手工电弧焊接工艺实训PPT课件.ppt

焊条电弧焊操作实训 第一讲焊工理论培训 1 目录4 1手工电弧焊接工艺4 2电焊条的作用4 3焊接的空间位置和焊接接头4 4手工电弧焊接工艺规范4 5复习焊接电弧形成原理 焊条电弧焊操作实训 2 焊条电弧焊操作实训 手工电弧焊 3 焊条电弧焊操作实训 1 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 4 2手工电弧焊接工艺 4 1 焊接工艺参数 1 焊条直径手弧焊焊接工艺参数的选择 一般先根据焊件的厚度选择焊条直径 焊条直径的选择还与焊接层数 接头形式 焊接位置等有关 立焊 横焊 开坡口多层焊的第一层施焊时应选用直径小一点的焊条 2 焊接电流焊接电流与焊条直径有关 I 30 60 d 3 焊接速度焊接速度指焊条沿焊缝方向向前移动的速度 一般当焊道的熔宽为焊条直径的2倍时 焊速较适当 5 4 电弧长度电弧长度指焊条末端与起弧处工作表面间的距离 保持电弧长度约等于焊条直径 5 焊接层数当工件厚度较大时 需要采用多层焊接 以保证焊缝的力学性能 一般每层厚度为焊条直径的0 8 1 2倍时 比较合适 生产率高且易控制 3 平板焊接操作要点 下表 6 5 焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接工艺参数的选择是否合适 直接影响焊缝的质量 右图表示焊接电流和焊接速度对焊缝形状的影响 1 焊接电流和焊接速度合适 焊缝的形状规则 焊波均匀并成椭圆形 焊缝各部分的尺寸符合要求 图a 2 焊接电流太小 电弧不易引燃 燃烧也不稳定 弧声变弱 焊波呈圆形 而且堆高增大 熔宽和熔深都减小 图b 3 焊接电流太大 弧声强 飞溅增多 药皮往往变得红热 焊波变尖 熔宽和熔深都增加 焊薄板工件时 有烧穿的可能 图c 4 焊接速度太慢 焊波变圆 而且堆高 熔宽和熔深都增加 焊薄板工件时有可能烧穿 图d 5 焊接速度太快 焊波变尖 焊缝形状不规则而且堆高 熔宽和熔深都减小 图e 焊接电流和焊接速度对焊缝形状的影响 7 1 基本操作 1 引弧引弧就是使焊条与焊件间引燃并保持稳定的电弧 引弧方法有两种 即敲击法和摩擦法 这两种方法都是使焊条末端与工件表面接触形成短路 然后迅速将焊条向上提起一段距离 2 4mm 即可引燃并保持稳定的电弧 注意 焊条不能提的太高 否则电弧易熄灭 焊条末端与工件接触时间不能太长 以免焊条粘连在焊件上 当发生粘连时 应迅速左右摆动焊条 以使焊条脱离工作 三手工电弧焊训练 8 2 减少和消除焊接应力的措施 1 设计措施 尽量减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉 采用型材 冲压件等 采用刚度较小的接头 易变形而减小应力 2 工艺措施 采用合理的焊接顺序 使焊缝收缩较为自由 如下图所示拼板件焊接 拼板焊缝的焊接顺序1 2 4 6 短焊缝 3 5 直通的长焊缝 9 5 焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接工艺参数的选择是否合适 直接影响焊缝的质量 右图表示焊接电流和焊接速度对焊缝形状的影响 1 焊接电流和焊接速度合适 焊缝的形状规则 焊波均匀并成椭圆形 焊缝各部分的尺寸符合要求 图a 2 焊接电流太小 电弧不易引燃 燃烧也不稳定 弧声变弱 焊波呈圆形 而且堆高增大 熔宽和熔深都减小 图b 3 焊接电流太大 弧声强 飞溅增多 药皮往往变得红热 焊波变尖 熔宽和熔深都增加 焊薄板工件时 有烧穿的可能 图c 4 焊接速度太慢 焊波变圆 而且堆高 熔宽和熔深都增加 焊薄板工件时有可能烧穿 图d 5 焊接速度太快 焊波变尖 焊缝形状不规则而且堆高 熔宽和熔深都减小 图e 焊接电流和焊接速度对焊缝形状的影响 10 6 焊接缺陷与防治 1 焊接应力和变形的形成和危害焊接应力增加结构工作时的应力 降低承载能力 焊接变形影响组装质量 矫正变形增加成本 还要降低塑性 由于焊接是局部加热 在加热和冷却过程中 有一定的刚性约束 加热时金属受压应力 产生塑性压缩变形 在冷却过程中 不能完全自由收缩 也能收缩一些 因此 金属受拉应力并保存下来 这就是焊接残余应力 焊接应力过大的严重后果是焊件 工件 产生裂纹 危害极大 对重要工件焊后应探伤 焊接裂纹与焊接材料的成分 如硫 磷含量高 有关 和焊缝金属的结晶特点 结晶区间要小 有关 所以焊接中应 合理选材 采取措施减少应力 选用合理的焊接工艺 焊接参数 如 采用碱性焊条 小能量焊接 预热 合理的焊接次序等 11 2 减少和消除焊接应力的措施 1 设计措施 尽量减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉 采用型材 冲压件等 采用刚度较小的接头 易变形而减小应力 2 工艺措施 采用合理的焊接顺序 使焊缝收缩较为自由 如下图所示拼板件焊接 拼板焊缝的焊接顺序1 2 4 6 短焊缝 3 5 直通的长焊缝 12 3 控制和矫正焊接变形的措施 降低焊接接头的刚度如采用反变形法降低刚度而减小应力 加热减应区 焊前或焊时在焊件的适当部位加热 使焊缝收缩时的约束减小 焊缝锤击 焊后趁热锤击焊缝使之塑性伸长 以抵消焊缝受热时产生的压缩塑性变形 预热和后热 即焊接前或后对焊件全部或局部进行适当加热 13 1 机械矫正法 即利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形 如 手工锤击 用辊床 压力机等 2 火焰矫正法 即利用火焰局部加热焊件的适当部位使其产生压缩塑性变形 以抵消残余变形 如采用气焊炬 14 15 3 焊缝内部缺陷 1 未焊透应力集中严重 降低强度 开裂根源 2 夹渣减少工作截面 造成应力集中 降低焊缝强度和冲击韧性 3 气孔减少有效工作截面 降低机械强度 4 裂纹热裂纹和冷裂纹 16 焊条电弧焊操作实训 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1 3毫米距离 使弧长维持到所需长度 2 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 17 焊条电弧焊操作实训 2 敲击引弧法焊条在焊件表面敲击接触后 便迅速缩回并保持一定的距离 1 3mm 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 18 焊条电弧焊操作实训 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 焊条朝着熔池方向逐渐下降 焊条沿焊接方向前移 作横向摆动 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 19 焊条电弧焊操作实训 直线形运条法 2 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 直线形运条法要求焊接时保持一定的弧长 并沿焊接主向作直线前进 20 焊条电弧焊操作实训 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 直线往复运条法 锯齿形运条法 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 21 焊条电弧焊操作实训 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 月牙形运条法 此方法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 22 焊条电弧焊操作实训 此方法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 有利于提高生产率 三角形运条法 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 23 焊条电弧焊操作实训 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 圆圈形运条法 此方法适用于平焊 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 24 焊条电弧焊操作实训 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 八字形运条法 八字形运条法要求焊条末端连续作 字形运动 并不断前移 25 焊条电弧焊操作实训 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 26 焊条电弧焊操作实训 2 焊缝的收弧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 27 焊条电弧焊操作实训 4 3电焊条的作用一 焊条的组成焊条由焊芯和药皮两部分组成 1 焊芯的作用焊芯是具有一定长度和直径的焊接专用金属丝 它的作用如下 1 作用电极 起传导焊接电注的作用 2 起填充金属的作用 3 维持电弧稳定燃烧 28 2020 3 18 29 焊条是电焊条的简称 由药皮和焊芯两部分组成 它实际就是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极 1 焊芯焊芯是指焊条中被药皮包覆的金属芯 其作用有二 一是作为电极 传导电流 产生电弧 二是熔化后作为填充金属 与熔化的母材一起组成焊缝金属 焊芯的牌号用 H 即 焊 字汉语拼音的第一个字母表示 其后的牌号表示方法与钢号表示方法相同 例如 H08MnA表示高级优质 主要合金元素为Mn 其含量 左右 含碳量为0 08 的焊接用钢丝 手弧焊时 焊芯金属约占整个焊缝金属的50 70 焊芯的化学成分将直接影响焊缝质量 30 焊条钢芯性能 化学成分 规格GB1300 77已标准化 焊条药皮 作用 非常重要 由焊条芯和药皮组成 焊条组成 31 焊条电弧焊操作实训 2 药皮的作用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 32 2 焊条的种类及编号焊条的分类焊条按用途可分为九大类 即 结构钢焊条 耐热钢焊条 不锈钢焊条 堆焊焊条 铸铁焊条 镍及镍合金焊条 铜及铜合金焊条 铝和铝合金焊条 特殊用途焊条 其中应用最广的是结构钢焊条 按药皮性质可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 如SiO2 TiO2 Fe2O3 的焊条 称为酸性焊条 药皮中含有多量碱性氧化物 如CaO FeO MnO Na2O MgO 的焊条 称为碱性焊条 药皮类型中前五类为酸性焊条 其余的两类为低氢型焊条 属碱性焊条 33 焊条电弧焊操作实训 4 选择电焊条的原则在生产中 可根据下述原则选择焊条 1 考虑焊接件的机械性能和化学成分 2 考虑焊接件的工作条件及使用要求 3 考虑焊接件几何形状的复杂程度及钢板的厚度 4 考虑现场的设备及工艺条件 5 考虑改善工人的劳动条件 生产率和经济性等 在保证质量的情况下 尽量使用普通焊条 34 焊条电弧焊操作实训 4 4焊接的空间位置和焊接接头一 焊接的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 平焊焊条位于工件之上 焊工俯视工件所进行的焊接叫平焊 平焊 35 焊条电弧焊操作实训 2 横焊在工件的立面或倾斜面上横方向进行的焊接叫横焊 横焊 横焊比平焊困难 施焊时应根据焊件的厚度选择焊条直径及焊条的角度位置 36 焊条电弧焊操作实训 3 立焊在工件的立面或倾斜面上进行纵方向的焊接叫立焊 立焊 立焊比平面更难掌握 因为焊接熔池处在垂直面上 熔池中的液体金属因自身重量有流出熔池的趋势 容易形成焊瘤 37 焊条电弧焊操作实训 4 仰焊焊接时焊条位于工件下方 焊工仰视工件进行的焊接叫仰焊 仰焊是焊接中最困难的一种 因为在焊接时 焊接溶池向下 焊条与基本金属熔化后金属液体因自重下流 容易形成根部未焊透 溶缝夹渣等缺陷 仰焊 38 焊条电弧焊操作实训 二 焊接结构中的焊接接头型式生产中应用较多的有以下四种 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 对接接头 对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 39 焊条电弧焊操作实训 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 搭接接头 40 焊条电弧焊操作实训 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 丁字接头 41 焊条电弧焊操作实训 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4 15所示 角接接头 42 4 焊接接头形式 坡口形式 1 焊接接头形式常用焊接接头形式有 对接接头 搭接接头 角接接头和T形接头等 接头基本形式 43 加工坡口时 通常在焊件厚度方向留有直边 称为钝边 其作用是为了防止烧穿 接头组装时 往往留有间隙 这是为了保证焊透 44 3 多道焊与多层焊焊接较厚焊件时 为了焊满坡口 应采用多层焊或多层多道焊 每一层由数道窄道并列组成 a 多层焊b 多层多道焊对接平焊的多层焊 45 2 坡口形式焊件较薄时 在焊件接头处只要留出一定的间隙 采用单面焊或双面焊 就可以保证焊透 焊件较厚时 为了保证焊透 焊接前要把焊件的待焊部位加工成为所需的几何形状 即需要开坡口 对接接头的坡口形式 46 接头和焊缝名称 b 焊缝各部分名称 堆高 熔宽 熔深 a 焊接接头 热影响区 焊缝 熔合区 母材 47 焊条电弧焊操作实训 一 手工电弧焊接工艺规范手工电弧焊接工艺规范 焊接规范 主要包括焊条直径 焊接电流 35 55 b 立焊电流比平焊减小15 20 仰焊电流比平焊减小 10 15 电弧长度及焊接速度等 二 焊接缺陷及防止方法在焊接过程中 由于各种原因常常造成焊缝出现缺陷 这些缺陷按所处的位置可分为外部缺陷和内部缺陷两种 外部缺陷位于焊缝表面 用肉眼或低倍放大镜可看到 内部缺陷位于焊缝内部 4 5手工电弧焊接工艺规范及安全特点 48 焊接电弧的产生过程 焊接电弧 是电极与工件之间气体介质中长时间的放电现象 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 6000 8000K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50 90V 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16 35V 49 焊条电弧焊的原理及特点 如图2 1所示 焊条电弧焊时 焊件和焊条在电弧热量的作用下 焊件坡口边缘被局部熔化 焊条熔化形成熔滴向焊件过渡 熔化的金属形成焊接熔池 随着焊接电弧向前移动 熔他后边缘的液态金属温度逐渐降低 液态金属以母材坡口处末完全熔化的晶粒为核心生长出焊缝金属的