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课件 焊接与热切割作业 1 绪论 2 教学目的 1 了解本课程学习的内容 焊接工艺与管道安装之间的关系 明确学习目的要求 使学员端正学习态度 2 了解焊接的概念 分类及在实际生产中的应用 3 内容提要 一 构件的联接类型 1 可拆卸联接 螺栓 键 2 永久性联接 焊接 二 焊接的特点 与铆接 铸造相比 三 焊接的定义 4 四 5 五 焊接与管道安装的关系六 本课程的教学内容 目的和方法 6 重点 一 金属焊接的实质二 焊接与管道安装的联系 7 课堂讲解 1 在机械制造 金属结构 管道安装等工程中 零件间的联接 构件间的联接 管道的联接 有螺钉联接 铆钉联接是可拆卸的 焊接联接是永久性联接 不能再拆卸的 2 焊接的优越性 与铆接 铸造相比 具有节省金属材料 减轻结构重量 简化加工与装配工序 接头的致密性好 强度高 能改善劳动条件等 3 焊接的定义 焊接就是通过加热或者加压 或者两者并用 或者不用 填充材料 使焊件达到原子结合的一种方法 8 4 焊接的分类 1 熔化焊 在焊接过程中 将焊件接头加热至熔化状态 不加压完成焊接的方法 称为熔化焊 如 气焊 电弧焊 气体保护电弧焊和电渣焊等属于熔化焊 2 压力焊 在焊接过程中 必须对焊接施加压力 加热或不加热 以完成焊接的方法 成为压力焊 如 锻焊 接焊 摩擦焊和气压焊等属于压力焊 3 钎焊 采用比母材熔点低的金属材料 将焊件和钎料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联接焊件的方法 称为钎焊 如 烙铁钎焊 火焰钎焊等属于钎焊 9 5 管道的安装离不开焊接 而焊接的质量又直接影响了管道安装的质量 尤其化工厂的管道安装 压力管道 压力容器等由于要承受一定的压力 则要求焊缝内部允许存在任何焊接缺陷 因为焊缝内一个小小的缺陷都有可能造成重大质量事故 而焊接质量除了取决于焊接规范和焊工的实际操作水平外 还决定于管子的坡口 对接间隙和清洁度等 由此可见 管工学习了解一些焊接知识很有必要 而且社会主义现代化建设更需要一专多能的人才 6 学习与实际联系较密切的焊接理论知识 10 第一章焊接结构生产工艺流程 11 教学目的 1 了解钢结构和焊接结构的定义2 焊接结构的生产工艺流程 12 一 金属结构 1 钢结构2 有色金属结构3 混合材料结构二 焊接结构三 焊接结构的生产工艺流程 13 重点 1 焊接结构的定义2 焊接结构的生产工艺流程方框图 14 课堂讲解 一 金属结构 1 钢结构 由钢板和型钢等钢材 通过焊接 铆接 螺栓联接等方式而制成的结构 称钢结构 2 有色金属结构 由有色金属材料制成的 3 混合材料结构 由钢材 有色金属和铸锻体混合制成的 以上三种结构所用金属材料不同 但都是用焊接 铆接 螺栓联接等方法制成的结构 统称为金属结构 其中钢结构是金属结构中最主要而且使用最广泛的一类结构 15 二 焊接结构 用各种焊接方法联接而成的金属结构 称为焊接结构 焊接是焊接结构生产中一道重要工序 但在焊接工序前后还要经过很多道其它工序 并且各道工序之间必须密切配合 才能把各种类型的钢材或其它金属材料制成符合设计要求的结构 满足各种使用性能的需要 16 焊接结构的生产工艺流程大致如下 钢材复验钢材矫正放样号料下料切削总体装钎分段装钎部件装钎成型加工变形矫正除锈油化结构验收提交使用 17 焊接结构的备料工序1 钢材复验为了确保结构的质量及使用的安全 对于焊接结构所使用的钢材和型钢都应按钢铁厂的质量保证书来进行验收 如焊接结构有特殊要求 可进行必要数量的抽查复验 一般可对钢材进行化学成分 力学性能的试验 还应具有良好的焊接性能 18 2 钢的矫正 1 冷作矫正的原理 借助外力作用使钢材的变形获得矫正 19 2 加热矫正 对变形钢材先加热到一定温度再进行矫正 有全加热矫正和局部加热矫正 20 3 放样号料 1 放样 根据设计图纸 按构件的实际尺寸或按一定比例 用投影几何的原理 把构件画在样台或平板上 此图叫放样图 画放样图的过程称为放样 2 号料 利用样板 样杆或根据图纸 在钢板及型钢上 画出孔的位置和构件形状的加工界线 并标注加工的符号 称号料 4 下料 焊接结构件用料的剪裁工序叫做下料 下料的方法有 剪切 冲切 锯切 气割等 5 成形加工 将下料切割所得到的构件毛料 采用人工或机械的工艺方法 使板材或型材加工成需要的形状 称为成形加工 常用的有压弯 滚弯 折弯等方法 21 焊接结构的装焊过程 任何焊接结构都是许多零部件组成的 将各个已加工好的构件 按一定的技术条件 通过装配及焊接的方法 联接成整体的焊接结构 称为装配焊接过程 22 1 焊接结构的装配方法 1 画线装配法 2 仿形装配法 3 胎架装配法 4 平放装配法 23 2 焊接结构的装配定位 1 支承 2 夹紧 3 焊接结构的装焊阶段 1 部件装焊 2 分段装焊 3 总体装焊 24 第二章焊接电弧 25 教学目的 1 焊接电弧的概念 2 了解焊接电弧的构造及静特性 3 从理论上对焊接电弧的性质及作用进行分析 有利于实际中合理的应用 26 重点 焊接电弧的构造及温度的分布 难点 焊接电弧的静特性 27 课堂讲解 2 1焊接电弧的引燃过程 从理论上对电弧的性质及作用进行分析 使学生知道焊接电弧与日常生活中看到的气体放电现象有所区别 焊接电弧能量大 而且连续持久 在焊接方法中占据着主要地位 28 一 焊接电弧的概念 由焊接电源供给的 具有一定电压的两电极或电极与焊件间 在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象 称焊接电弧 29 二 焊接电弧产生的条件 1 气体电离 使中性的气体分子或原子形成正离子的过程 叫做气体电离 1 热电离 2 电场作用下的电离 3 光电离 30 2 阴极电子发射 阴极的金属表面连续地向外发射出电子的现象 叫阴极电子发射 1 热发射 2 电场发射 3 撞击发射 31 2 2焊接电弧的构造及静特性 1 焊接电弧的构造及温度 1 焊接电弧的构造 焊接电弧的构造由阴极区 阳极区 弧柱三部分组成 2 焊接电弧的温度分布 A 阴极区 温度一般达2400 占总热量的36 B 阳极区 温度一般达2600 占总热量的43 C 弧柱 占总热量的21 32 2 电弧的静特性 在电极材料 气体介质和弧长一定的情况下 电弧稳定燃烧时 焊接电流与电弧电压变化的关系 称为电弧的静特性 1 电弧静特性曲线 表示焊接电流与电弧电压关系的曲线 叫电弧的静特性曲线 电弧静特性曲线呈U形 2 焊接方法不同时的电弧静特性曲线 A 手工电弧焊 其静特性曲线为平特性区 B 埋弧自动焊 采用大电流密度焊接时 静特性为上升特性区 C 钨极氩弧焊 在大电流区间焊接时 静特性为平特性区 33 第三章焊接电弧 34 教学目的 1 掌握焊接电源的极性 能在焊接工作中正确选用 保证焊接电弧的稳定的燃烧 2 了解焊接电弧偏吹的原因 能采取有效措施 保证焊接质量 35 内容提要 1 焊接电源的极性2 焊接电源极性的应用3 焊接电弧燃烧的稳定性4 焊接电弧偏吹的原因5 防止焊接电弧偏吹的方法 36 重点 1 焊接电源的极性及应用2 焊接电弧偏吹的原因及防止方法难点 焊接电弧的磁偏吹 37 3 1焊接电源的极性 应用及电弧的稳定性 课堂讲解 一 焊接电源的极性 在焊接过程中 直流弧焊机的正极和负极分别接到焊件和焊钳上 焊件接电源正极 焊钳接负极的接线法称正接法 焊件接电源负极 焊钳接正极的接线法称反接法 由于焊件或焊钳所接的正 负极不同 则温度也不相应不同 所以在实际工作中 应根据焊条的性质和焊件所需的热量来决定焊接电源的极性 38 二 焊接电源极性的应用 1 如焊接厚钢板采用酸性焊条时 采用直流正极性 2 焊接薄钢板时 采用直流反极性 可防止烧穿 3 采用碱性焊条焊接时 为了减少飞溅 能使电弧稳定燃选用直流反极性 39 三 焊接电弧燃烧的稳定性 焊接电弧的稳定性是指电弧不产生断弧 漂移和磁偏吹等的程度 电弧不稳定的原因除了焊工操作技术不熟练外 还与下列因素有关 1 2 焊接电流的影响4 电弧长度3 焊条药皮的影响5 其他影响因素 40 3 2焊接电弧的偏吹 一 焊接电弧偏吹的原因 1 电弧偏吹 在焊接过程中 因气流的干扰 磁场的作用或焊条偏心的影响 使电弧中心偏离电极轴线的现象 2 电弧偏吹的原因 1 焊条偏心度过大 2 电弧周围气流的干扰 3 磁偏吹 直流电弧焊时 因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹 磁偏吹的原因 a 接电电线位置不正确引起的电弧偏吹b 铁磁场物质引起的电弧偏吹c 焊条与焊件的相对位置不对称引起的电弧偏吹 41 3 减少或防止焊接电弧偏吹的方法 1 焊接时 尽量使用交流电源焊接 2 在露天作业时 有大风则用挡板遮挡 管子焊接时 管口堵住 以防气流对电弧的影响 3 在焊缝两端各加一小块引弧板和引出板 以克服电弧的偏吹 4 在焊接间隙较大的对接焊接时 可在接缝下面加垫板 5 采用短弧焊接 是减少电弧偏吹的较好方法 6 适当改变焊件上的接地线部位 7 在操作时适当调整焊条角度 这种方法在实际工作中应用较广泛 42 第四章手工电弧焊工艺 43 教学目的 1 使学生了解到手工电弧焊时熔化焊中最基本的一种焊接方法 由于它使用的设备简单 操作方便 尤其适用于结构形状复杂 零件小 焊缝短或弯曲的焊件 因此 无论在国内外 自动化焊接程度有多高 手工电弧焊仍是焊接工作中的主要方法之一 2 掌握手工电弧焊工艺的基本理论知识 44 内容提要 1 焊接接头型式2 根据焊件的厚度 焊接接头可分为开坡口和不开坡口的3 开坡口的目的和坡口的选择原则 重点 1 焊接接头的型式2 坡口的型式 45 课堂讲解 4 1焊接接头型式和焊缝形式 一 焊接接头型式 什么事焊接接头 用焊接方法连接的接头 称为焊接接头 它包括焊缝 熔合区和热影区三个部分 根据焊件的厚度 结构和形状及使用条件不同 焊接接头的基本型式可分为 对接接头 T型接头 角接接头 搭接接头四种 46 1 对接接头 两焊件端面相对平行的接头称为对接接头 它是焊接结构中采用最多的一种接头形式 根据焊件的厚度 焊接方法和坡口准备的不同 对接接头可分为 1 不开坡口的对接接头 钢板厚度在10mm以下 一般不开坡口 只留1 2mm的接缝间隙 但有些重要的结构件 钢板厚度大于3mm时就要求开坡口 2 开坡口的对接接头 A 何谓坡口 根据设计或工艺需要 在焊件的待焊部位加工的一定几何形状的沟槽 称为坡口 47 B 坡口形式 a V型坡口 钝边V型坡口 V型坡口 单边钝边V型坡口 单边V型坡口b X型坡口c U型坡口 U型坡口 单边U型坡口 双面U型坡口 2 T型接头 一焊件的断面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头 称为T型接头 T型接头可分为不开坡口 单边V型 K型及双U型四种形式 48 3 角接接头 两焊件断面间构成大于30 小于135 夹角的接头 称为角接接头 角接接头的坡口型式分为不开坡口 单边V型坡口 V型坡口及K型坡口四种形式 4 搭接接头 两焊件部分重叠构成的接头称为搭接接头 它可分为不开坡口 圆孔内塞焊及长孔内角焊三种形式 5 开坡口的目的 为了保证电弧能深入接头根部 使接头根部焊透 以及便于清楚熔渣获得较好的焊缝成形 而且坡口能起到调节焊缝金属中的母材和填充金属的比例作用 6 坡口的选择原则 1 是否能保证焊件焊透 2 坡口的形状是否容易加工 3 应尽可能地提高生产率 节省填充金属 4 焊后焊件变形应尽可能小 49 第四章手工电弧焊工艺 50 教学目的 1 掌握焊缝形式2 掌握焊缝的代号 以便在今后的工作中能看图施工 重点 1 焊缝形式2 焊缝代号 51 内容提要 1 焊缝形式 1 平焊缝 2 立焊缝 3 横焊缝 4 仰焊缝2 焊缝的代号 1 基本符号 2 辅助符号 3 引出线 4 焊缝尺寸符号 52 课堂讲解 二 焊缝形式 焊缝就是焊件静焊接所形成的结合部分 1 按焊缝在空间位置不同可分为 1 平焊缝 焊缝倾角在0 5 焊缝转角在0 10 的平焊位置施焊的焊缝 称为平焊缝 2 立焊缝 焊缝倾角在80 90 焊缝转角在0 180 的立焊位置施焊的焊缝 称为立焊缝 3 横焊缝 焊缝倾角在0 5 焊缝转角在70 90 的横焊位置施焊的焊缝 称为横焊缝 4 仰焊缝 对接焊缝的焊缝倾角在0 15 焊缝转角165 180 角焊缝的焊缝倾角在0 15 焊缝转角在115 180 的仰焊位置施焊的焊缝 称为仰焊缝 53 2 按焊缝结合形式不同可分为 1 对接焊缝 2 角焊缝3 按焊缝断续情况不同可分为 1 定位焊缝 焊前为装配和固定焊件接头的位置而焊接的短焊缝称为定位焊缝 2 连续焊缝 沿接头全长连续焊接的焊缝 3 断续焊缝 沿接头全长焊接具有一定间隔的焊缝称为断续焊缝 54 4 2焊缝的代号 定义 在图纸上标注焊接方法 焊缝形式和焊缝尺寸的符号称为焊缝代号 焊缝代号主要由基本符号 辅助符号 引出线和焊缝尺寸符号组成 基本符号和辅助符号在图纸上用粗实线绘制 引出线用细实线绘制 55 1 基本符号 表示焊缝横剖面形状的符号 它采用近似于焊缝横剖面形状的符号来表示 2 辅助符号 表示对焊缝的辅助要求的符号 3 引出线 一般由指引线 横线组成 4 焊缝尺寸符号及其标注方法 1 焊缝尺寸 焊缝尺寸一般不标注 2 标注方法 焊缝标注时 应注意其标注位置的正确性 标注位置具体规定 56 第四章手工电弧焊工艺 57 教学目的 1 通过课堂讲解使学生对电弧焊的基本操作方法有一些理性认识 2 因管道安装与焊接有着密切的关系 故自增了管子的坡口 对接点固等内容 使学生增加一些质量意识 重点 1 焊接的基本操作方法2 焊接规范 58 课堂讲解 一 引弧方法 1 直击法2 划擦法以上两种方法划擦法易于掌握 适用于碱性焊条焊接时的引弧 直击法难掌握一些 用于表面不允许顺上的焊件 如焊接不锈钢时的引弧和在狭窄地方的焊接 二 运条方法 电弧引燃后 焊条要有三个基本方向的运动才能使焊缝良好成形 这三个方向的运动是 朝着熔池方向作逐渐送进运动 作横向摆动 沿着焊接方向逐渐移动 59 在焊接生产实践中 工人师傅根据不同的焊缝位置 不同的接头型式以及考虑焊条直径 焊接电流 焊件厚度等各种因素 创造出许多摆动手法 常用的运条方法有以下几种 1 直线形运条法 焊接时 保持一定的弧长 并沿着焊接方向作不摆动的前移 适用于板厚3 5mm的不开坡口的对接平焊 多层焊的第一层和多层多道焊 2 直线往返形运条法 焊接时 焊条末端沿焊缝的纵向作来回直线形摆动 这种运条方法的特点是焊接速度快 焊缝密 散热快 所以适用于薄板焊接和接头间隙大的焊缝 60 3 锯齿运条法 焊接时 将焊条末端作锯齿形连续摆动而向前移动 并在两边稍等片刻 以防止咬边为宜 锯齿形运条法能较好地控制熔化金属的流动和得到必要的焊缝宽度 以获得较好的焊缝成形 用于较厚钢板的焊接有 平焊 立焊 仰焊的对接接头和立焊的角接接头 4 月牙形运条法 焊接时 使焊条末端沿着焊接方向作月牙形的左右摆动 使用范围和锯齿形运条法基本相同 但月牙形运条法焊出的焊缝的余高较大 61 三 焊缝的起头 收尾及连接 1 焊缝的起头 是指刚刚焊接的部位 这部位焊缝略高些 熔度较浅 使焊缝的强度减弱 这是因为焊件在未焊之前温度较低而引弧后又不能迅速使这部位金属温度升高 所以为了减少这种现象 在引弧后先将电弧稍微拉长 对焊缝端点进行必要的预热 然后再缩短电弧长度进行正常的焊接 2 焊缝的收尾 是指一条焊缝的结束处 如果收尾时立即拉断电弧 会形成低于焊件表面的弧坑 过深的弧坑使焊缝收尾处强度减弱 容易造成应力集中而产生裂纹 因此 在焊缝的收尾时 不允许有较深的弧坑存在 收尾动作不仅是熄弧 还要填满弧坑 62 通常收尾动作有以下三种 1 划圈收尾法 焊条移到焊缝重点时 作圆圈动作 直到填满弧坑再 拉断电弧 此法只适用于厚板焊接的收尾 不宜于薄板焊接的收尾 2 反复熄弧 引弧法 焊条移到焊缝终点时 在弧坑上作数次反复熄弧 引弧 直到填满弧坑为止 此法适用于薄板和大电流焊接时收尾 碱性焊条焊接时 不宜用此法收尾 容易产生气孔 3 回焊收尾法 焊条移到焊缝终点时 不能马上熄弧 而是改变焊条角度回焊一小段再焊弧 此法包括碱性焊条在内都适用 63 焊接重要的结构件 可在焊缝的起头处连接一块引弧板 在焊缝的收尾处接一块引出板 把焊缝的起头 收尾部位移出结构件而在附加的引弧板和引出板上 焊完后将 它们去除 这样能保证焊缝的起头 收尾处的质量 3 焊缝的连接 手工电弧焊时 由于受焊条长度的限制 不可能用一根焊条焊完一条焊缝 因此 出现了焊缝前后两段的连续问题 连接方法有以下几种 1 尾 头顺接法 2 头 头退接法 3 尾 尾退接法 4 头 尾退接法这四种接头方法中 有三种是退焊法 不紧可以减少焊接残余应力 保证质量外 还可以