《金工实习》第三章PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三章,焊,接,掌握手工电弧焊的特点。,掌握气焊的设备和基本操作。了解气割原理、条件及设备。,了解其他焊接方法的特点及其应用，以及常见焊接缺陷及其产生原因。,学习目标,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，使焊件形成原子（或分子）间结合的一种连接方法。,焊接是一种永久性的连接，不仅可以实现同种、异种金属的连接，而且还可以实现金属与非金属（如陶瓷、石墨等）的连接。,焊接主要用于制造各种金属结构件，也常用于制造机器零件（或毛坯），还常用于修补铸件、锻件缺陷和局部受损零件，经济意义十分显著。,基于不同的工作原理，焊接可分为,熔化焊、压力焊和钎焊。,3.1,概 述,3.2,手工电弧焊,3.2.1 焊接过程,焊接前，用电缆线将工件和焊钳分别与电焊机的两个输出极相连接，然后将焊条夹持在焊钳中。,焊接时，先在焊条和焊件之间引燃电弧，在电弧热的作用下，焊条端部和焊件局部熔化，形成金属熔池。如图,3-1,所示。,电弧焊,是利用电弧作为热源的熔化焊方法。手工电弧焊是用手操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。手工电弧焊设备简单，操作方便，实用性强，是工业生产中应用最广泛的一种焊接方法，适用于焊接厚度大于,2 mm,的各种金属材料。,图,3-1,手工电弧焊焊接过程,3.2.2 焊接电弧,焊接电弧,是由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间（或电极与焊件间）在气体介质中产生的强烈、持久的放电现象。,焊接时，焊条和工件的接触温度急剧升高而熔化，甚至部分蒸发。当提起焊条时，阴极表面由于急剧的加热和强电场的作用，发射出大量电子，电子碰撞气体使之电离。正、负离子和电子分别奔向两极，动能转换为热能，从而引燃电弧。焊接电弧由阴极区、弧柱区和阳极区组成，如图,3-2,所示。,图,3-2,焊接电弧,3.2.3 手工电弧焊机,按照产生电流的种类，手工电弧焊机可分为,交流弧焊机和直流弧焊机,。,1,交流弧焊机,交流弧焊机又称为弧焊变压器，是可以将,220 V,或,380 V,电压调压到焊机空载电压（,60,90 V,）及工作电压（,20,40 V,）的弧焊机，如图,3-3,所示为,BX1-250,型弧焊机。其中，,B,表示弧焊变压器，,X,表示焊接电源外特性为下降外特性，,1,表示该系列产品的序号，,250,表示额定焊接电流。,图,3-3 BX1-250,型弧焊机,2,直流弧焊机,直流弧焊机分为,整流式直流弧焊机和逆变式直流弧焊机,。,1,）整流式直流弧焊机,整流式直流弧焊机,是通过整流器把交流电转变为直流电的弧焊机。弥补了交流弧焊机稳定性差的缺点，且结构简单、制造方便、空载损失小、噪声小，但价格比交流弧焊机高。如图,3-4,所示为,ZXG-300,型的整流弧焊机,。,图,3-4 ZXG-300的整流弧焊机,2,）逆变式直流弧焊机,逆变式直流弧焊机,简称逆变弧焊机，具有高效节能、重量轻、体积小、调节速度快和良好的弧焊工艺性等优点。,图,3-5,直流弧焊电源的正接和反接,（,a,）正接,（,b,）反接,直流弧焊机的输出端有正、负极之分，焊接时电弧两端极性不变。,其中，正接是指焊件接正极，焊条接负极的连接方法，如图,3-5,（,a,）所示；反接是指焊件接负极，焊条接正极的连接方法，如图,3-5,（,b,）所示。,3.2.4 焊 条,1,焊条的组成和特点,焊条是手工电弧焊采用的焊接材料，由,焊芯和药皮,两部分组成，如图,3-6,所示。,1,）焊芯,焊芯是焊条中被药皮包裹的金属丝，具有一定的直径和长度。焊芯的直径称为焊条直径，焊芯的长度称为焊条的长度。如表,3-1,所示为常用焊条的直径和长度规格。,图,3-6,焊条,焊条直径,/mm,2.0,2.5,3.2,4.0,5.0,焊条长度,/mm,250,，,350,250,，,300,350,，,400,350,，,400,，,450,400,，,450,表,3-1,常见焊条的直径和长度规格,2,）药皮,药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层，由矿石粉、铁合金粉和黏结剂等原料按照一定比例配制而成，其主要作用,有：,改善焊条的工艺性,、,机械保护作用,、,冶金作用,。,2,焊条的种类及选用,焊条的种类很多，按照用途分为结构钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、铜和铜合金焊条、铝和铝合金焊条、特殊用途焊条等。,焊条按照熔渣化学性质的不同，可分为酸性焊条和碱性焊条。其中，酸性焊条是指药皮熔化后形成的熔渣以酸性氧化物为主的焊条，工艺性好，但力学性能差；碱性焊条是指熔渣以碱性氧化物和氟化物为主的焊条，它的力学性能好，但工艺性差。,3.2.5 焊接工艺,1,焊接接头和焊缝各部分的名称,焊接接头,各部分名称,如图,3-7,所示,，包括,母材金属,、,焊缝,、,焊接热影响区,和,熔合线。,焊缝各部分的名称如图,3-8,所示，,包括,焊波,、,焊趾,、,余高,、,熔宽,、,熔深,。,图,3-7,焊接接头,图,3-8,焊缝各部分名称,2,焊接接头的形式,常见的焊接接头形式有对接接头、搭接接头、角接接头和,T,形接头等，如图,3-9,所示。,（,a,）对接接头,（,b,）搭接接头,（,c,）角接接头,（,d,）,T,形接头,图,3-9,常见的焊接接头形式,3,坡口形式,焊件厚度大于,6 mm,时，焊前需要把焊件的待焊部位加工成一定的几何形状（即坡口），以便于焊条能深入底部引弧焊接，保证焊透。,常见的对接接头的坡口形式有,I,形坡口、,Y,形坡口、双,Y,形坡口和带钝边,U,形坡口，如图,3-10,所示。,（,a,）,I,形坡口,（,b,）,Y,形坡口,（,c,）双,Y,形坡口,（,d,）带钝边,U,形坡口图,3-10,对接接头的坡口形式,在焊接较厚的焊件时，为了焊满坡口，常采用多层焊或多层多道焊，如图,3-11,所示。,图,3-11 Y,形坡口的多层焊和多层多道焊,4,焊接位置,焊接位置是指焊接时焊缝所处的空间位置，可分为平焊、立焊、横焊和仰焊等，如图,3-12,所示。,平焊,立焊,横焊,仰焊,（,a,）对接接头,平焊,立焊,横焊,仰焊,（,b,）角接接头,图,3-12,焊接位置,5,焊接工艺参数,焊接工艺参数是为了保证焊接质量和效率而选定的诸多物理量的总称。手工电弧焊的工艺参数主要有焊条直径、焊接电流、焊接速度、电弧电压等。,1,）焊条直径,焊条直径的选取主要取决于焊件的厚度。一般情况下，可参考表,3-2,选择焊条直径。,焊件厚度,/mm,12,焊条直径,/mm,不超过焊件的厚度,3.2,4.0,4.0,5.0,4.0,5.8,表,3-2,焊条直径的选择,式中，,I,焊接电流，单位为,A,；,K,焊接直径，单位为,mm,；,d,经验系数，其值如表,3-3,所示。,焊条直径,/mm,1.6,2.0,2.5,3.2,4.0,5.8,K/mm,20,25,25,30,30,40,40,50,表,3-3,经验系数,2,）焊接电流,焊接电流应根据焊条直径来选取。一般情况，可以根据下面的经验公式来确定：,3,）焊接速度,焊接速度是指单位时间内焊接电流沿焊件接缝处移动的距离。焊接速度对焊接质量有很大的影响，焊接速度过快，易产生焊缝熔深、焊宽太小及未焊透等缺陷；而焊接速度过慢，会导致焊缝熔深、熔宽增加，且焊接薄件时可能产生烧穿缺陷。,4,）电弧电压,电弧电压是指电弧两极之间的电压降。电弧电压由电弧长度（焊芯熔化端到焊接熔池表面的距离）决定，电弧长则电压高，反之则低。若电弧太长，电弧会产生飘摆，导致燃烧不稳定，使得熔深较小，熔宽加大，容易产生焊接缺陷；若电弧太短，熔滴过渡时，可能造成短路，致使操作困难。合理的电弧长度是小于或等于焊条直径。,3.2.6,手工电弧焊操作技术,1,引弧,引弧是指使焊条和焊件之间产生稳定的电弧。引弧的方法有划擦法和敲击法，如图,3-13,所示。,2,焊缝的起头,开始焊接时，由于焊件温度较低，引弧后不能迅速使这部分焊件升温，所以熔深较浅，为了保证焊接质量，可在引弧后先将电弧稍微拉长些，对焊件进行必要的预热后，再适当地压低电弧进行焊接。,图,3-13,划擦法和敲击法,3,运条,为了使焊接过程顺利进行，并使焊缝成形效果好，应掌握好焊条的角度和运条的基本动作，如图,3-14,所示。,（,a,）平焊的焊接角度,（,b,）运条的基本动作,图,3-14,平焊的焊接角度和运条的基本动作,由图,3-14,（,b,）可知，运条有沿焊接方向移动、横向摆动和向下送进三个基本运动。,4,焊缝的收尾,焊缝的收尾是指焊缝焊好后熄灭电弧的过程。收尾不仅是熄弧，还应在熄弧前填满收尾处的弧坑。收尾的动作有划圈法、回焊法和反复断弧法。,3.3,气焊与气割,气焊,是利用可燃性气体与氧气混合燃烧产生热量来熔化母材及填充材料的一种焊接方法，如图,3-15,所示。与手工电弧焊相比，气焊加热时容易控制熔池温度，易于实现均匀焊透和单面焊双面成形。,3.3.1 气焊设备,气焊设备由氧气瓶、乙炔瓶（或者氧气发生器）、减压器、回火保险器、焊炬等组成，如图,3-16,所示。,图,3-15,气焊示意图,图,3-16,气焊设备,1,氧气瓶,氧气瓶是存储和运输氧气的高压容器，如图,3-17,所示,。,2,乙炔瓶,乙炔瓶是存储和运输乙炔用的容器，如图,3-18,所示，其外表与氧气瓶相似，只是外表涂成白色，并写上,“,乙炔,”,和,“,火不可近,”,字样。,图,3-17,氧气瓶,图,3-18,乙炔瓶,3,减压器,减压器将高压气体降为低压气体的调节装置，如图,3-19,所示。,4,回火保险器,回火保险器是装在乙炔减压器和焊炬之间，防止火焰沿乙炔管道回烧的安全装置。,5,焊炬,焊炬是用于控制火焰进行焊接的工具。,图,3-19,减压器示意图,图,3-20,射吸式焊炬,1,焊嘴；,2,混合气管；,3,吸射管；,4,吸射管螺母；,5,乙炔调节阀；,6,乙炔进气管；,7,乙炔管接头；,8,氧气管接头；,9,氧气进气管；,10,手柄；,11,氧气调节阀；,12,主体；,13,乙炔阀针；,14,氧气阀针；15,喷嘴,3.3.2 焊丝与气焊熔剂,1,焊丝,焊丝是焊接时作为填充材料与熔化的母材一起形成焊缝的金属丝。,2,气焊熔剂,气焊熔剂又称气剂火焊粉，是气焊时的助熔剂，其作用是去除焊接过程中形成的氧化物，增加液态金属的流动性，保护熔池金属。,3.3.3 气焊火焰,改变乙炔和氧气的混合比例，可以得到三种不同的火焰，即中性焰、碳化焰和氧化焰，如图,3-21,所示。,1,中性焰,：,中性焰是氧气与乙炔的混合比为,1.1,1.2,时燃烧形成的火焰，由焰芯、内焰和外焰三部分组成，如图,3-21,（,a,）所示。,2,碳化焰,：,碳化焰是氧气与乙炔的混合比小于,1.1,时燃烧形成的火焰，由焰芯、内焰和外焰三部分组成，如图,3-21,（,b,）所示。,3,氧化焰,：,氧化焰是氧气与乙炔的混合比大于,1.2,时燃烧形成的火焰，由焰芯和外焰两部分组成，如图,3-21,（,c,）所示。,（,a,）中性焰,（,b,）碳化焰,（,c,）氧化焰,图,3-21,气焊火焰,3.3.4 气焊基本操作,1,点火、调节火焰与灭火,点火时，先微开氧气阀，再打开乙炔阀，随后点火，这时的火焰是碳化焰。然后，慢慢开大氧气阀门，将碳化焰调整到所需的火焰。,灭火时，应先关乙炔阀，再关氧气阀，以防止引起回火现象。,2,堆平焊波,气焊时，一般右手持焊炬，左手持焊丝。两手的动作要协调，然后沿焊缝向左或向右焊接。,焊接时，应使焊嘴轴线的垂直投影与焊缝重合，并控制好焊嘴与焊件的夹角。,3.3.5 氧气切割,1,气割原理,氧气切割简称气割,，是利用气体火焰的热能将工件待切处预热到一定温度后，喷出高压氧气流，使金属燃烧并放出热量实现切割的方法，如图,3-22,所示。,气割的原理是：,气割开始时，用气体火焰将待割处附近的金属预热到燃点，然后打开切割氧气阀，纯氧射流使高温金属燃烧，生成的高温金属氧化物被燃烧热熔化，并被氧流吹掉。金属燃烧产生的热量和预热火焰，同时又把邻近的金属预热到燃点。此时，割据沿切割线以一定速度移动便形成割口。,图,3-22,气割过程,2,金属气割条件,金属材料的燃点必须低于熔点,。,金属生成的氧化物的熔点应低于金属本身的熔点，同时流动性要好,。,金属燃烧时能放出大量的热，而且金属本身的导热性要低。,3,气割设备,气割设备中，除用割炬代替焊炬外，其他设备与气焊时相同。,割炬按照可燃性气体与氧气混合的方式不同，可分为射吸式和等压式两种。其中，射吸式割炬结构如图,3-23,所示,。,图,3-23,射吸式割炬,3.4,其他焊接方法,3.4.1,气体保护焊,气体保护焊,是利用外加气体作为电弧介质，并利用它来保护电弧和焊接区的电弧焊。常用的气体保护焊有二氧化碳气体保护焊和氩弧焊。,1,二氧化碳气体保护焊,二氧化碳气体保护焊简称,CO,2,焊，是利用,CO,2,气体作为保护介质的气体保护焊。,CO,2,焊的操作方式分为,半自动和自动,两种。其中，半自动在生产中应用最广泛，其设备如图,3-24,所示。,图,3-24 CO,2,焊焊接设备示意图,2,氩弧焊,氩弧焊是利用氩气作为保护性介质的气体保护焊。按照使用电极的不同，氩弧焊可分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊，如图,3-25,所示。,（,a,）钨极氩弧焊,（,b,）熔化极氩弧焊,图,3-25,钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊,3.4.2 埋弧自动焊,埋弧自动焊,是利用连续送进的焊丝，在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法，其焊缝形成过程如图,3-26,所示。,埋弧自动焊,以连续送进的焊丝代替手工电弧焊的焊条，以颗粒状的焊剂代替焊条药皮。焊接过程中，在电弧高温作用下，焊件、焊丝和焊剂熔化形成熔池与熔渣，并且有一部分蒸发。蒸发产生的气体形成一个包围电弧与熔池金属的封闭空间，使电弧、熔池与外界空气隔绝。随着电弧向前移动，熔池在熔渣覆盖下凝固形成焊缝。,图,3-26,埋弧自动焊焊缝形成过程,3.4.3 电阻焊,电阻焊,是利用电流通过焊件接头的接触面及临近区域产生的电阻热，把焊件加热到塑性状态或局部熔化状态，再在压力作用下形成牢固接头的一种压焊方法，它主要包括点焊、缝焊和对焊等，如图,3-27,所示。,（,a,）点焊,（,b,）缝焊,（,c,）对焊,图,3-27,点焊、缝焊和对焊,3.4.4 钎 焊,钎焊,是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现焊件连接的方法。,根据钎料熔点的不同，钎焊分为硬钎焊和软钎焊两种。,钎焊时，一般要用钎剂。钎剂的主要作用是去除钎料和母材表面的氧化物，保护母材连接表面和钎料在钎焊过程中不被氧化。,3.5.1 焊接缺陷,在焊接生产过程中，如果焊接方式选择不合适或焊接操作方法不当，均会产生各式各样的焊接缺陷，从而直接影响焊接接头的质量及焊接结构的安全性。,常见的焊接缺陷有咬边、烧穿、未焊透、夹渣、气孔、裂纹等，如表,3-4,所示。,焊接缺陷,缺陷特征,产生原因,咬边,在焊件与焊缝边缘的交界处有小的沟槽,焊接电流太大,电弧过长运条方法或焊条角度不适当,烧穿,在焊接接头区域内出现金属局部破裂现象,坡口间隙太大,电流太大或者焊速太慢,操作不当,未焊透,焊接时，接头根部未完全焊透,焊接速度过快，焊接电流太小,坡口间隙或角度小,夹渣,焊后在焊缝金属中残留非金属夹杂物,焊接电流太小，焊接速度太快,多层焊时，各层熔渣未清除干净,气孔,焊接时，熔池中融入的气体（如,H,2,，,N,2,，,CO,等）在凝固时未能逸出，形成气孔,焊件有油、锈、水等杂质,焊接电流太大、速度过快或弧长过长,电流种类和极性不当,裂纹,在焊接过程中或焊接后，在焊接接头区域内出现金属局部破裂,熔池中含有较多的硫、磷或氢,焊接顺序不当,焊接应力过大,表,3-4,常见焊接缺陷的特征和产生原因,3.5,焊接缺陷及质量检验,3.5.2 常用的焊接检验方法,焊接检验的目的是保证焊接产品符合质量要求。常见的焊接检验方法有以下几种。,1,外观检验,焊接后，首先进行外观检验，即用肉眼或借助样板或用低倍放大镜观察焊件，以发现表面缺陷及检测焊缝的外形尺寸。,2,无损检验,无损检验包括,着色检验,、,射线检验,、,超声波检验,、,磁粉检验,。,3,致密性检验,致密性检验主要用于检测不受压或压力很低的容器、管道的焊缝是否存在穿透性缺陷，其方法是向容器内注入,1.25,1.5,倍工作压力的水或等于工作压力的气体，然后在其外部观察有无渗漏现象。,3.6,焊工综合实例,熟悉了焊接的工艺要求之后，请同学们焊接图,3-28,所示的板形料，焊接材料为,E4303,，焊条的直径为,3.2 mm,和,4 mm,两种。技术要求：焊件外观检测无明显变形，内部检测无裂纹、气孔等缺陷。,图,3-28,板形料,1,工艺分析,根据板形料的形状结构和技术要求，我们将采取对接平焊的方法来焊接板形料。,2,焊接步骤,焊接步骤如表,3-5,所示。,序号,操作步骤,操作要点,图示,1,焊前准备,清除焊缝附近（,20 mm,以内）的污物和铁锈,烘干焊件,略,2,装配与定位,将板形料进行装配，在间隙始端留出,3.2 mm,，终端留出,4 mm ,在焊件背面距离焊件两端,10 mm,处定位焊件,3,焊接,打底层,焊条：,f3.2 mm,；电流：,90,120 A,；焊接方法：断续焊接；燃弧频率：,45,55/min,从间隙小端开始焊接，焊接过程中按照燃弧频率不断地重复引弧和熄弧，运条方法如右图所示,填充层,焊条：,f4 mm,；电流：,140,170 A ,引弧后焊接角度保持在,80,左右，采用月牙形运条，并焊接三层,表,3-5,焊接步骤,盖面层,焊条：,f4 mm,；电流：,140,160 A,引弧后焊接角度保持在,75,左右，采用锯齿形运条,4,焊后检验,外观检验,超声波检验,若发现缺陷，应及时修补或重新焊接,略,表,3-5,焊接步骤,谢谢大家观看,Thanks For Watching,