金属焊接工艺实习备课.docx

金属焊接工艺

实
习
备
课

高明

汨罗市职业中专

焊接实习计划
手工电弧焊
一、焊接安全知识 2课时
二、焊机基本知识 2课时
三、手工电弧焊引弧 3课时
四、引弧堆焊 3课时
五、运条训练 4课时
六、平敷焊训练 （ 14课时）
1、对接接头 4课时
2、搭接接头 3课时
3、T型接头 4课时
4、角接接头 3课时
七、定位焊训练 7课时
八、管水平固定焊 （11课时）
1、对接接头 7课时
2、管板T型接头 4课时
九、手工电弧焊引弧考核 3课时
气焊
一、焊接安全知识 2课时
二、气焊基本知识 2课时
三、气焊训练 （28课时）
1、焊接火焰的调节 4课时
2、对接接头 14课时
3、T型接头 10课时
四、气焊考核 3课时

实习项目：小凳子的制作
铜管的焊接
一.实习目的：
1、掌握基本工具的使用；
2、掌握基本量具的使用；
3、掌握手工电弧焊的基本操作方法；
4、掌握凳子的制作
5、掌握铜管的焊接
二.实习时间：
一周
三.实习工具:
电焊机 切割机 气焊工具 气瓶 钢材
锉刀 钢直尺 钢丝刷 毛刷
四.教学方法：
项目教学法
五 .实习步骤:
1、锯割下料
2、手工电弧焊的基本操作
3、接头练习
4、凳子制作
5、去除毛刺
6、气焊基本操作
7、铜管连接
8、检查（评分）
六.安全操作规程:
（一）电焊工安全技术守则
1. 工作前应首先检查电焊机及焊台是否牢固接地，清除工作场地的棉纱、汽油等易燃物品。工作时要穿绝缘鞋和干燥工作服，戴绝缘手套，操作者应站在绝缘橡胶板上进行操作以防触电。
2. 开动电焊机时，先闭合电源闸刀，然后启动电焊机电焊电钮。停机时先关电焊机，再拉电源闸刀。正在焊接时，不要切割电源或调节电流，电源接通后不要任意移动焊机。焊机不能在负荷下长期使用，并应放在干燥的地方。禁止用铜丝代替保险丝。
3. 电焊钳手柄应可靠绝缘，若有损坏应事先修理或更换。电焊钳应轻取轻放，不得将焊钳置于焊台上，以防短接起弧。
4. 电焊时必须戴上防护面罩，不准用眼睛直视电弧，以防强烈的弧光刺伤眼睛。如有眼睛疼痛、发热流泪、皮肤发痒等感觉，可用湿毛巾敷在眼上，但不能用肥皂水洗。焊接时人应站在上风位置。
5. 焊接时，手不能同时接触两个电极，以免发生触电危险。工作时，不要随意挥动焊条，若焊机及焊钳发热，应稍休息一下再工作。焊后的工件和焊条头不能乱丢，热件不要用手摸，大件要放稳。
6. 用榔头敲除焊渣时，不得朝向面部，以防飞出的焊渣烫伤眼睛和面部。应从侧面轻击，并用戴绝缘手套的左手遮挡飞溅的焊渣。
7. 实习操作中，若遇有意外情况，应立即报告指导老师，不准擅自慌忙乱动。
8. 实习完毕要认真清理现场，清除火星和燃烧火种，打扫场地，整理焊件、工具及用品。

（二）气焊气割安全技术守则
（1）一般安全技术规则
1.在工作前，必须穿戴好各种防护用品，开窗通风。
2.认真检查氧气瓶、乙炔瓶等上的安全装置必须完备可靠。气瓶放置必须稳妥，不得随意敲击、振动和暴晒。
3.气瓶在严冬遇有冻结不得用明火解冻，只能用蒸汽或温水解冻。
4.气焊或气割盛装过煤气、乙炔、氧气等易燃物品的容器时，必须认真清洗并经蒸汽或压缩空气吹净，其容器上的进、出口必须打开通大气，否则严禁气焊或气割，以防爆炸伤人。
5.氧气瓶、乙炔瓶距工作地的距离不得少于5m。
6.气焊与气割工作场地严禁吸烟及火源，以免发生事故。
7.严禁非实习人员串留在工作场地，更不许玩弄焊枪与割枪。
8.气焊与气割实习必须把安全放在首位。学生必须在指导老师的指导下进行实习操作，并严格遵守操作规程。指导老师必须在现场高度注视学生的操作情况，积极防止事故的发生并保护学生的人身安全。
9.学生在实习操作中若遇有意外情况，应立即报告指导老师，不准擅自乱动。
10.工作完毕要认真清理现场，清除火星和燃烧火种，打扫场地，整理工件、工具及用品。
(2)氧气瓶和乙炔瓶的使用安全注意事项
1.气瓶在装减压器之前，最好将瓶阀慢慢地打开，吹掉接口内外的灰尘或金属物质。打开时，人应站在与出气口成垂直方向的位置上，以免气流射伤人身。如果打开时无气流射出，则可能是由于弹簧压的太紧，这时切忌随便处理，以免瓶头弹出伤人。其所以要慢慢打开瓶阀是因为开启过快容易产生静电火花，如果瓶口有油质，就容易引起燃烧和爆炸。
2.气瓶的周围严禁有高温、油污、可燃物、熔融金属、飞溅物和明火，最好相隔10m以上；也不得存放于阳光下暴晒或其它热源处，其存放温度不得高于39℃。氧气瓶与乙炔瓶的存放应有一定距离（至少5m以上）。夏季露天作业时，需用隔热物遮盖气瓶，以免阳光辐射引起瓶温升高气体膨胀。金属瓶体膨胀系数小，而气体膨胀系数大，速度快，容易发生爆炸事故。
3.纯氧在高温下是很活泼的。当温度不变而压力增加时，氧气可能与油类发生激烈的化学反应而发热自燃以致爆炸。因此，操作人员绝对不能使用沾有各种油脂或油污的工作服、手套和工具等去接触气瓶及其附件，最好备有专用工具，以免引起燃烧。
4.检查气瓶有无漏气时，只允许用肥皂水试，绝不得用明火试验。
5.不允许随意调动氧气瓶和乙炔瓶上的减压器和压力表。
6.气瓶要垂直牢固放置，并用卡箍或绳子固定在墙上或柱子上，防止振动、倾倒、滚动引起爆炸。乙炔瓶不能横躺卧放是因丙酮会从瓶口流出。气瓶在搬运中尽量避免振动或互相碰撞。严禁人背氧气瓶，禁止用吊车吊运。
7.氧气瓶不能完全用净，而应留有余气，以便于充气时检查。留有余气还可以防止可燃气体倒流瓶内而发生事故。
8.气瓶暂不用而存放时，应旋上瓶帽，以免碰坏阀门和防止油质、尘埃浸入瓶口内。
（3）焊枪与割枪安全注意事项
1.工作前要认真检查焊枪与割枪有无漏气，检查时只允许用肥皂水试，不得用明火试验。
2.焊台与割台周围严禁存放易燃物品。
3.焊枪、割枪点火起燃时，不得将喷口对准自己或他人，以防火焰烧伤人。喷嘴温度过高时，可用水冷却。
4.当需要离开工作场地时，严禁将点燃的焊、割枪放在工作台上，以防发生意外。
5.无火焰的焊枪、割枪要轻取、轻放。燃有火焰的焊枪、割枪不准他人随意动用。喷嘴不得与金属板相碰。
6.喷嘴发生堵塞用通针捅时，应将喷嘴拆下，从内向外捅。
7.皮管要专用。氧气皮管耐压强度高，因此乙炔管和氧气管不能对调使用。发现皮管冻结时，应用温水或蒸汽解冻，禁止用火烤，更不允许用氧气去吹乙炔管道。皮管不得随便乱放，管口不要贴住地面，以免进入土和杂质发生堵塞。
8.割炬在装换割嘴时，必须使内嘴及外嘴保持同轴，以保证切割氧射流位于环形预热火焰的中心，而不至于发生偏斜。
9.当焊炬或割炬发生回火后应首先关闭乙炔阀，然后再关闭氧气阀，即关断气源，待火焰熄灭后，手柄不烫手时方可继续工作。回火原因是多方面的，例如：是否气体压力太低，流速太慢；是否焊嘴或割嘴被飞溅物沾污，出口局部堵塞；是否工作过久，高温使喷嘴过热；是否操作不当，喷嘴太靠近工件等。
10.万一发生火灾时，首先关闭所有气源阀，并用砂袋、石棉被盖在火焰上进行扑灭。
（4）减压器的安全注意事项
1.减压器内外严禁油脂沾污，以免氧气与油污起化学反应，引起燃烧。
2.气瓶放气和打开减压器时，动作都必须缓慢，当气体流入低压室时，要检查有无漏气现象。
3.减压器冻结时，要用清洁温水解冻，切忌用火烤。工作时，必须随时注意压力表的读数。
4.氧气减压器不准移作其它减压表使用，各种气体的减压器也不能换用。
5.减压器上的连接垫，禁止使用凑合代用品或带有油迹的麻棉线绳代替。
6.拆装减压器时，必须注意防止管接头的丝扣滑牙，以免装旋不牢而被高压气流冲出。拆装时应注意轻放和防止灰尘进入表内，以免阻塞失灵。
7.减压器使用时，应先开气瓶总阀门，然后将调压手柄慢慢旋紧，使传动杆顶住活门。此时封闭弹簧向上压缩，将活门开启，气体由高压室经低压室通往焊枪或割枪。如果先打开活门而后再开气瓶总阀，气体就会冲坏低压表，或将高、低压室突然串通，致使低压室出口处的连接皮管剧烈旋转跳动而打伤人。用完后先将调压手柄松掉，然后关闭气瓶总阀。如不松掉调压手柄，就会使封闭弹簧长期被压缩而疲劳失灵。
8.氧气瓶与乙炔瓶并用时，两个压力表（减压器）不能成对状态，以免气流射出时冲击另一只表造成事故，而只能放成方向相同或者相反。

实习备课一：焊工操作基本理论
教学目的：
掌握焊接基本理论
教学方法;
讲授
教学程序
一、组织教学
二、引入新课
三、教学新知
焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料使焊件达到原子结合的一种加工方法。因此，焊接是一种重要的金属加工工艺，它能使分离的金属连接成不可拆卸的牢固整体。
焊接方法可分为三大类：熔化焊、压力焊和钎焊。
熔化焊是将焊接接头加热至熔化状态而不加压力的一类焊接方法，如电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊等）、气焊、气体保护焊（氩弧焊、CO2气体保护焊等）、电渣焊和激光焊等。
压力焊是对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法，如电阻焊（点焊、缝焊、对焊）、摩擦焊和爆炸焊等。
钎焊是采用熔点比焊件金属低的钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点而焊件金属不熔化，利用毛细管作用使液态钎料填充接头间隙与母材原子相互扩散的焊接方法，如烙铁钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊等。
（投影出示表1—2）

表1-2 焊接方法分类
接 焊
钎 焊
压 力 焊
熔 化 焊
烙铁钎焊
火焰钎焊
电阻钎焊
真空钎焊
超声波钎焊
盐浴钎焊
摩擦焊
气压焊
冷压焊
超声波焊
爆炸焊
扩散焊
高频焊
电
阻
焊
电子束焊
激光焊
气体保护焊
等离子弧焊
电渣焊
铝热焊
电弧焊
气焊
点 焊
缝 焊
对 焊
凸 焊
氩气焊
C02
体保扩焊
埋弧自动焊
手工电弧焊
焊接方法的特点及应用
当今世界已大量应用焊接方法制造各种金属结构。焊接方法得到普遍的重视并获得迅速发展是因其有以下特点。
⑴ 焊接工作方便、灵活、牢固。可以较方便地将不同形状与厚度的型材连接起来。可使铸、锻、冲、焊结合起来，获得铸一焊件、锻一焊件、冲一焊件、甚至铸一锻一焊件，从而使结构中不同种类和规格的材料应用得更合理。
⑵ 可采用拼焊结构，使大型、复杂工件以小拼大、化繁为简。焊接与铆接相比，焊接具有节约金属、生产率高、质量优良、劳动条件好等优点，目前在生产中，大量铆接件已由焊接所取代。焊接连接刚性大，整体性好，在多数情况下焊接接头能达到与母材等强度，同时焊接容易保证气密性与水密性。
⑶ 焊接工艺一般不需要大型、贵重的设备，因而设备投资少，投产快，容易适应不同批量结构的生产，更换产品方便。此外，焊接参数的电信号易于控制，容易实现自动化，焊接机械手和机器人，已用于工业部门，在国外已有无人焊接自动化车间。
⑷ 焊接也存在一些问题，例如焊后零件不可拆，更换修理不方便；如果焊接工艺不当，焊接接头的组织和性能会变坏；焊后工件存在残余应力，会产生变形；容易形成各种焊接缺陷，增加应力集中，产生裂纹，引起脆断等。但是采取适当措施是可以防止和克服的。
焊接广泛应用于造船、车辆、桥梁、航空航天、建筑钢结构、重型机械、化工装备等工业部门；可制造机器零件和毛坯，如轧辊、飞轮、大型齿轮、电站设备的重要部件等；可联接电气导线和精细的电子线路；还可应用于新型陶瓷连接、非晶态金属合金焊接等。焊接的大量应用还是金属材料，尤其是钢材，占钢总产量60% 左右的钢材经各种形式的焊接而后投入使用，焊接还可用于修补铸、锻件的缺陷和磨损的机器零件。
（投影出示下图）
图1-1所示为焊接接头的组成。图1-2为焊接缝各部分的名称。

(a) (b)
图1-1 熔焊焊接头的组成
a)对接头 b)搭接接头
1-熔焊金属 2-熔合区 3-热影响区 4-母材

图1-2 焊缝各部分名称

实习备课二 焊机
教学目的：
1、掌握焊机基本结构及使用
2、掌握焊机调试及装线
教学方法;
项目教学法
教学程序
一、组织教学
二、出示教学项目
1、 焊机基本结构及使用
2、 焊机调试及装线
三、项目达标教学
手弧焊的主要设备是弧焊机，简称为电焊机。电焊机是焊接电弧的电源。电焊机按所提供的焊接电流种类不同可分为交流电焊机和直流电焊机两类。
我国电焊机的型号采用汉语拼音字母和阿拉伯数字来表示，其型号的编制次序及含义如下（方框代表字母代号；表示数字）。
× × ×

使用环境：T热带用； TH湿热带用；
TA亚热带用； G高原用
改进序号
基本规格（额定电流）
系列品种序号
附加特徵（G硅整流；X硒整流）
小类名称（X下降特性；P平特性）
大类名称：A弧焊发电机（直流）；
B弧焊变压器（交流）；Z弧焊整流器
1.交流电焊机
交流电焊机又称弧焊变压器，是一种特殊的降压变压器，它是由降压变压器、阻抗调节器、手柄和焊接电弧等组成。为了使焊接顺利进行，这种变压器电源能按焊接过程的需要而具有如下特点：
1)具有陡降的特性
图2-3 焊接电源特性
1-普通电源的特性曲线；
2-焊接电源的时性曲线；
3-焊接电弧的静特性曲线
一般的用电设备都要求电源的电压不随负载的变化而变化，其电压是恒定的，如为380V（单相）或220V。虽然接入焊接变压器的电压是一定的，如为380V或220V，但通过这种变压器后所输出的电压可随输出电流（负载）的变化而变化，且电压随负载增大而迅速降低，此称为陡降特性或称下降特性，如图2-3所示。这就适应了焊接所需各种的电压要求：
① 初级电压：即接入电焊机的外电压。
由于弧焊变压器初级线圈两端要求的电压为单项380V， 因此一般交流电焊机接入电网的电压为单项380V。
② 零电压：为了保证焊接过程频繁短
路（焊条与焊件接触）时，要求电压能自动降至趋近于零，以限制短路电流不致无限增大而烧毁电源。
③ 空载电压：为了满足引弧与安全的需要，空载（焊接）时，要求空载电压约为60 ～80V，这既能顺利起弧，又对人身比较安全。
④ 工作电压：焊接起弧以后，要求电压能自动下降到电弧正常工作所需的电压，即为工作电压，约为20～40 V，此电压也为安全电压。
⑤ 电弧电压：即电弧两端的电压，此电压是在工作电压的范围内。焊接时，电弧的长短会发生变化：电弧长度长，电弧电压应高些；电弧长度短，则电弧电压应低些。因此，弧焊变压器应适应电弧长度的变化而保证电弧的稳定。
⑵ 具有焊接电流的可调节性
电流的调节一般分为两级：一级是粗调，常用改变输出线头的接法（Ⅰ位置连接或Ⅱ位置连接），。细调节的操作是通过旋转手柄来实现的，当手柄逆时针旋转时电流值增大，手柄顺时针旋转时电流减小，细调节应在空载状态下进行。各种型号的电焊机粗调与细调的范围，可查阅标牌上的说明。图2-4为BX3-300型交流弧焊机；图2-5为BX3-300型结构。

图2-4为BX3-300型交流弧焊机 图2-5为BX3-300型结构示意图
常用的交流电焊机型号有：BX3～300、BX1～330、BX1～400、
BX3～500等。实习中使用的型号有BX3～300，其型号含义如下：
B X 3 300
额定电流的安培数
系列品种序号：3-动线圈式（1-动铁芯式）
下降特性电源
弧焊变压器
BX3～300交流电焊机电流的粗调范围：在接线Ⅰ位置为40～125A；在接线Ⅱ位置为120～400A。
2.整流器式电焊机
整流式直流电焊机（图2-6），又称弧焊整流器或整流焊机。
整流弧焊机是由交流变压器、整流器、磁饱和电抗器、输出电抗器以及控制系统等组成。其中整流器是由大功率硅整流元件构成，它是将电流由交流变为直流供焊接使用。磁饱和电抗器相当一个很大的电感，使电源获得下降特性。焊接电流的调节是通过电流控制器来改变磁饱和电抗器控制绕组中直流电的大小。整流弧焊机的输入端电压一般为单相220V 、380V 或三相380V；空载电压一般为60～90V；工作电压一般为 25～40V。
常用的整流弧机型号有ZXG～300、ZXG～500等，其含义举例如下：
Z X G 300
额定电流的安培数
硅整流式
下降特性电源
弧焊整流器
在直流电焊机中，电弧有固定的极性，而且两极的热量高低是不相同的：阳极产生的电弧热量较多约占42%；阴极为38%；弧柱为20%。因此，在使用直流电焊机时，有两种接法，如图2-7所示。
⑴ 正接法 当焊件是厚板时，由于局部加热熔化所需的热量比较多，焊件应接电焊机的正极（阳极）；而电焊条接电焊机的负极（阴极）。这种接法称为正接法。
图2-6 整流器式直流电焊机
⑵ 反接法 当焊件不需要强烈加热时，例如堆焊或对铸铁、高碳钢、有色金属以及薄板件等，焊件应接负极（阴极），而电焊条接正极（阳极），这种接法称为反接法。但在使用碱性焊条时，均采用直流反接法。

(a) (b)
图2-7 直流甩弧焊的正接与反接
a)正接法 b)反接法
整流弧焊机是一种优良的电弧焊电源，由于电流方向不随时间的变化而变化，因此电弧燃烧稳定，运行使用可靠，有利于掌握和提高焊接质量。另外，维修也方便以及噪音较小等优点，是我国手弧焊机发展的方向。直流电焊机的适用范围与交流电焊机类同。在大型船舶上，经常用直流电焊机对一些易损机件、管路等进行修补和堆焊。

实习备课三：焊条
教学目的：
1、掌握焊条基本结构及使用
2、掌握焊条的种类及选用
教学方法;
项目教学法
教学程序
一、组织教学
二、出示教学项目
1、 焊条基本结构及使用
2、 焊条的种类及选用
三、项目达标教学
电焊条（简称焊条）是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。
1.焊条的组成和作用
焊条是由焊芯和药皮两部分组成(图2-8)。
⑴ 焊芯 焊芯是焊条内的金属丝。它的作用有两个：
①起到电极的作用。即传导电流，产生电弧。
②形成焊缝金属。焊芯熔化后，其液滴过渡到熔池中作为填充金属，并与熔化的母材熔合后，经冷凝成为焊缝金属。

图2-8 焊条的纵截面
1- 焊芯 2-药皮 3-焊条夹持端
2- d-焊条直径 L-焊条长度
为了保证焊缝金属具有良好的塑性、韧性和减少产生裂纹的倾向，焊芯是经特殊冶炼的焊条钢拉拔制成，它与普通钢材的主要区别在于具有低碳、低硫和低磷。
焊条的直径是焊条规格的主要参数，它是由焊芯的直径来表示的。常用的焊条直径有2～6 mm，长度为250～450 mm。一般细直径的焊条较短，粗焊条则较长。表2-1是其部分规格。
表2-1 焊条直径和长度规格
焊条直径
2.0
2.5
3.2
4.0
5.0
5.8
焊条长度
250
250
350
350
400
400

400

300
300
400
450
450
450
⑵ 药皮 药皮是压涂在焊芯上的涂料层。它是由矿石粉、有机物粉、铁合金粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。药皮的主要作用有三个：
① 改善焊条的焊接工艺性能：容易引燃电弧、稳定电弧燃烧，并减少飞溅等。
② 机械保护作用：药皮熔化后造成气体和熔渣，隔绝空气，保护熔池和焊条熔化后形成的熔滴不受空气的侵入。
③ 冶金处理作用：去除有害元素（氧、氢、硫、磷），添加有用的合金元素，改善焊缝质量。
4.焊条的分类、型号及牌号
⑴ 焊条的分类
焊条的品种繁多，有如下分类方法：
① 按用途进行分类 我国现行的新国标按用途分为八大类型：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条及焊丝、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条和铝及铝合金焊条。
② 按药皮熔化成的熔渣化学性质分类 将焊条分为酸性焊条和碱性焊条两大类。
③ 按焊接工艺及冶金性能要求、焊条的药皮类型来分类 将焊件分为十大类，如氧化钛型、钛钙型、低氢钾型、低氢钠型等。
5.焊条的型号
现以碳钢焊条其型号编制方法为：字母“E”表示焊条；E后的前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为Mpa（原用Kgf/mm2= 9.81Mpa）；第三位数字表示焊条的焊接位置，若为“0”及“1”则表示焊条适用于全位置焊接（即可进行平、立、仰、横焊），“2”表示焊条适用于平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示药皮类型及焊接电流种类，如为“03”表示钛钙型药皮、交直流正反接，又如“15”表示低氢钠型、直流反接。现举一例“E4315”：
E 43 1 5
表示焊条药皮为低氢钠型，可采用直流反接焊接
表示焊条适用于全位置焊接
表示焊缝金属，抗拉强度的最小值43 Kgf/mm2（420 Mpa）
表示焊条
6.焊条的牌号
焊条牌号是指除焊条国家标准的焊条型号外，考虑到国内各行业对原部标的焊条牌号印象较深。因此仍保留了原焊条分十大类的牌号名称，其编制方法为：每类电焊条的第一个大写汉语特征字母表示该焊条的类别，例如J（或“结”）代表结构钢焊条（包括碳钢和低合金钢）、A代表奥氏体铬镍不锈钢焊条等；特征字母后面有三位数字，其中前两位数字在不同类别焊条中的含义是不同的，对于结构钢焊条而言，此两位数字表示焊缝金属最低的抗拉强度，单位是Kgf/mm2；第三位数字均表示焊条药皮类型和焊接电源要求。现举一例“J422”（相当于国标焊条型号E4303）：
J 42 2
酸性焊条钛钙型，交直流两用（若为1、3、4、5均为酸焊条；
若为6、7均为碱性焊条）
焊缝金属抗拉强度不小于42 Kgf/mm2（412 Mpa）
结构钢焊条
两种常用碳钢焊条型号和其相应的原牌号如表2-2
（投影出示表2—2）
表2-2 两种常用碳钢焊条
型号
原牌号
药皮类型
焊接位置
电流种类
E4303
结422
钛钙型
全位置
交流、直流
E5015
结507
低氢钠型
全位置
直流反接

实习备课四：手工电弧焊的操作
教学目的：掌握手工电弧焊的基本操作
实习器材： 电焊机 、钢材、切割机、焊条、直尺
教学方法;
项目教学法
教学程序
一、组织教学
二、出示教学项目
1、手弧焊工艺
2、手弧焊操作
三、项目达标教学
手弧焊工艺
1.焊接接头与坡口型式
⑴ 焊接接头 焊接接头是指用焊接方法把两部分金属连接起来的连接部分，它包括焊缝、熔合区和热影响区。焊缝是焊接接头的一部分，焊缝的形式是由焊接接头的形式来决定的。根据焊件厚度、结构形状和使用条件的不同，最基本的焊接接头形式有四种：
① 对接接头 即对接接头焊缝，简称对接。图2-9a所示。
② 角接接头 即角接接头焊缝，简称角接。图2-9b所示。
③ T形接头 即T形接头焊缝，简称丁字接。图2-9c所示。
④ 搭接接头 即搭接接头焊缝，简称搭接。图2-9d所示。
对接接头受力比较均匀，使用最多，重要的受力焊缝应尽量选用。
（投影出示下图）

图2-9 焊接接头型式和坡口型式
a)对接接头 b)角接接头 c)T形接头 d)搭接接头
⑵ 坡口型式 焊接前把两焊件间的待焊处加工成所需的几何形状称为坡口，俗称开坡口。坡口的作用是为了保证电弧能深入焊缝根部，使根部能焊透，以便清除熔渣，以获得较好的焊缝成形和保证焊缝质量。
选择坡口型式时，应考虑如下问题：是否能保证焊缝焊透；坡口形式是否容易加工，应尽可能提高劳动生产率、节省焊条；焊后变形量尽可能小等。
常用的坡口型式有：I形、U形、V形、K形和X形等。如图2-10所示。
当焊接薄工件时，在接头处留出一定间隙，即能保证焊透，此为正边坡口；对于大于6mm的较厚工件，则需开出坡口；搭接接头则不需开坡口。

图2-10 对接接头的不同坡口形式
a)I形坡口 b)带纯边V形坡口 c)带纯边X形坡口 d)带纯边U形坡口 e)带钝边双U形坡口
2.焊接的空间位置

图2-11 焊接位置
a)对接 b)角接
焊缝在结构上的位置不同时，对施焊的难易程度影响很大，从而也影响了焊接质量和生产率。图2-11所示为对接与角接焊接空间位置。一般把焊缝按空间位置的不同分为四类：平焊、立焊、横焊和仰焊。其中平焊操作方便，劳动强度小，焊接液滴不会外流，飞溅较少，易于保证质量，是最理想的操作空间位置，应尽可能地采用。立焊和横焊焊接液滴有下流倾向，不易操作，而仰焊位置最差，液滴易万滴，操作难度大，不易保证质量。所以应尽可能安排在平焊位置施焊。
3.焊接规范参数的选择
焊接规范是指焊接过程中工艺参数值，要获得质量优良的焊接接头，就必须合理地选择焊接工艺参数。工艺参数有：焊接电流；电源种类和极性；焊接速度、道数、层数；焊条直径；焊缝的长度、宽度、厚度和弧长等。其中焊接电流是最重要的工艺参数，它直接影响焊接接头质量和生产率，其次是焊条直径、焊接速度和焊接层数等。
⑴ 焊条直径与焊接电流的选择
手弧焊工艺参数的选择一般是先根据工件厚度选择焊条直径，然后根据焊条直径选择焊接电流。
焊接电流的选择一般参考下列经验公式：

式中 Ⅰ—— 焊接电流（A）
d —— 焊条直径（mm）
在焊接低碳钢时，工件厚度与焊条直径，焊条直径与焊接电流的对应值可参考下表。
表2-3 低碳钢焊接电流、焊条直径的选择
工件厚度δ/mm
2
3
4 ～8
8～12
焊条直径d /mm
1.6～2
2.5～3.2
3.2～4
4～5
焊接电流I /A
55～60
100～130
160～210
220～280
⑵ 焊接速度的选择
焊接速度是指单位时间里完成的焊缝长度。它对焊缝质量影响也很大。焊接速度过快，易产生焊缝的熔深浅、焊缝宽度小，甚至可能产生夹渣和焊不透的缺陷；焊接速度慢，焊缝熔深较深、焊缝宽度增加，特别是薄件易烧穿。手弧焊时，焊接速度由焊工凭经验掌握，一般在保证焊透的情况下，应尽可能增加焊接速度。
⑶ 焊弧长度的选择
焊弧长度是指焊接电弧的长度。电弧过长，燃烧不稳定，熔深减小，空气易侵入熔池产生缺陷。电弧长度超过焊条直径者为长弧，反之为短弧。因此，操作时尽量采用短弧才能保证焊接质量，即弧长L = 0.5～1d（mm）。一般多为2～mm。
所用焊接工艺参数是否正确，不但影响焊缝成形（图2-12），而且影响焊接质量。

图2-12 电流、焊速、弧长对焊缝形状的影响
a)电流、焊速合适 b)电流太小 c)电流太大 d)焊烟太慢 e)焊速太快 f)电弧太长
1-弧坑 2-焊波
⑷ 焊缝层数的选择
焊缝的层数需根据焊件的厚薄、焊件尺寸大小以及焊缝位置来决定。从提高生产率角度出发，焊缝的层数最好少一些。图2-13所示为焊接工字梁时几种接头型式和空间位置的实例。在进行多层焊时，第一层焊道所采用的焊条直径不宜过大，过大会造成电弧过长，且不能焊透，因此第一层焊道应采用直径为3～4mm的焊条，以后各层可以根据焊件厚度，选用较大直径的焊条。
图2-13 工字梁的接头型式和焊接位置
五、手弧焊的基本操作
1.焊接接头处的清理
焊接前接头处应除尽铁锈、油污，以便于引弧、稳弧和保证焊缝质量。除锈要求不高时，可用钢丝刷；要求高时，应采用砂轮打磨。
2.操作姿势
以对接和丁字形接头的平焊从左向右进行操作为例，图2-14所示。 操作者应位于焊缝前进方向的右侧；左手持面罩，右手握焊钳；左肘放在左膝上，以控制身体上部不作向下跟进动作；大臂必须离开肋部，不要有依托，应伸展自由。

(a) (b)
图2-14 焊接时的操作姿势
a)平焊 b)立焊
3.引弧
引弧就是使焊条与焊件之间产生稳定的电弧，以加热焊条和焊件进行焊接。常用的引弧方法有划擦法和敲击法两种。如图2-15所示。 焊接时将焊条端部与焊件表面通过划擦或轻敲后迅速将焊条提起2～4mm距离，电弧即被引燃。
（a） (b)

图2-15 引弧方法
a)敲击法 b)划擦法

若焊条提起距离太高，则电弧立即熄灭；若焊条与焊件接触时间太长，就会粘条，这时可左右摆动拉开焊条重新引弧；若焊条与焊件经接触而未起弧，往往是焊条端部有药皮等妨碍了导电，这时就应将这些绝缘物清除，直到露出焊芯金属表面。两种引弧方法的原理是短路热电子发射引燃。划擦法像划火柴那样使焊条摩擦焊件，不易粘条，便于掌握，但易损坏焊件表面，特别是位置狭窄或焊件表面不允许损伤时，不如敲击法好。一般碱性焊条常用划擦法引弧，而酸性焊条两种引弧方法皆可。
焊接时，一般选择焊缝前端10～20mm处作为引弧的起点。对焊接表面要求很光滑的焊件，可以另外引用引弧板引弧。如果焊件厚薄不一致、高低不平、间隙不相等，则应在薄件上引弧向厚件施焊，从大间隙处引弧向小间隙处施焊，由低的焊件引弧向高的焊件处施焊。
4.运条
焊条的操作运动简称为运条。焊条的操作运动实际上是一种合成运动，即焊条同时完成的三个基本动作是：焊条的前移运动；焊条向熔池的送进运动；焊条的横向摆动。图2-15为运条的基本动作。
⑴ 焊条的前移运动 焊条前移运动的速度称为焊接速度。握持焊条前移时，首先应掌握好焊条与焊件之间的角度。各种焊接接头在空间的位置不同，其角度有所不同。平焊时，焊条应向前倾斜70～80°(图2-16)，即焊条在纵向平面内，与正在进行焊接的一点上垂直于焊缝轴线的垂线，向前所成的夹角。此夹角影响填充金属的熔敷状态、熔化的均匀性及焊缝外形、能避免咬边与夹渣、有利于气流把熔渣吹后覆盖焊缝表面以及对焊件有预热和提高焊接速度等作用。

图2-15 运条的基本动作 图2-16 平焊的焊条角度

1-向下送进 2-沿焊接方向移动 3-横向摆动

⑵ 焊条的送进运动 送进运动是沿焊件的轴线向焊件方向的下移运动。维持电弧是靠焊条均匀的送进，以逐渐补偿焊条端部的熔化过渡到熔池内。进给运动应使电弧保持适当长度，以便稳定燃烧。
图2-17 运条方法
⑶ 焊条的摆动 是指焊条在焊缝宽度方向上的横向运动，其目的是为了加宽焊缝，并使接头达到足够的熔深，同时可延缓熔池金属的冷却结晶时间，有利于熔渣和气体浮出。焊缝的宽度和深度之比称为“宽深比”，窄而深的焊缝易出现夹渣和气孔。手弧焊的“宽深比”为2～3。焊条摆动幅度越大，焊缝就越宽。焊接薄板时，不必过大摆动甚至直线运动即可，这时的焊缝宽度为焊条直径的0.8～1.5倍；焊接较厚的焊件，需摆动运条，焊缝宽度可达直径的3～5倍。根据焊缝在空间的位置不同，摆动运条方法的种类有：直线形、左右形、往复直线形、锯齿形、月牙形、三角形、圆圈形和八字形等。如图2-17所示。
综上所述，当引弧后运条时，要掌握好焊条角度、电弧长度和焊接速度。同时要注意：电流要合适、焊条要对正、电弧要低、焊速不要快、力求均匀。
4.灭弧（熄弧）
在焊接过程中，电弧的熄灭是不可避免的。灭弧不好，会形成很浅的熔池，焊缝金属的密度和强度差，因此最易形成裂纹、气孔和夹渣等缺陷。灭弧时将焊条端部逐渐往坡口斜角方向拉，同时逐渐抬高电弧，以缩小熔池，减小金属量及热量，使灭弧处不致产生裂纹气孔等。灭弧时堆高弧坑的焊缝金属使熔池饱满地过渡，焊好后，锉去或铲去多余部分。灭弧操作方法有多种，如图2-18所示。其一是将焊条运条至接头的尾部，焊成稍薄的熔敷金属，将焊条运条方向反过来，然后将焊条拉起来灭弧；其二是将焊条握住不动一定时间，填好弧坑然后拉起来灭弧。

(a) (b)
图2-18 灭弧
a)在焊道外侧灭弧 b)在焊道上灭弧

5.焊缝的起头、连接和收尾
图2-19 焊缝的起头
⑴ 焊缝的起头 焊缝的起头是指刚开始焊接的部分。在一般情况下，因为焊件在未焊时温度低，引弧后常不能迅速使温度升高，所以这部分熔深较浅，使焊缝强度减弱。为此，应在起弧后先将电弧稍拉长，以利于对端头进行必要的预热，然后适当缩短弧长进行正常焊接。如图2-19所示。
⑵ 焊缝的连接 手弧焊时，由于受焊条长度的限制，不可能一根焊条完成一条焊缝，因而出现了两段焊缝前后之间连接的问题。应使后焊的焊缝和先焊的焊缝均匀连接，避免产生连接处过高、脱节和宽窄不一的缺陷。常用的连接方式有以下几种。
①后焊焊缝的起头与先焊焊缝的结尾相接；
②后焊焊缝的起头与先焊焊缝的起头相接；
③后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的结尾相接。如图2-20所示。
⑶ 焊缝的收尾 是指一条焊缝焊完后，应把收尾处的弧坑填满。
图2-20 焊接接头的几种情况
a)后焊焊缝的起头与先焊焊缝的结尾相接；
b)后焊焊缝的起头与先焊焊缝的起头相接；
c)后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的结尾相接。
一般收尾动作有如下几种。
① 划圈收尾法 电弧在焊段收尾处作圆圈运动，直到弧坑填满再拉断电弧。此方法最宜用于厚板焊接中。
② 反复填补法 在焊段收尾处，在较短时间内，电弧反复熄灭和点燃数次，直到弧坑填满。此方法多用于薄板和多层焊的底层焊中。
② 后移收尾法 电弧在焊段收尾处停住，同时改变焊条的方向，
由位置1移至位置2，待弧坑填满后，再稍稍后移至位置3，然后慢慢拉断电弧。如图2-21所示。此方法对碱性焊条较为适宜。
六、焊接缺陷
所谓焊接缺陷，就是使焊接接头金属性能变坏。焊接缺陷可分为外部缺陷与内部缺陷两大类。外部缺陷可用肉眼或简单测量方法就可检查出来；内部缺陷是用眼和外部检查不出来的缺陷。
1.外部缺陷
⑴ 焊缝外形尺寸不符合要求 表现为焊缝表面高低不平，焊波粗劣