电焊设备及工艺介绍,用清洁能源改变世界,一.概念 焊接是通过加热或加压（或两者并用），使工件产生原子间结合的一种连接方法二.分类 按焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法划分为三大类，即熔焊、压焊和钎焊,熔化焊,将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。,压力焊,在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。,钎焊,采用熔点低于被焊金属的钎料（填充金属）熔化之后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。钎焊过程中被焊工件不熔化，且一般没有塑性变形。,钎焊,软钎焊,硬钎焊,目前：现代焊接方法中应用最为广泛、最为重要的一类焊接方法是电弧焊。电弧焊在焊接生产劳动总量中所占比例一般在60%以上电弧焊： 电弧：在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 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,三. 电弧焊,焊条电弧焊,焊条电弧焊（即手工电弧焊）是利用焊条与工件间产生电弧热，手工操作将工件和焊条熔化而进行焊接的方法。 焊条电弧焊是最常用的焊接方法。 优点：设备简单，操作方便、灵活，并可实现全方位焊接。尤适用于形状复杂、尺寸小、焊缝短或弯曲及难以实现自动化焊接的焊件。,焊接常用的工具,电焊手套,焊钳,面罩,电焊锤,主要是隔热，耐磨，防止飞溅物烫伤，阻挡辐射，同时有一定的绝缘性能,1.眼睛保护 2.面部防护 3.呼吸防护,作用是夹持电焊条，焊接时传导焊接电流的器械,主要敲击焊渣,焊接设备-交流焊机,交流电焊机是一种特殊的降压变压器（如图 ）。它将电源电压（ 220 伏或 380 伏）降至空载时的 60 70 伏，工作电压为 30 伏，它能输出很大的电流，从几十安培到几百安培。根据焊接需要，能调节电流大小。 交流电焊机其优点为：结构简单、价格便宜、使用方便，缺点为焊接时焊接的电弧不够稳定。,直流焊机,直流电焊机目前常用的是弧焊整流器和弧焊逆变器。 直流电焊机有两种接法。当工件接正极，焊条接负极时称正接法。若工件接负极，焊条接正极则称反接法。由于电弧正极区的温度高，负极区的温度低，因此正接法时，工件的温度高，用于焊接黑色金属；反接法用于焊接有色金属和薄钢板。,电焊条,电焊条由金属芯（即焊芯）和外层涂敷的药皮两部分组成。,焊芯：起导电和填充焊缝作用，与熔化的母材共同形成焊缝 规格:直径1.6mm8mm之间，常用2.56mm。 药皮:提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；防止焊缝金属氧化，补充合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。 焊条可按熔渣性质分为酸性焊条和碱性焊条两大类,1.酸性焊条：药皮熔渣中酸性氧化物比碱性氧化物多的焊条。缺点：（1)焊缝质量较低，力学性能较低。（2）脱O、S、P能力差，氧化程度较高。优点：（1）工艺性较好。（2）内部气孔和杂质较少。（3）成本较低。主要用于非重要构件。 2.碱性焊条：熔渣中碱性氧化物比酸性氧化物多的焊条。由于用碱性焊条焊接时焊缝中含氢量极低，故又称低氢焊条。优点：焊缝质量高、抗冲击能力强缺点：（1）操作性差。焊前需烘干焊件，仔细清理焊件坡口，不允许残留有油、锈和氧化皮等脏物。（2）电弧不稳定。（3）价格高适合于焊接重要结构件。,焊条直径的选择,焊条直径的选择主要是根据工件厚度和焊接位置来确定： 工件厚度 焊条的直径要根据工件厚度进行变化，工件越厚，焊条直径应越大，参见下例:, 焊接位置 平焊时，焊条直径不受限制； 立焊时，焊条直径d5 mm； 横焊、仰焊时，焊条直径d4 mm；,焊接过程,焊接前，把工件和焊钳分别接在电焊机两极上，并用焊钳夹持焊条。焊接时，让焊条和工件进行接触，并迅速提高焊条一定距离，在焊条和工件之间即可形成电弧。电能以电弧的形式转化成热能，并利用转化成的热能使焊条末端和工件表面熔化形成熔池。随着焊接不断的进行，新的熔池不断产生，原有熔池会不断的冷却、凝固，形成焊缝。,焊接电流的选择,焊接电流主要根据焊条直径和焊缝空间位置来进行选择，其大小通常按经验公式来计算： I=K d式中：I-焊接电流（A） K-经验系数，一般取3050d-焊条直径(mm),焊接速度和电弧长度的选择,焊接速度和电弧长度，视操作情况灵活掌握，一般不作规定，一般应采用短电弧焊接（电弧长度小于焊条直径），焊接速度应均匀合适，既要保证焊透又要避免烧穿，同时还要使焊缝外形尺寸合乎要求。,操作技术-引弧,引弧就是使焊条和工件之间产生稳定的电弧，方法有两种：划擦法和敲击法。用敲击法引弧时将焊条未端与工件表面接触形成短路，然后将焊条向上迅速提起24mm的距离，电弧即被引燃。,运 条,在焊接过程中，焊条应做三个方向的运动，即：焊条向下的送进运动，焊条沿焊接方向的前进运动和焊条的左右摆动。如图所示。,基本运条方法,收尾,为了填满弧坑而采用的一些运条方法： 1.画圈收尾法 2.反复引弧收尾法 3.反向运条法,(1)画圈收尾法：焊条移至焊缝终点时，作圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。此法适用于厚板收尾。(2)反复断弧收尾法：焊条移至焊缝终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。此法一般适用于薄板和大电流焊接，但碱性焊条不宜使用此法，因为容易产生气孔。(3)回焊收尾法：:焊条移至焊缝收尾处即停住，并且改变焊条角度回焊一小段。此法适用于碱性焊条。,手工电弧焊常见焊接缺陷,一、种类 手工电弧焊常见焊接缺陷主要有：夹渣、咬边、气孔、裂纹、未焊透、焊瘤六种。 二、特点,形成主要原因 1、夹渣 焊接电流偏小，工件焊前清理不好。 2、咬边 焊接电流较大，角焊时角度不对。 3、气孔 电流过小，工件表面未清理干净，电弧过长，焊条受潮。 4、裂纹 焊条与工件材料不一致，焊接顺序不对。 5、未焊透 电流太小，坡口角度太小，钝边太厚，焊条直径过大。 6、焊瘤 电弧拉得太长，焊速太慢，焊条角度和运条方法不正确。,焊接接头的工艺设计,一、焊缝布置1、尽可能分散布置焊缝。如图所示。焊缝集中分布容易使接头过热，材料的力学性能降低。两条焊缝的间距一般要求大于三倍或五倍的板厚，且不小于100mm。 （a）不合理（b）合理,2、尽量减少焊缝数量。采用型材、管材、冲压件、锻件和铸钢件等作为被焊材料。这样不仅能减小焊接应力和变形，还能减少焊接材料消耗，提高生产率。如图所示箱体构件，如采用型材（图b）或冲压件（图c）焊接，可较板材（图a）减少两条焊缝。,（a） （b） （c）,3、尽可能对称分布焊缝。如图所示。焊缝的对称布置可以使各条焊缝的焊接变形相抵销，对减小梁柱结构的焊接变形有明显的效果。（a）不合理（b）合理,4、焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位。如图所示。以防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力而开裂。不可避免时，应附加刚性支承，以减小焊缝承受的应力。,5、焊缝转接处必须设计成平缓过渡，不要形成尖角，因为尖角易形成应力集中。转角形式如下图所示。,6、焊缝应尽量避开机械加工面。一般情况下，焊接工序应在机械加工工序之前完成，以防止焊接损坏机械加工表面。此时焊缝的布置也应尽量避开需要加工的表面，因为焊缝的机械加工性能不好，且焊接残余应力会影响加工精度。如果焊接结构上某一部位的加工精度要求较高，又必须在机械加工完成之后进行焊接工序时，应将焊缝布置在远离加工面处，以避免焊接应力和变形对已加工表面精度的影响，如图所示。（a）不合理（b）合理,7、焊缝位置应便于施焊，有利于保证焊缝质量焊缝可分平焊缝、横焊缝、立焊缝和仰焊缝四种型式，如下图所示。其中平焊缝的施焊操作最方便、焊接质量最易保证，因此在布置焊缝时应尽量使焊缝能在水平位置进行焊接。平焊 横焊 立焊 仰焊,二、焊接接头型式和坡口型式的选择1焊接接头型式的选择接头型式：如下页图所示：其中对接接头是焊接结构中使用最多的一种形式，接头上应力分布比较均匀，焊接质量容易保证，但对焊前准备和装配质量要求相对较高。角接接头便于组装，能获得美观的外形，但其承载能力较差，通常只起连接作用，不能用来传递工作载荷。T形接头也是一种应用广泛的接头型式。搭接接头便于组装，常用于对焊前准备和装配要求简单的结构，但焊缝受剪切力作用，应力分布不均，承载能力较低，且结构重量大，不经济。在结构设计时，设计者应综合考虑结构形状、使用要求、焊件厚度、变形大小、焊接材料的消耗量、坡口加工的难易程度等因素，以确定接头型式和总体结构型式。,a）对接接头 （b）角接接头 （c）T形接头 （d）搭接接头,2.焊接坡口型式的选择,为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将焊件接头边缘加工成一定形状的坡口。坡口型式的选择主要根据板厚和采用的焊接方法确定，同时兼顾焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工条件等，以提高生产率和降低成本。不同厚度金属材料对接时，如果厚度差超过允许值，应在较厚板料上加工出单面或双面斜边的过渡形式，如图所示。,手工电弧焊板厚6mm以上对接时，一般要开设坡口，对于重要结构，板厚超过3mm就要开设坡口。厚度相同的工件常有几种坡口型式可供选择，Y型和U型坡口只需一面焊，可焊到性较好，但焊后角变形大，焊条消耗量也大些。双Y型和双面U型坡口两面施焊，受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小，在板厚相同的情况下，双Y形坡口比Y形坡口节省焊接材料1/2左右，但必须两面都可焊到，所以有时受到结构形状限制。U型和双面U型坡口根部较宽，容易焊透，且焊条消耗量也较小，但坡口制备成本较高，一般只在重要的受动载的厚板结构中采用,