焊接方法与设备项目课件1.ppt

1、v 球罐为焊接结构，如图所示。主要由上极板、上温带、赤道带、下温带、下极板及附件等部分组成。由其结构特点决定，目前主要以焊条电弧焊进行焊接为主。球罐球罐v 电弧是所有电弧焊接方法的能源。电弧能够有效而简便地通过弧焊电源把电能转换成热能和机械能来实现工件的焊接，因此必须深入了解焊接电弧的物理本质和各种特性。v 焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。它使用的设备简单，操作方便灵活，适合在各种条件下焊接特别适合于形状复杂结构的焊接。目前是最常用的焊接方法之一。v 本项目主要学习：v 焊接电弧；焊丝的熔化与熔滴过渡；母材熔化与焊缝成型；焊条电弧焊的原理及特点；焊条电弧焊设备及工具；焊条电弧焊

2、工艺；焊条电弧焊的基本操作方法。1熟悉焊接电弧的物理基础、焊接电弧的导电特性、焊接电弧的工艺特性、焊丝的加热和熔化特性、熔滴上的作用力、熔滴过渡的主要形式及特点；2掌握焊缝成形过程、焊缝形状与焊缝质量的关系、焊接工艺参数对焊缝成形的影响、焊缝成形缺陷的产生及防止；3掌握焊条电弧焊的基本原理、特点及应用范围；4熟悉焊条电弧焊设备及工具；5.熟知影响焊条电弧焊焊接工艺参数的因素；6.掌握焊条电弧焊的操作要点。1能够正确安装调试、操作使用和维护保养焊条电弧焊设备；2能够根据实际生产条件和具体的焊接结构及其技术要求，正确选择焊条电弧焊工艺参数和工艺措施；3能够分析焊缝形状与焊缝质量的关系以及焊接工艺参

3、数对焊缝成型的影响；4能够分析焊接过程中常见工艺缺陷的产生原因，提出解决问题的方法；5能够用焊条电弧焊进行各种位置焊缝的焊接操作。1焊接电弧(1)焊接电弧的物理基础 电弧放电的条件 电弧中带电粒子的产生电弧及各区域的电场强度分布示意图电弧及各区域的电场强度分布示意图 a.气体的电离常见气体粒子的电离电压常见气体粒子的电离电压 b阴极电子发射 负离子的产生 带电粒子的消失几种金属材料的逸出功几种金属材料的逸出功(2)焊接电弧的导电特性 电弧的组成区域及电场强度分布 弧柱区的导电特性 阴极区的导电特性 阴极区电场形成示意图阴极区电场形成示意图 阳极区的导电特性阴极斑点与阴极破碎作用阳极区电场形成示

4、意图阳极区电场形成示意图 焊接电弧的工艺特性 电弧的热能特性各种弧焊方法的热效率系数各种弧焊方法的热效率系数电弧的温度、电流密度和能量密度的轴向分布示意图电弧径向温度分布示意图电弧径向温度分布示意图电弧的力学特性圆锥状电弧及其电磁力示意图圆锥状电弧及其电磁力示意图 斑点力阻碍熔滴过渡示意图斑点力阻碍熔滴过渡示意图电弧力和焊接电流的关系电弧力和焊接电流的关系 影响电弧中作用力的因素电弧力和电弧电压的关系电弧力和电弧电压的关系 影响电弧中作用力的因素电弧力和焊丝直径的关系电弧力和焊丝直径的关系TIG焊时电弧力与极性的关系焊时电弧力与极性的关系（I=100A，钨极，钨极4.0mm）MIG焊时电弧力与

5、极性的关系焊时电弧力与极性的关系 焊接电弧的稳定性 焊接电源 焊条药皮 焊接电流 焊接电弧的磁偏吹 2焊丝的熔化与熔滴过渡 焊丝的加热和熔化特性 焊丝的加热 焊丝伸出长度上的温度分布示意图焊丝伸出长度上的温度分布示意图 焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素焊接电流和伸出长度对不锈钢焊焊接电流和伸出长度对不锈钢焊丝熔化速度的影响丝熔化速度的影响不同直径的铝焊丝与熔化不同直径的铝焊丝与熔化速度的关系速度的关系 熔滴上的作用力 表面张力CO2减压流量计减压流量计 熔滴上的重力和表面张力示意图熔滴上的重力和表面张力示意图 纯金属的表面张力系数纯金属的表面张力系数 重力 电弧力 熔滴爆破力 电弧的气体吹

6、力焊条形成的套筒示意图焊条形成的套筒示意图 熔滴过渡的主要形式及特点 自由过渡 滴状过渡 喷射过渡射滴过渡时熔滴上的作用力射滴过渡时熔滴上的作用力 射流过渡形成机理示意图射流过渡形成机理示意图 接触过渡接触过渡 渣壁过渡渣壁过渡3母材熔化与焊缝成形 焊缝形成过程熔池形状与焊缝成形示意图熔池形状与焊缝成形示意图 焊接热循环的特点决定了熔池的形状特征：在电弧前方熔池的温度梯度较大，而在电弧后方熔池的温度梯度较小。在工件表面的等温线(包括熔池形状)近似椭圆形，但熔池头部较宽，而尾部较尖。在垂直焊接方向平面上的等温线(包括熔池)均为半圆形，熔池的形状对焊缝结晶的影响熔池的形状对焊缝结晶的影响 焊缝形状

7、与焊缝质量的关系 焊缝形状尺寸及其影响 焊缝的熔合比对接和角接接头的焊缝形状及尺寸对接和角接接头的焊缝形状及尺寸 焊接工艺参数对焊缝成形的影响 焊接参数的影响焊接参数对焊缝厚度、焊缝宽度和余高的影响焊接参数对焊缝厚度、焊缝宽度和余高的影响 工艺因数的影响 电流种类和极性 焊丝直径和伸出长度 电极(焊丝)倾角 电极倾角对焊缝成形的影响电极倾角对焊缝成形的影响工件倾斜焊件倾斜对焊缝成形的影响焊件倾斜对焊缝成形的影响 结构因数的影响 坡口和间隙 工件厚度和工件散热条件 焊缝成形缺陷的产生及防止 焊缝外形尺寸不符合要求 焊缝外形尺寸不符合要求焊缝外形尺寸不符合要求 咬边 未熔合咬边咬边未熔合未熔合 未

8、焊透 焊瘤未焊透未焊透焊瘤焊瘤 烧穿及塌陷烧穿及塌陷烧穿及塌陷 4焊条电弧焊的原理及特点 焊条电弧焊的基本原理 焊条电弧焊的特点 焊条电弧焊与其它熔焊方法相比具有以下特点：焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好，不受场地和焊接位置的限制，在焊条能达到的地方一般都能施焊，这些都是被广泛应用的重要原因。可焊金属材料广，除难熔或极易氧化的金属外，几乎能焊所有的金属；对接头装配要求较低 焊接过程中，电弧由焊工手工控制，可通过及时调整电弧位置和运条速度等，修正焊接工艺参数，降低了焊接头装配质量的要求。生产率低，劳动条件差。与其它弧焊方法相比，焊接电流小，且每焊完一根焊条必须更换焊条，焊后还

9、需清渣，故熔敷速度慢，生产率低，劳动强度大。且弧光强，烟尘大，所以劳动条件差。焊缝质量对人的依赖性强 由于是用手工操纵焊条进行焊接，因此对焊工操作技能、工作态度及现场发挥等都有关，焊接质量在很大程度上取决于焊工的操作水平。适用范围 可焊工件厚度范围 焊条电弧焊不宜焊接1mm以下的薄板；开坡口多层焊时，厚度虽不受限制，但效率低，填充金属量大，其经济性下降，因此常用于焊接340mm厚的工件。可焊金属范围 最适合焊的金属有：碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及其合金等。最合适的产品结构和生产性质 结构复杂、形状不规则、具有各种空间位置的焊缝，最适合用焊条电弧焊；单件或小批量的焊件及安装或维修工作

10、宜用焊条电弧焊。5焊条电弧焊设备及工具对焊条电弧焊设备的要求 具有适当的空载电压保证引弧容易及电弧燃烧稳定电源空载电压越高，引弧越容易，电弧稳定性也越好。要有良好的经济性 空载电压越高，所需铁、铜材料越多，焊机的体积和重量越大，造价增加，同时也会增加能量耗损，降低弧焊电源的效率。保证人身安全 为保证焊工安全，对空载电压必须加以限制。具有陡降的外特性 具有陡降的外特性外特性形状对电流稳定性的影响外特性形状对电流稳定性的影响焊条电弧焊电源理想的外特性焊条电弧焊电源理想的外特性 具有良好的调节特性 具有良好的动特性 常用焊条电弧焊设备及工具 焊条电弧焊弧焊电源弧焊变压器直流弧焊发电机 硅弧焊整流器晶

11、闸管式弧焊整流器晶闸管式弧焊整流器系统组成框图晶闸管式弧焊整流器系统组成框图硅弧焊整流器的组成硅弧焊整流器的组成 弧焊逆变器弧焊逆变器系统原理框图弧焊逆变器系统原理框图 焊钳电缆面罩与护目镜 焊条保温筒 焊缝检测器 敲渣锤及钢丝刷1焊条电弧焊准备工作准备工作包括：劳动保护、设备的检查、工件的准备及焊条的烘干等。劳动保护穿戴好工作服、焊接防护手套、焊接防护鞋。正确选择好焊接防护面罩及护目镜片。检查焊接场地周围是否存在易造成火灾、爆炸、触电等事故的不安全隐患。设备的检查检查焊机的绕组绝缘与接地情况是否安全可靠，电网电压与焊机铭牌是否相符。检查焊机接地上一点中已提到过“检查焊机的接地情况”，此处又出

12、现，请老师核实是否重复？改为：检查焊机噪声及振动是否出现异常；检查焊接电缆与焊机、焊接电缆与焊钳接头连接是否牢固；检查焊钳夹持焊条是否牢固；检查焊接电缆是否破损。是否可靠，噪声及振动是否出现异常；检查焊接电缆与焊机、焊接电缆与焊钳接头连接是否牢固；检查焊钳夹持焊条是否牢固；检查焊接电缆是否破损。检查焊接电流调节系统是否灵活。工件的准备 焊接接头的基本形式 焊条电弧焊的焊接接头有对接、搭接、T形接和角接等几种基本形式，如图所示。焊接接头的基本形式焊接接头的基本形式 坡口的基本形式对接接头坡口的基本形式对接接头坡口的基本形式角接和角接和T形接头的坡口形接头的坡口 焊缝 工件组对和定位焊在焊接定位焊

13、缝时，必须注意以下几点：所用的焊条及对焊工的要求，应与焊正式焊缝完全一样；定位焊缝易产生未焊透缺陷，故焊接电流应比正式焊接时大10%15%左右；当发现定位焊缝有缺陷时，应将其除掉并重新焊接；若工艺规定焊前需预热、焊后需缓冷，则焊定位焊缝前也要预热，焊后也要缓冷。定位焊缝必须熔合良好，焊道不能太高，起头和收尾处应圆滑过渡，不能太陡，并防止定位焊缝两端焊不透的现象；不能在焊缝交叉处和方向急剧变化处定位焊，应离开上述位置50mm左右焊接；为防止开裂，应尽量避免强行组装后进行定位焊。焊条的准备2焊接工艺参数及选择 电源种类和极性 焊条直径 焊接电流 电弧长度（电弧电压）焊接层数 焊接速度焊条直径与焊件

14、厚度的关系焊条直径与焊件厚度的关系焊接电流和焊条直径的关系焊接电流和焊条直径的关系3焊条电弧焊的基本操作技术引弧运条 前进动作 是使焊条端沿焊缝轴线方向向前移动的动作，它的快慢代表着焊接速度，能影响着焊接热输入和焊缝金属的横截面积。横摆动作 是使焊条端在垂直前进方向上作横向摆动，摆动的方式、幅度和快慢直接影响焊缝的宽度和熔深，以及坡口两侧的熔合情况。焊条的向下送进动作 是使焊条沿自身轴线向熔池不断送进而保持电弧长度的动作。因此焊条送进速度应等于焊芯的熔化速度，弧长才稳定。运条的基本动作运条的基本动作常用的运条方式及其适用范围常用的运条方式及其适用范围 焊缝的连接 收弧划圈收弧法 当电弧移至焊缝

15、终端时，焊条端部作圆圈运动，直至填满弧坑后再拉断电弧，此法适于厚板焊接。回焊收弧怯 当电弧移至焊缝终端处稍停，再改变焊条角度回焊一小段，然后拉断电弧。此法适用于碱性焊条焊接。反复熄弧再引弧法 电弧在焊缝终端作多次熄弧和再引弧，直至弧坑填满为止，适用于大电流或薄板焊接的场合，不适用于碱性焊条。转移收尾法 焊条移到焊缝终点时，在弧坑处稍作停留，将电弧慢慢拉长，引到焊缝边缘的母材坡口内，这时熔池会逐渐缩小，凝固后一般不会出现缺陷。此法适用于换焊条或临时停弧时的收尾。1单面焊双面成形操作技术熔孔位置及大小熔孔位置及大小2薄板对接焊操作技术特点厚度2mm的钢板焊条电弧焊属薄板焊接，其最大困难是易烧穿、焊

16、缝成形不良和变形难以控制。薄板对接焊比T形接和搭接更难操作。装配要求装配间隙越小愈越好，应0.5mm，对接边缘应去除剪切毛刺或清除切割熔渣；对接处错边量不应超过板厚的1/3；定位焊用小直径焊条(2.03.2mm)，间距应适当小些、焊缝呈点状，焊点间距为80100mm，板越薄间距越短。焊接用与定位焊一样的小直径焊条施焊。焊接电流可比焊条使用说明书规定的大一些，但焊接速度高些以获得小尺寸熔池。采用短弧焊，快速直线形运条，不作横向摆动。若有可能把焊件一头垫高。呈1520作下坡焊，可提高焊接速度和减小熔深。对防止薄板焊接时烧穿和减小变形有利。还可以采用灭弧焊法，即当熔池温度高，快要烧穿时，立即灭弧待温

17、度降低再引弧焊接；亦可直线前后往复焊，向前时将电弧稍提高些。若条件允许最好在立焊位置作立向下焊。使用立向下焊的专用焊条，这样熔深浅，焊速高、操作简便、不易烧穿。3水下焊接技术（1）干法焊接这是采用大型气室罩住焊件、焊工在气室内施焊的方法，由于是在干燥气相中焊接，其安全性较好。在深度超过空气的潜入范围时，由于增加了空气环境中局部氧气的压力，容易产生火星。因此应在气室内使用惰性或半惰性气体。干法焊接时，焊工应穿戴特制防火、耐高温的防护服。与湿法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，应用不普遍。（2）局部干法焊接局部干法是焊工在水中施焊，人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法，

18、其安全措施与湿法相似。由于局部干法还处于研究之中，因此使用尚不普遍。（3）湿法焊接湿法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法。电弧是在气泡中燃烧的，焊条燃烧时焊条上的涂料形成套筒使气泡稳定存在，因而使电弧稳定。要使焊条在水下稳定燃烧，必须在焊条芯上涂一层一定厚度的涂药，并用石蜡或其他防水物质浸渍的方法，使焊条具有防水性。气泡由氢、氧、水蒸气和由焊条药皮燃烧产生的气泡；浑浊的烟雾生的其他氧化物。为克服水的冷却和压力作用造成的引弧及稳弧困难，其引弧电压要高于大气中的引弧电压，其电流较大气中焊接电流大15%20%。焊条电弧焊设备简单，操作灵活，适合各种位置及各种结构

19、焊件的焊接，尤其适合结构复杂的焊缝结构的焊接，广泛应用于低碳钢、低合金结构纲的焊接。也可用于不锈钢、耐热钢、低温钢等合金结构钢的焊接，还可用于铸铁、铜合金、镍合金等材料的焊接，以及耐磨损、耐腐蚀等特殊使用要求工件的表面层堆焊。1按电场强度分布特点可将电弧分为按电场强度分布特点可将电弧分为 、和和 三个区域。三个区域。2电弧产生和维持不可缺少的两个必要条件是电弧产生和维持不可缺少的两个必要条件是 和和 。3 气体电离的种类有气体电离的种类有 、等。等。4电弧力主要包括电弧力主要包括 、和和 。5焊缝的形状是指焊件熔化区横截面的形状，它可以用焊缝的形状是指焊件熔化区横截面的形状，它可以用 、和和

20、三个参数来描述。三个参数来描述。6焊条电弧焊引燃电弧的方法有焊条电弧焊引燃电弧的方法有 引弧法和引弧法和 引弧法两种。引弧法两种。7焊条电弧焊常用的基本接头形式有焊条电弧焊常用的基本接头形式有 、和和 四种。四种。8焊条电弧焊焊完后收弧的方法有焊条电弧焊焊完后收弧的方法有 、和和 三种。三种。9焊缝符号主要由焊缝符号主要由 、和指引线等组成和指引线等组成10焊条电弧焊的工艺参数主要包括焊条电弧焊的工艺参数主要包括 、等。等。1焊接电弧按电场强度分布特点分为阴极区、阳极区和弧柱区，其中焊接电弧按电场强度分布特点分为阴极区、阳极区和弧柱区，其中()温度最高。温度最高。A阴极区阴极区 B阳极区阳极区

21、 C弧柱区弧柱区 D一样高一样高2焊条电弧焊时不属于产生咬边的原因是（焊条电弧焊时不属于产生咬边的原因是（）。）。A电流过大电流过大 B焊条角度不当焊条角度不当 C焊速过低焊速过低 D电弧电压过高电弧电压过高3焊钳的钳口材料要求有高的导电性和一定的力学性能，因此用（焊钳的钳口材料要求有高的导电性和一定的力学性能，因此用（）制）制造。造。A铝合金铝合金 B青铜青铜 C黄铜黄铜 D紫铜紫铜4焊条电弧焊克服电弧磁偏吹得方法不包括（焊条电弧焊克服电弧磁偏吹得方法不包括（）。）。A改变地线位置改变地线位置 B压低电弧压低电弧 C改变焊条角度改变焊条角度 D增加焊接电流增加焊接电流5 焊接接头根部未完全熔

22、透的现象称为（焊接接头根部未完全熔透的现象称为（）。）。A未熔合未熔合 B未焊透未焊透 C咬边咬边 D塌陷塌陷6受力状况好，应力集中较小的接头是（受力状况好，应力集中较小的接头是（）。）。A对接接头对接接头 B角接接头角接接头 C搭接接头搭接接头 DT形接头形接头7焊接接头根部预留间隙的目的是焊接接头根部预留间隙的目的是 A防止烧穿防止烧穿 B保证焊透保证焊透 C减少应力减少应力 D提高效率提高效率8在坡口中留钝边的目的是（在坡口中留钝边的目的是（）。）。A防止烧穿防止烧穿 B保证焊透保证焊透 C减少应力减少应力 D提高效率提高效率9在焊缝基本符号的左侧标注（在焊缝基本符号的左侧标注（）。）。

23、A焊脚尺寸焊脚尺寸K B焊缝长度焊缝长度L C对接间隙对接间隙D坡口角度坡口角度10焊缝的形状系数是指焊缝焊缝的形状系数是指焊缝()A余高与熔宽之比余高与熔宽之比 B熔宽与熔深之比熔宽与熔深之比 C余高与熔深之比余高与熔深之比 D熔深与熔宽之比熔深与熔宽之比1电弧中的斑点力总是有利于熔滴过渡的。电弧中的斑点力总是有利于熔滴过渡的。2焊缝的余高越高焊缝的强度也越高。焊缝的余高越高焊缝的强度也越高。3板材由平焊改为立焊时，如焊接电流不变，焊接速度应适当减慢。板材由平焊改为立焊时，如焊接电流不变，焊接速度应适当减慢。4在满足引弧容易和电弧稳定的前提下，应尽可能采用较低的空载电压。在满足引弧容易和电弧

24、稳定的前提下，应尽可能采用较低的空载电压。5焊条电弧焊直流反接时，焊件接正极焊钳接负极。焊条电弧焊直流反接时，焊件接正极焊钳接负极。6在相同条件下，碱性焊条使用的焊接电流一般比酸性焊条小在相同条件下，碱性焊条使用的焊接电流一般比酸性焊条小10%左右，左右，否则焊缝中易产生气孔。否则焊缝中易产生气孔。7焊接面罩用护目镜片分焊接面罩用护目镜片分6个型号，号数越大颜色越深。个型号，号数越大颜色越深。8熔合比是指单道焊时，在焊缝横截面上母材熔化部分所占的面积与焊缝熔合比是指单道焊时，在焊缝横截面上母材熔化部分所占的面积与焊缝全部面积之比。全部面积之比。1简述热发射、场致发射与阴极材料的关系？简述热发射

25、、场致发射与阴极材料的关系？2什么是阴极破碎现象？什么是阴极破碎现象？3影响焊接电弧稳定性的因素有哪些？影响焊接电弧稳定性的因素有哪些？4简述熔滴过渡的主要形式及特点？简述熔滴过渡的主要形式及特点？5在电弧中有哪几种主要作用力？说明各种力对熔池及熔滴过渡的影响。在电弧中有哪几种主要作用力？说明各种力对熔池及熔滴过渡的影响。6什么是焊缝成形系数和余高系数？它们对焊缝质量有何影响？什么是焊缝成形系数和余高系数？它们对焊缝质量有何影响？7试属常见焊缝成形缺陷的产生原因及防止措施。试属常见焊缝成形缺陷的产生原因及防止措施。8焊条电弧焊有哪些特点？焊条电弧焊有哪些特点？9对焊条电弧焊设备有哪些要求？对焊条电弧焊设备有哪些要求？10如何正确选择焊条电弧焊的工艺参数？如何正确选择焊条电弧焊的工艺参数？1掌握焊条电弧焊设备及用具使用方法。掌握焊条电弧焊设备及用具使用方法。2掌握焊条电弧焊的基本操作技能。掌握焊条电弧焊的基本操作技能。