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焊接自动化基础培训 2 课程安排 3 现实世界里我们看到了什么 丰富多彩的物质世界 4 焊工VS 裁缝 实物 才是我们需要的 或者说有价值的 天然实物是不少见 但直接实用的并不多见 大多数我们使用的实体都是经过我们加工 组合过的 组合加工包括 定位 夹紧 连接 四大类连接 螺栓连接 铆接 粘接 焊接 焊工就是特定物质 金属等 的 裁缝 如何做好一件衣服呢 怎样开展一次焊接工作呢 5 1 1 焊接 通过加压 加热或两者并用 用或不用填充材料 使金属间达到原子结合的一种加工方法 实现方法 辅助手段 物理本质 6 焊接接头 母材 热影响区 熔合区 焊缝 焊接接头 使用焊接方法联接的接头 7 焊接接头分区示意图 1 2 焊接方法 了解焊接及焊接能源的特点 9 10 主要焊接方式及英文缩写 SMAW shieldedmetalarcwelding 焊条电弧焊GTAW gastungstenarcwelding 钨极气体保护焊 英文TIG为钨极惰性气体保护焊 德文简称为WIG GMAW gasmetalarcwelding 熔化极气体保护焊 含熔化极惰性气体保护焊 英文和德文简称为MIG metalinert gaswelding 美语也有称S I G M A的 CO2 Metal Active Gas 气体或混合气体保护焊 英文和德文均简称为MAG FCAW fluxcoredarcwelding 药芯焊丝电弧焊 SAW submergedarcwelding 埋弧焊 ESW electroslagwelding 电渣焊 OFW oxyfuelgaswelding 气焊 1 2 1 焊条电弧焊工艺特点及操作要领 引弧 运条 接头 收弧 12 常用焊接方式优缺点介绍 焊条电弧焊 用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法 优点 工艺灵活 适应性强质量好 相对的 易于通过工艺调整来控制变形和改善应力设备简单 操作方便缺点 对焊工要求高劳动条件差生产率低 13 焊接过程 14 焊条电弧焊的工具 焊钳 焊接电缆 会选择电缆的大小7A mm2 面罩 清渣工具 焊条保温筒 质量控制的重要性 一些辅助工具 15 焊条电弧焊的焊接参数 焊条种类和牌号电源种类和极性焊条直径焊接电流 为保证焊接质量而选定的各项焊接参数 有些重要结构的焊接参数需通过焊接工艺评定来确定 焊接施工时需严格按所需确定的焊接参数进行 不能随意改变 以保证焊接质量 电弧电压焊接速度焊接层数 16 操作技术 引弧 擦划法 这种方法容易掌握 但容易损坏焊件的表面 直击法 这种方法必须熟练地掌握好焊条离开焊件的速度和距离 注意 A引弧处应无油污 水锈 以免产生孔和夹渣 B为了便于引弧 焊条未端应裸露焊芯 若不露 可用锉刀轻挫 不能用力敲击 以防药皮脱落 C焊条在与焊件接触后提升速度要适当 太快难以引弧 太慢焊条和焊件粘在一起造成短路 时间长会造成焊机损坏 产生这种现象时可将焊条左右扭摆几下 即可使焊条脱离焊件 否则应立即将焊钳从焊条上取下 待焊条冷却后 再用手将焊条板下 17 运条是整个焊接过程中最重要的环节 它直接影响焊缝的外表成形和内在质量 三个方向的运动 朝熔池方向逐渐送进 沿焊接方向逐渐移动 横向摆动 操作技术 运条 直线形运条法直线往复运条法锯齿形运条法月牙形运条法三角形运条法圆圈形运条八字形运条法 18 从先焊焊道末尾处接头 从先焊焊道端头处连接 另一端引弧 先焊焊道末端处熄弧 后焊焊道结尾与先焊焊道起头相连 再利用结尾时的高温重熔先焊道起头处 操作技术 焊道连接 19 划圈收弧法 反复断弧法 回焊收弧法 操作技术 收尾 20 手工电弧焊时各种位置操作要点 平焊立焊横焊仰焊 1 2 2 钨极惰性气体保护焊 钨极氩弧焊 22 TIG焊接 在惰性气体的保护下 利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝 形成焊缝的焊接方法 优点 氩气能有效隔绝空气 电弧稳定电弧易控制成本高缺点 效率低 成本高主要用于有色金属 不锈钢 高温合金 钛及合金 及一此难熔金属 也用于重要构件的打底焊 23 TIG设备介绍 电源引弧方式焊枪喷嘴供气系统供水系统 24 TIG常用 交流及直流正接 DCRP 工件接正时为直流正接 又叫直流电极负 AC 交流 此时电极和工件周期性交替接正 负极 25 TIG焊保护效果 颜色判断 氩气纯度氩气流量喷嘴直径焊接速度喷嘴至焊件的距离接头形式 26 TIG操作技术 焊丝 焊枪与焊件的角度引弧 接触 高频 高压脉冲熄弧 衰减 减小焊枪与焊件的夹角 环缝焊时先稍拉长电弧 重叠部份后熄弧 27 TIG焊枪的运动形式 直线移动 直线匀速运动 直线断速运动和直线往复运动横向摆动 28 TIG焊送丝方式 指续法手动法 1 2 3 气体保护焊 CO2保护焊 30 co2气体保护电弧焊 使用焊丝来代替焊条 经送丝轮通过送丝软管送到焊枪 经导电咀导电 在CO2气氛中 与母材之间产生电弧 靠电弧热量进行焊接 优点 焊接生产率高 焊接成本低 焊接变形小 焊接质量较高 适用范围广 操作简便 缺点 飞溅率较大 很难用交流电源进线焊接 焊接设备比较复杂 抗风能力差 不能焊接容易氧化的有色金属 31 第一节焊条 夹持端 32 33 34 总结 焊缝的空间焊接工艺参数对焊缝形状的影响 平 立 横 仰的焊接特点 1 2 3 常见焊接缺陷产生及防治 焊接检验 37 焊接缺欠 缺陷 不能满足要求均为缺欠缺欠与缺陷使用性能缺欠焊接冶金缺欠外观缺欠 重点 38 气孔的产生及防治 气孔概念产生机理 溶解过饱和析出 长大 上浮防治措施 控制来源 工件清理 焊材选用与烘干 加强保护 创造条件促使上浮 参数选择 电流 电压 速度 39 热裂纹产生及防治 焊接大忌 定义产生机理低熔点共晶体以不利于受力的方式分布在拉应力作用下 形成开裂防治措施控制不源 硫 磷 碳控制成形系数控制焊接拉应力 冷焊法 热焊法 40 冷裂纹产生及防治 定义产生机理残余氢热影响区中的显微缺陷 空穴扩散开成局部压应力及其他应力共同用形成裂纹源裂纹源长大开裂形成防治措施控制不源 氢控制热输入控制焊接拉应力 冷焊法 热焊法焊后脱氢检验制度化 41 夹渣未焊透未熔合咬边焊缝表形成不良烧穿焊瘤 其他缺陷 42 焊接区中有害气体的危害 氢来源影响 氢脆 气孔及冷裂纹 白点 氧来源影响氮来源影响 什么问题么 本结结束 谢谢 4 焊接劳动卫生与保护 职业健康 44 焊接职业危害的分类 是一种有毒有害工种 需要加强劳动保护各种焊接方法都会产生某些有害因素 不同的焊接工艺 其有害因素亦有所不同 弧光辐射烟尘有毒气体高温高频电磁场射线噪声 45 光辐射 光辐射是能的传播方式 辐射波长与能量成反比 波长越短所携带的能量越大 对肌肉的作用亦越强 焊接过程中的光辐射由紫外线 可见光 红外线等组成 它们是由于物体加热而产生的 属于热线谱 光辐射作用到人体身上 被体内组织吸收 引起组织的热作用 光化学作用或电离作用 致使人体组织发生急性或慢性的损伤 46 适量的紫外线线人体健康是有益的 但焊接电弧产生的强烈紫外线的过度照射 对人体健康有一定的危害紫外线对人体的作用是能过光化学反应 造成皮肤和眼睛的伤害及对纤维的破坏 等离子弧的紫外线强度最大 其次是氩弧焊 CO2焊 手工焊最小 紫外线 47 光辐射的防护措施 使用防护面罩各工位之间加装防护屏室内装饰采用吸光物质焊工必须穿戴好工作服 戴好手套 系鞋盖焊接辅助工戴防目镜 48 固体颗粒浮于气体中形成烟和尘 小的为烟 大的为尘烟尘主要危害呼吸系统 长期工作在烟尘较多的地方 可能会造成一些呼吸系统病变 焊接烟尘 49 烟尘危害的防护 只要减小吸入体内的气体中的烟尘浓度都是有效防护烟尘的措施加强现场整体及局部通风现场进行降尘处理 戴口罩使用带呼吸系统的面罩改进工艺 焊接材料及提高自动化程度 50 有毒气体 在焊接电弧的高温和紫外线作用下 在弧区周围形成多种有毒气体 其中主要有 臭氧氮氧化物一氧化碳氟化氢 51 臭氧及氮氧化物 臭氧对人体的危害主要是对呼吸道及肺有强烈的刺激作用同时易同橡胶 棉织物起化学作用 使其易老化 它对人体的危害是可逆的 氮氧化物危害主要是对肺有刺激作用 它对人体的危害也是可逆的 两种气体同时存在时比单一有害气体存在时 对人体的危害作用提高15 20倍 52 一氧化碳 是一种窒息性气体 对人体的毒性作用是使氧在体内的运输 或组织利用氧的功能发生障碍 造成组织 细胞缺氧的列系症状和体征 氟化氢 主要作用呼吸道产生一些呼吸道病变如 支气管炎等通过皮肤产生全身毒性作用 53 有毒气体危害的防护 只要减小吸入体内的气体中的有毒气体浓度都是有效防护有毒气体危害的措施加强现场整体及局部通风使用带呼吸系统的面罩改善工艺 改进焊接材料 提高自动化程度 54 高频电磁场 非熔化极氩弧焊及等离子焊为了迅速引燃电弧 需由高频振荡器来激发引弧 此时 振荡器要产生强烈的高频振荡 击穿钨极与工件之间的气体间隙 引燃电弧 另外又有一部份能量以电磁波的形式在空间辐射 即形成高频电磁场 高频危害人体在高频的作用下 能吸收一定的辐射能量 产生生物学效应 这就是高频对人体的 致热作用 此作用对人体健康有一定的影响 长期接触较强高频的工人 会引起头晕 头痛 疲乏无力 记忆减退和神经工能紊乱等及血压波动 55 高频的防护 工件良好接地在不影响使用的情况下 降低振荡器频率 减少高频作用时间屏蔽把线及软线采用分离式所握把降低作业现场的温 湿度 56 噪声及防护 采用降低噪声的工艺方法采用小型消声器戴耳塞在房屋结构 设备等处采用吸声或隔音材料 57 射线 焊接工艺过程中的放射性危害 主要是指氩弧焊与等离子焊的钍放射性污染和电子束焊接时的X射线放射性污染原因在施焊过程中 由于高温将钍钨极迅速熔化部分蒸发 产生钍的放射气溶胶 钍射气等 同时 钍及其脱变产物均可放射出 射线影响放射性的主要因素钍钨极中放射性的含量焊接工艺方法工作时间长短与作业地点通风情况放射性危害当人体受到辐射剂量不超过容许值时 射线不会对人体造成危害 但当人体长期受到超容许剂量的照射 或者放射性物质经常少量进入并蓄积在体内 则可能引起病变 造成中枢神经系统 造成血器官和消化系统的疾病 严重的可患放射病 58 放射性危害的防护 综合性防护焊接地点应设单室 钍钨固定地点存放应备有专用砂轮来磨尖钨棒 对砂轮安装除尘设备手工焊接操作时 采用送风防护头盔或采取其他有效措施选用合理的工艺参数 避免钍钨过量烧损接触钍钨棒后 应用流动水和肥皂水洗手 工作服及手套等应经常清洗 59 合理的防护 了解不同工艺方法的危害项目 采取有针对性的防护措施 养成良好的工作生活习惯 注意细节 只要采取了合理的防护 有良好的工作生活习惯 大家就都能在焊接这个行业健康的工作 祝大家工作愉快 60 2 1 1焊缝的基本搭接形式 一 对接 二 搭接 61 三 直角接 四 T形接头 62 五 斜角接 63 2 1 2 焊缝的基本破口形状 64 65 66 2 1 3焊缝的基本尺寸及相关概念 焊趾 焊缝表面与母材的交接处 二 焊缝宽度 B 焊缝表面两焊趾之间的距离 三 焊缝厚度 在焊缝横截面中 从焊缝正面到焊缝背面之间的距离 四 焊脚尺寸 在角焊缝的横截面中画出的最大的等腰直角三角形中直角边的长度 五 焊脚 在脚焊缝的横截面中 从一个直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离 67 六 熔深 在焊接接头的横截面上 母材或前道焊缝熔化的深度 七 焊缝成形系数 熔焊时 在单道缝横截面上焊缝宽度B与焊缝计算深度H的比值 八 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 九 焊根 焊缝背面与母材的交接处 十 弧坑 弧焊时 由于断弧或收弧不当 在焊道末端形成的低洼部分 十一 熔池 熔焊时 在焊接热源作用下 焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分 68 焊缝成形系数 B H 图一 69 图二 70 十二 破口角度 两破口之间的夹角 71 十三 破口面角度 待加工破口的端面与破口面之间的夹角 72 2 1 4焊接符号 一 焊接符号定义 是指在图样上标注焊接方法 焊缝形式和焊缝尺寸等技术内容的符号 二 焊接符号的组成 一 焊缝符号 1 基本符号 表示焊缝横断面形状的符号 2 辅助符号 表示焊缝表面形状的符号 3 补充符号 为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号 73 二 指引线 由箭头线和基准线组成 三 焊缝尺寸符号 表示焊缝形状尺寸的符号 三 焊缝符号在图样上的标准位置说明 在标准中对焊缝符号 尺寸符号和尺寸数值在指引线上的标注位置有明确的规定 绘制焊接图时必须严格遵守 将符号和数值相对基准线的标注位置分为A G七个区 各区相对基准线的位置固定 不论标注的箭头线方向如何变化 它们相对基准线的位置不会改变 74 焊缝符号的基本标注格式 75 A区 属主要功能区 标注基本符号 特殊符号 补充符号中的垫板符号 辅助符号中的平面 凸面 凹面符号 B区 属补充功能区 布置在A区的上方或下方 标注焊缝尺寸中的坡口角度 坡口面角度 和根部间隙b C区 在基本符号的左侧 标注焊缝横截面上的尺寸符号和数值 如钝边p 坡口深度H 焊角尺寸K 余高h 焊缝有效厚度S 根部半径R 焊缝宽度C和熔核直径d D区 在基本符号的右侧 标注交错焊缝符号 标注焊缝的纵向 长度方向 尺寸数值 如焊缝段数n值 焊缝长度l值和焊缝间距e值 E区 标注补充符号中的三面焊缝符号 76 F区 标注补充符号中的现场焊缝符号和周围焊缝符号 G区 标注补充符号中的尾部符号 在尾部符号后标注相同焊缝条数N值 焊接方法代号 焊缝质量和检测要求 四 常用焊接方法在图样的表示代号 见下表 77 78 五 举例 例1 表示 焊高3 交错焊接 焊缝长50 间隔30 现场配焊 79 表示 焊点直径5 焊点数量10 间隔30 例2 80 表示 焊高为3 周围满焊 采用CO2气体保护焊进行接 共有5处 例3 81 表示 焊高为3 斜V形坡口 焊缝表面磨平 焊缝长30 共5段 采用CO2气体保护焊进行焊接 例4 82 2 1 5焊接识图的基本知识 一 图纸的基本结构 1 主视图 眼睛平视所看到的图形 2 俯视图 眼睛垂直向下看到的图形 3 左视图 眼睛从视图的左侧看到的图形 4 剖视图 从视图中某个剖面剖开所看到的视图 5 向视图 从视图中的某个方向所看到的视图 83 举例 主视图 84 俯视图 85 二 绘图的基本线型 粗实线 表示能看见的外轮廓线 细实线 表示能看见的内部线型 线宽是粗实线的1 3 点划线 表示某种图形的中心线 虚线 表示在某个方向无法看到的线型 双点划线 是一种辅助线 86 2 1 6 焊接工艺参数的基本介绍 一 焊接电流 在焊接过程中 焊接设备电流表上的读数 电流值是在施焊过程中 在某一范围内波动 它波动越小 电流值越稳定 焊接的效果越好 电流单位 安培 A 注意 电阻焊 点凸焊设备上电流读数X100后才是实际的焊接电流 87 二 焊接电压 U 在焊接过程中 电压表上的读数 焊接是采用大电流 小电压的过程 在采用CO2气体保护焊时 电压值基本上不会变化 变化很小 因为采用的平特性电源进行焊接 单位 伏特 V 88 三 气体流量 在焊接过程中 气体流量计上的读数 表示焊接时 保护气体的流速 每分钟气体从工作站流入焊枪的体积数 单位 L min L 体积单位 升Min 时间单位 分钟 89 四 焊接速度 V 表示焊接时 每分钟所焊焊缝的长度 是焊接快慢程度的体现 单位 cm min每分钟多少厘米 五 送丝速度 表示焊接时 每分种焊丝的熔化速度 是焊丝熔化快慢程度的体现 电流越大 送丝速度越快 单位 cm min每分钟多少厘米 90 六 气压 P 在点凸焊时 气压表上的读数 单位 兆帕 MPa 七 时间周波 每周波是0 02秒 是点凸焊工艺的重要参数 91 2 2 电弧焊工艺常识 2 2 1 焊接电弧气体介质中导电现象 92 焊接电弧的热量 热量来源于阳极43 阴极36 弧柱21 热量扩散65 85 加热熔化金属其余散失在电弧周围飞溅的金属液 93 正接和反接 温度 阳极 2600K阴极 2400K电弧中心 6000K 8000K直流焊接正接法 工件温度高反接法交流焊接 两极温度均为2500K引弧电压 50 90V电弧电压 16 35V 94 焊接接头的组织与性能 焊接工件上温度的变化与分布 95 焊接接头组织 低碳钢 焊缝 焊接热影响区 96 焊缝 从熔池底向中心凝固各个方向凝固速度不同柱状铸态组织铁素体 少量珠光体杂质集中在焊缝中心 影响焊缝质量 97 焊缝的热影响区 1 融合区0 1 1mm 关键2 过热区脆性比融合区更大3 正火区力学性能优于母材4 部分相变区比正火区稍差不同焊接方法热影响区宽度不同焊后正火改善接头性能 98 焊接应力与变形 极不平衡的热循环过程应力分布规律先冷受压 后冷受拉 99 消除焊接应力 提高母材塑性避免焊缝交叉避免焊缝过宽过长合理焊接顺序先焊短焊缝后焊长焊缝预热焊件 振动焊缝焊后退火 100 焊接变形 收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形 101 防止焊接变形 减小焊接应力提高结构刚度对称焊缝分布焊前反变形 102 防止焊接变形 合理焊接操作平衡温度分布利用变形 103 防止焊接变形 焊后校正 104 2 2 2 焊条电弧焊 焊条电弧焊过程药皮燃烧 电弧周围气体 CO2 CO H2熔池中熔渣 冷却形成渣壳保护熔池中的熔化金属 105 1 电焊条 焊芯导电和填充焊缝焊接用钢丝低碳钢 合金结构钢 不锈钢药皮焊接过程顺利进行焊缝化学成分 力学性能 106 焊条药皮 作用提高电弧燃烧的稳定性防止空气对熔化金属的有害作用对熔池脱氧 加入合金元素保证焊缝金属的化学成分和力学性能稳弧 造气 造渣 脱氧 合金 稀渣 粘接 107 焊条药皮的作用 108 焊条种类 按化学成分分成七大类碳钢 低合金钢 不锈钢 堆焊 铸铁 铜及铜合金 铝及铝合金焊条型号E4303 E碳钢焊条43 焊缝抗拉43kgf mm20 0 1 全位置焊接 2 平焊 4 向下立焊03 3 4为组合表示焊接电流种类和药皮类型 03为钛钙型药皮 交流或直流 109 焊条种类 焊条牌号J422 J507J 结构钢焊条 奥氏体不锈钢A 铸铁Z 42 抗拉强度等级MPa 50 55 60 70 80 2 药皮和电流种类 110 焊条种类 按熔渣性质酸性焊条酸性氧化物比碱性氧化物多适合各种电源 易操作 电弧稳定 成本低焊缝塑性韧性差 不宜用于重要构件碱性焊条焊缝塑性韧性好 抗冲击能力强要求直流电源 操作性差 电弧不够稳定 价格高 适于重要构件 111 焊条选用原则 选择依据 根据焊件化学成分 力学性能 抗裂性 耐腐蚀耐高温性能结构形状 受力情况 焊接设备条件低碳钢和低合金钢构件 根据强度 两构件强度较低者为准 酸性 碱性 根据重要性铸铁 碱性焊条和适当工艺 预热 不锈钢和耐热钢 特殊 专用焊条 112 2 气体保护焊 氩弧焊 113 3 气体保护焊 CO2保护焊 114 4 焊接自动化 数控轨迹控制焊接质量监控 115 焊接机器人 焊接机器人演示 116 用电弧焊焊接钢板的问题 如图拼焊一张大钢板焊缝布置合理吗 如何改进 对称 错开如何合理安排焊缝顺序 先短后长 117 2 2 3 特种焊接工艺方法 简略了解其它焊接方法电阻焊 摩擦焊 钎焊 电渣焊真空电子束焊接 激光焊接讨论可以用于焊接的能源形式 118 选择焊接方法 自行车车架钢窗家用液化气罐主缝自行车圈电子线路板锅炉壳体钢轨对接不锈钢储罐 硬钎焊 盐浴 硬钎焊 对焊 电弧焊缝焊缝焊外边 闪光对焊软钎焊埋弧焊 电渣焊闪光对焊 铝热焊等离子弧焊接 氩弧焊 119 2 2 4 金属材料的焊接性 焊接性概念设定相同 焊接方法 材料 参数 结构 易焊 难焊 获得优质焊接接头的难易程度焊接性并非一定焊接方法 焊接材料 焊接工艺评定方法工艺焊接性 出现工艺缺陷的倾向使用焊接性 使用中的可靠性 力学 特殊性能要求 120 钢材焊接性的估算 碳当量计算公式计算结果0 6 焊接性不好 121 小型抗裂实验法 122 碳钢焊接 低碳钢 C 应力 变形开裂焊条电弧焊 埋弧焊 电渣焊 气体保护焊电阻焊保证焊接接头与母材等强度焊条 E4313 J421 E4303 J422 E4315 J427 等埋弧焊丝 焊剂 H08A H08MnA 431 123 碳钢焊