金属热切割及电焊.ppt
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1、,编制:2015年1月编制人:尹川邦,手工电弧焊及金属热切割,主讲内容,一、特殊工种及概述,二、手工电弧焊接工艺简介及技术要求,四、作业过程中的危险源辨识及控制措 施,五、事故案例分析,三、金属热切割工艺简介及技术要求,1、什么是特殊工种?,特殊工种:是指从事特种作业人员岗位类别的统称,是指容易发生人员伤亡事故,对操作本人、他人及周围设施的安全有重大危害的工种。原国家劳动部部将井下、高空、高温、特重体力劳动或其他有害身体健康的工种定为特殊工种并明确特殊工种的范围由各行业主管部门或劳动部门确定、如:焊工、电工、锅炉工、驾驶员、起重工等。,一、特殊工种,2、概述,普通焊工作业范畴:从事气焊、气割、
2、手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、等离子弧焊(切割)、碳弧焊(气刨)、电渣焊、接触焊等作业人员(不含锅炉压力容器焊工)。作业人员基本条件:年满周岁。具有初中以上文化程度。身体健康,双目裸眼视力均在以上且矫正视力在以上,无高血压、心脏病、癫痫病、眩晕症等防碍本作业的其它疾病及生理缺陷。学徒期满并具有独立操作能力。,二、手工电弧焊接工艺简介及技术要求,二.2金属焊接工艺简介,原理:焊接是通过加热或加压,或两者并用,并且用或不 用填充材料,使焊件达到原子结合的一种加工方法。焊接的应用:焊接是一种应用范围很广的金属加工方法,与其它热加工方法相比,它具有生产周期短、成本低,结构设计灵活,用材合理及能够以小
3、拼大等一系列优点,从而在工业生产中得到了广泛的应用。如造船、电站、汽车、石油、桥梁、矿山机械等行业中,焊接已成为不可缺少的加工手段。在世界主要的工业国家里每年钢产量的45左右要用于生产焊接结构。,二.1金属连接方式简介,二.3手工电弧焊概念及应用,手工电弧焊简称手弧焊,是利用电弧产生热量来熔化被焊金属的一种手工操作的焊接方法,其采用手工操作进行引弧到形成焊接的过程,是焊接最基本的操作工艺。,手工电弧焊工作示意图,手工电弧焊特点:a、手工电弧焊操作简便、灵活,可全位置焊接;b、但接头过热区和热影响区宽,只适于焊接性能好的低碳钢、低合金钢的焊接;C、操作中需更换焊条,生产率低,金属浪费大,生产条件
4、差,只用于单件、小批短焊缝的焊接,熔焊的本质及特点:,熔化焊的本质:是小熔池熔炼与铸造,是金属熔化与结晶的过程。,熔池的形成温度达到材料熔点,母材、焊丝熔化形成溶池热影响区形成母材受到热影响,组织和性能发生变化,形成热影响区。熔池结晶热源移走后,熔池结晶成柱状晶,(1)擦划引弧法 这种引弧方法与擦火柴有些相似,将焊条在焊件上划动一下,即可引燃电弧。当电弧发生后,趁金属还没有开始大量熔化的一瞬间,迅速将焊条轻轻提起和工件保持13毫米距离,使弧长维持到所需长度。,二.4手工电弧焊引弧方法 手工电弧焊是采用低电压,大电流放电产生电弧。手工电弧焊可采用两种方法来引燃电弧(引弧)。,(2)敲击引弧法 焊
5、条在焊件表面敲击接触后,便迅速缩回并保持一定的距离(13mm),电弧即产生。此法方便,在用于各种位置特别是窄小位置焊接时更具适用性。,二.3 运条方法 为了确保焊缝质量,选用正确的运条方法对于初学者来说,尤其应该注意。,(1)焊条三个基本方向的运动:当电弧引燃后,在焊接过程中为了得到良好的焊缝,焊条必须要有三个基本方向的运动:1、焊条朝着熔池方向逐渐下降;2、焊条沿焊接方向前移;3、作横向摆动。,二.4常用的运条方法及应用范围:,运条方法很多,应根据接头的型式和间隙、焊缝的空间位置、焊条直径与性能、焊接电流及焊工的技术水平等方面来选用合适的运条方法。常用的运条方法有如下几种:,(1)直线形运条
6、法:要求焊接时保持一定的弧长,并沿焊接主向作直线前进。,(2)直线往复运条法具有焊接速度快、焊缝窄和散热快的特点,所以多用于薄板焊接和接头间隙较大的焊缝。,(3)锯齿形运条法操作容易,在实际中应用较广,多用于较厚钢板的焊接、平焊及仰焊的对接接头、立焊的对接和填角焊接头。,(4)月牙形运条法要求焊条末端焊接方向作月牙形的左右摆动。应用范围和锯齿形运条法基本相同,不过其焊出来的焊缝增高量较高,具有较长的保温时间、易使气体析出和熔渣浮到焊缝表面上来的优点。,(5)三角形运条法要求焊条末端作连续三角形运动并不断前移。适用于坡口立焊和填角立焊。它的特点是一次能焊出较厚的焊缝断面,焊缝不易产生夹渣,有利于
7、提高生产率。,(6)圆圈形运条法,如图所示,要求焊条末端连续作圆圈运动,并不断前进。适用于平焊、仰脸焊位置的填角焊和横焊。它主要能控制熔滴金属不下淌,有助于焊缝成形。,(7)8字形运条法要求焊条末端连续作字形运动,并不断前移。此方法的特点是使两个被焊件边缘充分加热,使之熔化均匀,保证焊透,适用于厚板有坡口的对接焊缝。,二.5焊缝的起头和收尾,(1)焊缝的起头:焊缝的起头就是指开始焊接的部分,由于引弧后不可能迅速使这部分金属温度升高。所以起点部分的熔深较浅,焊缝余高较高。为了减少这种现象,可以采用较长的电弧对焊缝的起头处进行必要的预热,然后适当地缩短电弧的长度再转入正常焊接。,(2)焊缝的收弧:
8、焊缝结束时应当拉断电弧,称为收弧。如果收弧时立即拉断电弧则易产生弧坑,引起裂纹及气孔等缺陷,因此,要应用合理的收弧。常用的收弧方法有四种:划圈收弧法,适合于厚板焊接的收尾。反复断弧收尾法,适合于薄板和大电流焊接的收尾。回焊收弧法,适合于碱性焊条的收尾。转移收弧法,适合于有特殊要求的焊缝。,二.6电焊条的作用,作用:焊芯作为电极传导电流,熔化后作为填充金属与母材形成焊缝。药皮药皮的组成比较复杂,其组成物按作用分有稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂,合金剂及粘结剂等。焊条的药皮在焊接过程中起着极其重要的作用,是决定焊缝金属质量优劣的重要因素之一,其作用如下:机械保护作用:利用药皮熔化后释放出的气体和形
9、成的的熔渣隔离空气,防止有害气体侵入融化金属;冶金处理作用:去处有害杂质(如氧、氢、硫、磷)和添加有益的合金元素,使焊缝获得合乎要求的化学成分和机械要求。改善焊接工艺性能:使电弧燃烧稳定,飞溅少,焊缝成型好,易脱渣等。,焊条常识及选用要求,焊条基本知识,型号 EEElectrode电焊条 熔敷金属的最小抗拉强度(x10MPa)焊接位置(“0”、“1”全位置焊接,“2”适于平焊,“4”适于向下立焊)电流种类、药皮类型,结构钢焊条J;钼和铬耐热钢焊条R;低温钢焊条W;不锈钢焊条A;堆焊焊条D;铸铁焊条Z;镍及镍合金焊条Ni;铜及铜合金焊条T;铝及铝合金焊条L;特殊用途焊条TS,酸性焊条:药皮不含C
10、aF2,生成的气体主要为H2和CO,脱硫、脱磷能力差,焊缝氢含量高,韧性差。碱性焊条:药皮含有大量的CaCO3和CaF2,生成气体主要为CO和CO2,脱硫、脱磷能力强,焊缝氢含量低,韧性好。但工艺性差,电弧燃烧不稳定,只能用直流电源焊接。对油污、锈、水敏感性大(清洗、烘干);排出有毒烟尘 H F。(通风良好),焊条选择的原则:,等强度原则:焊接低碳钢和低合金钢时。一般应使焊缝金属与母材等强度,即选用与母材同强度等级的焊条。同成分原则:焊接耐热钢、不锈钢等金属材料时,应使焊缝金属的化学成分与母材的化学成分相同或相近,即按母材化学成分选用相应成分的焊条。抗裂缝原则:焊接刚度大、形状复杂、要承受动载
11、荷的焊接结构时,应选用抗裂性好的碱性焊条,以免在焊接和使用过程中接头产生裂纹。抗气孔原则:受焊接工艺条件的限制,如对焊件接头部位的油污、铁锈等清理不便,应选用抗气孔能力强的酸性焊条,以免焊接过程中气体滞留于焊缝中,形成气孔。低成本原则:在满足使用要求的前提下,尽量选用工艺性能好、成本低和效率高的焊条。此外,应根据焊件的厚度、焊缝位置等条件,选用不同直径的焊条。一般焊件愈厚,选用焊条的直径就愈大。,二.7焊接的空间位置和焊接接头,焊接按不同的空间位置,可分为平焊,立焊,横焊,仰焊四种,焊接结构中的焊接接头型式:,1、对接接头。两焊件的对口平整,且保留一定的间隙的对接焊称为对接接头,如图 所示;对
12、接接头是焊接结构中最常见的接头型式,因为焊接受力比较均匀,结构理想,检验方便。,2、搭接接头。两焊件相叠并准备在顶端边缘上施焊的接头称为搭接接头,如图所示,3、丁字接头。两焊件构成“”字型的接头称为丁字接头,如图所示。丁字接头在钢结构中被广泛应用,在焊接时要注意焊接次序以减少应力和变形。,4、角接接头。两焊件构成直角或某一角度,并准备在顶端边缘上施焊时接头称为角接接头,如图所示。,二.8减少焊接应力的工艺措施,()结构设计要避免焊缝密集交叉,长度要尽可能短,以减少焊接局部加热,减少焊接应力。()采取合理的焊接顺序,尽可能使焊缝自由的收缩,以减小应力。如图(a)所示的焊接顺序正确,因而焊接应力小
13、;而图(b)所示的焊件因先焊焊缝,而导致对焊缝的约束增加,从而增大了残余应力。,()采用焊接预热的方法减小焊件温差,从而减少焊接应力,同时还能减少焊接变形。()采用小电流、快速焊,以减小热量输入,可减小残余应力。另外,对厚大焊件采用多层多道焊也可减少焊接应力。()在焊接时,当焊缝还处于较高温度时,均匀迅速地锤击焊缝,使焊缝金属伸长,从而减少应力与变形。()焊后进行消除应力的退火。把焊件整体加热到550650,保温一定的时间,再随炉冷却,利用材料在高温下屈服强度的下降和蠕变现象松弛焊接应力。这种方法可以消除残余应力80左右。()利用拉伸、加压、振动等机械方法,使焊接接头残余应力区产生塑性变形,达
14、到消除残余应力的目的。,减少焊接应力的工艺措施,焊接变形的形式主要有:尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等,如图所示。,在焊接时,凡是有助于消除焊接应力的方法都有助于消除焊接变形。此外,还可采用如下措施来消除焊接变形。,()尽量将焊缝对称布置,让变形相互抵消。如图10-19所示为对称焊缝布置,()采用反变形法。在焊接时,使焊件按角变形方向的反方向放置,以抵消焊接变形,如图10-20所示,()在焊接工艺方面,采用高能量集中的热源,采用对称焊(如图10-21)、分段焊(如图10-22)、多层多道焊(如图10-23)等,都能减小焊接变形。,()采用焊接前刚性固定的方法限制焊接变形,但这样
15、会产生较大的焊接应力。,()焊前预热,焊接时,通过强制冷却,减小焊缝及其附近区域受热量,从而减小焊接变形(如图10-24所示)。,焊接变形可以采用矫正:对于已产生的焊接变形可以采用矫正的方法进行消除。,()机械矫正法利用机械外力来强迫焊件的焊接变形区产生反向塑性变形来矫正焊接变形。机械矫正法会使金属产生加工硬化,造成塑性、韧性下降。,()火焰加热矫正法如图10-26所示,利用火焰在焊件上产生伸长变形的部位上加热,然后冷却产生收缩变形来矫正焊件原有的伸长变形。加热区一般呈三角形,防止热量集中。,焊接缺陷,焊接缺陷主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔缺陷和焊缝外观缺陷等。这些缺陷减少了焊缝有效截面,
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