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焊工理论培训一、金属材料1、钢铁材料的分类 钢铁是钢和生铁的统称。钢和铁都是以铁和碳为主要元素组成的合金。钢铁材料是工业中应用最广、 用量最大的金属材料。 钢铁材料分为生铁、 铸铁和钢三类。 生铁的分类 碳的质量分数大于2%的铁碳合金称为生铁。按用途可将生铁分为炼钢生铁和铸造生铁； 按化学成分可将生铁分为普通生铁和特种生铁 （包括天然合金生铁和铁合金） 。 铸铁的分类 碳的质量分数超过2%（一般为2.5%-3.5%） 的铁碳合金称为铸铁。铸铁一般用铸造生铁经冲天炉等设备重熔， 用于浇注机器零件。 按断口颜色可将铸铁分为灰铸铁、 白口铸铁和麻口铸铁； 按化学成分可将铸铁分为普通铸铁和合金铸铁； 按生产工艺和组织性能可将铸铁分为普通灰铸铁、 孕育铸铁、 可锻铸铁、 球墨铸铁和特殊性能铸铁。 钢的分类 碳的质量分数不超过2%的铁碳合金称为钢。按用途可将钢分为结构钢、 工具钢、 特殊钢和专业用钢； 按化学成分可将钢分为碳素钢和合金钢。2、金属材料的机械性能金属材料的机械性能又称力学性能，是指由金属材料所制成的零部件，在一定的温度条件和机械载荷外力作用下，表现出来的抵抗材料失效损坏的能力。常用的机械性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。 强度 强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指标。 塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。 硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。目前生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。 常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。 疲劳 前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指标。实际上，许多机器零件都是在循环载荷下工作的，在这种条件下零件会产生疲劳。 冲击韧性 以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。3、金属材料的焊接性材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计需求的构件并满足预定要求的能力称为焊接性。焊接性受材料，焊接方法构件类型及运用要求四个因素的影响。从材料方面分析，焊接性受碳当量的影响，碳当量：为评估钢材的焊接性将各种合金元素按其对钢材淬硬、冷裂及脆化等现象的影响作用大小折算成碳的相当含量，称为碳当量。通常当碳的含量高于015时可用国际焊接学会（IIW）推荐的公式计算碳当量。公式 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)15 (%)随着碳当量的增加，焊接性变差。4、铝和铝合金的分类 用四位数字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别，其含义如下： 1）1XXX系列 工业纯铝； 2）2XXX系列 Al-Cu、Al-Cu-Mn合金，； 3）3XXX系列 Al-Mn合金； 4）4XXX系列 Al-Si合金； 5）5XXX系列 Al-Mg合金； 6）6XXX系列 Al-Mg-Si合金； 7）7XXX系列 Al-Mg-Si-Cu合金； 8）8XXX系列 其它。 二、焊接材料焊接材料是焊接时所消耗的材料（包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等）的统称。常用的焊接材料有各种牌号的焊条、焊丝、焊剂、氩、氧、二氧化碳等。1、焊条根据焊条药皮的性质不同，焊条可以分为酸性焊条和碱性焊条两大类。药皮中含有多量酸性氧化物（TiO2、SiO2 等）的焊条称为酸性焊条。药皮中含有多量碱性氧化物（CaO、Na2O等）的称为碱性焊条。酸性焊条能交直流两用，焊接工艺性能较好，但焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较差，适用于一般低碳钢和强度较低的低合金结构钢的焊接，是应用最广的焊条。碱性焊条脱硫、脱磷能力强，药皮有去氢作用。焊接接头含氢量很低，故又称为低氢型焊条。碱性焊条的焊缝具有良好的抗裂性和力学性能，但工艺性能较差，一般用直流电源施焊，主要用于重要结构（如锅炉、 压力容器和合金结构钢等）的焊接。常用焊条举例：J422（E4315）J507（E5015）2、焊丝 按照材质不同可分为碳钢焊丝、不锈钢焊丝和铝合金焊丝等常用焊丝举例：H08A(ER49-1) H0Cr21Ni10(ER309) ER51833、焊剂 根据用途可分为：气焊焊剂、钎焊焊剂和埋弧焊焊剂等。 常用焊剂举例： 硼砂 剂102 J4314、保护气体 Ar CO2 97.5% Ar +2.5% CO2三、焊接方法1、定义焊接：在热和/或力的作用下用带或不带填充材料使母材的焊接区域连接起来。2、焊接方法的分类 按照对所焊工件实施的能量载体分类：移动 液体 气体 电流 电气放电 束流 按照所焊母材种类分类：钢 有色金属按照焊接目的分类：连接焊按照焊接的物理过程分类：压力焊 熔化焊按照机械化程度分类：手工焊 半自动焊 机械化焊接 全自动焊3、气焊 利用可燃气体和助燃气体混合点燃后产生的高温火焰（热源）来熔化工件的待焊部位（如：坡口），并通过向熔池内填加填充材料（如：焊丝），使被熔化的金属形成一共有熔池，随着热源不断地向前移动，离开热源的部位开始冷却，熔池随之凝固，最后形成一条焊缝，这种工艺方法称之为气焊。 气焊经济性的应用范围为各种位置的连接焊，特别是管道安装，车体结构维修，堆焊等. 所能焊接的材料为非合金钢，低合金钢，有色金属，铸铁等。 工件厚度一般为6mm以下。 燃气 燃气是指与空气或氧气混合后可燃烧的气体。常用于焊接和切割的燃气主要有：乙炔（C2H2），丙烷（C3H8即液化石油气），甲烷（CH4即天然气），氢气（H2），煤气（CO+H2）和汽油（CnH2n即烯烃+芳香烃）等。 助燃气体 助燃气体通常指氧气（O2）。 气焊丝 无特殊要求时，气焊焊丝长度一般为1000mm。 焊剂 焊剂是氧乙炔焊时的助熔剂。它的主要作用是消除坡口，焊丝表面的油污和脏物的有害作用；与金属中的氧、硫化合，使金属还原，补充合金元素，起到合金化的作用等等。焊剂主要用于铸铁、合金钢及各种有色金属的气焊，低碳钢气焊不使用焊剂。4、手工电弧焊电弧在熔化的电极和工件之间燃烧，电弧和焊接熔池通过焊条产生的气体和渣的保护防止空气的侵入。 焊接电源直流发电机、弧焊整流器直流焊接变压器 交流 逆变焊机 交直流 焊条直流焊时焊条的极性酸性药皮和金红石型药皮负极性碱性和所有高合金钢焊条正极性正极性：工件接电源正极 负极性：工件接电源负极 引弧 引弧：通过短路接触起弧 5、熔化极气体保护焊 用缠绕焊丝做作为电极，是熔化的，同时也作为填充材料。 分类按照保护气体的类型不同分为活性气体保护焊（MAG）和惰性气体保护焊（MIG） 三种过渡方式 :短路过渡应用 :薄板所有焊道。中厚板的填充层，板管的根部焊缝中间过渡应用 :中板的水平位置，也可用于下降位置中间层焊缝 喷射过渡或长弧过渡 应用 :中、厚板（填充层和角焊缝）的水平位置和船型位置选择保护气体的原则 保护气体的选择,取决于金属的性质,接头质量要求,焊件厚度,焊接位置以及所采用的焊接工艺等 对于铝及铝合金,钛及钛合金,铜及铜合金等应采用惰性气体 对于低碳钢,低合金钢,不锈钢应采用氧化性气体 6、钨极氩弧焊 简称TIG焊 分类按机械化、自动化程度分类m手工焊t部分机械化焊接v完全机械化焊接a自动化焊接TIG焊时由于准备及保护不足而造成的缺陷 缺陷 原因 避免措施 焊缝表面无光泽， 施焊部位及焊丝清理不够 刷、磨、酸洗、 边缘不光滑，流动性不好 （没有金属光泽） 喷砂处理 气孔 焊件不干净 有油、脂、漆或潮湿 清理干净 背面氧化，咬边 根部及背面保护不够电弧波动，金属蒸汽冲击 电极尖端未清理干净 熔深较小 电流太小 加大电流使用脉冲电流的TIG焊接脉冲TIG焊与普通恒定电流TIG焊相比具有以下优点：较小的能量输入 板厚较大时，焊缝的深宽比较理想电弧更稳定 均匀的焊缝根部适用于受限制位置 工件变形较小焊接熔池形状较好 较好的间隙“搭桥”性四、焊接设备（电源） 1、分类 按照焊接方法分为：手工电弧焊机、钨极氩弧焊机、CO2焊机、MIG焊机、埋弧自动焊机、等离子弧焊机、激光焊机等。 2、焊接电源与普通电源的区别 空载电压不同：直流焊接电源的空载电压一般为5590V；交流焊接电源的空载电压一般为6080V，而普通电源电压为220V或380V。特性不同：焊接电源当电弧引燃后，电压降至一定数值后，即使焊接电流变化范围很大，而焊接电压则很小，普通电源电流增加而电压不变。焊接电源允许频繁地短时间短路，而普通电源一般不允许短路。3、对焊接电源的基本要求 具有合适的外特性 外特性：电弧在稳定状态下，焊接电源输出的电压与焊接电流的关系，就叫焊接电源的外特性具有适当的空载电压具有良好的动特性 动特性：焊接过程中，电弧就是电焊机的负载。由于焊接回路中产生感抗，使电焊机输出电流和电压不能迅速依着外特性曲线来变化，要经过一个过渡过程才能稳定下来，这种过渡过程就叫焊接电源的动特性具有良好的调节特性4、暂载率（负载持续率）暂载率是用来表示焊接电源工作状态的参数，它是在选定的工作时间周期内，允许焊机连续负载的时间。 暂载率一般为35%；40%；60%；100%五、焊接生产 1、ISO9000体系简介 1987年第一版 1994年第二版 2000年第三版 2008年第四版（尚未颁布） 实施ISO9000标准可以带来的益处 有利于提高产品质量 为提高组织的运作能力提供了有效的方法 有利于增进国际贸易，消除技术壁垒 有利于组织的持续改进和持续满足顾客的需求和期望 八项质量管理原则 A以顾客为中心 组织依存于顾客，因此组织应理解顾客当前的和未来的需求，满足顾客要求并争取超越顾客愿望。 B领导作用 领导者将本组织的宗旨、方向和内部环境统一起来，并营造使员工能够充分参与实现组织目标的环境。 C全员参与 各级人员是组织之本，只有他们的充分参与，才能使他们的才干为组织带来最大的收益。 D过程方法 将相关的资源和活动作为过程进行管理，可以更高效地得到期望的结果。 E管理的系统方法 针对设定的目标，识别、理解并管理一个由相互关联的过程所组成的体系，有组助于提高组织的有效性和效率。 F持续改进 持续改进是组织的一个永恒目标。 G基于事实的决策方法 对数据和信息的逻辑分析或直觉判断是有效决策的基础。 H互利的供方关系 通过互利的关系，增强组织及其供方创造价值的能力。质量管理体系要求和产品要求的区别 ISO9000族标准把质量管理体系要求与产品要求区分开来。 ISO9001规定了质量管理体系要求。质量管理体系的要求是通用的，适用于所有行业和经济领域，不论其提供何种类别产品。ISO9001本身并不规定产品要求。产品要求可由顾客规定，或由组织通过预测顾客的要求规定，或由法规规定。产品要求，在某些情况下有关过程的要求可包含在诸如技术规范、产品标准、过程标准、合同协议和法规要求中。2、按照ISO15614标准规定的焊接工艺评定 ISO15614标准简介3、按照EN287-1/2004和ISO9606-2标准规定的焊工考试 EN287-1/2004和ISO9606-2标准简介4、焊缝在图样上的符号表示法 见标准ISO2553六、焊接安全 弧焊电源的接地 正确的接地方式，可在焊接回路中避免杂散电流，而这种杂散电流易引起事故的发生。 噪音防护 噪音是物理现象，它是一种能够查到的具有负面作用的声音，是人们在空气中能够听到的一种声波，声波以机械能形式作用于人体的耳膜，这种机械波在16和20000HZ之间，以及波压值在0和120dB之间将引起人体的不安。噪音强度可由声波测量仪测定。焊接车间内应采取噪音防护措施，否则噪音将对人体造成伤害，通常车间内噪音应限制在85dB以下。 气焊及电弧焊时的射线防护 电弧在高温状态下将释放出不同种类的射线，其中不可见的短波紫外线会导致皮肤及眼睛烧伤，而其中的可见光对人眼尤为有害，长波的红外线热射线在长时间作用下有时会导致产生火花。因此在焊接时必须采取眼睛保护措施。在电弧焊中（例如手工电弧焊）采用面罩加护目镜来进行保护。 在容器内施焊 如果必须在装过易燃物质（如沥青、油等）的容器内进行工作的话，则应采取如下措施： 1）必须持有“许可证”（由企业负责人签发）。2）在入口处必须有专人看守。3）备有安全绳。 4）容器内用压缩空气焊接盛有可燃性物质的容器在焊接该类容器时必须采取特殊的保护措施：开启泄流阀，容器内在负责人员的监督下用热水或蒸汽清洗，照明电压不得超过42V，焊接前容器内充满水、碳酸或氮气。 5、车间布置材料仓库（自由储存式） 成品库（通风式，包括中间仓库） 通风的工作场地所需装备有：用于运输和组装的起吊装置有： 悬臂和移动式吊车 起重工具 地面输送设备工序转送所须装置 小型装置 转送工具符合射线防护规定的X光室焊接件准备所须装置坡口加工装置和设备 切割装置和设备 焊接设备和装置 焊接与切割夹具用于焊接填充材料和辅助材料的烘干装置 组装工夹具用于预热和热处理的设备和装置 对于流水生产，从原材料到最终产品制造所要求的全部设备均应配置在工位中。车间布置应根据产品结构尽量达到流水作业程序，以减少不必要的工件转换运 输。图1所示为钢结构制造车间的布置简图举例。在车间布置设计时除应尽量作到流水作业外还须考虑： 按结构件的重量安排生产加工流程 露天材料库及预制工位设备吊装设备 生产制造车间的墙壁及屋顶采用消音及保温材料 车间内应配备通风设备6、焊接工位布置 焊接工位在平面布置时应考虑具备如下设施：1） 护目镜2） 排烟除尖装置3） 工作台4） 焊接设备和电源5） 焊接填充材料和辅助材料6） 工具7） 接口和插座7.1）电源7.2）气体8） 工件吊装设备（如工件重量在20以上时）9） 附加设施9.1）预热装置9.2）矫正装置9.3）退火炉7、焊接顺序的基本规则 1）焊接时尽量减少热输入量和尽量减少填充金属 2）组焊结构应合理分配各个组单元，并进行合理的组对焊接 3）位于构件钢性最大的部