电气焊专业知识培训教材

专业知识培训专业知识培训电气焊专业知识培训第一章焊接电弧第二章常用电弧焊接材料知识第三单常用电弧焊工艺知识第四章焊接接头及焊缝形成第五章工具及设备使用与维护第六章气焊与气割第七章焊工安全生产知识第一章焊接电弧第一节焊接技术发展概况及在国民经济中的作用第二节焊接电弧的引燃过程第三节焊接电弧的静特性及电源极性的应用第四节对电弧焊电源的要求第五节常用电弧焊机构及工作原理第一节焊接技术发展概况及在国民经济中的作用一、焊接技术发展简史焊接是机械制造中重要的工艺方法之一，焊接工艺作为一门科学和其他科学技术一样是人类共同创造的财富，也是人类社会发展的必然产物。焊接在工业生产中仍占据主要地位。我国是较早应用焊接技术的国家，但主要是钎焊。二、焊接技术在国民经济中的作用当前焊接技术的先进水平是衡量一个国家工业发达程度的重要标志，焊接技术已发展成为一门边缘技术，所涉及的领域相当广泛。传说的焊接方法，高能速的焊接方法和特种焊接方法都在应用于工业生产之中。第二节焊接电弧的引燃过程一、焊接电弧的概念焊接时将焊条与焊件接触后很快拉开，在焊条端部和焊件之间立即会产生明亮的电弧，电弧是一种气体放电现象。电弧并不是一般的燃烧现象，实质上，电弧是在一定条件下电荷通过两电极间气体的导电过程，或者说是一种气体放电现象。利用这种气体放电过程，电能转换为热能、机械能和光能。焊接时主要利用热能和机械能来达到焊接金属的目的。二、焊接电弧的性质及引燃方法1接触引弧法（称接触短路法），将焊条与焊件短路产生电流，随后拉起焊条而引燃电弧，它是一种最常用的引弧方式，焊条电弧焊和熔化极气体保护焊都采用这种引弧方式。接触引弧法的方式有两种直接法和划擦法2非接触引弧法，引弧时电极与工件之间保持一定的间隙，然后在电极和工件之间施以高电压击穿空气间隙使电弧引燃，这种方法称为非接触引弧法。根据工作原理不同，可分为高频高压引弧和高压脉冲引弧。由于引弧时电极无需与工件接触，不会污染工件的引弧点，也不会损坏电极端部的几何形状，有利于电弧的稳定燃烧，也就是说，利用高压（2000V3000V），直接将两电极间的空气间隙击穿电离引发电弧，主要用于钨极氩弧焊和等离子弧焊。电弧焊时，引燃焊电弧的过程称为引弧，也称引燃。焊接电弧的引燃一般有两种形式，接触引弧法和非接触引弧法。三、焊接电弧的组成及温度分布焊接电弧沿长度方向分为三个区域1阴极区电弧靠近负电极区域2阳极度区电弧靠近正电极区域3弧柱区阴极区和阳极区间的区域电弧的长度可以近似认为等于弧柱长度。一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的43，阴极约36，弧柱约21。温度用钢焊条焊钢材时阳极区2600K阴极区2400K电弧中心60008000K使用直流电源焊接时有正接、反接两种正接正极接工件工件温度可稍高一些。反接负极接工件，工件温度可稍低一些。交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为5090V，电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大，电弧电压也越高，一般为1635V。四、焊接方法分类1熔焊利用局部加热，使连接处的母材熔化，再加入（或不加入）填充金属形成焊缝而结合的方法，是工业生产中应用最广泛的一种。2压焊必须对焊件施加一定的压力（加热或不加热）以完成焊接的方法，压焊也是使原子间结合而焊接的。但接头力学性能较熔焊差，适宜小型金属加工，焊后变形极小，机械化，自动化程度高。3钎焊采用比母材熔点低的金属材料，将焊件加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润温母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的方法。通常说的“银焊”“铜焊”“锡焊”就是使用不同的焊料的钎焊。按照金属在焊接过程中所处的状态及工艺特点不同，要以把金属的焊接方法分为三大类1熔焊2压焊3钎焊熔焊1）气焊2）电弧焊（焊条电弧焊，埋弧自动焊或半自动焊）3）铝热焊4）电渣焊5）等离子弧焊6）电子束焊7）气电焊（惰性气体保护电弧焊，还原性气体保护电弧焊，氧化性气体保护电弧焊）8）激光焊压焊1）锻焊2）摩擦焊3）电阻焊（点焊，缝焊，对焊）4）气压焊5）冷压焊6）超声波焊7）爆炸焊钎焊1）烙铁钎焊2）火焰钎焊3）盐浴钎焊4）电接触钎焊5）炉中钎焊6）高频钎焊7）反应钎焊8）真空钎焊第三节焊接电弧的静特性、电源极性的应用一电弧的静特性二电弧电压和弧长的关系三焊接电源的极性四焊接电源极性的应用五电弧燃烧的稳定性第四节对电弧焊电源的要求一具有适当的空载电压当焊机接通电网而输出端没有负载（没有电弧时）时，焊接电流为零，此时输出端的电压为空载电压。二具有合适的短路电流当焊条和焊件适中时，焊机输出端的电流为短路电流，此时电压为零，在引弧和熔滴过渡时，经常发生短路，如果短路电流过大，电源将出现过载而烧损的危险，同时还会使焊条过热、药皮脱落、飞溅增大等。三具有陡降的外特性为获得一定范围所需的焊接方法，就必须要求弧焊电源具有很多条可以均匀改变的外特性曲线。四具有良好的动特性焊接电流适应焊接电弧变化的电源就是电源动特性。五具有良好的调节性能弧焊电源的调节特性是用来调节焊接电流的。选择不同的焊接工艺时，要求电源能够通过调节，得出最佳的焊接效果。六焊机型号的编制A、弧焊发电机Z、弧焊整流器B、弧焊变压器X、下降的外特性P、平特性D、多特性第五节常用电弧焊机构造及工作原理一常用的交流弧焊机（弧焊变压器）1工作原理交流弧焊机弧焊变压器是一种具有陡降外特性的降压变压器，通常称交流弧焊机，获得下降外特性的方法，是在焊接回路中，串一可调电感，此电感可以是一个独立的电抗器，也可用弧焊变压器本身漏感来代替。二直流弧焊机直流弧焊机是向焊接电弧供给直流电能设备，可分为弧焊整流器和弧焊发电机两类。（一）直流弧焊整流器直流焊整流器是一种通过将交流电整流后获得直流电的弧焊机。1工作原理弧焊整流器它是由主变压器、整流器组以及获得所需外特性的调节装置和指示装置所组成。主变压器都是三相的，其目的是使整流后的电流波形比较平直。整流器组可以用硅整流元件或晶阐管元件，采用硅整流元件的称硅整流弧焊机，采用晶阐管作整流元件和称晶阐管弧焊机。2焊机的分类（ZXG型）分类国产常用牌号无反馈磁饱和电抗器硅弧焊机ZXG7300、ZXG7500全部内反馈磁饱和电抗器弧焊机ZPG1500、1500CD500部分内反馈磁饱和电抗器弧焊机ZCG300、400、500常用晶阐管式弧焊机反馈方式外特性应用ZDK500型电压负反馈和电流截止负反馈平特性陡降特性焊条电弧焊，CO2保护焊氩弧，等离子，埋弧焊ZX5400型电流负反馈下降特性直流焊条电弧焊碳弧气刨采用逆变技术，以大功率电子开关器件为核心，去除了工频变压器。弧焊整流器，电弧稳定性好，有一定的抗感性能，韧性，塑性，但造价高，适合焊较重要的结构钢。1）有磁饱和电抗器的硅弧焊整流器分类2）常用晶阐管式弧焊整流器3）逆变式弧焊整流器（二）直流弧焊发电机直流弧焊发电机是由一台异步电动机和一台弧焊发电机组成。属50年代产品，为淘汰产品。但由于此焊机具有燃烧稳定、可靠性好、经久耐用等特点，应用一直较为广泛。1）结构主要有互相交流电动机、发电机电枢、发电机励磁极及绕组换向片、电刷、控制盘所组成。2）工作原理下降外特性的获得一般是磁通随焊接电流的增加而迅速降低，采用的方法有增设去磁绕组、利用电枢反应等方法。3）常用型号和规格AX320（裂极式）、AX1500（差复励式）、AX4302（换向极式）第二章常用焊接材料知识第一节焊条第二节碳钢焊条的选择及保管第一节焊条一焊条的组成和应用焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极，它是由焊芯和药皮两部分组成。在焊条前端药皮有450左右的倾角，这是为了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长的1/16，便于焊钳夹持，有利于导电。（一）焊芯焊条中被药皮包覆的金属芯称焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的焊接专用金属丝。焊接时焊芯有两个作用，一是传导焊接电流，产生电弧把电能转为热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔化形成焊缝。手弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的5070，所以焊芯的化学成分，直接影响焊缝的质量，因此，做焊芯用的钢丝都是经过特殊冶炼的、并规定了它的牌号与成份。这种焊接专用钢丝，用来制造焊条就是焊芯；如果用于埋弧焊（自动埋弧焊），气体保护焊，气焊等熔焊方法作填充金属时，则称为焊丝。焊芯中含有多种合金元素，对焊缝的质量有着不同程度的影响，其中有碳C、锰MN、硅SI、铬GR、镍NI、硫S、磷P等。低碳钢焊芯的含碳量一般C01；焊重要结构时磷的含量不得大于003；焊芯牌号末尾注有“A”表示焊芯含磷量均小于003焊芯分为以下三类1、碳素结构钢丝2、合金结构钢3、不锈钢（二）药皮压涂在焊芯表面的涂料层叫药皮1药皮的作用提高焊接电弧的稳定性，保持熔化金属不受外界空气的影响，防止空气对熔池的侵入，保证焊缝金属顺利脱氧，添加合金，提高焊缝性能，保证焊接质量。也就是说，药皮的作用是保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成份和力学性能，并使焊条具有良好的焊接工艺性能。2焊条药皮的组成焊条药皮是由各种矿物质，铁合金和金属类、有机物类及化工产品（水玻璃等）原料组成，焊条药皮相当复杂，一种焊条药皮的配方中，组成成份有七八种之多。药皮组成及在焊接中的作用1）稳弧剂2）造渣剂3）造气剂4）脱氧剂5）合金剂6）稀释剂7）黏结剂8）增塑剂二、焊条药皮的类型及焊条分类焊条药皮类型1、钛型（氧化钛型）2、钛钙型（氧化钛钙型）3、钛铁矿型4、氧化铁型5、纤维素型6、低氢钠型和低氢钾型7、石墨型8、盐基型9、铁粉XX型焊条的分类1、按用途分碳钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁条、低温钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、铜及铜合金焊条、镍及镍合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条十类。2、按药皮熔化后的熔渣特性分酸性焊条、碱性焊条两大类。三、焊条型号的表示方法（一）按国家标准规定碳钢焊条的编制方法1字母E表示焊条2前两位数字表示熔敷金属抗拉强度最小值，3第三位数字表示焊条的焊接位置4第三位和第四位组合时，表示焊接电源种类及药皮类型。（二）按国家规定低合金钢焊条型号的编制方法低合金钢焊条型号EXXXX的编制方法与碳钢焊条相同，不同的是型号后面有短划“”与前面数字划开，后缀字母为熔敷金属的化学成份分类代号，其中A表示碳焊条、D表示锰钼焊条、G或M或W表示其他低合金焊条。字母后的数字表示同一等级焊条中的编号。如还有附加化学成份时，附加化学成份直接用元素符号表示，并以短划“”与前面后缀字母分开。（三）按国家标准规定不锈钢焊条型号的编制方法1字母E表示焊条2熔敷金属含碳量用“E”后的位或两位数字表示3熔敷金属含铬量、含镍量用近似值的百分之几表示，并以“”与表示含铬量、含镍量的数字分开。4若熔敷金属中含有其他重要合金元素，当元素平均含量低于15时，型号中只标明元素符号，而不标注具体含量；当元素平均含量等于或大于15,25,35时一般在元素符号后面相应标注2、3、4等数字。5焊条药皮类型及焊接电流种类，在焊条型号后面附加代号。第二节碳钢焊条的选择及保管一、碳钢焊条的选择1、考虑焊件的力学性能、化学成分（等强度选择）2、考虑焊件的工作条件及使用性能（等条件选择）3、考虑简化工艺、提高生产率（降低条件选择）二、碳钢焊条的保管1分类、分型号存放；2通风、干燥，离地面30MM米以上；3焊条和仓库温度应在10250、相对湿度50；4按顺序使用，先入库先使用；5轻拿轻放、不许乱扔；6对受潮、药皮变色、焊芯有锈迹的焊条，须经烘干后进行质量评定，方可使用，并且优先使用。二鉴别焊条变质的方法1将数根焊条放手掌中滚击，发出清脆的金属声即干燥焊条；2焊条在回路中短路数秒，药皮出现颗粒状斑点即受潮焊条；3焊条金属有锈痕，即受潮焊条；4焊条缓慢弯曲120有大块药皮脱落，即受潮焊条；5焊接时，药皮大块脱落，产生多量水气而爆裂现象，即受潮焊条。第三章常用电弧焊工艺知识第一节手工电弧焊第二节电弧焊常见的缺陷原因及防止第一节手工电弧焊一手工电弧焊工艺特点手工电弧焊简称手弧焊，是手工操作焊条进行引弧、成型焊接的电弧焊的方法，也是在焊接领域里劳动强度最大的焊接方法。电弧焊是利用电弧产生热量来熔化被焊金属的熔焊方法。二手工电弧焊的工艺参数。1焊接电源的选择酸性焊条可采用交、直流两种电源，但优先选用交流电源，碱性焊条由于电弧稳定性差，必须直流电源，但对药皮中含有较多稳弧剂的碱性焊条（低氢钾型），也可使用交流电源，但此时电源的空载电压应较高些。2极性的选择在采用正接，碱性焊条采用反接，这样电弧燃烧稳定，飞溅小，声音平静均匀。3焊条直径的选择焊条直径与焊件厚度的关系各种焊条直径使用电流参考值焊条直径（MM）16202532405060焊接电流（A）254040655080100130160210220270260300三焊接电弧的引燃、运条、接头和收弧（一）焊接电弧的引燃（低电压大电流放电产生电弧）1直接法将焊条垂直地敲击接触焊件表面，直击短路，立即将焊条提起（13MM）而引弧。2划擦法与划火柴相似，将焊条端部在焊件表面轻轻擦过而引弧，但划擦长度不得超过30MM。（二）运条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。42焊条电弧焊工艺基本操作技术（三）焊缝的起头与收尾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机的预热，然后适当地缩短电弧的长度再转入正常焊接。2、焊缝的收尾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，要采用合理的收弧方法。（四）收弧方法收弧时，焊条不仅是熄灭弧，还要将弧坑填满。1划圈收弧法焊接到终点，作圆圈形直到填满弧坑再接断电弧。此方法适宜厚板收弧，薄板易击穿。2反复断弧收弧法焊接至终点，在弧坑上的数次反复熄弧、引弧，直到弧坑填满为止。适合于薄板收弧，碱性焊条不可以。3回焊收弧法焊条移至焊缝收尾处即停止，但不熄弧，适当改变焊条角度，往回焊10MM左右后熄弧。4转移收弧法将电弧逐渐引向坡口的斜前方，同时抬高焊条，熔池逐渐缩小。适合于有特殊要求的焊缝。（五）起焊与收尾的接头形式1后焊焊缝起头和先焊焊缝的收尾相接2两焊缝起头相连接3两焊缝收尾处相连接4后焊焊缝收尾与先焊焊缝起头相连接总结焊条电弧焊的原理及特点第二节电弧焊常见的缺陷原因及防止一焊接电弧的偏吹二焊缝表面尺寸不符合要求三焊缝裂纹四气孔五咬边六夹渣七焊瘤八烧穿九未焊透十弧坑十一有害气体的危害第四章焊接接头及焊缝形成第一节焊接接头种类及坡口形式第二节焊缝符号和焊接方法代号第三节焊接空间位置第一节焊接接头种类及坡口形式一、焊接接头种类1对接接头2T形接头3角接接头4搭接接头二、坡口的形式及坡口尺寸1、坡口的形式基本型、组合型、特殊型2、坡口形式的选择及坡口尺寸开坡口的目的是为了保证焊件焊透，选择坡口形式时应考虑焊接方法、焊接金属填充量少、避免产生缺陷、能减少残余焊接变形与应力、有利于焊接防护、操作方便等。坡口钝边尺寸主要是为了保证第一层焊透和防止烧穿开坡口对接平焊多道焊第二节焊缝符号和焊接方法代号第三节焊接空间位置焊接按不同的空间位置，可分为平焊、立焊、横焊、仰焊四种。1、平焊是在水平面上的任何方向进行焊接的一种操作方法。焊条位于工件之上，焊工俯视工件。2、立焊是在垂直或（大角度）倾斜面上进行纵方向焊接的一种操作方法。3、横焊是在工件的立面或倾斜面上横方向进行焊接的一种操作方法。4、仰焊焊接时焊条位于工件下方，焊缝位于燃烧电弧的上方，焊工仰视工件而进行的一种操作方法。图例第五章工具及设备使用与维护第一节焊工常见工具及检查第二节设备的使用与维护第一节焊工常见工具及检查第二节设备的使用与维护第六章气焊与气割第一节气焊与气割材料第二节气焊、气割设备与工具第三节气焊、气割工艺第一节气焊与气割材料一氧气二乙炔三液化石油气四气焊丝五气焊熔剂第二节气焊、气割设备与工具一氧气瓶二乙炔瓶三减压器（氧气减压器、乙炔减压器）四焊炬五割炬六乙炔回火防止器乙炔瓶乙炔瓶是储存和运输乙炔的压力容器，其外表涂白色，瓶体用红漆标注“乙炔”字样，外形与氧气瓶相似，比氧气瓶矮略粗些，但构造比氧气瓶复杂，乙炔瓶是用优质碳素钢或低合金钢制成，瓶体装有浸满丙酮的多孔性填料（活性碳），能使乙炔稳定而又安全的储存在乙炔瓶内，乙炔瓶内的压力为15MPA，充装乙炔为5363M。乙炔是一种不稳定的化合物，在受压条件下，会发生爆炸。据测定，在15度和常压条件下，一个体积的丙酮能溶解235个体积的乙炔。随着压力增加，溶解度也增加，当压力为16个大气压时，每1个体积的丙酮可溶解360个体积的乙炔，因此加入丙酮能大大增加气瓶内乙炔的储存量，并使乙炔分子被溶剂分子离开，降低了乙炔的爆炸能力。减压器减压器即压力调节器，将高压降为低压的调节装置。对不同性质的气体，必须选用符合各自要求的专用减压器。减压器的作用就是降低气体压力，并使输送给焊炬的气体压力稳定不变，保证火焰能够持续稳定燃烧。回火保险器原理示意图焊炬规格参数第三节气焊、气割工艺一、气焊1、气焊原理利用乙炔气体加上氧气气体在焊炬内进行混合，并使它发生剧烈的氧化燃烧，然后利用氧化燃烧的热量去熔化工件接头部位的金属和焊丝，使熔化金属形成熔池，冷却后形成焊缝。2、气焊火焰常用的气焊火焰是氧与乙炔混合燃烧所形成的火焰称氧乙炔焰，根据氧与乙炔混合比的大小可分中性焰、碳化焰、氧化焰三种不同性质的火焰。不同材料焊接时采用的火焰种类焊接金属火焰种类焊接金属火焰种类低中碳钢中性焰铬镍钢中性或乙炔稍多的中性焰低合金钢中性焰锰钢氧化焰紫铜中性焰镀锌铁板氧化焰铝及铝合金中性或轻微碳化焰高速钢碳化焰铅锡中性焰硬质合金碳化焰青铜中性或轻微氧化焰高碳钢碳化焰不锈钢中性或轻微碳化焰铸铁碳化焰黄铜氧化焰镍碳化焰或中性焰3、气焊工艺焊丝、气焊熔剂、火焰、焊炬倾角、焊接方向（1）点火、调节火焰与灭火点火时，先微开氧气阀门，再打开乙炔阀门，随后点燃火焰。这时的火焰是碳化焰。然后，逐渐开大氧气阀门，将碳化焰调整成中性焰。同时，按需要把火焰大小也调整合适。灭火时，应先关乙炔阀门，后关氧气阀门。（2）堆平焊波气焊时，一般用左手拿焊丝，右手拿焊炬，两手的动作要协调，沿焊缝向左或向右焊接。焊嘴轴线的投影应与焊缝重合，同时要注意掌握好焊嘴与焊件的夹角。焊件愈厚，愈大。在焊接开始时，为了较快地加热焊件和迅速形成熔池，应大些。正常焊接时，一般保持在3050范围内。当焊接结束时，应适当减小，以便更好地填满熔池和避免焊穿。焊炬向前移动的速度应能保证焊件熔化并保持熔池具有一定的大小。焊件熔化形成熔池后，再将焊丝适量地点入熔池内熔化。4、气焊过程中的三种运动纵向移动沿焊件对准焊缝不断熔化焊丝形成焊缝。横向摆动焊炬沿焊缝横向摆动，使熔渣上浮，金属致密。送进运动焊丝相对于焊缝隙上、下跳动，以调节熔池热量和填充金属。二、气割1、气割原理利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度（黄白色），然后开启高压氧阀门，使高速切割氧气流喷吹于炽热的钢件上，钢件因燃烧熔化呈液态后，被氧气流吹走而割断，从而实现切割的方法。加热燃烧吹渣连续进行。气割割嘴2、气割条件1）金属材料的燃点应低于熔点。2）金属的氧化物熔点应低于金属的熔点。纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢都能满足上述条件，具有良好的气割性能。高碳钢、铸铁、不锈钢，以及铜、铝等有色金属都难以进行氧气切割。3）金属的导热要差。4）金属燃烧应是放热的反应。5）金属中含阻碍切割和易淬硬的元素杂质应少。3、气割操作1）、根据钢板厚度选用割嘴，并按照规定调节工艺规范。2）、检查切割氧流线（风线）。流线应为笔直清晰的圆柱体，若流线不直不规则，要关闭所有阀门，修整割嘴。3）、气割工件时采用氧化焰，火焰的大小应根据工件的厚度适当调整。4）、气割时割嘴对准气割线一端加热工件至熔融状态，微开切割氧气流并逐渐加大使金属充分燃烧，待工件烧穿后调整氧气流，并开始沿气割线移动割嘴。5）、切割要在钢板中间开始的，如割圆，应在钢板上先割出孔（冗余料处），如钢板较厚可先钻孔，再由孔开始切割。6）、气割薄板时，割嘴不能垂直于工件，需偏斜5度10度，火焰能率要小，气割速度要快。7）、气割厚板，割嘴垂直于工件，距表面35MM，切割终端割嘴向切割方向的反向倾斜510度，以利收尾时割缝整齐。8）、使用拖轮切割弧线，割枪不可抬太高，尤其割小弧线厚板应使割枪与工件平行。9）、工作时应常