1焊接电弧及手工焊

补充课程主要内容：,弧的基础知识焊条电焊接电弧焊接的特点及操作工艺埋弧焊接方法的特点及操作工艺CO2焊接方法的特点及操作工艺钨极氩弧焊接方法的特点及操作工艺电阻焊接方法的特点及操作工艺,1,第一章焊接电弧的基础知识,2,第一节焊接的本质及分类,一、焊接的概念焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体(工件)产生原子间或分子间结合力而连接成一体的连接方法。常用的方法：加热或加压,或两者并用。,3,4,二、焊接方法的分类焊接方法分为三大类：熔焊、压焊和钎焊。熔焊分为：焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、CO2焊等；压焊分为：电阻焊、摩擦焊等；钎焊分为：火焰钎焊、炉中钎焊等；,第二节焊接电弧,一、焊接电弧的产生电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。气体导电必须具备两个条件：两电极之间有带电粒子；两电极之间有电场。带电粒子在电场作用下运动形成电流，从而使两电极之间的气体空间成为导体，也就形成了电弧。,5,6,二、电弧的构成焊接电弧分为三个区：阴极区、阳极区和弧柱区。各区温度分布情况如下：1.弧柱区的温度最高，但热量大部分通过对流的形式流失了2.阴极区的热量用于对阴极加热，这部分热量可用于加热填充材料或工件3.阳极区的热量主要用于加热工件和焊材，阳极和阴极相比，阳极产热量相对较高,7,三、电弧的温度分布,8,第三节焊丝的熔化与熔滴过渡,一、焊丝的熔化电弧焊时，用于加热、熔化焊丝的热源是电弧热和电阻热。,9,二、熔滴过渡的主要形式及特点熔化极电弧焊时，熔滴的过渡形式主要有：接触过渡、自由过渡及渣壁过渡。各种形式又有划分：1接触过渡又分为：短路过渡（主要用于碱性焊条电弧焊及细丝气体保护电弧焊）、搭桥过渡（用于非熔化极气体保护焊）；,10,2自由过渡又分为：滴状过渡（弧压高，分为粗滴和细滴过渡，粗滴过渡飞溅大，细滴过渡适于CO2气体保护焊接和酸性焊条焊接和铝合金熔化极氩弧焊或大电流焊接或活性气体保护焊中）、喷射过渡（适于氩气或富氩气体焊接厚板）；3.渣壁过渡出现在焊条电弧焊和埋弧焊中。,11,第二章焊条电弧焊,12,第一节焊条电弧焊的原理及特点,一、焊条电弧焊的特点操作灵活；对接头的装配要求较低；可焊材料广；生产率低、劳动强度大；焊接质量对焊工的依赖性强；,13,二.焊条电弧焊接过程,14,第二节焊条电弧焊的焊接材料,一、焊条焊条是由焊芯与药皮两部分组成。焊条直径共有1.6mm-8mm八种规格；焊条长度200-600mm之间。常用的是3.2mm、4mm、5mm三种；长度分别为350mm、400mm、450mm。,15,焊条结构示意图,16,17,二、焊条的分类、型号及牌号1、焊条的型号及牌号（以碳钢焊条为例）型号：E5015（J507）表示焊条药皮为低氢型，适用直流反接焊接表示焊条适用于全位置焊接(0、1全位置；2平焊及平角焊；4立向下焊)表示熔敷金属的抗拉强度最小值为50kgf/mm2(490MPa)表示焊条,按主要成份划分的药皮类型：,18,2、焊条的分类生产中常用碳钢焊条有钛钙型与低氢型两种。（1）钛钙型焊条（E4303E5003）又称为酸性焊条。特点：电弧稳定、可交直流两用；脱渣容易，飞溅少，有害气体少，适用于全位置焊。力学性能和抗裂能力较差。用前1502001-2h烘干。,19,（2）低氢型焊条（E5015E5016）又称为碱性焊条。特点：焊缝的力学性能及抗裂能力均优于酸性焊条；但工艺性能较差，必须用直流电源；飞溅大，脱渣难。用前3004001-2h烘干。,20,3、焊条的选用原则考虑工件的物理、力学性能和化学成分。考虑工件的工作条件和使用性能。考虑改善焊接工艺。考虑经济性。考虑效率。考虑工件的复杂程度、刚度大小、焊接坡口制备和焊接部位等。,21,第三节焊缝形式与焊缝分类,一、接头形式焊条电弧焊用于结构工程的连接形式是复杂多样的。按零部件的特征分为板状连接、管状连接、管板连接三种；按施焊位置分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种；,22,焊工位置,23,二、坡口坡口是根据设计或工艺需要，在工件待焊部位加工成一定的几何形状并经装配后构成的沟槽。开坡口的目的：保证电弧能深入到焊缝根部使其焊透；获得良好的焊缝成形以及便于清渣；调节焊缝金属的化学成份；,24,坡口的形式主要有以下几种：I形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口、双U形坡口、K形坡口、Y形坡口等。,25,26,第四节焊条电弧焊工艺参数及选择,焊条电弧焊的焊接工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。,27,一、焊条直径焊条直径是指焊芯直径。它是保证焊接质量和效率的重要因素。焊条直径一般根据工件厚度选择。同时还要考虑接头形式、施焊位置和焊接层数，对于重要结构还要考虑焊接热输入的要求，在一般情况下，焊条直径与工件厚度之间关系的参考数据，如下表所示。,28,焊条直径与工件厚度之间的关系如下:,29,二、焊接设备电源种类和极性的选择用交流电焊接时，电弧稳定性差。采用直流电焊接，电弧稳定、柔顺、飞溅少。但电弧磁偏吹较交流严重。低氢型焊条稳弧性差，必须采用直流弧焊电源。用小电流焊接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。,30,31,低氢型焊条用直流电焊接时，一般要用反接，因为反接的电弧比正接稳定。焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳，因此焊接薄板时，不论用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接。,32,表：焊接电流和焊条直径的关系,33,三、焊接电流的选择选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊条直径、工件厚度、接头型式、焊接位置和层数等因素综合考虑。,四、焊缝层数的选择在工件厚度较大时，往往需要进行多层焊。焊接层数主要根据钢板厚度、焊条直径、坡口型式和装配间隙等来确定，可作如下近似估算：n=/d式中：n为焊接层数；为工件厚度（毫米）；d为焊条直径（毫米）。,34,35,五、电弧电压与焊接速度的控制焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定：电弧长度越大，电弧电压越高，电弧长度越短，电弧电压越低。在焊接过程中，应尽量使用短弧焊接。注意：1.焊接电流主要影响焊缝的深度和余高2.电弧电压主要影响的是焊缝的宽度和余高,36,手工焊小车间,37,三峡水轮叶片合作焊接,38,锅炉膜氏壁,39,40,鸟巢水立方建设,41,第三章埋弧焊,第一节埋弧焊的原理及特点,埋弧焊是目前广泛使用的一种生产效率较高的机械化焊接方法。它与焊条电弧焊相比，虽然灵活性差一些，但焊接质量好、效率高、成本低，劳动条件好。,42,一、埋弧焊的焊接过程,43,二、埋弧焊的特点,1、埋弧焊的主要优点焊接生产率高焊缝质量好焊接成本较低劳动条件好,44,2、埋弧焊的主要缺点,（1）难以在空间位置施焊（2）对焊件装配质量要求高（3）不适合焊接薄板和短焊缝,45,三、埋弧焊的分类及应用范围,1、分类,46,2、应用,a.焊缝类型和焊件厚度凡是焊缝可以保持在水平位置、或倾斜度不大的工件，不管是对接、角接和搭接接头，都可以用埋弧焊焊接，如平板的拼接缝、圆筒形工件的纵缝和环缝、各种焊接结构中的角缝和搭接缝等。,47,埋弧焊筒体环缝,48,封头与筒体环焊缝,49,50,埋弧焊钢板拼接,埋弧焊堆焊,51,52,埋弧焊现场焊接,53,多丝埋弧焊,54,a.埋弧焊可焊接的工件厚度范围很大。除了厚度在5mm以下的工件由于容易烧穿，埋弧焊用得不多外，较厚的工件都适于用埋弧焊焊接。b.焊接材料种类目前，埋弧焊焊接的最大厚度已达650mm。,55,适宜焊接:碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及某些有色金属。此外，埋弧焊还可在基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。,56,不适宜焊接：铸铁因不能承受高热输入量引起的热应力，一般不能用埋弧焊焊接。铝、镁及其合金因没有适用的焊剂，目前还不能使用埋弧焊焊接。铅、锌等低熔点金属材料也不适合用埋弧焊焊接。,57,第二节埋弧焊的焊接材料,一、焊丝在选择埋弧焊用焊丝时，最主要的是考虑焊丝中锰和硅的含量。常用焊丝有H08A、H08MnA、H10Mn2；焊丝直径有2.0、3.2、4.0、5.0和6.0mm五种。,58,二、焊剂作用：保护、控制焊缝金属化学成分，保证焊缝金属的力学性能，防止气孔、裂纹和夹渣等缺陷的产生。,59,焊剂分为三类：熔练焊剂、烧结焊剂和粘结焊剂。HJ123HJ-熔练焊剂1-焊剂中氧化锰的含量2-焊剂中二氧化硅、氟化钙含量3-同一类型的不同编号例：HJ431-高锰高硅低氟型焊剂,60,三、焊剂和焊丝的选用与配合焊剂和焊丝的正确选用及二者之间的合理配合，是获得优质焊缝的关键，也是埋弧焊工艺过程的重要环节。所以必须按工件的成分、性能和要求，正确、合理地选配焊剂和焊丝。,61,在焊接低碳钢和强度等级较低的合金钢时，选配焊剂和焊丝通常以满足力学性能要求为主，使焊缝强度达到与母材等强度，同时要满足其它力学性能指标要求。如：用高锰高硅焊剂（如HJ430、HJ431）配合低碳钢焊丝（如H08A）或含锰焊丝（如H08MnA）；焊接低碳钢和低合金钢。,62,用无锰高硅或低锰中硅焊剂（如HJ130、HJ250）配合高锰焊丝（如H10Mn2）。焊接低合金高强度钢时，除要使焊缝与母材等强外，要特别注意提高焊缝的塑性和韧性，一般选用中锰中硅或低锰中硅焊剂（如HJ350、HJ250）配合相应钢种焊丝。,63,第三节埋弧焊工艺,一、埋弧焊的焊前准备埋弧焊的焊前准备包括工件的坡口加工、工件的清理与装配、焊丝表面清理及焊剂烘干、焊机检查与调整等工作。这些准备工作与焊接质量的好坏有着十分密切的关系，所以必须认真完成。,64,1、坡口的选择与加工,当工件厚度为1024mm时，多为“Y”形坡口；厚度为2460mm时，可开“X”形坡口；对一些要求高的厚大工件的重要焊缝，如锅炉汽包等压力容器，一般多开“U”形坡口。,65,2、工件的清理与装配,工件装配前，需将坡口及附近区域表面上的锈蚀、油污、氧化物、水分等清理干净。工件装配时必须保证接缝间隙均匀，高低平整不错边，特别是在单面焊双面成形的埋弧焊中更应严格控制。,66,二、埋弧焊的焊接工艺,1.对直缝的工件装配，须在接缝两端加装引弧板和引出板。1-引弧板2-焊件3-焊接试板4-引出板,67,2.焊丝表面清理与焊剂烘干一般焊剂须在250温度下烘干，并保温1-2h。限用直流焊接的焊剂使用前必须经350-400烘干，并保温2h，烘干后应立即使用。,68,气压式,自重式,焊剂垫,b,h,焊剂铜衬垫,临时工艺衬垫,3.船形焊焊丝处于竖直位置，熔池处于水平位置，最有利于焊缝成形，不易产生咬边或满溢等缺陷。而且可通过调整工件的倾斜角度来控制腹板和翼板的焊脚尺寸，要求焊脚相等时，两个工件与垂直位置成45。,船形焊工