金工实习第3章 焊接

金工实习第3章焊接第3章焊接【实习要求】

1.掌握焊接生产的常用设备、工具和焊条电弧焊的基本操作技能。2.了解气焊、气割、埋弧焊、气体保护焊、电阻焊、电渣焊的工艺特点和应用范围。3.1焊接及安全操作技术

3.1.1焊接的分类及其特点2.焊接的特点1.节约材料与工时，减轻结构的质量；2.焊接接头的致密性好，可以制造密封容量，以及双金属结构；3.生产率高，便于机械化、自动化生产；4.但焊接接头组织性能不均匀，易产生焊接应力、变形及焊接缺陷。焊接安全操作技术1.焊接前要穿好工作服、工作鞋，戴好手套，施焊时必须使用面罩，防止弧光伤害皮肤、脸和眼睛。2.电焊前要检查焊机是否接地线，电缆、焊钳绝缘是否完好，焊钳不要放在已接电的工作台或工件上，防止短路烧毁焊机。3.人体不要同时触摸焊接的两输出端，以防触电。4.气焊用氧气瓶和乙炔发生器附近严禁烟火。5.气焊前要检查回火防止器的水位，发生回火时要立即关闭乙炔阀门，检查原因，设法排除。焊接安全操作技术6.气焊时不要把火焰喷到人身上和胶皮管上。7.刚焊好的焊件不可用手直接触及，清渣时应注意周围情况，控制渣的飞出方向，防止热渣烫人或引燃物品。8.焊接工作地应通风良好，以防药皮分解出的有害气体在操作者周围聚集，影响人体健康。9.切记用肉眼直接观看弧光，引弧前应观察周围情况，以免弧光伤害自己和他人。10.焊接结束后应切断电源，并消除现场可能存在的残余火种后方可离开。3.2焊条电弧焊利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，称为焊条电弧焊。焊条电弧焊设备简单，操作灵活，对空间不同位置、不同接头形式的工件都能进行焊接。因此焊条电弧焊是焊接生产中应用最广泛的焊接方法。但焊条电弧焊对焊工的技术水平要求高，劳动条件差，生产效率较低。3.2.1焊条电弧焊焊缝成型过程焊前先将电焊机输出端两极分别与工件和焊钳连接，再用焊钳夹持焊条。焊接时先在工件与焊条之间引起电弧，利用电弧高达6000K的高温将工件与焊条熔化形成熔池。随着焊条沿焊缝向前移动，被熔化的金属迅速冷却，凝固成焊缝，使分离的工件连成整体。焊条外层的药皮被电弧熔化后，浮在熔池的表面，冷凝后形成一层渣壳覆盖在焊缝金属表面，起保护焊缝的作用。焊条电弧焊焊缝成型过程1—焊件2—焊缝3—电弧4—焊条5—焊钳

6—接焊钳的电缆7—弧焊电源8—接焊件电缆3.2.2焊条电弧焊的设备及工具1.焊条电弧焊的设备

电弧焊的主要设备是电焊机，它是产生焊接电弧的电源，故也称弧焊电源BX1-330型弧焊变压器外部接线1—外电源2—电闸3—熔体4—电源电缆线5—调节手柄6—地线接头7—焊钳8—焊条9—焊件10—焊接电缆线11—粗调电流接线板12—电流指示表3.2.2焊条电弧焊的设备及工具

ZXG-300型弧焊整流器的外部接线1—外电源2—电闸3—熔体4—电流指示表5—电流调节器6—电源开关7—焊钳

8—焊条9—焊件10—焊接电缆线11—电源电缆线2.焊条电弧焊的工具

进行焊条电弧焊时必须的工具有：夹持焊条的焊钳，保护操作者的皮肤、眼睛免于灼伤的手套和面罩，清除焊缝表面渣壳用的清渣锤和钢丝刷等。焊钳

面罩3.2.3焊条1.焊条的组成焊条是由焊芯和药皮两部分组成的，如图所示。焊条3.2.4电弧焊工艺简介1.焊接接头和坡口

根据被焊金属相对位置的不同，须采用不同形式的接头来连接，常用的接头形式有：对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头。焊接接头形式对接接头破口形式2.焊缝的空间位置根据焊缝在空间所处的位置分为平焊、立焊、横焊和仰焊，如图所示。焊缝的空间位置a）平焊b）立焊c）横焊d）仰焊3.焊接规范的选择

焊接规范是指在焊接时能影响焊接质量和生产率的各种工艺参数。包括焊条直径、焊接电流、焊接速度等。

焊条直径主要取决于被焊焊件的厚度。一般焊厚件选粗焊条，焊薄件选细焊条。立焊、横焊和仰焊应选比平焊细的焊条。

焊接电流应根据焊条直径选取，一般细焊条选小电流，粗焊条选大电流。焊接低碳钢时，焊接电流I与焊条直径d的关系为：

I=（30～55）d（A）。电流选择过大易烧穿，过小则焊不透，且生产率低。

焊接速度是指焊条沿焊接方向移动的速度，主要根据工件熔化情况掌握。速度过大，熔化层不连续、熔宽小、熔深不够；速度过小，工件易被烧穿。所以薄工件应选较大的焊接速度。3.2.5焊条电弧焊操作技术1.引弧

引弧就是使焊条和焊件之间产生稳定的电弧。引弧时，将焊条端部与工件表面接触，形成短路，然后迅速将焊条提起2～4㎜，电弧即可引燃。根据焊条末端与工件接触过程不同，引弧方法分为两种：即直击法（也叫敲击法）和划擦法，如图所示。引弧方法a）直击法b）划擦法2.运条焊接时，焊条相对焊缝所做的各种动作的总称叫做运条。3.收尾焊缝焊好后熄灭电弧叫收尾。收尾不仅是熄弧，还应在熄弧前填满收尾处的弧坑。收尾的动作有划圈法（在终点作圆圈运动，填满弧坑），回焊法（到终点后再反方向往回焊一小段）和反复断弧法（在终点处多次熄弧、引弧，把弧坑填满）。回焊法适于碱性焊条，反复断弧法适用于薄板或大电流焊接。运条的基本动作1—焊条送进2—焊条摆动3—沿焊缝移动4.焊缝的接头

由于受焊条长度的限制，不可能用一根焊条焊完一条较长的焊缝，因此焊缝前后两段的接头是不可避免的。为了实现焊缝的均匀连接，避免产生接头过高、脱节和宽窄不一的缺陷，焊接时应选择适当的连接方式，在接头时更换焊条的动作越快越有利于保证焊缝质量，且焊缝成形美观。5.焊后清理焊后要用钢丝刷、清渣锤等工具把熔渣和飞溅物等清理干净。焊缝接头的连接方式3.2.6常见焊接缺陷3.2.6常见焊接缺陷3.3其它焊接方法简介

3.3.1气焊与气割1.气焊气焊是利用可燃气体（常用乙炔）与助燃气体（常用氧气）混合燃烧所产生的火焰的热量作热源，熔化焊件和焊丝而实现焊接的，图为气焊示意图。气焊示意图（1）气焊设备气焊设备包括氧气瓶、乙炔瓶、减压器、焊炬等，图为气焊设备及其连接。气焊设备及其连接1—焊炬2—乙炔胶管（红色）3—回火保险器4—乙炔减压器5—氧气减压器6—氧气瓶7—乙炔瓶8—氧气胶管（蓝色）1）氧气瓶是储存和运输氧气用的高压容器。2）乙炔瓶是储存和运输乙炔的容器。3）减压器是将高压气体降为低压气体的的调节装置。4）焊炬是用以控制气体流量、混合比及火焰并进行焊接的工具。焊炬（2）焊丝与焊剂

气焊时，焊丝是焊缝的填充材料，其化学成分应与被焊材料基本相同，有时还从被焊板材上切下条料作焊丝。常用的焊丝为H08、H08A，直径为2~4㎜，长1m。焊丝的直径应与焊件的厚度相适应。（3）气焊火焰通过调节氧气和乙炔的混合比例，便能得到三种不同性质的火焰，即中性焰、碳化焰和氧化焰，如图所示。气焊火焰（4）气焊基本操作技术气焊的基本操作有点火、调节火焰，焊接和熄火等几个步骤。1）点火和调节火焰

点火时先微开氧气阀门，后开乙炔阀门，点燃火焰，这时火焰为碳化焰。然后逐渐开大氧气阀门，将碳化焰调整到中性焰。2）平焊焊接

气焊时右手握焊炬，左手拿焊丝，两手动作要协调。在焊接开始时，为了尽快地加热和熔化工件形成熔池，焊炬倾角应大些，接近于垂直工件，如图所示。正常焊接时焊炬倾角一般保持在30°～50°之间。焊接结束时，应将倾角减小些，以便更好地填满弧坑及避免焊穿。焊炬向前移动的速度应能保证工件熔化并保持熔池具有一定大小，工件熔化形成熔池后，再将焊丝适量地点入熔池内熔化。3）熄火

工件焊完熄火时，应先关乙炔阀门，再关氧气阀门，以免发生回火。3.3.2埋弧焊电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，称为埋弧焊。焊接时，引燃电弧、送丝、电弧移动及焊缝收尾等过程若由机械自动完成，则称为埋弧自动焊。

埋弧焊适用于低碳钢、低合金钢、不锈钢等金属材料中厚板的长、直焊缝和较大直径的环焊缝的焊接。1.埋弧自动焊的焊接过程

埋弧自动焊机由焊接电源、焊车和控制箱三部分组成。焊接时，在工件被焊处覆盖一层30～50㎜厚的粒状焊剂，连续送进的焊丝在焊剂层下与工件间产生电弧，电弧的热量使焊丝、工件和焊剂熔化形成金属熔池和熔渣，液态熔渣形成的包膜包围着电弧与熔池，使它们与空气隔绝。随着焊机自动向前移动，电弧不断熔化前方的工件，焊丝及焊剂，而熔化金属在电弧离开后冷却凝固形成焊缝，液态熔渣也随后冷凝形成渣壳。埋弧自动焊焊缝的形成1—焊丝2—焊剂3—电弧4—熔渣5—渣壳6—焊缝7—熔池8—焊件2.埋弧焊特点埋弧焊使用的电流比焊条电弧焊高6～8倍，因此热效率高、熔深大，其效率是焊条电弧焊的4～5倍。无需更换焊条，生产率提高5～10倍。同时，可以不开或少开坡口，节省坡口加工工时，节省焊接材料，焊丝利用率高，降低了焊接成本。

熔池及焊缝金属保护良好，且焊接规范可自动调节，工艺参数稳定，故焊接质量好，焊缝成型美观。

没有强烈的弧光辐射，劳动强度明显优于焊条电弧焊。但埋弧焊没有焊条电弧焊灵活，且适应性较差，一般只适于水平位置或倾斜度不大的直焊缝和环焊缝；

由于是埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，因此必须严格控制焊接规范。3.埋弧自动焊设备一般由焊接电源，焊车和控制箱三部分组成，如图所示。埋弧自动焊设备1—焊剂2—焊剂漏斗3—焊丝4—焊丝盘5—操纵盘6—控制箱7—电源8—焊接电源3.3.3气体保护焊气体保护焊简称气保焊。它是利用具有一定性质的气体流排除电弧四周的空气，而达到保护金属熔池目的的电弧焊方法。气体保护焊按所用的电极材料不同,可分为熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊两种；按所用保护气体的不同，可分为氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等。常用的有二氧化碳气体保护焊和氩弧焊。CO2保护焊示意图1—焊丝2—喷嘴3—电弧4—气体5—保护层6—焊缝7—焊件CO2气体保护焊的特点及应用：（1）成本低。CO2气体便宜，其焊接成本仅是焊条电弧焊的40%左右。（2）生产率高。由于焊丝送进自动进行，电流密度大，电弧热量集中，所以焊接速度快，其生产率是焊条电弧焊的1～3倍。（3）焊接质量好。由于CO2气流的保护和压缩作用，使其热影响区和焊接变形小，焊缝质量好。（4）操作性能好。由于是明弧焊接，可清楚地看到焊接过程，并且操作灵活，适合于全位置焊接。（5）焊缝成形差，飞溅较大；并且弧光强烈，烟雾较大，抗风能力差。CO2气体保护焊主要用于焊接低碳钢和低碳合金钢，不能焊接易氧化的有色金属。2.氩弧焊

氩弧焊是以氩气作保护气体的电弧焊。按电极在焊接过程中是否熔化，分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。熔化极氩弧焊是利用焊丝作电极，用氩气作保护气体，焊丝既是电极也是填充金属；而非熔化极氩弧焊是以钨作电极，氩气作保护气体，焊接过程氩弧焊示意图1—熔池2—电弧3—焊丝4—送丝轮5—喷嘴6—氩气7—焊件8—钨极9—焊缝氩弧焊具有以下特点：（1）氩气对焊缝具有防止氧化的保护作用，对于易于氧化的有色金属，不需使用焊剂就能获得优质焊缝。（2）由于氩气流的压缩和冷却作用，使电弧热量集中，热影响区较窄，故焊接变形小。（3）氩弧焊的电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面质量好，力学性能和抗腐蚀性能较好。氩弧焊主要用于易氧化的有色金属及合金钢的焊接，如铝、钛和不锈钢等。3.3.4电阻焊电阻焊是利用电流通过焊件接头的接触面及临近区域时产生的电阻热，将焊件加热到高温塑性或局部熔化状态，在外加压力的作用下形成牢固接头的焊接方法。电阻焊的主要特点是：

生产率高，焊接变形小，劳动条件好，操作方便，易于实现自动化。但电阻焊设备复杂，投资大，耗电量大，适用的接头形式与焊件厚度受到一定限制。

电阻焊主要适用于成批大量生产，目前已在航空航天、汽车工业、家用电器等领域得到广泛应用。电阻焊通常分为点焊、缝焊和对焊三种，如图所示。电阻焊3.3.5电渣焊

电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热进行焊接的焊接方法。电渣焊焊缝成形过程如图3-25所示。将两焊件垂直放置，并保持25～35㎜的间隙，在间隙两侧装有冷却铜滑块使焊接处形成一个空腔。焊接时，焊丝和焊件在其自身电阻热和液态熔渣电阻热的作用下，被加热熔化，并形成熔池。随着焊丝的不断熔化，熔池液面与渣池表面不断升高，而下面的液态金属逐渐冷却凝固成焊缝。电渣焊焊缝成形过程1—焊件2—金属熔池3—渣池4—导电嘴5—焊丝6—强迫成型装置7—引出板8—金属熔滴9—焊缝10—引弧板3.3.6真空电子束焊接1.真空电子束焊接原理真空电子束焊接时把工件放在真空室内（真空度10Pa～10-4Pa。），由真空室内的电子枪产生的电子束经聚焦和加速，撞击工件后动能转化为热能，熔化焊件的一种焊接方法。如图所示，具有焊接能量密度高，焊接速度快，焊缝深而窄，能单道焊接钢件，焊接区纯净，热影响区小，焊件变形小等优点。能够焊接特种金属和高熔点金属。真空电子束焊接示意图3.3.6真空电子束焊接2.真空电