氩弧焊实训指导书

焊接技能综合实训 新世纪高职高专教材编审委员会组编主编张红兵主审雷世明 任务一 手工TIG304不锈钢板 板对接焊 任务二 Al板 板TIG平角焊和立角焊 任务三 304不锈钢管 管全位置焊 模块四手工氩弧焊操作 能够进行手工TIG304不锈钢板 板对接焊 安全规程 设备选择与调节 焊丝与基本焊接工艺参数选择 操作要点 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 如图4 1所示为不锈钢双温冷柜 用于大量储藏新鲜的食品 在宾馆 酒店应用普遍 石油化工行业有许多大型的罐 用于生产 储藏具有腐蚀性的介质原料 中间体或成品 见图4 2 这些不锈钢产品主要是通过焊接方法加工而成的 提出任务 图4 1不锈钢双温冷柜 图4 2不锈钢罐 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 图4 3所示就是冷柜的部分结构示意图 它是典型的格架密封结构 有许多的焊缝 平对接焊缝就是其中之一 当然也有立角焊缝和平角缝等 图4 3冷柜的部分结构示意图 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 分析任务 因为不锈钢的线膨胀系数较大 焊接过程中及焊后有较大的应力和变形 所以应该选择能量更集中的焊接方法 通常选择TIG焊 当然 焊条电弧焊等其它方法也可以选用 那么 用TIG焊接304不锈钢如何操作呢 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 1 辐射TIG焊在使用钍钨电极时 会产生一定的放射性危害 但如果按规定戴面罩 细匀轻的呼吸 通风排烟 是不会有危险的 TIG焊电流密度较大 所以弧光的辐射也较强 应戴较厚的白色防辐射焊工手套 见图4 4 1 焊接现场危害因素 安全规程 图2 4TIG焊 2 高频振荡TIG焊大多采用高频振荡或高压脉冲引弧 当采用高频振荡引弧时 长时间工作 会产生高频电磁场 有些人对此敏感 会出现头晕 恶心症状 所以选择设备时 尽可能选择高压脉冲引弧的焊机 3 触电TIG焊的空载电压较高 在操作过程中注意防触电 要严格穿戴焊工鞋和防护服装 防护面罩等 4 臭氧TIG焊时会产生臭气及氮化物 对人体有害 注意工作环境的通风 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 2 安全操作规程 焊机必须可靠接地 接地截面铜线为6 10mm2 铁线为20mm2 否则不得使用 TIG焊接是在氩气等惰性气体保护环境下 使钨电极和母材间产生电弧 使母材以及添加焊材熔融 焊接的方法 TIG焊机如图4 5所示 1 设备选择 焊前准备 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 图4 5TIG焊机 钨极氩弧焊按施焊方式 有手工焊 半自动焊和自动焊 半自动焊是填充焊丝的送进由机械完成 而焊接操作由人工进行 自动焊是指焊接操作按程序自动完成 包括提前送气 自动引弧 工件和焊枪的自动运行及停止 有些自动焊还包括焊缝跟踪 焊丝摆动 弧长自动调节等功能 无论是直流还是交流钨极氩弧焊 都要求焊接电源具有陡降的或垂直下降的外特性 焊接电源和焊枪 工件 气路及水路的连接见图4 6 图4 6WSE 315氩弧焊机的安装 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 1 电源选择 直流电源以直流弧焊电源作为焊接电源 以电极为负 母材为正 直流正接方式 的焊接方法 广泛应用于不锈钢 钛 铜以及铜合金等的焊接 交流电源交流电焊接一般应用于铝 镁及其合金等的焊接 铝及铝合金表面有一层致密的氧化膜 Al2O3 熔点为2050 铝的熔点只有660 覆盖在熔池表面 容易造成夹渣及未熔合等缺陷 以交流弧焊电源作为焊接电源 电极 母材正负极性相互变化 在反极性半波时 可利用阴极破碎作用清除工件表面的氧化膜 使焊接能够顺利进行 直流TIG和交流TIG的应用 见表4 1 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 表4 1直流TIG和交流TIG的应用 2 氩弧焊焊枪钨极氩弧焊焊枪主要由手把 连接件 电极夹头 喷嘴 气管 水管 电缆线 导线 按钮开关等组成 主要根据焊接电流大小 被焊金属种类等具体情况来选择 焊枪的型号编制及含义 以BQS 85 250为例 操作方式一般不标字母 字母Z表示自动焊枪 字母B表示半自动焊枪 出气角度是焊枪和工件平行时 保护气喷射方向和焊件间的夹角 在冷却方式中 S代表水冷 Q代表气冷 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 氩弧焊焊枪结构 图4 7为QS 85 250型水冷式氩弧焊焊枪结构分解图 图4 8为QQ 85 150 1型气冷式氩弧焊焊枪结构图 图4 7QS 85 250型水冷式氩弧焊焊枪结构分解图 图4 8QQ 85 150 1型气冷式氩弧焊焊枪结构图 304不锈钢TIG焊所选用的焊丝见表4 2 2 焊材选择 表4 2304不锈钢TIG焊所选用的焊丝 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 3 试件准备 1 焊件 304钢板200mm 80mm 6mm 一对 2 坡口尺寸见图4 9 3 计件装配尺寸 见表4 3 图4 9TIG焊件坡口尺寸 表4 4试件装配 4 焊接工艺参数 焊接工艺参数见表4 4 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 表4 4焊接工艺参数 操作要领 1 首先要进行定位焊 其次再开始打底焊 在定位焊缝上引燃电弧后 焊枪停留在原位置不动 稍加预热后 当定位焊缝外侧形成熔池后 开始填充焊丝 见图4 10 焊枪与工件成70 85 角 一般为80 角 焊丝与工件成10 15 角 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 1 平操作要点 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 2 封底焊时 应减小焊枪角度 使电弧热量集中在焊丝上 采取较小的焊接电流 加快焊接速度和送丝速度 避免焊缝下凹和烧穿 3 焊接过程中 密切注意焊接工艺参数的变化及相互关系 随时调整焊接速度 焊枪角度与填丝位置 保证背面焊缝成型良好 4 接头时 首先要检查原弧坑处的焊缝质量 如果保护效果较好 无氧化物等缺陷时 可直接接头 如果有缺陷 要处理完后方能进行焊接 接头方法是在弧坑右侧15 20mm处引弧 并慢慢向左移动 等弧坑开始熔化 并形成熔池和熔孔后 继续送丝焊接 收弧时要减小焊枪与工件的夹角 加大焊丝熔化量 填满弧坑 5 填充焊接时的注意事项同打底焊 焊枪的横向摆动幅度要比打底焊时稍大 在坡口两侧稍加停留 保证坡口两侧熔合好 焊道均匀 填充焊时不要熔化坡口的上棱边 焊道比工件表面低1mm左右 最后是盖面焊 要进一步加大焊枪摆动幅度 保证熔池两侧超过坡口棱边0 5 1 5mm 根据焊缝的余高决定填丝速度和焊接速度 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 为降低训练成本 也可以用普通低碳钢代替不锈钢 1 试件选用Q235钢 尺寸为150mm 800mm 2 6 mm I形坡口或V形坡口 V形坡口 见图4 9 如厚度低于3mm 可采用I形坡口 无间隙 错边量不大于0 3mm 可不用焊丝 点固焊缝4 8mm 间距20 90mm 2 焊接工艺参数见表4 5 表4 5薄板对接立焊工艺参数 2 薄板对接立焊的操作要领 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 3 焊接要点及注意事项立焊难度较大 主要是熔池金属下坠 焊缝成型不好 易出现焊瘤和咬边 一般选用偏小的焊接电流 焊枪作上凸月牙形摆动 并随时调整焊枪角度来控制熔池的凝固 避免铁水下流 通过焊枪的移动与填丝的有机配合 获得良好的焊缝成型 首先是定位焊 然后在工件最下端的定位焊缝上引燃电弧 开始打底焊 先不加焊丝 待定位焊缝开始熔化 形成熔池和熔孔后 开始填丝 向上焊接 焊枪作上凸的月牙形摆动 在坡口两侧稍停留 保证两侧熔合好 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 立焊焊枪角度与填丝位置见图4 11 焊接时要特别注意焊枪向上移动的速度要合适 特别要控制好熔池的形状 保证熔池的外沿接近椭圆形 不能凸出来 否则焊道外凸 成型不好 使熔池表面接近一个水平面匀速上升 这样 焊缝外观较平整 3mm以上厚度板 开Y形坡口 填充焊时 焊枪摆动幅度较大 保证两侧熔合好 焊道表面平整 焊接步骤 焊枪角度与打底焊相同 图4 11立焊焊枪角度与填丝位置 3 薄板对接横焊操作要点 1 试件尺寸及装配试件选用Q235钢 尺寸为6mm 300mm 200mm 焊接材料选用H08Mn2SiA焊丝 试件装配参考图4 9 根部间隙0 0 5mm 2 焊接工艺参数 表4 5 3 注意事项焊接时要避免上部咬边和下部焊道突出下坠 电弧热量要偏向坡口下部 防止上部坡口过热 母材熔化过多 定位焊完成以后 首先要进行打底焊 打底焊要保证根部焊透 坡口两侧熔合良好 在工件一端引弧 先不填丝 焊枪在起始端定位焊缝处稍停留 待形成熔池和熔孔后 再填丝向另一方向焊接 一般采用右焊法 焊枪做直线运动 如根部间隙较大 则做小角度锯齿形摆动 在坡口两侧稍停留 焊枪与工件下缘成85 90 角 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 填充焊时 除焊枪摆动幅度稍大外 焊接顺序 焊枪角度 焊丝位置都与打底焊相同 盖面焊有两道焊道 先焊下面的焊道 后焊上面的焊道 焊下面的焊道时 电弧以填充焊焊道的下沿为中心摆动 使熔池的上沿在填充焊焊枪的1 2 2 3处 熔池的下沿超过坡口下棱边0 5 1 5mm 焊上面的焊道时 电弧以填充焊焊枪上沿为中心摆动 使熔池的上沿超过坡口上棱边0 5 1 5mm 熔池的下沿与下面的盖面焊焊枪均匀过渡 保证盖面焊焊道表面平整 盖面焊时的焊枪角度如图4 12所示 图4 12横焊盖面焊焊枪角度 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 4 薄板对接仰焊操作要点 1 试件尺寸及装配试件的尺寸与装配和平焊相同 2 焊接工艺系数仰焊时的焊接工艺参数见表4 5 3 注意事项这是平板对接最难焊的位置 主要是由于重力作用 熔池和焊丝熔化后的下坠比立焊严重 因此 必须控制好焊接线能量和冷却速度 采用较小的焊接电流 较大的焊接速度 加大氩气流量 使熔池尽可能小 凝固尽可能快 保证焊缝外形美观 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 打底焊时 焊枪与工件成80 90 夹角 仰焊焊枪角度见图4 13 在工件一端定位焊缝上引弧 先不填丝 形成熔池和熔孔后开始填丝 并向左开始焊接 焊接时要压低电弧 小幅度锯齿形摆动 在坡口两侧稍停留 熔池不能太大 防止熔融金属下坠 接头时可在弧坑右侧15 20mm处引燃电弧 迅速将电弧移至弧坑处加热 待原弧坑熔化后 开始填丝 转入正常焊接 焊至工件终端填满弧坑后灭弧 待熔池冷却后再移开焊枪 填充焊步骤同打底焊 但摆动幅度稍大 要保证坡口两侧熔合好 获得表面平整 离工件表面约1mm 不准熔化棱边 盖面焊时焊枪摆幅加大 使熔池两侧超过坡口棱边0 5 1 5mm 应熔合好 成型好 无缺陷 图4 13仰焊焊枪角度 任务一手工TIG304不锈钢板 板对接焊 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 能够进行Al板 板平角 立角焊 基本焊接工艺参数选择 角焊操作要领 提出任务 图4 14 这是冷冻车的图片 它的保温箱体主材料多是铝合金 基本结构是长方钢框架蒙薄铝板 中间填充保温材料 其内部按客户需要做成各种格架 用筋板固定 形态见示意图4 15 主要有平角焊和立角焊等焊缝 基本焊接形式 见图4 16所示 图4 14冷冻车 图4 15冷冻车内部示意图 图4 16基本焊接形式 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 主要是工艺参数 焊枪角度及运条和填丝的问题 焊接时 易出现的缺陷是表面气孔和成型不良 因为铝对气体的溶解度在熔点附近有一个突变 分析任务 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 平角焊包括角接接头 T型接头 搭接接头三种接头形式 见图4 17 由于这几种接头的焊接的操作方法相似 这里只介绍T形接头的操作方法 焊前准备 1 接头准备 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 图4 17基本接头形式 焊角尺寸随焊件的厚度变化而变化 其关系见表4 8 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 表4 8焊角尺寸与焊法 1 工件及工艺艺参数准备3mm厚的铝板两块 尺寸为200mm 60mm 选用纯铝焊丝 2mm 焊接工艺参数选择见表4 8 2 工艺准备 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 表4 8铝及铝合金钨极氩弧焊焊接工艺参数 2 定位焊采用双面三点定位 定位焊缝长约10mm 保证垂直角度 当焊件较长时 每隔50mm焊一点 长度10mm 3 清理先用有机溶剂 丙酮 松香或汽油 擦拭焊件表面的油污 然后用细铜丝刷刷至表面露出金属光泽 或者用刮刀清理表面 清理后的焊件应在4h内施焊 否则应重新清理 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 操作要领 1 平角焊 1 单层焊 焊枪角度 如图4 18所示 焊脚尺寸 5mm 图4 18焊枪角度 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 起焊时 电弧在起焊处稍停片刻 用焊丝迅速触及焊接部位进行试探 感觉到该部位变软开始熔化时 立即添加焊丝 并与焊枪的运行动作要配合协调 2 多层多道焊 焊第一道与单层焊相同 焊第二道时 焊枪与水平方向的夹角应大些 使水平位置的焊件很好的熔合 多为45 55 之间 对第一道焊缝应覆盖2 3以上 焊枪与水平方向的夹角仍为60 80 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 焊第三道时 焊枪与水平方向的夹角应小些 约为40 45 其它的不变 不至于咬边及下垂现象 对第二道焊缝的覆盖应为1 3 如果只有两层三个焊道 各焊道的位置及对应的焊条角度见图4 19 图4 19焊道分布 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 2 立角焊 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 1 焊前准备 与平角焊相同 2 焊接工艺参数 见表4 9 表4 9推荐的焊接工艺参数 任务二Al板 板TIG焊平角 立角焊 3 操作要领 单层焊焊脚尺寸 5 6mm 焊丝角度和位置如图4 20所示 焊接前首先站好位置 使焊枪能不受影响 焊丝摆动采用三角形或月牙形 摆动间距要稍宽 为4 5mm 与半自动二氧化碳焊角立焊操作类似 双层焊当焊件较厚 焊脚尺寸较大时需要采用双层焊 其焊丝角度和焊接方法与单层焊相同 图4 20立角焊角度 任务三304不锈钢管 管全位置焊 能够进行手工304不锈钢管 管全位置焊 焊丝与基本焊接工艺参数的选择 操作要点 提出任务 如图4 21所示为不锈钢换热器 用于化工生产中的换热 因为各种化学反应要有一定的温度 有的是放热反应 有的是吸热反应 所以要维持一定的温度就必须用换热器控制温度 换热器的内部结构如图4 22所示 有许多不锈钢管道 还有其它部件 这些不锈钢管道等部件焊接在一起 就组成了换热器 任务三304不锈钢管 管全位置焊 图4 20不锈钢热热器 图4 21换热器内部结构示意图 它是典型的环形焊缝 图4 24就是管与管焊接的示意图 通常选择TIG焊 因为热源和填充焊丝可分别控制 因而热输入容易调节 可进行全位置的焊接 可以实现单面焊双面成型 又由于填充金属不通过电流 故不会产生飞溅 焊缝成型美观 当然 焊条电弧焊等其他方法也可以选用 用TIG焊接304不锈钢管道如何操作呢 提出任务 图4 24管 管焊接示意图 任务三304不锈钢管 管全位置焊 任务三304不锈钢管 管全位置焊 焊前准备 1 管件准备 管件加工30 坡口面角度 装配要求如图4 24所示 图4 24管 管装配要求 任务三304不锈钢管 管全位置焊 2 管件的清理 在管件装配前 坡口两侧各15 20mm周围及内外壁和焊丝要求清理 使之呈现金属光泽 最好用丙酮或汽油擦洗一遍 达到无油 无污物 以免焊接时产生气孔 夹渣等缺陷 清理后尽快施焊 3 管件的点固焊 氩弧焊焊接管子常采用对接接头 除I形对接接头外 坡口形式多为V形 对壁厚2mm管不开坡口 不留间隙 一次焊完 例如 如果焊接所使用的不锈钢管 管壁厚度4mm 要开V形坡口 坡口角度为65 钝边为0 1 5mm 装配时 管子轴线中心对正 内外壁要齐平 避免产生错位现象 定位焊只需要两点 位于斜平焊位置 定位焊缝长度约为10mm 高1 2mm 三点均布 必须是熔透坡口双面成形的焊缝 将装配定位好的管子 水平固定在距地面800 850mm的高度 以适合全位置操作 任务三304不锈钢管 管全位置焊 点固焊缝尺寸如图4 25所示 点固焊使用焊丝牌号 直径及焊接工艺参数与管子第一次打底焊接时相同 由于点固焊缝可作为打底焊缝的一部分保留下来 因此必须熔透 不得产生气孔 裂纹 夹渣等缺陷 如存在缺陷时 可将其用砂轮机去后再重新进行点固 图4 25点固焊缝尺寸 任务三304不锈钢管 管全位置焊 任务三304不锈钢管 管全位置焊 4 设备选择 1 电源选择选择直流电源 以电极为负 母材为正的焊接方法 2 附加设备 供气系统 包括氩气瓶 减压器 流量计 输送氩气胶管等 供电系统 包括焊接电缆 钨极 焊炬等 陶瓷喷嘴 一般采用10 14mm为好 钨极 选用铈钨极 直径2 5mm 锥度8mm 端部直径0 5mm 5 焊材选择 1 氩气要求氩气的纯度将直接影响到焊缝质量 焊接用氩气的纯度应大于或等于99 9 并有合格证标签 2 焊丝选择所选用的焊丝见表4 11 表4 11304不锈钢TIG焊所选用的焊丝 任务三304不锈钢管 管全位置焊 任务三304不锈钢管 管全位置焊 6 焊接工艺参数 焊接工艺参数见表4 12 表4 12焊接工艺参数 任务三304不锈钢管 管全位置焊 操作要领 1 水平固定管操作 施焊时 分别在前半部和后半部两个半圈进行 从仰焊位置起焊 在平焊位置收弧 起焊点在管中心线后5 10mm 在平焊位置越过管中心线5 10mm收尾 见图4 26 图4 25水平固定管起弧和收尾操作示意图 起焊时 用右手拇指 食指和中指握住焊枪 以无名指和小指支撑在管子外壁上 将钨极端头对准待引弧的部位 让钨极端头逐渐接近母材 按动焊枪上的启动开关引燃电弧 并控制弧长2 3mm 对坡口根部起焊处两侧加热2 3s 获得一定大小熔池并往熔池中添加焊丝 送丝速度以焊丝所形成的熔滴与母材充分熔合 并得到熔透正反两面的焊缝为宜 运弧和送丝要调整好焊枪 焊丝和焊件相互间的角度 该角度应随焊接位置的变化而变化 如图4 27所示 图4 26焊枪 焊丝与焊管之间的角度及焊接位置的变化关系 任务三304不锈钢管 管全位置焊 任务三304不锈钢管 管全位置焊 焊接过程中应注意观察 控制坡口两侧熔透状态 以保证管子内壁焊缝成形均匀 焊丝作往复运动间断送入电弧内至熔池前方 成滴状加入 焊丝送进要均匀 有规律 焊枪移动要平稳 速度一致 前半部焊到平焊位置时 应减薄填充金属量 使焊缝扁平些 以便后半部重叠平缓 灭弧前应连续送进2 3滴填充金属 填满弧坑以免出现缩孔 还应注意将氩弧移到坡口的一侧熄电弧 灭弧后修磨起弧处和灭弧处的焊缝金属使其成缓坡形 以便于后半部的接头 任务三304不锈钢管 管全位置焊 2 垂直固定位置焊操作 采用两层三道进行焊接 盖面