层焊道或多层多道焊直线往复运条法。特点是焊接速度快、焊缝窄、散热快,适用于薄板或接头间隙较大的多层焊的第一道焊道。锯齿形运条法。焊接时,焊条末端作锯齿形连续摆动和向前移动,并在两边稍停片刻,以防产生咬边,这
14、种方法容易掌握,生产应用较多。,月牙形运条法。这种运条方法熔池存在时间 常,易于熔渣和气体析出,焊缝质量高。斜三角形运条法。这种运条方法能够借助 焊条的摇动来控制熔化金属,促使焊缝 成型良好,适用于T形接头的平焊和仰焊 以及开有坡口的横焊。正三角形运条法。这种方法一次能焊出较厚 的焊缝断面,不易夹渣,生产率高,适用 于开坡口的对接接头。正圆圈形运条法。这种运条方法熔池存在时 间长,温度高,便于熔渣上浮和气体析出,一般只用于较厚焊件的平焊。斜圆圈形形运条法。这种运条方法有利于控制熔池金属不下淌,适用于T形接头的平焊和仰焊,对接接头的横焊。8字形运条法。这种运条方法能保证焊缝边缘得到充分加热,熔化
15、均匀,保证焊透,适用于带有坡口的厚板对接焊。,d、焊道的连接(如图四种方式)尾头相接是以先焊焊道尾部接头的连接方式,这 种接头应用最多头头相接是从先焊焊道起头处续焊接头的连接方 式,要求先焊焊道的起头略前处引弧,并稍微 拉长电弧,将电弧拉至起头处,并覆盖其端头,带起头处焊平后再向反向移动。如下左图。尾尾相接就是后焊焊道从接口的令一端引弧,焊 到前焊道的结尾处,焊接速度略慢些,以填满 弧坑,然后以较快的焊接速度再向前焊一小段,熄弧。如下右图。首尾相接是后焊焊道的结 尾与先焊焊道的起头相 连接,利用结尾时的高 温重复熔化先焊焊道的 起头处,将焊道焊平后 快速收尾。,1是先焊焊道,2是后焊焊道,e、
16、焊道的收尾焊道的收尾就是一条焊道结束时如何収弧。常用的方法有以下三种:画圈收尾法 焊条移至焊道终点时,利用手腕动作使焊条尾端 做圆圈运动,直到填满弧坑后再拉断电弧,此法 适用厚板焊接,薄板容易烧穿。反复断弧收尾法 焊条移至焊道终点时,反复在弧坑处熄弧-引弧 多次,直至填满弧坑,此法适用薄板和大电流焊 接,但碱性焊不适合,易出现气孔。回焊收尾法 焊条移至焊道收尾处即停止,但不熄弧,适当改变 焊条角度,如右图,由1位置转到2位置,填满弧坑 后再转到3位置,然后慢慢拉断电弧,碱性焊条常 用此法。,3)平接对焊(在平焊位置上焊接对接接头的一种操作方法),a、中厚板(3-6mm)I形坡口对接焊装配及定位
17、焊:焊接装配时应保证两板对接处平齐,板厚时应留有一定间隙,以保证焊透,间隙大小取决于板厚,见下表:,焊接操作:焊缝的起点、连接、收尾和平敷焊相同,b、薄板(2mm)平对接焊焊接时易烧穿、焊缝成形不良、焊后变形大,所以操作时应注意以下几点:一是装配间隙不超过0.5mm,剔除接头处毛刺;二是定位焊缝应短,近似点状,间距应小些;三是宜采用短弧快速直线或直线往复式运条方式,防止烧穿;四是最好采用下坡焊,既是将焊件起头处抬起1520度;五是焊后进行校正,c、厚板平对接焊厚板焊接应开坡口,以保证根部焊透。一般开V形、X形、U形坡口,采用多层焊或多层多道焊。下图焊接方法:1是打底层(第一层)焊道,选用较小直
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