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制作钳工培训 马高峰2012 01 12 制作钳工是一个广义的概念 没有一个明确的区分标准 根据每个单位的需求不同 又细分很多个工种 根据我们公司需求 制作钳工是制作零件 制作装配设备 制作工装器具等 服务于生产一线 制作钳工偏重于 作 要求具备一般的钳工技能以外 还要求具备电气焊 气割 氩弧焊 二氧化碳保护焊 等离子切割 钣金制作等多项技能 要求有较高的操作技能 扎实的基本功 而且具备较高的实战经验和判断能力 来适应各种复杂的作业环境 因细分工种多而杂 不能一一列举 就我们公司常用的几种设备 制作工种和注意事项 做一个简单的阐述 一 焊接类 1 焊接的分类焊接是被焊工件的材质 同种或异种 通过加热或加压或两者并用 并且用或不用填充材料 使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程 目前金属焊接方法的种类很多 如果按照焊接过程的特点区分 可以归纳为熔化焊 压力焊 钎焊三大类 熔化焊是利用局部热源将焊件的接合处及填充金属材料 有时不用填充金属材料 熔化 不加压力而互相熔合 冷却凝固后而形成牢固的接头 常规的有电弧焊 手工电弧焊 埋弧电弧焊 气体保护焊 氩弧焊 CO2保护焊 气焊等 压力焊是焊件不论加热与否均施加一定压力 使两结合面紧密接触产生结合作用 从而使两焊件连接在一起 常见的有对焊 点焊 碰焊 爆炸焊等 如我们常见的水杯手柄连接就是碰焊 同安厂区所使用喷涂也是属于压力焊的一种 钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料 加热后 钎料熔化 焊件不熔化 利用液态钎料润湿母材 填充接头间隙并与母材相互扩散 将焊件牢固的连接在一起 常见的有烙铁钎焊 锡焊 火焰钎焊等 2 手工电弧焊手工电弧焊也就是我们平常简称的 电焊 是利用电弧作为热源的熔焊方法 简称弧焊 手工电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法 手工电弧焊具有设备简单 操作灵活 成本低等优点 且焊接性好 对焊接接头的装配尺寸无特殊要求 可在各种条件下进行各种位置的焊接 是生产中应用最广的焊接方法 但手工电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染 劳动条件差 生产率低 对工人技术水平要求较高 焊接质量不够稳定 因此 主要应用于单件小批量生产中焊接碳素钢 低合金结构钢 不锈钢 耐热钢和对铸铁的补焊等 适宜板厚为3mm 20mm 焊接板厚取决于焊工水平的高低 对操作者的技能要求比较高 焊机 焊机的种类也很多 按照所使用的电源种类分类 可分为交流焊机 直流焊机 交直流两用焊机等 现随着科技的进步 逆变焊机已逐步大力推入使用 其功能多 体积小 重量轻 节约制造材料 携带 移动方便 但也有缺点 涉及的电子元器件较多 结构复杂 产品生产过程中的调试 检测 参数设定难度较大 如我们公司现使用逆变两用氩弧焊机 可以使用手工电弧焊 也可以使用氩弧焊 但总的来讲 大功率长期的手工电弧焊 还是使用单一的功能比较好 对于焊缝的成型 稳定 散热性能比较好 焊条 焊条是涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极 由药皮和焊芯两部分组成 焊芯在焊接过程中既是导电的电极 同时本身又溶化作为填充金属 与熔化的母材共同形成焊缝金属 药皮是压涂在焊芯表面的涂料层 主要作用是在焊接过程中造气 起保护作用 防止空气进入焊缝 同时具有冶金作用 如脱氧 脱硫 脱磷和渗合金等 并具有稳弧 脱渣等作用 以保证焊条具有良好的工艺性能 形成美观的焊缝 焊条按熔渣的化学性质分为两大类 即我们平常所说的酸性焊条和碱性焊条 如低碳钢J422焊条就是酸性焊条 J507 557 556属于高碳钢碱性焊条 可根据焊接结构 强度 承重承载能力 以及高温 耐腐蚀程度等来选择焊条 我们公司制作常用的有低碳钢E4303J422焊条 高碳钢506 556 557焊条 不锈钢焊条TS 308 A102 过度焊条 TS 309A302不锈钢 碳钢 耐高温不锈钢焊条TS 310A402 J代表结构钢焊条 Z代表铸铁焊条 T代表特种焊条 D代表堆焊焊条 G代表铬不锈钢焊条 A代表不锈钢焊条 E代表焊条的意思等 不一一列举 焊接的注意事项和安全 手工电弧焊操作者要取得特种作业安全证书 经过专门的培训才能上岗 因为每台焊机的型号功能不一 要了解焊机的结构性能 穿戴好防护服 开机前检查焊机设备 严禁私自拆修设备 更换保险 焊接有色金属时 加强通风排毒 登高作业时要系安全带 距离高压线 低压线裸露线要大于2米 小于2米时 要停电操作 注意防火防高空坠落 严格遵守公司的相关制度 详细可看 电焊机操作安全技术规程 焊接应力和焊接变形 焊接时 在任何情况下焊接应力总是存在的 当焊接应力超过该材料相应温度的屈服应力时 焊件将产生变形 超过材料的断裂应力时 焊件将会产生裂纹甚至断裂 焊接裂纹包括纵向裂纹 横向裂纹 内部裂纹 根部裂纹等 焊接变形的基本形式有角变形 弯曲变形 波浪变形 收缩变形 扭曲变形 错边变形等 预防和减小焊接应力及焊接变形的措施 1 合理设计焊接结构2 焊前预热焊前对焊件预热3 反变形法根据实验或计算 确定工件焊后产生变形的方向和大小4 刚性固定法采用工装夹具或定位焊固定5 选择合理的焊接顺序6 锤击焊缝法7 散热法和退火法 3 气焊气割 等离子切割定义 气割是利用可燃气体与氧燃烧时放出的热量将金属预热到燃点 使其在纯氧气流中燃烧 并利用高压氧流将燃烧的氧化熔渣从切口中吹掉 从而达到分离金属的目的 气焊是利用可燃气体与助燃气体氧混合燃烧形成的火焰 将被焊材料局部加热到熔化状态 另加填充金属而进行的一种焊接方法 两者的共同点都是把化学能转化为热能而进行的一种操作方式 气焊是通过氧气助燃乙炔融化被焊母体和焊丝形成新的焊缝 一般要使用焊剂 焊接种类不同 所使用的焊剂也不同 焊剂的主要作用是驱除焊接时熔池中形成的高熔点氧化物杂质 改善润湿性能和精炼作用 促使获得致密的焊缝组织 焊炬就是我们常说的焊枪 有射吸式和等压式两种 按照可燃气体的种类可分为乙炔 氢气 汽油 按照操作方式可分为机械和手动操作 气割是利用气体火焰的热量 将工件待切割处附近预热到一定的温度后 喷出高速纯氧使其剧烈燃烧 形成缝隙 以达到金属切割的方法 气割的割嘴 割炬 一般有两种型号 液化气的是梅花形割嘴 乙炔的是环形同心圆的 型号各有大小 根据气割的工件厚度选择 气焊和气割都是利用化学能 储存化学能的器皿现在一般使用气瓶 气瓶的压力相对比较大 要能达到使用的压力 就要有减压阀 减压阀又称压力调节器 它是将气瓶内压的高压气体降为工作时的低压气体的调节装置 将氧气的15MPa降为0 1 0 4MPa 将乙炔的1 5MPa降为0 15MPa 按用途分 氧气减压器 乙炔减压器 液化石油气减压器 按构造不同分 单级式 双级式 按工作原理不同分 正作用式 反作用式 最常用的是单级反作用式减压器 为操作安全 一般在乙炔减压阀 液化气减压阀前要安装回火防止器 氧气瓶为天蓝色 乙炔瓶为白色 常见的气割回火处理方法1 在切割时铁渣崩到割嘴上 堵住了混合氧或切割氧气道 2 氧或乙炔开的太大 火焰收的太很 3 切割时割嘴距板材太近 切割氧开的太大 4 割嘴拧的不严实漏气解决的方法有 1 在丙烷表前和氧气表前装上回火伐这是很必要的2如果回火先关切割氧 丙烷 预热氧 还有一种现象是气割过程中 老是有一种 啪啪 的现象 是割炬离工件太低 或者是割炬没有锁紧 有空气进入到割枪内 锁紧割嘴 抬高割枪即可 常见的割炬分两种 射吸式 等压式 射吸式的操作简便 等压式的操作安全系数高 减压器的安全使用 1 在装减压器前应首先检查连接螺丝规格是否相符合 螺纹是否损坏 2 严禁氧气减压器与油脂接触 以免发生火灾事故 3 安装减压器前应先将气瓶阀连接处的灰尘脏物吹除 然后才能装上减压器 在开启气瓶阀时 操作者不应站在减压器的正面或气瓶阀出口前面 4 开启减压器时 应缓慢旋转调压螺丝以防止高压气体突然冲到低压气室 而使弹性薄膜或低压表损坏 5 开启减压阀前的高压管路 气瓶或管路阀 时 应缓慢地旋开 在通气后再逐渐扩大 以免发生事故 6 减压器停止使用时 必须把调压螺丝旋松 并把减压器内的气体全部放掉 直到低压表的指针指向零值为止 7 减压器冻结时 可用热水或蒸汽解冻 不允许用火烤 8 减压器必须妥善保存 避免撞击和振动 并不要存放在有腐蚀性介质的场合 9 氧 乙炔减压器不得相互换用 注意事项 1 乙炔与铜或者银长期接触后 就会生成乙炔铜或者乙炔银 这些是一种爆炸性很强的化合物 它们只要剧烈震动或者加热到110 120 就会引起爆炸 凡是与乙炔接触的器具设备禁止使用含铜超过70 的铜合金制造 乙炔和氯 次氯酸眼反应会发生燃烧和爆炸 所以乙炔燃烧时 禁止使用四氯化碳灭火 2 乙炔瓶在放置时只能直立放置 不能横放 否则会把瓶内的丙酮流出 甚至会通过减压阀流入乙炔胶管和焊炬中 产生燃烧和爆炸 3 乙炔瓶应该避免剧烈震动和撞击 以免填料下沉形成空洞 影响乙炔的储存量甚至造成乙炔瓶爆炸 4 乙炔瓶表面温度不应超过30 40 温度过高会降低乙炔在丙酮中的溶解度 使瓶内压力急剧升高 在一个大气压下 温度为15 时 23L乙炔 1L丙酮 30 时 可溶解16L乙炔 40 时 可溶解13L乙炔 5 工作时 乙炔的压力不能超过0 15MPa 输出流量不能超过1 5 2 5m h 6 乙炔减压阀与乙炔瓶连接必须可靠 严禁漏气时使用7 乙炔瓶内的乙炔不能全部用完 当高压表读数为零 低压表读数为0 01 0 03MPa时 应立即关闭瓶阀 等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化 和蒸发 并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法 配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属 尤其是对于有色金属 不锈钢 铝 铜 钛 镍 切割效果更佳 其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候 等离子切割速度快 尤其在切割普通碳素钢薄板时 速度可达氧切割法的5 6倍 切割面光洁 热变形小 几乎没有热影响区 等离子切割过程与气割原理有本质的区别 它是一个物理切割的过程 利用等离子弧的高温将割缝处金属熔化 并用高速焰流将其吹走 随着割嘴的移动从而形成狭窄缝隙把材料分开 等离子弧又称作压缩电弧是一种导电截面收缩的比较小 从而能量更加集中的电弧 目前我们公司所使用的是逆变式空气等离子切割机 主要是利用压缩空气来切割不锈钢板材 注意事项 做好防毒通风设施 佩戴面罩 带电焊手套防止烫伤 4 氩弧焊钨极氩弧焊是用钨棒作为电极加上氩气进行保护的焊接方法 焊接时氩气从焊枪的喷嘴中连续喷出 在电弧周围形成保护层隔绝空气 以防止其对钨极 熔池及邻近热影响区的有害影响 从而获得优质的焊缝 焊接过程中根据工件的具体要求可以加或者不加填充焊丝 钨极氩弧焊特点 1 焊缝质量好 2 电弧稳定 没有飞溅 3 无焊剂 不用清渣4 氩气导热性少 电弧热量集中 5 生产效率低 但易实现机械化和自动化 氩气是一种惰性气体 在常温下与其他物质不发生化学反应 高温下也不溶于液态金属 因此在焊接有色金属是更能显示其优越性 焊接用氩气应符合国标GB T4842 1995 纯氩 的规定 氩纯度应 99 99 瓶装氩气最高充气压力20 时为15 0 5MPa 返还生产厂充气时瓶内余压不得低于0 2MPa 现阶段公司主要是使用手工钨极氩弧焊 钨极钨的熔点3400 具有良好的电子发射性能 因为钨极有放射性元素 为降低对操作者的伤害 现阶段所使用的是钍钨极和铈钨极铈钨是低电流焊接环境下钍钨的最好代替品 而镧钨极则性能更优 已经是国际上最受欢迎的电极材料 氩弧焊 熔化极氩弧焊 不熔化极氩弧焊 熔化极脉冲氩弧焊 半自动熔化极氩弧焊 自动化熔化极氩弧焊 氩弧点焊 钨极脉冲氩弧焊 真空氩弧焊 自动钨极氩弧焊 热丝钨极氩弧焊 手工钨极氩弧焊 钨极的规格 长度范围供给 在76 610mm之间 常用的直径为0 5 1 0 1 6 2 0 2 4 3 2 4 0 5 0 6 3 8 0 10mm多种 氩弧焊用焊丝主要分钢焊丝和有色金属焊丝两大类 一般采用与母材近似于化学成分或等强度的焊丝 氩弧焊用焊丝直径主要有0 8 1 0 1 2 1 4 1 5 1 6 2 0 2 4 2 5 4 0 5 0 6 0mm等十余种规格 多选用直径2 0 4 0mm的焊丝 氩弧焊时 对材料的表面质量要求很高 焊前必须经过严格清理 清除填充焊丝及工件坡口和坡口两侧表面至少20mm范围内的油污 水分 灰尘 氧化膜等 清理的办法 1 去处油污 灰尘 有机溶剂或专用清洗液清洗 2 除氧化膜 机械清理或化学清理 焊枪分类 气冷式和水冷式 水冷式焊枪是气冷和水冷双重冷却方式气冷式焊枪只有气冷方式 用于细钨极 小电流焊接 目前我们公司所使用的是逆变两用氩弧焊机 适合电流为150左右 大功率的电流要用专用的水冷式和风冷式焊机了 因为氩弧焊所使用的气体为氩气 属于惰性气体 轻微的吸入有使人眩晕的感觉 重者昏迷 所以在现场要注意通风 有不适的感觉要在通风好的地方休息 在密闭的空间 罐槽内作业 要注意通风措施 电流种类 大小变化时 为了保持电弧稳定 通常将钨极端部磨成以下形状 半圆交流 尖角20 30 小电流 尖角90 大电流 电弧电压主要由弧长决定 弧长增加 焊缝宽度增大 熔深稍减小 电弧太长时 容易引起未焊透及咬边 而且熔池保护效果不好 反之 则不易看清熔池 送丝时易碰到钨极引起短路 使钨极受污染加大烧损 脱落 形成夹钨 通常使弧长约等于1 5倍钨极直径 焊接速度增加时 熔深熔宽减小 焊接速度太快时 易未焊透 焊缝高且窄 两侧熔合不好 焊接速度太慢时 焊缝很宽 背面下塌严重 且容易烧穿 通常应根据熔池大小 熔池形状和两侧熔合情况随时调整焊接速度 钨极伸出长度 一般情况 对接缝 钨极伸出长度4 6mm 角焊缝 7 8mm 对于 2mm的钨极 伸出长度2 3mm为好 喷嘴也工件的距离 这个距离越小 保护效果越好 前提是能够地观察电弧焊接过程 氩弧焊机 未熔合未熔合是指焊缝金属与母材金属 或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷 未熔合可分为坡口未熔合 层间未熔合根部未熔合三种 咬边 原因 焊枪角度不正确 温度高 送丝量满足不了焊缝的需要 防止方法 调整焊枪角度 温度要适当 增加焊丝量 未焊穿 焊穿 余高过高 弧坑 4 二氧化碳保护焊CO2气体保护电弧焊是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法 这种方法以CO2气体作为保护介质 使电弧及熔池与周围空气隔离 防止空气中氧 氮 氢对熔滴和熔池金属的有害物质 从而获得优良的机械保护性能 生产中一般是利用专用的焊枪 形成足够的CO2气体保护层 依靠焊丝与焊件之间的电弧热 进行自动或半自动熔化极气体保护焊接 二氧化碳气体保护焊的特点1 优点 1 焊接生产率高 由于焊接电流密度较大 电弧热量利用率较高 以及焊后不需清渣 因此提高了生产率 CO2焊的生产率比普通的焊条电弧焊高2 4倍 2 焊接成本低 CO2气体来源广 价格便宜 而且电能消耗少 故使焊接成本降低 通常CO2焊的成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的40 50 3 焊接变形小 由于电弧加热集中 焊件受热面积小 同时CO2气流有较强的冷却作用 所以焊接变形小 特别适宜于薄板焊接 4 焊接质量较高 对铁锈敏感性小 焊缝含氢量少 抗裂性能好 5 适用范围广 可实现全位置焊接 并且对于薄板 中厚板甚至厚板都能焊接 6 操作简便 焊后不需清渣 且是明弧 便于监控 有利于实现机械化和自动化焊接 2 缺点 1 飞溅率较大 并且焊缝表面成形较差 金属飞溅是CO2焊中较为突出的问题 这是主要缺点 2 很难用交流电源进行焊接 焊接设备比较复杂 3 抗风能力差 给室外作业带来一定困难 4 不能焊接容易氧化的有色金属 CO2焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属 对于不锈钢 由于焊缝金属有增碳现象 影响抗晶间腐蚀性能 所以只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件 此外 CO2焊还可用于耐磨零件的堆焊 铸钢件的焊补以及电铆焊等方面 CO2气体保护焊设备如图所示包括四个部分 1 焊接电源2 送丝系统3 供气系统4焊枪 焊接电源 CO2气体保护焊电流密度大 气体对电弧的冷却作用 使电弧静特性呈上升趋势 送丝系统送丝方式的变化主要在于细丝 平特性 等速送丝 焊机上 以适应不同场合的要求 推丝式 焊枪简单 轻巧 以鹅颈式焊枪多见 实际应用较多 送丝距离有限 通常 5M 送细丝效果欠佳 拉丝式 焊枪结构复杂 重量重 适用于远距离送 细 软 丝 供气系统由气瓶 铝白色 预热器 减压 流量计 气管和电磁气阀组成 必要时可加装干燥器 通常将预热器 减压器 流量计做为一体 叫CO2减压流量计 通常属于焊机的标准随机配备 焊枪根据送丝方式可分为手枪式和鹅颈式两种 如图所示 较常用的是鹅颈式 按冷却方式可分为空冷式和水冷式 较常用的是空冷式 影响焊接的有几种因素 焊接电流I 焊接电压U 焊丝直径 焊接速度v 气体流量L min 焊丝伸出长度 L 电源极性 电感值 一般考虑板厚 层数 位置等因素确定焊丝直径 再确定合适的焊接电流 然后匹配以最佳的焊接电压 焊丝伸出长度是指从导电嘴到焊丝末端的这段焊丝 他是影响焊接过程稳定性的因素 过长 电弧不稳 飞溅较大 焊缝成型恶化 易导致气孔的产生 过短 喷嘴容易被飞溅物堵住 容易烧坏到导电嘴 因此 L 10 气体流量直接影响电弧区和熔池区的保护效果 气体流量应该根据具体情况而定 一般细焊丝8 15L Min 粗焊丝15 25L Min 气体流量并非越大越好 过大 反而容易卷入电弧区空气 其次对电弧冷却