金属工艺第四篇焊接手工电弧焊

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1、金属工艺第四篇焊接手工电弧焊第四篇 焊接 焊接分类： 1.溶化焊（电弧焊、气焊、气体保护焊、激光焊、等离子焊、电渣焊和电子束焊等） 2.压力焊（摩擦焊、电阻焊、爆炸焊、超声波焊和气压焊等）。 3.钎焊。2第1页/共35页第一章 手工电弧焊（第四篇 焊接） 一、焊接电弧 电弧：两电极间隙间的一种持续而强烈的放电现象。（两极：工件与焊条） 1.电弧的形成： （空气不导电，故采用焊条与工件瞬间短路方法引燃电弧。）3第2页/共35页一、焊接电弧（第一章 手工电弧焊） 2.电弧结构：4第3页/共35页一、焊接电弧（第一章 手工电弧焊） 用钢焊条焊接钢材时 ， 阳极区T：约2600K，总热量的43 。 阴

2、极区：2400K，占总热量的36 。 弧柱区；6000-8000K，21左右 。 直流电焊机施焊时，有两种接线方法：正接和反接。 5第4页/共35页一、焊接电弧（第一章 手工电弧焊） 3.电弧的静特性： 当电弧长略有微小变化时，电弧电压变化很小。6第5页/共35页二、焊接设备（第一章 手工电弧焊） 包括：电焊机、连接电缆、电焊钳以及尖嘴锤、钢丝刷、面罩、手套等。 其中，最常用的电焊机有： 1.交流弧焊机 2.直流弧焊机7第6页/共35页二、焊接设备（第一章 手工电弧焊） 1.交流弧焊机 是一种特殊变压器，特殊点： 1）空载安全（60-90V）； 2）焊接时电压陡降到16-35V； 3）引弧时，

3、短路电流不会过大； 4）输出电流可调。 正因为其有陡降特性，当焊接时手略有抖动使弧长有变化时，对焊缝质量无影响。8第7页/共35页二、焊接设备（第一章 手工电弧焊） 交流弧焊机型号： 大类名称 小类名称 系列品种序号额定电流 改进序号 举例：B X180 B焊接变压器 X下降特性 180额定电流180（A）. 优缺点：结构简单，维修方便，成本低，噪音小； 电弧不稳，一般适用酸性焊条。9第8页/共35页二、焊接设备（第一章 手工电弧焊） 2.直流弧焊机 常用1）整流式直流弧焊机. 例：ZXG300 Z焊接整流器. G硅整流. 2）发电机式直流弧焊机 例：AX320 A焊接发电机. 优缺点：电弧稳

4、定，引弧易，焊接质量好，酸碱性焊条均适用；但结构复杂，维修困难，成本高，A类噪音大。10第9页/共35页三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 焊接材料：“涂药电焊条”即“电焊条”，由焊丝和药皮两部分组成。 1.焊丝 作用：作电极和填充金属。 举例（碳素结构钢焊丝）H08MnA H焊丝用钢. 08平均含碳0.08%. Mn平均含锰量约1%. A高级优质.11第10页/共35页1.焊丝（三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 焊条芯 简称焊芯。 主要作用：作为焊接电弧的一个电极，与焊件之间导电形成电弧；焊芯在焊接过程中不断地熔化，并过渡到熔池中，与熔化的母材共同结晶形成焊缝。 表14-1 几种常用焊芯(

5、焊丝)的化学成分12第11页/共35页1.焊丝（三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 常用焊丝成分：13第12页/共35页三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 2.药皮 成分：稳弧剂， 造气、造渣剂； 合金剂， 脱氧还原剂， 稀释剂， 粘结剂。 作用：1）稳弧； 2）保护作用； 3）合金化作用；14第13页/共35页2.药皮（三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） l. 稳弧剂： 主要使用易于电离的钾、钠、钙的化合物，如碳酸钾、碳酸钠、大理石、长石和钾(或钠)水玻璃等，以改善引弧性能，提高电弧燃烧的稳定性。 2造渣剂： 其组成是红石、大理石、钛白粉、长石、菱苦土、钛铁矿、锰矿等其主要作用是在焊接过程中

6、形成具有一定物化性能的熔渣并覆盖于熔池的表面，不让大气侵入熔池，且有冶金作用 3. 造气剂： 用糊精、淀粉、纤维素等有机物，或碳酸钙等无机物作为造气剂这些物质在电弧热的作用下分解出C02和H2等气体包围在电弧与熔池周围，起隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用，并影响熔滴过渡15第14页/共35页2.药皮（三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 4.脱氧剂： 主要成分是锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨等，作用是脱去熔池中的氧锰铁还起脱硫作用 5.合金剂： 应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁合金，向熔池中渗加合金元素，使焊缝得到必要的化学成分。 6.粘结剂： 常使用钾、钠水玻璃，将上述各种药皮成分按比例

7、调合后牢固地粘涂在焊芯上。16第15页/共35页三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 3.焊条的酸碱性 焊接后，药皮熔化，熔渣中含多量酸性或碱性氧化物。根据化学成分分酸性电焊条和碱性电焊条。 1）酸性电焊条 熔渣中含多量的酸性氧化物（SiO2、Ti O2等）焊条优缺点：电弧稳，飞溅少，易脱渣，抗气孔能力强； 药皮氧化性强，抗裂性差。 2）碱性电焊条 熔渣中含多量的碱性氧化物（CaO、Ca F2等）焊条 优缺点：药皮脱氧性强，抗裂性能好；但对水、油、锈敏感，易产生气孔（故焊前需烘干）。17第16页/共35页3.焊条的酸碱性（三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 酸性电焊条对水锈敏感性不大，焊前经15

8、0-200烘干1h即可，若不吸潮可不烘干。 碱性电焊条对水锈敏感性较大，焊前经300-350烘干1-2h，而后放在保温筒保存待用。18第17页/共35页三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 4.焊条的型号 以碳钢焊条为例：E 4 3 0 3 其中：E焊条. 43熔敷金属最低抗拉强度430MPa. （还有“50”、“55”、“60”、“70” 等系列）. 0 全位置焊接（与“1”同；若是“2”，表示只适合平焊或平角焊）. 03钛钙型（酸性）药皮，交直流两用. （若是“15”、“16”：低氢钠、钾型（碱性）药皮，直流反接）. 常用：E4303、E4316、E5003、E5016等.19第18页/共3

9、5页三、焊接材料（第一章 手工电弧焊） 5.焊条的选择原则 1）同类原则； 2）等强度原则； 3）重要性原则； 4）经济性原则。20第19页/共35页四、手弧焊焊接工艺（第一章 手工电弧焊） 1.接头形式： 常用的接头形式有对接、搭接、角接和丁字接等。21第20页/共35页四、手弧焊焊接工艺（第一章 手工电弧焊） 2.焊缝符号： 按国际标准ISO2553-84焊缝在图样上的符号表示法作了详细规定。 焊缝标准符号包括：基本符号（如V）， 辅助符号（如、）， 补充符号（垫板、现场焊等） 和指引线构成。22第21页/共35页四、手弧焊焊接工艺（第一章 手工电弧焊） 3.焊接接头金属的组织与性能 23

10、第22页/共35页四、手弧焊焊接工艺（第一章 手工电弧焊） 4.焊接规范 1）焊条直径（由焊件厚度、接头形式、焊缝位置和对焊缝质量要求等决定） 2）焊接电流（由焊条直径、焊条种类（碱性略小）、焊件厚度和焊缝位置决定） 3）焊接速度 4）电弧长度24第23页/共35页四、手弧焊焊接工艺（第一章 手工电弧焊） 若电流过大，焊接接头热影响区过大。 一般情况下，在保证焊接质量的条件下，增大焊接速度、减小焊接电流都能减小焊接热影响区。 25第24页/共35页五、焊接缺陷（第一章 手工电弧焊） 手弧焊常见的缺陷有焊缝形状和尺寸不正确、烧穿、焊瘤、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合、咬边等 一、焊接缺陷的危害

11、 1产生应力集中 2引起裂纹、缩短使用寿命 3. 造成脆断26第25页/共35页五、焊接缺陷（第一章 手工电弧焊） 二、焊接缺陷 (一)气孔 气孔使焊接实际截面积减小，降低其强度和塑性，特别是韧性。预防措施：烘干焊条，仔细清理焊件的待焊表面及附近区域；采用合适的焊接电流、正确操作等 (二)夹渣 焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣，夹渣对焊接质量的影响与气孔相同 产生原因：坡口角度小、焊件表面不清洁、电流小、焊接速度过大等。焊工若操作不正确，也会产生夹渣。27第26页/共35页五、焊接缺陷（第一章 手工电弧焊） (三)焊接裂纹 ：热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称晶间裂纹当热裂纹在高温形成时扩展

12、到焊表面接触空气后，其断口表面有氧化色彩 产生原因： 晶间存在液态间层。在焊接过程中，存在低熔点杂质偏析，形成液态间层。在过热区，晶界存在低熔点杂质时，也形成液态间层。 存在焊接拉应力，将晶界液态间层拉裂 防止措施： 限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和磷含量；从工艺方法上减少焊接应力，如采用合理的焊接顺序等 28第27页/共35页五、焊接缺陷（第一章 手工电弧焊） 冷裂纹： （1）形态和特征： 焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹 。（2）防止措施： 选用碱性焊条； 焊条和焊剂在使用前要严格烘干； 清除焊丝和坡口及两侧母材的锈、油、水，减少氢的来源； 焊前预热，焊后缓冷； 采取合理焊接顺序等

13、工艺措施； 焊后进行热处理，消除焊接残余应力29第28页/共35页五、焊接缺陷（第一章 手工电弧焊） （四）未焊透： 焊接时接头根部未完全熔透的现象为未焊透； 产生原因：坡口角度或间隙太小、钝边过厚、坡口不洁、焊条太粗、焊速太快、焊接电流过小及操作不当等所致。 （五）未熔合： 指焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分。 （六）咬边： 由于焊接参数选择不当或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷称为咬边。30第29页/共35页六、焊接应力与变形（第一章 手工电弧焊） 一、焊接应力与变形产生的原因： 在焊接过程中，对焊件进行局部的不均匀的加热，会产生焊接应力和变形 产生原因：

14、加热不均, 各处热胀量不同，又是整体，各部分互相限制。内应力通过变形自发释放趋势，拉应力（指对焊缝外部材料）部分缩短，压应力部分伸长。 焊接产生的变形有多种形式。图14-13是最常见的几种基本焊接变形形式：31第30页/共35页六、焊接应力与变形（第一章 手工电弧焊） 焊接变形形式：32第31页/共35页六、焊接应力与变形（第一章 手工电弧焊）一、防止与减小焊接应力与变形的措施（一）工艺措施1反变形法： 2. 裕量法： 根据经验，在工件下料尺寸上加一定裕量，通常为工件尺寸的0.1一0.2，以补充焊后的收缩。3刚性夹持法 ：4选择合理的焊接次序 ：33第32页/共35页一、防止与减小焊接应力与变

15、形的措施（六、焊接应力与变形（第一章 手工电弧焊） (二)矫正焊接变形的方法 1机械矫正法: 是利用机械外力的作用，来矫正变形。 2火焰矫正法: 利用氧乙炔焰等热源在焊件适当部位上加热，使焊件在冷却收缩时产生新的变形，以矫正焊接所产生的变形。 (三)减小焊接应力的工艺措施 1选择合理的焊接次序 2预热法: 最有效的减小焊接应力的方法是焊前预热即在焊前将工件预热到350440，然后再进行焊接。 3焊后热处理: 焊后进行去应力退火。具体做法是，焊后将焊件均匀加热到600650，保温一定时间，然后缓慢冷却。34第33页/共35页思考和练习题（第一章 手工电弧焊） 1焊接电弧是怎样一种现象?电弧中各区的温度如何分布?用直流或交流电焊机效果是否一样? 2.解释下列焊条的型号和牌号：E4303，E5015，J422，J506，J607。 3.什么叫焊接热影响区?低碳钢的焊接热影响区共分为哪几个区域? 4.焊接变形有哪几种形式？防止焊接变形有哪些措施? 5.减少和消除焊接应力有哪些措施? 6.常见的焊接缺陷有哪些?焊接缺陷有什么危害? 7.（教材第一章章后复习与思考题）35第34页/共35页