常用焊接方法.ppt

1、第二章 常用焊接方法,表1焊接方法及代号,一、手工电弧焊,1、焊接电弧,电弧的温度,阴极区 2100 ， 弧柱 57007700 ， 阳极区 2300 ,气体电离 电极发射电子,电弧区热量,阳极占43%, 阴极区占36%, 弧 柱区占21%。,正接法: 工件接正极, 焊条接负极,2、焊接过程,手工电弧焊,(3) 当电弧向前移动时, 熔池冷却凝固而新的熔池不断产生, 形成连续的焊缝。,(1)电弧在焊条与被焊件之间 燃烧, 电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池;,(2) 电弧使焊条的药皮熔化或燃烧, 产生熔渣和气体, 对熔化金属和熔池起保护作用；,3、焊接设备,（1）设备：弧焊机,对弧焊机的要求：,a

2、 具有一定的空载电压以满足引弧的需要,一般为5080V。,b限制适当的短路电流，以免引起过载损坏,一般不超过工作电流的1.25-2倍。,c应有保证电弧稳定的电弧电压,一般情况下，电弧电压在1635V范围内。,d焊接电流应具有可调节性。,类型：直流、交流电焊机,直流电焊机：,普通直流弧焊机：,整流弧焊机：,电动机发电机，,电弧稳定，,焊接薄板、铸铁、,合金钢、有色金属。,但结构复杂，噪声大、成本高、维修困难。,弧焊整流器。,电弧稳定，结构简单，重量轻，无噪声，,制造维修方便。,交流弧焊机：,有特殊要求的降压变压器。,结构简单，制造方便，价格便宜，,使用可靠，维修容易，工作噪声小，但电弧稳定性差。

3、,焊接基础与焊接方法,（2）手弧焊工艺,焊前准备：,下料、整形、表面清理。,焊接接头型式：,对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头。,为什么开坡口？,工件厚度6mm即开，,保证焊透,为防止烧穿，,坡口的根部，留有的23mm直边，称为“钝边”。,坡口基本形式：,I形坡口、Y形坡口、V形坡口、K型坡口。,焊缝的空间位置：,平焊、立焊、横焊、仰焊,焊接规范：,焊接时的各种参数，,手弧焊主要有：,焊条直径 ：,主要根据厚度 。,焊接电流：,据焊条直径和焊缝位置,经验公式：I=kd,k-经验系数，一般为30-50。平焊时，K取较大值，其他位置焊时，K取较小值。,焊接速度：,电弧长度：,操作过程：,引弧、

4、运条、焊缝的连接与收尾,焊接基础与焊接方法,（3）手弧焊的特点与应用,与气焊相比有如下特点：,温度高，热量集中，速度快，生产率高，热影响区小，焊接变形小；,产生气体和熔渣保护，去除有害元素，渗合金元素，化学成分较好。,总之，焊条电弧焊焊接质量好，生产率高，焊接变形小。,与埋弧自动焊相比有如下特点：,但对焊工技术要求高，焊接质量不稳定，厚件、长焊缝焊接时生产率较低。,应用范围：,适用于单件小批生产，,用于厚度2mm以上，各种焊接位置，,短的、不规则的焊缝，,以及焊机不能到达的部位的焊接。,钛等易氧化的金属不能用手弧焊。,3、手工电弧焊的特点,手工电弧焊,手工电弧焊有何特点？使用哪种设备？,优点：

5、,设备简单，操作灵活，适应性强。,缺点：,生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。,电焊机：,直流电焊机： 交流电焊机：,引弧容易，电弧稳定，焊接质量好 结构简单，使用可靠，维修方便,二、埋弧自动焊,1. 埋弧自动焊的焊接过程,自动焊焊接动作由机械装置自动完成。 埋弧焊电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。,焊车,焊丝,焊剂,在焊缝处撒放焊剂,焊丝送入电弧区,选定弧长,引弧燃烧,焊机带动焊丝匀速前移,工件,焊丝,较大体积熔池,焊缝,焊剂熔化,熔渣保护焊缝,焊剂蒸发熔渣泡,减少电弧热能损失，阻止弧光四射,埋弧自动焊,自动焊小车,埋弧焊生产,2. 埋弧自动焊的特点与应用,生产效率高 （比手弧焊提高510

6、倍） 焊接质量好 （ 焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观） 成本低 （省工、省时、省料） 劳动条件好 （无弧光, 飞溅, 劳动强度低） 适应性差 （平焊、长直焊缝和较大直径的环缝） 焊接设备复杂，焊前准备工作严格,应用：,成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。,特点：,压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊,纵缝,环缝,压力容器焊接生产,三、气体保护焊,1、氩弧焊及其特点,保护气体,氩气 CO2,氩弧焊,CO2气体保护焊,钨极,金属极, 钨极氩弧焊,焊接电流不能过大； 焊接钢材板：直流正接法； 焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。,气体保护焊,钨极熔点高， 发射电子能力强

7、,直流正接 ： 钨极烧损小。 直流反接 ： 钨极烧损大， 电弧不稳，但有“阴极破碎” 作用（焊铝时有利）。,应用,特点,焊接范围广,可适用0.3以上不同板厚,作业性好，明弧操作， 便于观察和控制熔池,焊接性能好，无飞溅、成型好、变形小、焊后修整简单。,气体保护、不用药剂， 无残留药剂的腐蚀问题。,适用于各种结构、 形状的全位置焊接,可焊接所有 工业用金属、合金。,与手工焊比：焊接成本较高，抗风能力差，设备较复杂。,TIG焊的特点,2. TIG焊主要规范参数,2.7 电流种类与极性,2.6 氩 气,2.4 填充焊丝,2.2 电弧长度,2.3 焊接速度,2.1 焊接电流,2.5 钨电 极,2.1

8、焊接电流,焊接电流的选择应保证单位时间内给焊缝适宜的热量。 通常根据焊接条件（板厚、材质、焊接速度、焊接位 置等参数）选定相应的焊接电流。 焊接热量三要素： Q = I * U / t （J/mm） I：焊接电流 （A） U: 电弧电压 （V） t: 焊接速度 （mm/s） 注意：焊接电流的选择不允许超过焊机的额定电流,2.2 电弧长度,钨 极,喷 嘴,填充焊丝,工 件,电弧长度（钨极与工件间距离）：焊接过程中保持稳定的电弧长 度是评定焊接熟练程度的一项重要内容。电弧长度发生变化将直 影响到焊缝形状、熔深等，对焊接质量产生极大的影响。,电弧长度增加: 焊道宽度增加， 熔深减小，保护效果变差。

9、电弧长度减少: 不宜观察熔池， 填充焊丝易与钨极短路。 L 24 ,电弧长度 ( L ),钨极伸出长度,钨极伸出长度: 对焊时: 5 6 角焊时: 7 8 （过长时钨极易氧化）,开口夹,2.3 焊接速度,在焊接电流一定的情况下,焊接速度的选择保证单位时间内给焊 缝适宜的热量.焊接热量三要素： Q = I * U / t （J/mm） I：焊接电流 （A） U: 电弧电压 （V） t: 焊接速度 （mm/s） 焊接速度快时：焊道窄，熔深浅。 焊接速度慢时，焊道宽，熔深深。 选择焊接速度应考虑以下因素： 1.焊接铝及铝合金等高导热金属时，为了减少变形，应采用较 快的焊接速度。 2.焊接有裂纹倾向的

10、合金时，不能采用高速焊接。 3.非平焊位置焊接时，为保证较小的熔池，避免铁水下流，尽 量选择较快的焊速。,2.4 填充焊丝,为保证焊接强度或当焊缝有间隙时，TIG焊需插入适量的填充 焊丝，使用填充焊丝时应注意以下事项： 1.焊丝的化学成分应与母材的性能相匹配,严格控制其化学成分、 纯度和质量。主要化学成分应比母材稍高，以弥补高温的烧损。 2.TIG焊使用钢焊丝时应尽量选专用焊丝,以减少主要化学成分的 变化,保证焊缝一定的力学性能和熔池液态金属的流动性,获得良 好的焊缝成型,避免产生裂纹等缺陷。 3. TIG焊使用有色金属焊丝焊接铜、铝、镁、钛及其合金时应注 意成分相符。有时可将与母材成分相同的

11、薄板剪成小条当焊丝。 4.焊丝在使用前应采用机械或化学方法清除其表面的油脂、锈蚀 等杂质，并使之露出金属光泽。 5.填充焊丝直径的选择标准: P24,2.5 钨 电 极,1.钨电极的作用：传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧。 2.对钨极的要求：发射电子能力强，电流承载能力大，寿命长， 抗污染性好。 3.常用的钨极: 钍钨极: 含有1-2%氧化钍，电流密度大，寿命长，抗污染能力 强。引弧性能好，电弧稳定。成本高，有微量放射性。 铈钨极:含有2%的氧化铈，引弧性能更好，电弧稳定，热量集 中，寿命长，电流密度比钍钨高5%-8%，烧损率比钍 钨低5%-50%，放射性低，推荐使用。,4.钨极的选用:,

12、150 mm,钨极,标志颜色,钨极许用电流范围表（钍钨极、铈钨极）,5.钨极的许用电流: 钨极的许用电流主要由直径、电流种类和极性决定，当焊接电 流超过钨极的许用值时，会使钨极强烈发热、熔化和蒸发，电 弧不稳，影响焊接质量，导致焊缝产生气孔、夹钨等缺陷，同 时焊缝的外型粗糙不整齐。在许用电流允许的情况下应选用细 直径的钨极以提高电流密度。钨极的许用电流范围见下表：,6.钨极的端部形状： 钨极的端部形状是一个重要工艺参数，应根据所用电流种类选用不同的端部 形状。钨极尖端角度的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。 小电流焊接时：小的钨极直径和锥角可使引弧容易，电弧稳定。 大电流焊接时：增大锥

13、角可避免尖端过热熔化，减少损耗，并防止电弧往上扩展影响阴极斑点的稳定性。 钨极尖端角度对焊缝熔深和熔宽也有一定影响： 减小锥角，焊缝熔深增大熔宽减小，反之则熔深减小熔宽增大。,钨极尖端形状和电流范围：,直流正接,交流,2.6 氩 气 ( A r ),作用：隔离空气并作为电弧的介质。 纯度：纯度应为99.99 %。否则产生气孔，夹渣，焊接质量变差。 性质：1.无色、无味、单原子气体，重量是空气的1.4倍，气体保护效果好。 2.惰性气体，常温下不与其他物质产生化学反应，高温下不分解。 3.高温下氩气离解为正离子和电子,其中正离子体积和质量较大,对阴极冲 击力很强,具有强烈的阴极破碎作用。 4.焊接

14、时拉长电弧，其弧压改变不大，电弧不易熄灭,电弧稳定性较好。 5.无脱氧或去氢作用,因此对工件、焊丝、钨极的除油、去锈、去水要求 严格。 存储：瓶装气态，瓶内压力为150个大气压。 容量：气瓶容量为7m3 时约为6000 7000升气体。 流量：,2.7 电流种类与极性,钨极惰性气体保护焊使用的电流种类可分为直流正接、直流反 接及交流三种。其特点如下：,TIG焊直流正接与直流反接的特点,直流正极性的特点： 钨极发射电子，带走大量的逸出功，钨极 本身温度不高，烧损小，同样直径钨极可 使用较大电流，电弧稳定而集中，熔深大 ，焊接质量好，,直流反极性的特点： 钨极吸收电子，钨极本身温度高，烧损大 ，同

15、样大小直径的钨极许用电流要小的多 ，电流密度小，熔深浅而宽。但在质量很 大的氩正离子的高速撞击下可清除铝、镁 等易氧化金属表面形成的氧化膜，有阴极 清理即 “ 清洁 ” 作用。,钨极,工件,工件,钨极,通常情况下，铝板或镁板表面有一层很明显的氧化膜。即使工 件金属熔化后，此膜也呈固体状浮在表面上（既不熔化），为达 到良好的焊接效果，就需要清除此膜。,清洁作用：TIG焊接工件为阴极时，阳离子（氩气正离子）加速 冲向工件，破坏并分解表面的氧化膜，使氧化膜消失。这一作用 是在氩气中进行的，一旦被破坏消除后，此膜不会再生，即可 得到漂亮、光洁的铝等焊缝。,工件,钨极,工件 660,钨极,氧化膜 205

16、0,TIG交流电源,0,t,反极性,正极性,清洁作用, 熔化极氩弧焊,气体保护焊,1、以连续送进的金属丝做 电极并填充焊缝； 2、焊接电流较大,生产效率高， 适用焊接较厚的焊件； （板厚为825mm） 3、采用直流反接，电弧稳定，焊铝时有“阴极 破碎”作用; 4、 可采用自动焊或半自动焊。, 氩弧焊特点,气体保护焊,1) 保护效果好，电弧稳定，焊接质量好； 2) 电弧热量集中，热影响区小，焊后变形小； 3) 可全方位焊接，便于观察、易于自动控制； 4) 成本高。,应用：,用于焊接易氧化的有色金属、合金钢和不锈钢。,2、 CO2气体保护焊, CO2气体保护焊的焊接过程,CO2,电弧,CO + O

17、,使金属氧化，合金元素烧损，不能焊接有色金属和合金钢。(药芯焊丝可以焊接合金钢),应用：,用于低碳钢、低合金钢薄板的焊接（药芯焊丝可以焊接合金钢）。必须采用含脱氧剂的焊丝，直流反接。,气体保护焊,焊接效果,溶深大 熔深是手弧焊的三倍,坡口加工小。,溶敷效率高 手弧焊焊条熔敷效率是60% CO2焊焊丝熔敷效率是90%,引弧性能好 能量集中，引弧容易，连续送丝电弧不中断。,焊接质量好 对铁锈不敏感，焊缝含氢量低，抗裂性能好，受热变形小，,焊接范围广 可适用低碳钢高强度钢普通铸钢全方位焊,焊接速度快 单位时间内熔化焊丝比手工电弧焊快一倍,与手工焊比：抗风能力差，设备较复杂。,C02气保焊的特点,2.

18、CO2焊主要规范参数,2.7 极性,2.6 气体,2.4 干伸长度,2.2 焊接电压,2.3 焊接速度,2.1 焊接电流,2.5 焊丝,焊接电流:根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊 接速度、材质等参数）选定相应的焊接电流。 CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度。因 此CO2焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配， 既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔 化能力一致，以保证电弧长度的稳定。,焊接电流,熔滴过渡的形式,同一焊丝，电流越大送丝速度越快。电流相同，丝越细送丝速度越快。,焊接电压既电弧电压: 提供焊接能量。 电弧电压越高，焊丝熔化速度就越快，焊接电流也就越大，焊接能量越大。,焊接电压,焊接

19、电压的设定,根据焊接条件选定相应板厚的焊接电流，然后根据下列公式计算焊接电压: 300A时: 焊接电压 = ( 0.04倍焊接电流 + 20 2) 伏 举例1：选定焊接电流200A，则焊接电压计算如下： 焊接电压 = ( 0.04 200 + 16 1.5)伏 = ( 8 + 16 1.5)伏 = ( 24 1.5)伏,电压偏高时: 弧长变长,飞溅颗粒变大, 易产生气孔. 焊道变宽,熔深和余高变小. 电压偏低时: 焊丝插向母材,飞溅增加, 焊道变窄，熔深和余高大.,啪嗒！啪嗒！,嘭！嘭！嘭！,母材,母材,焊接电压对焊接效果的影响,在焊接电压和焊接电流一定的情况下： 焊接速度的选择决定了单位长度

20、焊缝所吸收的热能量 （既：焊接线能量）. 焊接线能量 Q = I * U / t （J/mm） I：焊接电流 （A） U: 电弧电压 （V） t: 焊接速度 （mm/sec） 半自动：焊接速度为0.1-0.6m/min 自动焊：焊接速度可高达2.5m/min以上 焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。,焊接速度,小于300A时: L= (10-15)倍焊丝直径. 大于300A时: L= (10-15)倍焊丝直径 + 5mm,干伸长度,定义:焊丝从导电咀到工件的距离.,导电咀 L 工件,举例： 直径1.2mm焊丝可用电流120-350A, 电流小时乘10倍的焊丝直径， 电流大时乘15倍的焊丝

21、直径 。,焊接过程中，保持焊丝干伸长度不变是保 证焊接过程稳定性的重要因素之一。 过长时： 气体保护效果不好，易产生气孔，引弧性能 差,电弧不稳,飞溅加大, 熔深变浅，成形变坏. 过短时： 看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大， 熔深变深，焊丝易与导电咀粘连.,干伸 长度热量 电弧热量,干伸长度为什麽要求严格,焊 丝,因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有S i、M n等脱氧元素的焊丝。 CO2焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机

22、械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。 CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种:,实芯焊丝的型号、特征及适用范围,常用的实芯焊丝型号 ： H 0 8 M n 2 S i A H：焊接用钢, 08：含碳量0.08 % , M n 2: 2 %的氧化锰, S i: 1 %的氧化硅, A: 含硫、磷量小于0.03 % , 无A则0.04 % 。 为了提高导电性能及防止焊丝表面生锈，一般在焊丝表面采用镀铜工艺，要求镀层均匀，附着力强，总含铜量不得大于0.35 %,A). 实 芯 焊 丝,不同焊丝直径使用电流范围,药芯焊丝： 使用药芯焊丝焊接时，通常用CO2或CO2+A r气体作为保护气体，与实芯焊丝的区别主要在于焊丝内部装有焊剂混合物。焊接时在电弧热作用下熔化状态的焊剂材料、焊丝金属、母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态溶渣包覆溶滴并覆盖溶池，对溶化金属形成又一层保护，实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法，它综合了手工电弧焊和CO2气体保护焊的优点。,B) 药 芯 焊 丝,药芯焊丝,调