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1,常用弧焊工艺汇编,2,课程主要内容:,焊接电弧的基础知识 焊条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,3,第一章 焊接电弧的基础知识,4,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。,5,二、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;,6,一、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。,第二节 焊接电弧,7,8,焊接电弧 气体放电现象 条件 有带电粒子 电极两端有电压降 (碰撞传递能量) 气体电离 阴极电子发射 产生带电粒子的途径: 电离:热电离、场致电离、光电离; 阴极电子发射:热发射、场致发射、光发射和粒子 碰撞发射。,9,二、电弧的构成 焊接电弧分为三个区:阴极区、阳极区和弧柱 区。阴极区和阳极区上有斑点,即阴极斑点和阳极 斑点(电流密度大,温度高,发出光亮的点),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,10,3. 阳极区的热量主要用于加热工件和焊材,阳极和 阴极相比,阴极产热量相对较高 结论: 1. 弧柱对整个的焊接电弧起到主要的作用。 2. 当电流一定时,电弧电压大小与电弧的弧长成正 比。弧长增加,电弧电压增大。,11,三、电弧的温度分布,12,一、焊丝的熔化 电弧时,用于加热、 熔化焊丝的热源是电弧 热和电阻热。,第三节 焊丝的熔化与熔滴过渡,13,二、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);,14,15,16,2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。,17,第二章 焊条电弧焊,18,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;,19,二.焊条电弧焊接过程:,20,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。,21,焊条结构示意图,22,二、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: E 50 1 5 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,23,按主要成份划分的药皮类型:,24,2、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(E4303 E5003) 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。,25,(2)低氢型焊条(E5015 E5016) 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。,26,3、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。对于承 受动载荷和冲击载荷的工件,除了要保证 抗拉强度、屈服强度外,对冲击韧性、塑 性均有较高要求,此时应选用低氢型焊条。,27,考虑改善焊接工艺。在酸性焊条和碱性焊 条都可以满足的地方,鉴于碱性焊条对操 作技术及施工准备要求高,优先采用酸性 焊条。 考虑经济性。在保证使用性能的前提下, 尽量选用价格低廉的焊条。根据我国的 矿藏资源,大力推广使用钛铁矿型焊条。,28,考虑效率。对焊接工作量大的结构,有条 件时尽量采用高效率焊条,或选用底层焊 条、立向下焊条之类的专用焊条。 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。对因受条件限制而 使某些焊接部位难以清理干净时,优先选 用氧化性强,对铁锈、氧化皮和油污反应 不敏感的酸性焊条,防止产生气孔等缺陷。,29,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;,30,按接头形式分为对接接头、角接接头、 T形接头、搭接接头、十字接头、端接接头、 卷边接头等; 按坡口形式分为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。 按焊缝断续情况可分为连续焊缝和间 断焊缝。,31,二、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;,32,坡口的形式主要有以下几种: a-I形、b-V形、c-X形、d-U形,33,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。焊接工艺参 数选择的正确与否,直接影响焊缝形状、尺 寸、焊接质量和生产率,因此选择合适的焊 接工艺参数是焊接生产中不可忽视的一个重 要问题。,34,一、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。,35,焊条直径与工件厚度之间的关系如下:,36,二、焊接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。,37,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。,38,39,表:焊接电流和焊条直径的关系,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。,40,四、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)。,41,42,五、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。 焊接过程中,焊接速度应该均匀适当, 既要保证焊透又要保证不焊穿,同时还要使 焊缝宽度和余高符合设计要求。,43,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,44,第三章 埋 弧 焊,45,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。,第一节 埋弧焊的原理及特点,46,一、埋弧焊的焊接过程,埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。,47,埋弧焊接过程:,48,焊接实例1:,49,焊接实例2:,50,二、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,51,2、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,52,三、埋弧焊的分类及应用范围,1、分类,53,2、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。,54,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,总之,适宜于埋弧焊的范围是很广的。 最能发挥埋弧焊快速、高效特点的生产领域, 是造船、锅炉、化工容器、大型金属结构和 工程机械等工业制造部门,是当今焊接生产 中普遍使用的焊接方法之一。,58,焊接实例3:,59,焊接实例4:,60,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、3、 4、5和6mm五种。,61,二、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。,62,焊剂分为三类:熔练焊剂、烧结焊剂和粘结 焊剂。 HJ123 HJ-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,63,三、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。,64,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);,65,用无锰高硅或低锰中硅焊剂(如HJ130、 HJ250)配合高锰焊丝(如
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