河北省特种作业人员安全技术培训系列焊接与热切割作业焊接与热切割作业20152015年年3 3月月主讲主讲主讲主讲: : : : 董玉涛董玉涛董玉涛董玉涛联系电话联系电话联系电话联系电话 :15630093985 0310-6287834:15630093985 0310-6287834:15630093985 0310-6287834:15630093985 0310-6287834办公地址办公地址办公地址办公地址 : : : :选矿办公楼选矿办公楼选矿办公楼选矿办公楼3 3 3 3楼机电办楼机电办楼机电办楼机电办第九章 焊条电弧焊与碳弧气刨9.1 基本原理和应用范围n9.1.1焊条电弧焊基本原理n焊条电弧焊，手工电弧焊n是用手工操纵焊条进行焊接的电弧 焊接方法。n利用电弧放电(俗称电弧燃烧)所产 生的热量将焊条与工件互相熔化并 在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固 接头的焊接过程。9.1.1焊条电弧焊基本原理n焊接电弧：在加有一定电压的工件与焊条两电极之间的气体 介质中持续强烈的放电现象称为电弧。9.1 基本原理和安全特点n电弧燃烧的必要条件n（1）气体电离n概念：在一定的条件下，气体原子中的电子从外部获得足 够的能量，就能脱离原子核的引力而成为自由电子，同时 原子因失去电子而成为正离子，这个过程称为气体电离n类型：热电离、电场作用下的电离、光电离。n（2）阴极电子发射n概念：阴极的金属表面连续地向外发射出电子的现象，称 为阴极电子发射。n 类型：热发射、电场发射、撞击发射等。9.1 基本原理和安全特点n焊条电弧焊的适用范围焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接工作的，可以进行 平焊、立焊、横焊和仰焊等多位置焊接。由于焊条电弧焊设备轻便，搬运灵活，所以说，焊条电弧 焊可以在任何有电源的地方进行焊接作业。适用于各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。9.1.2电弧切割的基本原理n 电弧切割主要有碳弧气割、碳弧刨割条和等离子弧切割 。n1.碳弧气割的基本原理n碳弧气割是利用碳极电弧的高温，把金属的局部加热到熔 化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉，从而达 到对金属进行切割的一种加工方法。9.1.2电弧切割的基本原理n2.碳弧刨割条的基本原理n电弧刨割条的外形与普通焊条相同，是利用药皮在电弧高温 下产生的喷射气流，吹除熔化金属、达到刨割的目的。工作 时只需交、直流弧焊机，不用空气压缩机。n操作时其电弧必须达到一定的喷射能力，才能除去熔化金属 。9.1.2电弧切割的基本原理n电弧切割的应用 (1)用电弧切割对焊缝进行清根，比过去生产中常使用的风 铲生产效率可提高数倍，尤其是在仰焊和立焊位置进行焊缝 清根时，其优越性更为突出。 (2)改善了工人的劳动条件：过去在使用风铲进行开坡口和 清根时，噪声和振动大，长年使用风铲工作的工人，多患有 耳聋性职业病，而且劳动强度也很高。 (3)可以用电弧切割来加工焊缝坡口，特别适用于开U型坡口 。 (4)使用方便，操作灵活：对处于窄小空间位置的焊缝，只 要轻巧的刨枪能伸进去的地方，就可以进行切割作业。 9.1.2电弧切割的基本原理n电弧切割的应用 (5)可以用电弧切割清除不合格焊缝中的缺陷，然后进行 修复。也可以用电弧切割清理铸件的毛边、飞刺、浇铸冒 口及铸件中的缺陷。 (6)可以用电弧切割的方法加工多种不能用气割加工的金 属，如铸铁、不锈钢、铜、铝等。 (7)设备、工具简单，操作使用安全。只要有一台直流电 焊机，有压缩空气，有专用的电弧切割极及碳棒，就可以 工作了。不需要像氧一乙炔焰切割那样使用易燃、易爆气 体，因此操作使用安全。9.2 安全特点n9.2.1 焊条电弧焊的安全特点n (1)焊接设备的空载电压高于人体所能承受的安全电压n焊条电弧焊焊接设备的空载电压一般为5090V。n人体所能承受的安全电压为3045V，n因此焊条电弧焊操作者在操作时应戴手套，穿绝缘鞋。n (2) 电弧高温导致大量烟尘，臭氧、氮氧化物等有毒气 体，通风条件。n (3) 弧光辐射(主要是紫外线和红外线的过度照射) ，会 引起操作者眼睛和皮肤的疾病。因此操作者在操作时应 戴防护面具和穿工作服。n (4) 电焊机线路故障或者飞溅物引燃可燃易爆物品，引 起爆炸和火灾事故。9.2 安全特点n9.2.2 电弧切割的安全特点n 除具有焊条电弧焊的安全特点外，还应注意以下几点：n (1)电弧切割过程中，由于有压缩空气的存在，露天操作 时，应注意顺风方向进行操作，以防吹散的熔渣烧坏工作 服和灼伤皮肤，并要注意周围场地的防火。n (2)在容器或舱室内部操作时，内部空间尺寸不能过于窄 小，并要加强抽风及排除烟尘措施。n (3)切割时应尽量使用带铜皮的专用碳棒。n (4)电弧切割时使用电流较大，连续工作时间较长，要注 意防止焊机超载，以免烧毁焊机。n 9.2 安全特点n9.2.2 电弧切割的安全特点n 为克服电弧切割的粉尘大、有气味的缺点，还可采用水 碳弧气刨的方法，如图所示(水碳弧气刨枪可用废旧的射吸 式气焊枪改制)；它的原理与一般碳弧气刨相同，只是在压 缩空气中含有大量水雾，利用喷雾来降低碳弧气刨的粉尘 污染。n水碳弧气刨可使环境粉尘降低4060左右。1工件 2碳棒 3枪体 4防护罩 5水管接头 6风电合一碳弧气刨软管1工件 2碳棒 3枪体 4防护罩 5水管接头 6风电合一碳弧气刨软管9.3 焊条和焊接参数的选用n9.3.1焊条的选择方法n焊条就是涂有药皮的供焊条电弧焊使用的熔化电极。n它是由药皮和焊芯两部分组成。n焊条的结构： 1工件 2碳棒 3枪体 4防护罩 5水管接头 6风电合一碳弧气刨软管1焊芯 2药皮 3夹持端 4引弧端9.3.1焊条的选择方法n焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。n焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。n焊接时，焊芯有两个作用n一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能n二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成 焊缝。n用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢、合金结构钢、不 锈钢三类。9.3.1焊条的选择方法n 2药皮n压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。n作用n1)机械保护作用：气保护；渣保护n2)冶金作用：通过熔渣与熔化金属冶金反应，除去有害杂 质(如氧、氢、硫、磷)和添加有益的合金元素，使焊缝获 得合乎要求的机械性能。n 3)改善焊接工艺性能：使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成 形好、易脱渣和熔敷效率高等。9.3.1焊条的选择方法n 2药皮n成份n 焊条药皮是由各种矿物类、铁合金有机物和化工产品( 水玻璃类)等原料组成，焊条药皮的组成成分相当复杂， 一种焊条药皮的配方中，组成物有七八种之多。9.3.1焊条的选择方法n 1按焊条的用途分 (1)低碳钢和低合金高强度钢焊条(简称结构钢焊条)。 (2)钼和铬钼耐热钢焊条。 (3)不锈钢焊条。 (4)堆焊焊条。 (5)低温钢焊条。 (6)铸铁焊条。 (7)镍及镍合金焊条。 (8)铜及铜合金焊条。 (9)铝及铝合金焊条。9.3.1焊条的选择方法n 按焊条药皮熔化后的熔渣特性分n (1)酸性焊条。其熔渣的成分主要是酸性氧化物 (SiO2、TiO2、Fe2O3)及其它在焊接时易放出氧的物质，药 皮里的造气剂为有机物，焊接时产生保护气体。n (2)碱性焊条 其熔渣的成分主要是碱性氧化物( 如大理石、萤石等)，并含有较多的铁合金作为脱氧剂和 合金剂，焊接时大理石(CaCO3)分解产生的CO2作为保护气 体。9.3.1焊条的选择方法n基本原则：n 1考虑焊件的机械性能、化学成分n (1)低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相 应强度的焊条，如在焊接结构刚性大，受力情况复杂时， 应选用比钢材强度低一级的焊条。n (2)在焊条的强度确定后再决定选用酸性还是碱性焊条时 ，主要取决于焊接结构具体形状的复杂性，钢材厚度的大 小(即刚性的大小)，焊件载荷的情况(静载还是动载)和钢材 的抗裂性以及得到直流电源的难易等。n (3)异种钢的焊接如低碳钢与低合金钢、不同强度等级的 低合金钢焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊 条。 9.3.1焊条的选择方法n 2考虑焊件的工作条件及使用性能n (1)对于工作环境有特定要求的焊件，应选用相应的焊条 ，如低温钢焊条，水下焊条等。n (2)珠光体耐热钢一般选用与钢材化学成分相似的焊条； 或根据焊件的工作温度来选取。n 3考虑简化工艺、提高生产率、降低成本n (1)薄板焊接或点焊宜采用“E4313”，焊件不易烧穿且易 引弧。n (2)在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选 用规格大、效率高的焊条。9.3.1焊条的选择方法n在实际工作中，可查阅手册或焊条产品说明书选用合适的 焊条。9.3.1焊条的选择方法n常用的焊条nJ422 (E4303) 说明:J422 是钛钙型药皮的碳钢焊条. 具有优 良的焊接工艺性能, 电弧稳定, 焊道美观, 飞溅小, 交直流两 用, 可进行全位置焊接。n 用途: 用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级低的低 合金钢，如Q235 等 SH.E6013用于焊接低碳钢结构，能适 应各种形式的焊接接头和焊接位置的施焊。对薄板的焊接 性能极佳，尤其是用于补道焊和打底焊，并可立向下焊U 。焊接时仅需50V空载电压，是理想的定位焊条。9.3.1焊条的选择方法nJ506 (E5016)n 说明:J506 是低氢钾型药皮的碳钢焊条。具有良好的力学 性能和抗裂性能。交直流两用，可进行全位置焊接n 用途: 用于中碳钢和低碳钢的焊接 SH.J507可焊接中碳钢 和某些低合金钢。采用直流弧焊电流反接，有良好的塑性 、韧性和抗裂性能。使用前需经350 x lh烘焙。9.3.1焊条的选择方法nA102n是钛钙型药皮的Cr19Ni10不锈钢焊条。n熔敷金属具有良好的力学性能及抗晶间腐蚀性能。n有优良的焊接工艺性能和抗气孔性能，药皮耐发红、抗开 裂。可交直流两用。n用于焊接工作温度低于300的耐腐蚀的0Cr19Ni9及 0Cr19Ni11Ti的不锈钢结构。9.3.1焊条的选择方法nZ308n纯镍焊芯，强还原性石墨型药皮的铸铁电焊条n施焊时，焊件可不预热，具有良好的抗裂性能和加工性能 ，镍价格昂贵，应该在其他焊条不能满足要求时才可选用 本焊条交直流两用，操作方便。n适用于铸铁薄件及加工面的补焊，如汽缸盖、发动机座， 齿轮箱以及机床导轨等重要灰口铸铁件。9.3.1焊条参数的选择方法n(一)焊条直径的选择n 焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝 位置及焊接层次等因素。n基本原则在不影响焊接质量的前提下，为了提高劳动生产率，一般 倾向于选择较大直径的焊条。厚度较大的焊件，应选用较大直径的焊条。平焊时，所用焊条的直径可大些；立焊时，所用焊条的直 径最大不超过5mm；横焊和仰焊时，所用焊条的直径一般 不超过4mm。开坡口多层焊时，为了防止产生未焊透的缺陷，第一层焊 缝宜采用直径3.2mm的焊条。9.3.1焊条参数的选择方法n(一)焊条直径的选择n 在一般情况下，可根据焊件厚度选择焊条直径。焊件厚度 (mm)23451212焊条直径 (mm)23.24559.3.1焊条参数的选择方法n(一) 焊接电流的选择n 在使用一般结构钢焊条时，焊接电流大小与焊条直径的 关系可用经验公式)进行试选：nIkd (32)n其中 I焊接电流(A)n d焊条直径(mm)n