工艺技术-金属结构焊接工艺课件(ppt 56页)

金属结构焊接工艺 2007.10.21 第二章 焊接电弧及弧焊电源 第一节 焊接电弧的定义与弧焊电源 的特性 n 焊接电弧的定义 n 产生焊接电弧的方法 接触短路引弧法 ： 焊条电弧焊、埋弧自动焊、 熔化极气体保护焊 高频高压引弧法 ： 手工钨极氩弧焊 脉冲引弧法 第一节 焊接电弧的定义与弧焊电源 的特性 n 电弧的静特性曲线： U-I n 电弧长度对电弧静特性曲线的影响 第一节 焊接电弧的定义与弧焊电源 的特性 n 焊接电弧的稳定性 n 焊接电弧稳定性的影响因素 焊接电源的种类与电源极性的接法 焊条药皮 气流 电弧偏吹（磁偏吹 ） 第一节 焊接电弧的定义与弧焊电源 的特性 n减少或防止焊接电弧磁偏吹的措施 1、尽量使用交流弧焊电源 2、用挡板遮挡，对电弧进行保护 3、在焊接间隙较大的对接焊缝下面加垫板 4、在焊缝两端各加一小块附加钢板（引入板及引出板 5、采用短弧焊接 6、适当调整焊条角度 7、适当地改变焊件上接地线的部位 8、焊对接拼板或角焊缝时采用分段退焊 第二节 焊接电弧的温度分布及极性 n 焊接电弧的结构和温度 第二节 焊接电弧的温度分布及极性 n 焊接电弧电源输出端的极性 焊接时的极性：正接和反接 焊接时极性的应用 n 通过观察电弧的形态来判别电源的极性 第三节 常用弧焊电源的种类及选用 原则 n 空载电压（ U0）： 电弧稳定燃烧、经济性、安全性 n 短路电流（ Id）： n 外特性 ：下降的外特性 n 动特性：表示电源对负载突变的反应能力 n 调节特性 ：较大范围、均匀、灵活 第三节 常用弧焊电源的种类及选用 原则 n 对弧焊电源的基本要求 ：合适的空载电压 和短路电流、下降的外特性、良好的动特 性和灵活的调节特性。 第三节 常用弧焊电源的种类及选用 原则 n 弧焊电源的分类 项 目 弧 焊发电 机 弧 焊 整流器 弧 焊变压 器 电 流种 类 直 流 直 流 交 流 电 弧 稳 定性 好 好 较 差 磁偏吹 较 大 较 大 很 小 构造与 维 修 较 繁 较简单 简 单 噪 声 大 很小 较 小 供 电 三相供 电 一般 为 三相供 电 单 相供 电 功率因素 较 高 较 高 较 低 空 载损 耗 较 大 较 小 小 成 本 高 较 高 低 重 量 较 重 较 轻 轻 第三节 常用弧焊电源的种类及选用 原则 n 弧焊电源型号的编制 1、大类名称 2、小类名称 3、附加特性 4、系列品种序号 5、基本规格 6、改进序号 7、特殊环境 n 举例 ZXG1-400： Z表示大类弧焊整流器； X表示小类下 降外特性； G表示附加特性硅整流器； 1表示系列品种序 号； 400表示基本规格，即额定焊接电流为 400A。 第三节 常用弧焊电源的种类及选用 原则 n 负载持续率 n 额定电流：额定负载持续率负荷状态下允许的最 大焊接电流值。 n 使用焊机时，不得超过铭牌上所规定的不同负载 持续率下允许使用的焊接电流 。 第三节 常用弧焊电源的种类及选用 原则 n 焊接电源的选择原则 焊接工艺与技术 良好的经济效果 现场的使用条件 n 焊接电源的选择方法 电源种类 电源容量 第三节 常用弧焊电源的种类及选用 原则 n使用与维护注意事项 使用前检查 空载状态下启动 启动正常后才能操作使用 焊接电流和连续工作时间应符合铭牌规定 注意工作环境 建立操作规程和定期维修制度 发现故障，应立即切断电源，分析原因请专职电工及 时排除与修理 第四节 逆变式弧焊电源简介 n 逆变：直流电变为交流再变为直流的过程。 n 广泛应用于手工钨极氩弧焊，熔化极气体保护焊 ，焊条电弧焊及等离子弧切割机等 。 第四节 逆变式弧焊电源简介 n 逆变式弧焊电源的特点 整机复杂度及成本的提高，收益大大增加 主变压器的体积大小 节能效果明显 电弧指向性、电弧稳定性和动、静特性好 飞溅小，焊接过程稳定 维修方便 第三章 焊接接头及焊缝形式 第一节 焊接接头的形式 n 焊接接头的组成 n 焊接接头的形式 a）对接接头 b） T形接头 c）角接接头 d）搭接接头 第二节 焊缝的形式 n 按结合形式分 对接焊缝 角焊缝 塞焊缝 端接焊缝 n 按焊缝断续情况分 连续焊缝 断续焊缝 第二节 焊缝的形式 n 焊缝的形状和尺寸 第二节 焊缝的形式 n 焊接工艺参数对焊缝形状的影响 增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽 度几乎保持不变。 电弧电压增大，焊缝宽度显著增加，而焊缝厚度和余 高将略有减小。 焊接电流直接影响焊接过程的稳定性和焊缝的成形。 焊接速度增加时，焊缝宽度和厚度都大为下降 。 其他因素：焊接方法、焊条的类型、电源的种类及极 性、气体保护焊中的气体成分、熔滴过度形式等 。 第三节 坡口形状与加工方法 n 坡口的形式 a） I形坡口 b） V形坡口 c） X形坡口 d） U形坡口 第三节 坡口形状与加工方法 n 坡口的加工 1、圆形工件的坡口，可采用专用工具如铣管机或精加工车 削。 2、板状直线坡口可用刨边机或刨床。 3、 U形坡口，应用专用的成形刀具或专用铣削刀具。 4、碳弧气刨也可加工坡口，但要注意材料的淬硬倾向。 5、目前也用氧 -乙炔火焰加工坡口，大都采用自动或半自 动氧 -乙炔切割机。手工的氧 -乙炔火焰切割的坡口质量 差，焊接时有影响，常用手提式砂轮机修整。 第四节 常用焊缝符号 n 焊缝符号 一般由基本符号与指引线组成，必要时还可加上辅 助符号，补充符号和焊缝尺寸符号。 n 机械制图方法表示 第四章 常用电弧焊工艺 第一节 焊条电弧焊 n 焊条电弧焊的特点 1、设备简单，成本低，便于现场维护、保养，便于移 动，安装方便，操作简单。 2、工艺灵活，适应性强。 3、劳动强度高，生产效率低。 第一节 焊条电弧焊 n 焊条电弧焊的工具 焊条电弧焊常用的工具有焊钳、焊接电缆、面罩、清渣 工具、焊条保温筒和一些辅助工具。 n 护目镜片 n 角向磨光机 n 敲渣锤 第一节 焊条电弧焊 n 焊条电弧焊主要焊接参数 n 电源种类和极性 n 焊条直径 n 焊接电流 I=(3555)d n 电弧电压 n 焊接速度 第一节 焊条电弧焊 n 焊条的三个基本动作 朝熔池方向逐渐送进 焊条沿焊接方向移动 焊条的横向摆动 第一节 焊条电弧焊 n 焊条电弧焊的运条方法 第一节 焊条电弧焊 n 焊道的连接 第一节 焊条电弧焊 n 焊道的收尾 划圈收尾法 反复断弧收尾法 回焊收弧法 第一节 焊条电弧焊 n 焊接热输入 q 单位长度焊缝的热输入（ J/cm） I 焊接电流（ A） U 电弧电压（ V） v 焊接速度（ mm/s） 第一节 焊条电弧焊 n 焊接层（道）数 a) 多层焊 b) 多层多道焊 第二节 埋弧焊 n 主要焊接参数 焊接电流 电弧电压 焊接速度 焊丝直径 焊丝伸出长度 其他：电源极性、坡口形状及根部间隙、焊丝的倾角 等 第二节 埋弧焊 n 焊接参数的选择 1、查表法 查阅资料，根据类似情况的焊接参数作为 确定新的焊接参数的依据。 2、经验法 根据实践积累的经验确定新的焊接参数。 3、试验法 通过在焊接试件上做的焊接试样来确定最 佳的焊接参数。 第三节 CO2气体保护焊 nCO2气体保护焊机的组成 1、焊接电源 2、送丝系统 3、焊枪 4、供气系统 5、控制系统 第三节 CO2气体保护焊 n 主要焊接工艺要素 焊丝直径 焊接电流 电弧电压 焊接速度 焊丝伸出长度 CO2气体流量值 回路电感值 其他：焊枪倾角，坡口角度及焊接位置等 第四节 手工钨极氩弧焊 n 特点 有效地隔绝空气的侵入 易于控制弧长且稳定 焊接热输入易于调节，进行各种位置的焊接 生产效率低、成本高 第四节 手工钨极氩弧焊 n 手工钨极氩弧焊设备 焊接电源 焊接控制系统 焊枪 供气系统 供水系统 第四节 手工钨极氩弧焊 n 手工钨极氩弧焊工艺 电源种类、极性及焊接电源 焊接电流 焊前清理 坡口形式 钨极直径与形状 氩气保护效果 第四节 手工钨极氩弧焊 n 手工钨极氩弧焊在钢结构焊接中对重要的构件节 点焊缝焊趾的超标咬边进行重熔补焊返修，能起 到事半功倍的效果。 第五节 等离子弧焊 n 等离子弧的产生方法 ：由自由电弧压缩而成 ，又称压缩电弧。 n 三种压缩效应 ：机械压缩效应、热压缩效应、 电磁压缩效应 n 三种形式 ：非转移弧 、转移型弧 、联合弧 第五节 等离子弧焊 n 等离子弧焊设备 电源 引弧装置 焊枪 喷嘴 第五节 等离子弧焊 n 等离子弧焊工艺 电极与极性 气体 焊接参数 ：气流量 、焊接电流 、焊接速度 、喷嘴与 工件的距离 第五节 等离子弧焊 n 使用范围及常见缺陷电极与极性 1、操作方式：适用于手工和自动两种，可连续或断续 焊接。 2、被焊金属：碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及其合金 ，钛及其合金等。 3、焊接位置：手工操作可进行全位置焊接，自动等离 子弧焊通常是平焊或横焊位置。 4、可焊厚度：最适宜用于薄板，最薄可焊 0.01mm的金 属薄片，超过 8mm厚度的材料，从经济上考虑不宜用 等离子弧焊。 5、等离子弧焊的常见缺陷是咬边与气孔等。 第五章 钢材及焊接材料基本知识 第一节 钢材基本知识 n 碳素结构钢 ：分类、性能、牌号 n 优质碳素结构钢 ：用途、牌号 n 低合金高强度钢 ：性能、牌号 第二节 焊条 n 焊条的组成 n 焊条的分类 n 焊条型号与牌号 焊条型号是国家规定的各类标准焊条，如 E4315 等。 E表示焊条，第 1、 2位表示熔敷金属最小抗拉强度， 第 3位数字表示焊条的焊接位置，第 3、 4位数字表示 焊接电流种类及药皮类型。 焊条牌号是有关部门或厂家实际生产的焊条产品样本 上的编号，如 J427 等。 J为结构钢焊条，第 3个数字 代表药皮类型和焊接电流要求，第 1、 2数代表焊缝金 属的抗拉强度 。 第二节 焊条 n 焊条的保管 1、各类焊条必须分类，分牌号存放，以免混乱。 2、焊条须贮存在通风良好而干燥的仓库内。仓库温度 5 ，相对湿度 60%（应设置温度计和湿度计）。 3、 焊条必须垫高 0.3m以上分层堆放。距墙应大于 0.3M ，达到空气流通，以免受潮。 4、搬运堆放应小心药皮脱落。 5、 包装用品是为了防止焊条受潮，最好随用随拆。 6、焊条长期保存，应定期抽验，确认是否变质。 第二节 焊条 n 焊条的使用 1、一根焊条一次用完。焊条残留有药皮部分 20mm， 以免浪费。 2、使用前应烘焙：酸性焊条在 100 150 烘干 2 1小 时，碱性焊条在 300 350 ，烘干 2 1小时。 3、 焊条药皮上不可沾上油污，以免产生气孔。 第三节 焊丝与焊剂 n 焊丝 ：分类、规格、型号与牌号、保管与使用 n 焊剂 ：作用、分类、牌号、使用与保管 第四节 气体保护焊用气体及钨极 n 二氧化碳： 来源广、价格便宜 。用于焊接的 CO2气体的 体积分数 (CO2)99.5%。其中水分和乙醇的体积分数要 求小于 0.05%。 CO2气体中的含水量是影响焊接质量的关 键，水分多容易产生气孔，裂纹等缺陷。实际施焊时应采 取措施减少或消除 CO2气中的水分。 n 氩气： 是一种理想的保护气体。焊接用氩气纯度 （ Ar） 应达到 99.99%。电弧稳定，很适合于手工焊接。 n 钨极： 纯钨极很少采用。铈钨极是使用得最多的一种电 极，热量集中，几乎没有放射性，故可尽量使用。 第五节 母材与焊接材料的匹配 n 总的原则 ：在确保一定的塑性、韧性的前提下满足焊 接结构的强度。 n 首先考虑母材的力学性能和化学成分。低碳钢、低合金高 强度钢在焊接时，一般应根据设计要求，按强度等级来选 用焊材。焊条电弧焊时，焊条的抗拉强度与母材相同或稍 高于母材。但对某些裂纹敏感性较高的钢种，或整体性大 ，钢性强的焊接结构。为了提高焊接接头的抗裂能力，焊 条的抗拉强度以稍低于母材为宜。 n 对同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条，应根据焊件的结 构形状和钢材厚度加以选用，形状复杂、结构刚度大或大 厚度的焊件，因在焊接过程中会产生较大的焊接应力，因 此必须采用抗裂性能好的低氢型