衡阳技师学院高技能人才培养焊工培训方案

1、衡阳技师学院高技能人才培养“焊工”培训方案一、概述本培训方案是针对在校中职生的培训方案。坚持实用的原则，摈弃一些“繁难偏旧”的理论知识。，本方案注重于加强技能训练的力度，特别加强基本技能与核心技能的训练，比例为理论课20%，80%实践操作课，以求让学员能够尽快掌握焊工基本技能操作并达到国家对中职资格证书的技能及理论知识要求。同时让学员具有一定的分析和解决生产实际问题的能力，为进一步学习高级技术理论和技能操作打好基础。制定本方案的依据为焊工国家职业技能标准及国家职业资格培训教程，同时以满足现时企业的用人标准为目标。1.1 职业定义“焊工”：（英文名：welding；soldering；a wel

2、der）就是实施焊接工作的工作者。它是一个机械制造和机械加工的工种，在加工和制造行业是一个很重要的工种，目前我国的加工制造业缺少很多这方面的人才，现在高级蓝领的待遇相比白领还要高，不过这个工种对人体的伤害太大，比如灼伤眼睛，并且辐射比较厉害，根据国家职业标准和职业技能鉴定规范，凡从事本工种工作人员必须持有国家职业资格等级证书和特种作业操作证。1.2 培训对象初中生、高中生、大学生、社会青年电子爱好者都可。没有文化程度限制，没有年龄限制，没有地域限制。二、焊工中级技能培训安排（标准学时：240学时）2.1 培训对象初中生、高中生、大学生、社会青年电子爱好者都可。2.2 理论知识培训安排表序号培训

3、主要内容课时安排1金属学及热处理基础知识82焊工电工基础知识63焊接电弧及焊接治金知识 164焊接工艺知识165常用金属材料焊接知识106焊接应力和变形知识67焊接检验知识8理论培训总课时702.3 实践知识培训安排表技能操作：焊条、焊接接头与坡口选择、焊缝位置与焊缝符号、气焊、气割、手工电弧焊的平焊、平角焊、立焊、立角焊、横焊、管管对接水平转动焊、垂直固定焊、水平固定焊、CO2焊、氩弧焊等焊接技术。序号培训主要内容课时安排1焊条、焊接接头与坡口选择42焊缝位置与焊缝符号4板对接1手工电弧焊平焊、平角焊182立焊、立角焊123横焊124单面焊双面焊成型18管对接1管管对接水平转动焊122垂直固

4、定焊123水平固定焊12气保焊及其它焊接方法与辅助1点焊、气焊、气割182氩弧焊183铜、铝、不锈钢焊124二氧化碳气体保护焊18实践培训总课时170焊工理论教案金属学及热处理基础知识（8节）知识目标： 了解金属的结晶及晶体结构的一般知识，了解钢的基本组织及热处理基本知识。能力目标： 能根据含碳量判断钢的平衡组织，根据需要选择热处理方法。德育目标： 遵守实验室的公共秩序。一、金属晶体结构的一般知识(一)晶体和非晶体对于晶体，大家并不生疏。食盐、水结成的冰，都是晶体。一般的固态金属及合金也都是晶体。并非所有固态物质都是晶体。如玻璃、松香之类就不是晶体，而属于非晶体。晶体与非晶体的区别不在外形，而

5、在内部的原子排列。晶体-原子按一定规律排列的很整齐(二)典型的金属晶体结构金属的原子按一定方式有规则地排列成一定空间几何形状的结晶格子，称为晶格。金属的晶格常见的有体心立方晶格和面心立方晶格，如图14所示。体心立方晶格的立方体的中心和八个顶点各有一个铁原子，而面心立方晶格的立方体的八个顶点和六个面的中心各有一个铁原子。图14 典型的金属晶体结构(a)体心立方晶格(b)面心立方晶格（三）同位素异构铁属于立方晶格，随着温度的变化，铁可以由一种晶格转变为另一种晶格。这种晶格的转变，称为同素异晶转变。纯铁在常温下是体心立方晶格(称为-Fe)；当温度升高到910时，纯铁的晶格由体心立方晶格转变为面心立方

6、晶格(称为-Fe)；再升温到1390时，面心立方晶格又重新转变为体心立方晶格(称为-Fe)，然后一直保持到纯铁的熔化温度。纯铁的这种特性非常重要，是钢材所以能通过各种热处理方法来改变其内部组织，从而改善性能的内在因素之一，也是焊接热影响区中各个区域与母材相比，具有不同组织和性能的原因之一。二、合金的组织、结构及铁碳合金的基本知识(一)合金的组织两种或两种以上的元素(其中至少一种是金属元素)，组合成的金属，叫做合金。根据两种元素相互作用的关系，以及形成晶体结构和显微组织的特点可将合金的组织分为三类：(1)固溶体 固溶体是一种物质的原子均匀地溶解在另一种物质的晶格内，形成单相晶体结构。根据原子在晶

7、格上分布的形式，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。某一元素晶格上的原子部分地被另一元素的原子所取代，称为置换固溶体；如果另一元素的原子挤入某元素晶格原子之间的空隙中，称为间隙固溶体，见图15所示。 图15 固溶体示意图(a)置换固溶体；(b)间隙固溶体两种元素的原子大小差别愈大，形成固溶体后所引起的晶格扭曲程度越大。扭曲的晶格增加了金属塑性变形的阻力，所以固溶体比纯金属硬度高、强度大。(2)化合物 两种元素的原子按一定比例相结合，具有新的晶体结构，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的，叫化合物。通常化合物具有较高的硬度，低的塑性，脆性也较大。(3)机械混合物 固溶体和化合物均为单相的合金，若

8、合金是由两种不同的晶体结构彼此机械混合组成，称为机械混合物。它往往比单一的固溶体合金有更高的强度、硬度和耐磨性；塑性和压力加工性能则较差。(二)钢中常见的显微组织(1)铁素体(F)：铁素体是少量的碳和其它合金元素固溶于-铁中的固溶体。-铁为体心立方晶格，碳原子以填隙状态存在，合金元素以置换状态存在。铁素体溶解碳的能力很差，在723时为002，室温时仅0006。铁素体的强度和硬度低，但塑性和韧性很好，所以含铁素体多的钢(如低碳钢)就表现出软而韧的性能。(2)渗碳体(Fe3C) 渗碳体是铁与碳的化合物，分子式是Fe3C，其性能与铁素体相反，硬而脆，随着钢中含碳量的增加，钢中渗碳体的量也增多，钢的硬

9、度、强度也增加，而塑性、韧性则下降。(3)珠光体(P) 珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，含碳量为08左右，只有温度低于723时才存在。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间。(4)奥氏体(A) 奥氏体是碳和其它合金元素在-铁中的固溶体。在一般钢材中，只有高温时存在。当含有一定量扩大区的合金元素时，则可能在室温下存在，如铬镍奥氏体不锈钢则在室温时的组织为奥氏体。奥氏体为面心立方晶格，奥氏体的强度和硬度不高，塑性和韧性很好。奥氏体的另一特点是没有磁性。(5)马氏体(M) 马氏体是碳在-铁中的过饱和固溶体，一般可分为低碳马氏体和高碳马氏体。马氏体的体积比相同重量的奥氏体的体积大，因此，由奥氏体转变为

10、马氏体时体积要膨胀，局部体积膨胀后引起的内应力往往导致零件变形、开裂。高碳淬火马氏体具有很高的硬度和强度，但很脆，延展性很低，几乎不能承受冲击载荷。低碳回火马氏体则具有相当高的强度和良好的塑性和韧性相结合的特点。(6)魏氏组织 魏氏组织是一种过热组织，是由彼此交叉约60的铁素体针嵌入基体的显微组织。碳钢过热，晶粒长大后，高温下晶粒粗大的奥氏体以一定速度冷却时，很容易形成魏氏组织。粗大的魏氏组织使钢材的塑性和韧性下降，使钢变脆。(二)铁碳合金平衡状态图钢和铸铁都是铁碳合金。含碳量低于211的铁碳合金称为钢，含碳量211667的铁碳合金称为铸铁。为了全面了解铁碳合金在不同含碳量和不同温度下所处的状

11、态及所具有的组织结构，可用Fe-C合金平衡状态图来表示这种关系，见图16。图上纵座标表示温度，横座标表示铁碳合金中碳的百分含量。例如，在横座标左端，含碳量为零，即为纯铁；在右端，含碳量为667，全部为渗碳体(Fe3C)。图16 Fe-C平衡状态图图中ACD线为液相线，在ACD线以上的合金呈液态。这条线说明纯铁在1535凝固，随碳含量的增加，合金凝固点降低。C点合金的凝固点最低，为1147。当含碳量大于43以后，随含碳量的增加，凝固点增高。AHJEF线为固相线。在AHJEF线以下的合金呈固态。在液相线和固相线之间的区域为两相(液相和固相)共存。GS线表示含碳量低于08的钢在缓慢冷却时由奥氏体开始

12、析出铁素体的温度。ECF水平线，1147，为共晶反应线。液体合金缓慢冷却至该温度时，发生共晶反应，生成莱氏体组织。PSK水平线，723，为共析反应线，表示铁碳合金在缓慢冷却时，奥氏体转变为珠光体的温度。为了使用方便，PSK线又称为A1线，GS线称为A3线，ES线为Acm线。正点是碳在奥氏体中最大溶解度点，也是区分钢与铸铁的分界点，其温度为1147，含碳量为211。S点为共析点，温度为723，含碳量为08。S点成分的钢是共析钢，其室温组织全部为珠光体。S点左边的钢为亚共析钢，室温组织为铁素体+珠光体；S点右边的钢为过共析钢，其室温组织为渗碳体+珠光体。C点为共晶点，温度为1147，含碳量为43。

13、C点成分的合金为共晶铸铁，组织为莱氏体。含碳量在21143之间的合金为亚共晶铸铁，组织为莱氏体+珠光体+渗碳体；含碳量在43667之间的合金为过共晶铸铁，组织为莱氏体+渗碳体。莱氏体组织在常温下是珠光体+渗碳体的机械混合物，其性硬而脆。现以含碳02的低碳钢为例，说明从液态冷却到室温过程中的组织变化。当液态钢冷却至AC线时，开始凝固，从钢液中生成奥氏体晶核，并不断长大；当温度下降到AE线时，钢液全部凝固为奥氏体；当温度下降到GS(A3)线时，从奥氏体中开始析出铁素体晶核，并随温度的下降，晶核不断长大；当温度下降到PSK(A1)线时，剩余未经转变的奥氏体转变为珠光体；从A1下降至室温，其组织为铁素

14、体+珠光体，不再变化，见图17。图17 低碳钢由高温冷却下来的组织变化示意图FeC合金平衡状态图对于热加工具有重要的指导意义，尤其对焊接，可根据状态图来分析焊缝及热影响区的组织变化，选择焊后热处理工艺等。三、钢的热处理将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以一定的冷却速度冷却到室温，这个过程称为热处理。常用的热处理工艺方法有以下几种：(一)淬火将钢(高碳钢和中碳钢等)加热到A1(对过共析钢)或A3(对亚共析钢)以上3070，在此温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却(水冷或油冷)，使奥氏体来不及分解和合金元素的扩散而形成马氏体组织，称为淬火。淬火后可以提高钢的硬度及耐磨

15、性。在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变硬，易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。(二)回火淬火后进行回火，可以在保持一定强度的基础上恢复钢的韧性。回火温度在A1以下。按回火温度的不同可分为低温回火(150250)、中温回火(350450)、高温回火(500650)。低温回火后得到回火马氏体组织，硬度稍有降低，韧性有所提高。中温回火后得到回火屈氏体组织，提高了钢的弹性极限和屈服强度，同时也有较好的韧性。高温回火后得到回火索氏体组织，可消除内应力，降低钢的强度和硬度，提高钢的塑性和韧性。钢在淬火后再进行高温回火，这一复合热处理工艺称为调质。调质能得到韧性和强度最好的配

16、合，获得良好的综合力学性能。(三)正火将钢加热到A3或Acm以上5070，保温后，在空气中冷却，称为正火。许多碳素钢和低合金结构钢经正火后，各项力学性能均较好，可以细化晶粒，常用来作为最终热处理。对于焊接结构，经正火后，能改善焊接接头性能，可消除粗晶组织及组织不均匀等。(四)退火将钢加热到A3以上或A1左右一定范围的温度，保温一段时间后，随炉缓慢而均匀地冷却，称为退火。退火可降低硬度，使材料便于切削加工，能消除内应力等。焊接结构焊接以后会产生焊接残余应力，容易导致产生延迟裂纹，因此重要的焊接结构焊后应该进行消除应力退火处理。消除应力退火属于低温退火，加热温度在A1以下，一般采用600650，保

17、温一段时间，然后随炉缓慢冷却。亦称焊后热处理。焊工电工基础知识（6节）知识目标： 掌握基本电路的安全注意事项，了解电路基本概念能力目标： 掌握基本电路的安全注意事项，了解电路基本概念第一节 直流电路电动势及全电路欧姆定律一、直流电路电动势 1、电动势的定义 电动势是衡量电源将非电能转换成电能本领的物理量。在电源内部，外力将正电荷Q从负极移到正极所做的功为WE，则电动势的大小为E=WE /Q电动势的单位与电压的单位相同，单位的字母代号也为V。 2、电动势的方向 电动势的方向规定为在电源内部由电源负极指向电源正极。二、全电路欧姆定律在一段不包含电源的电路中，电流的大小与这段电路两端的电压成正比，与

18、这段电路的电阻成反比。其数学表达式为：I=U/R式中I电流，A； U电压，V； R电阻，。如果电路闭合又含有电源，则称为全电路，如图162（P153）所示，图中虚线部分为电源，称为内电路。电源外部的电路称为外电路。全电路欧姆定律是指：在全电路中，电流强度I与电源的电动势E成正比，与整个电路（即内电路和外电路）的电阻（Rr）成反比。其数学表示式为I=E/（Rr）式中I电路中的电流，A； E电源电动势，V； R外电路电阻，； r内电路电阻，。由上式可得：EIRIrU外十U内 （163）式中U内=Ir内电路电压； U外=IR外电路电压。外电路电压指电源正负极间的电压，又称路端电压，简称端电压。下面根

19、据全电路欧姆定律来讨论电路的三种状态： 1、通路 由式（163）可得端电压 U外=EIr （164）由式（164）可知U外E。电源内阻r越小，端电压就越大。当电源内阻趋于零时，有U外E，此时可近似看作电源对外电路恒电压供电。由式（162）可知，当电源内阻r比外电路电阻R大得多时，即rR，有IE/r，此时可近似看作电源对外电路恒电流供电。2、断路 又称开路。断路时，R趋于，则I=0，U内=0，有U外=E。即电源的开路电压等于电源的电动势。 3、短路 短路时R趋于0，这时电路的电流称为短路电流，I短E/r通常r很小，所以I短很大，这样将使电源发热，容易烧毁，甚至可能引起火灾，常常使用熔断器来防止短

20、路事故的发生。第二节 电位计算及电流热效应一、电位的计算电路中某点的电位就是该点与电路中零电位点之间的电压。电位常用带脚标的字母U来表示。例如UA=3V，表示A点电位比零电位高3V；UB=-4V，表示B点电位比零电位低4V。值得注意的是零电位点是任意选择的，通常把大地的电位定为零电位，而在电子仪器和设备中常把金属机壳或底板的电位选为零电位。由于零电位点是任意选择的，因此各点的电位随零电位的选择而异，但经选定零电位点以后，各点的电位计算即以该点为准，故零电位点又称参考点。例162 ，例163 ：见P155例163的结果表明：各点的电位随零电位点的选择而不同，但电压与零电位的选择无关；电路中某点的

21、电位与该点到零电位点计算途径的选择无关，因此要选择最易途径计算电位。二、电流的热效应 1、电功的概念 电流流过甲电器时，甲电器就将电能转换成其他形式的能。这种电能的转换是通过电流做功来完成的。电流做的功简称电功，用字母W表示，电功的数学表示式为WIUtPt （165）式中W电流在t时间内做的功，J； I电流强度，A； U负载的电压，V； P负载的功率，W； t电流做功的时间，s。电功的单位名称为焦耳，单位的中文符号为焦，单位的字母代号为J，电功有一常用单位为千瓦时（kwh），即度。 1kwh=3600000h=3.6MJ2、电流的热效应 电流流过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应。也就是把

22、电能转换成热能的效应。电流热效应的实验定律：电流流过导体产生的热量，与电流强度的平方、导体的电阻及通电的时间成正比。这个定律被称为焦耳一楞次定律。其数学表示式为Q=I2Rt （ 166）式中Q电流产生的热量，J； I导体中的电流强度，A； R导体的电阻，； t通电时间，s。 很多电器都是利用电流热效应原理制成的。例如电烙铁、电烘箱、熔断器、热继电器、电熨斗和电炉等。但电流的热效应也有不利的一面，如电流流过导线时导线要发热，特别是远距离输电时，不但消耗电能，而且会使绝缘材料加速老化；温度升得太高，还会烧坏设备，因此必须加以注意。第三节 电阻连接的分压和分流一、电阻的串联电路 1、定义 两个或两个

23、以上的电阻依次相连，中间无分支的连接方式称为电阻的串联。 2、串联电路的特点（1）串联电路中流过每个电阻的电流都相等，即I=I1= I2= = In式中的脚标1、2、n分别代表第1、第2第n个电阻。（2）串联电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即U=U1U2UnIR1IR2IRn（3）串联电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和，即R总= R1R2Rn当串联的n个电阻的阻值都相等时，有U=U1=U2=Un= U/n（4）各串联电阻两端的电压与其电阻的阻值成正比。3、串联电路的电阻分压原理 由特点（2）可知：阻值越大的电阻所分配到的电压越大，反之电压越小。这就是串联电路电阻的分压原理

24、。分压公式为（两个电阻串联）：U1=R1/（R1 + R2）U U2=R2/（R1 + R2）U 4、电阻串联电路通常应用于：增大总电阻。（2）限制和调节电路中的电流大小。如当电压不变时，调节总电阻的大小来控制电流的大小。（3）分压。二、电阻的并联电路 1、定义 两个或两个以上的电阻接在电路中相同的两点之间的连接方式，称为电阻的并联。 2、并联电路的特点（1）并联电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压，即U=U1=U2=Un并联电路中的总电流等于各电阻中的电流之和，即I=I1+I2+ +In =U/R1+U/R2 +U/Rn并联电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和

25、，即1/R总=1/R1+1/R2+1/Rn当并联的n个电阻值都为R时，即R总=R/n流过各并联电阻中的电流与其阻值成反比，即I1/I2=R2/ R13、并联电路的分流原理 在并联电路中，电流的分配与电阻成反比，即阻值越大的电阻所分配到的电流越小，反之电流越大，这就是并联电路的分流原理。分流公式为（两个电阻并联）：I1=R2/（R1+R2）I ； I2=R1/（R1+R2）I4、并联电阻电路的应用（1）工作电压相同的负载都采用并联电路。这时各负载间互不影响。（2）减小总电阻。电阻并联越多，总电阻就越小。在电源电压不变的情况下，总电阻减小，总电流就增大，即通常所说的“负载增大”。三、电阻的混联电路

26、 1、定义 既有电阻串联，又有电阻并联的电路，称为电阻的混联电路。 2、混联电路的简化 对于混联电路，可以采用逐步化简的方法，将电路化成最简形式，最后求出总电阻。第四节 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是用以解决复杂电路的基本定律，包括第一定律一电流定律和第二定律一电压定律。一、电路中的术语 1、支路 由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路称为支路。很显然，同一支路内流过所有元件的电流都相等。2、节点 三条或三条以上支路的汇交点。3、回路 电路中任一闭合路径称为回路。回路可由一条和多条支路组成。4、网孔 凡是不可再分的回路，即最简单的只有一个孔的回路称网孔。二、基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律又称节

27、点电流定律。它确定了连接在同一节点上的各条支路电流间的关系。即：在任一时刻流进一个节点的电流之和恒等于流出这个节点的电流之和；或者说，在任一时刻流过任一节点的电流的代数和为零。数学表示式为：I进 =I出 或 I=0该方程式称为节点电流方程式。根据基尔霍夫第一定律，可列出任意一个节点的电流方程式。在列节点电流方程式前，首先要标定电流方向，其原则是：对已知电流，按实际方向在图中标定；对未知电流的方向可任意标定。在电流方向标定后，列出节点电流方程式并进行计算。根据计算结果来确定未知电流的方向；计算结果为正值时，则未知电流的实际方向与原标定方向相同；当计算结果为负值时，则未知电流实际方向与原标定方向相

28、反。图16一13（P160）为有五个电流汇交的节点，按图示电流方向，可列出该节点的电流方程式为： I1+I2+ I4= I3+ I5 或 I1+I2 - I3+ I4 -I5=0在列I=0方程式时，通常规定流进节点的电流为正值（如I1、I2、I4）；流出节点的电流为负值（如I3 、I5）三、基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律又称回路电压定律，它确定电路中任一回路里的所有电动势（电位升高）和各电阻上电压降（电位降低）之间关系。即：在任意回路中，电动势的代数和恒等于各电阻上电压降的代数和。其数学表示式为E=IR该方程式称为回路的电压方程式。为了确定方程式中代数和的正负号，应遵循以下原则：选定回路的方

29、向 原则上可以任选，但一旦选定，解题过程中不得改变。2、确定电动势的正负 当电动势方向与回路方向一致时，该电动势取正值，反之为负。3、确定电压降的正负 当流过电阻的电流方向与回路方向一致时，该电阻上的电压降取正值，反之为负。 因此，回路方向是判断电动势和电压降取值正负的标准。为了计算方便，回路方向通常选为电动势的方向或数值最大的电动势方向。第五节 复杂直流电路的计算一、支路电流法对一个复杂电路，先假设各支路的电流方向和回路方向，再根据基尔霍夫定律列出方程式进行计算的方法称为支路电流法。计算步骤为：先标出各支路的电流方向和回路方向。通常选电动势方向或数值最大的电动势方向为电流方向和回路方向。2、

30、用基尔霍夫第一定律列出节点电流方程式。必须指出，一个有n条支路，m个节点（nm）的复杂电路，需列n个方程式来联立求解。因m个节点只能列出m1个独立的电流方程式，还缺n-（m-1）个方程式，可由基尔霍夫第二定律来补充。3、用基尔霍夫第二定律列出回路电压方程式。为保证方程式的独立性，每列一个回路电压方程式都要包含一条新支路。4、代入已知数据，解联立方程式，求出各支路的电流数值。5、确定各支路电流的实际方向。计算结果为正值时，实际方向与原先假设方向相同，计算结果为负值时，实际方向与原先假设方向相反。二、回路电流法先把复杂电路分成若干个最简单的回路（即网孔），并假设各回路电流方向，再根据基尔霍夫第二定

31、律列出各回路的电压方程式，计算回路电流，最后由回路电流求出各支路电流，这种方法称为回路电流法。计算步骤为：1、先假设各回路的电流方向。为了区别于支路电流，回路电流符号采用双脚标，如I11、I22、I33等。2、根据基尔霍夫第二定律列出回路电压方程式（有n个网孔，就列n个方程式）。应指出，在任意一个回路内，所有电动势的代数和等于本回路电流在各电阻上的电压降与相邻回路电流在公共支路电阻上的电压降的代数和。电动势的正负规定为：电动势的方向与回路电流方向一致时取正，反之为负。电压降的正负规定为：（1）本回路电流在回路中所有电阻上产生的电压降一律取正值。（2）相邻回路的电流与本回路电流在通过公共支路时，

32、如果方向一致，则相邻回路的电流在公共支路电阻上的电压降为正，反之为负。（3）代入已知数据，解联立方程组，求回路电流。（4）确定回路电流的实际方向。凡计算结果为正值时，实际方向与假设方向相同；计算结果为负值时，则实际方向与假设方向相反。（5）根据回路电流的大小和方向，求出各支路电流的大小和方向。对于单独支路的电流就等于本回路电流；公共支路的电流等于流过该支路的n个回路电流的代数和。由例1610（P163）可知，支路电流法是计算复杂电路的基本方法。它的缺点是所列方程较多，运算麻烦。计算支路多、网孔少的电路时，用回路电流法运算则较简便。运用支路电流法和回路电流法时应特别注意：支路电流除单独支路外并不

33、等于回路电流；支路电流法中的回路方向与回路电流法中的回路电流方向是两个完全不同的概念，应该区别清楚。第六节 磁通势、磁场强度、磁阻及电磁铁一、磁场强度它是表示磁场强弱与方向的一个物理量，即在研究磁场时引用的一个表示外磁场强弱的辅助量，用符号H表示，单位为安米（Am）。在均匀介质中，磁场强度的数值与媒介质的性质无关。磁场强度H的大小等于磁场中某点的磁感应强度B与媒介质磁导率的比值，即H=B/磁场强度H的方向与该点磁感应强度B的方向一致。二、磁通势、磁阻和磁路欧姆定律图1618（P164）所示为简单的无分支磁路，设绕在铁心上的线圈匝数为N，通以恒定电流I，铁心截面积为S，磁路的平均长度为 则其产生

34、的磁场强度可用下式表示：H= NI/式中NI是产生磁通的原动力，称为磁通势，简称磁势，其单位为安，单位字母代号为A。由磁通的数学表达式得：=BS（磁通的单位名称为“韦伯”，字母代号为Wb）而磁感应强度为B=H 、磁场强度为H=NI/令Rm=/S并称为磁阻，其单位为 1亨，单位字母代号为H-1或AWb。解 = NI/ Rm即 磁通=磁通势/磁阻上式表明，磁路中的磁通与磁通势成正比，与磁阻成反比，这就是磁路欧姆定律。由磁阻定义Rm=/S 知，磁阻与磁路长度成正比，与截面积S成反比，还与媒介质的磁导率反比，如铁磁材料的磁导率一般很大，故它们的磁阻很小，而空气、纸等的磁导率很小故它们的磁阻就大。三、电

35、磁铁电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁从而产生牵引力的一种电器。它一般由励磁线圈、铁心和衔铁三部分组成，如图16一19（P164）所示。电磁铁也可以没有衔铁，而以工作物作为被吸体，相当衔铁，如平面磨床中，工作台为电磁吸盘，工件为衔铁。当铁心线圈中通过电流时，便产生磁场，铁心和衔铁同时被磁化。衔铁受到电磁吸力作用而被吸向铁心。电磁铁具有动作迅速、灵敏、易控制等优点，在生产设备中特别是远距离操纵及自动化设备中常以电磁铁代替人工完成各种搬运、控制和保护作用。按励磁电流的性质电磁铁分为直流和交流两种。工厂常用的电磁铁器件有：继电器、接触器、液压电磁阀、电磁吸盘、电磁抱闸和牵引电磁铁等。第七节 交流电路

36、功率因数的概念及提高功率因数的方法一、交流电路功率因数的概念磁场能量的建立过程是：在前半个周期中，从电源获得磁能，而在后半个周期中，磁能又返回电源。因而在整个周期内，吸收能量的总和等于零这部分功率称为无功功率，用符号Q表示。对于电气设备所带动的机械或发热等所需能量，在整个周期内都需要由电源供给。这部分功率称为有功功率，用符号P表示。有功功率P和无功功率Q的总和（向量和）称为视在功率，用符号S表示，见图1620（P165）。图中视在功率S和有功功率P向量之间的夹角的余弦，即 cos=P/S称为功率因数。从供电方面来看，除了输送给企业必需的有功功率外，希望尽量少送无功功率，即在输送同等的有功功率情

37、况下，视在功率S尽量减低（最理想情况是 P=S，即 Q=0，此时cos=1）。否则，由于输送大量的无功功率Q，将造成下列不利后果：1、降低发电机的有功功率输出，使发电设备的效率降低，发电成本提高。2、降低送、变电设施的供电能力。3、使电网的电力损耗增加，浪费大量的电能。4、增大电网的电压损失，使用电设备的端电压降低，恶化运行条件。严重时，将造成用电设备无法运行。为此，在供电规则中，规定用户必须提高自然力率（即功率因数）。高压供电的用户，必须保证力率在0.9以上，其他用户应保证在0.85以上。经过努力仍达不到上述要求者，应装设必要的设备，予以补偿。二、提高功率因数的方法提高功率因数，就是要尽可能

38、地减少用电设备运行时所取用的无功功率。即降低供电设备无功功率的消耗。为此，根据上述情况应着重从以下几个方面采取措施：1、合理选配电动机，使其接近满载运行。2、加强企业的生产管理，合理安排生产程序，限制设备的空转时间。3、正确选用变压器容量，提高变压器的负荷率。4、合理安排供配电系统，减少网路损耗。5、提高感应电动机的检修质量，防止间隙（即气隙）加大。6、结合设备工艺改革，采用新技术（如晶闸管供电装置等），既可减少有功损失，又可降低无功损耗。7、对平均负荷小于40%的感应电动机，应换小容量电动机，或将三角形接法改为星形接法，以减少无功损耗。8、同步电动机采用进相运行（即功率因数超前运行）。9、有

39、条件的企业，绕线式感应电动机应采取同步化运行方式。10、采用并联补偿电容器。见图1621（P166），实际上，并联补偿电容后，原来RL串联电路与电源间互换的磁场能量有一部分与电容器的电场能量进行交换，从而减少了与电源交换的能量，提高了电源的利用率。焊接电弧及焊接治金知识（16节）焊接工艺基础知识（16节）知识目标： 一、焊接接头的种类及接头型式焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。(一)对接接头两件表面构成大于或等于135，小于或等于180夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接

40、头型式。钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。厚度不同的钢板对接的两板厚度差(1)不超过表12规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图18所示的单面或双面削薄；其削薄长度L3(1)。图18 不同厚度板材的对接(a)单面削薄，(b)双面削薄表1-2较薄板厚度1255991212允许厚度差(1)1234(二)角接接头两焊件端面间构成大于30、小于135夹角的接头，叫做角接接头，见图19。这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。图19 角接接头(a)I形坡口；(b)带钝边单边V形坡口(三)T形接头一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的

41、接头，叫做T形接头，见图110。图110 T形接头(四)搭接接头两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图111。图111 搭接接头(a)I形坡口，(b)圆孔内塞焊；(c)长孔内角焊搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图111。I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分2(1+2)，双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。二、焊缝坡口的基本形式与尺寸(一)坡口形式根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、

42、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各种坡口形式。V形和Y形坡口的加工和施焊方便(不必翻转焊件)，但焊后容易产生角变形。双Y形坡口是在V形坡口的基础上发展的。当焊件厚度增大时，采用双Y形代替V形坡口，在同样厚度下，可减少焊缝金属量约1/2，并且可对称施焊，焊后的残余变形较小。缺点是焊接过程中要翻转焊件，在筒形焊件的内部施焊，使劳动条件变差。U形坡口的填充金属量在焊件厚度相同的条件下比V形坡口小得多，但这种坡口的加工较复杂。(二)坡口的几何尺寸(1)坡口面 待焊件上的坡口表面叫坡口面。(2)坡口面角度和坡口角度 待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度，两坡口面之间的夹角叫坡口角度，

43、见图112。(3)根部间隙 焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙，见图112。其作用在于打底焊时能保证根部焊透。根部间隙又叫装配间隙。(4)钝边 焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部的端面直边部分叫钝边，见图112。钝边的作用是防止根部烧穿。(5)根部半径 在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径(见图112)。它的作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。图112 坡口的几何尺寸三、焊接位置种类根据GBT337594焊接术语的规定，焊接位置，即熔焊时，焊件接缝所处的空间位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。焊缝倾角，即焊缝轴线与水平面之间的夹角，见图113。图113

44、 焊缝倾角焊缝转角，即焊缝中心线(焊根和盖面层中心连线)和水平参照面Y轴的夹角，见图114。图114 焊缝转角(1)平焊位置 焊缝倾角0，焊缝转角90的焊接位置，见图115(a)。图115 各种焊接位置(a)平焊 (b)横焊 (c)立焊 (d)仰焊 (e)平角焊 (f)仰角焊(2)横焊位置 焊缝倾角0，180；焊缝转角0，180的对接位置，见图115(b)。(3)立焊位置 焊缝倾角90(立向上)，270(立向下)的焊接位置，见图115(c)。(4)仰焊位置 对接焊缝倾角0，180；转角270的焊接位置，如图115(d)。此外，对于角焊位置还规定了另外两种焊接位置。(5)平角焊位置 角焊缝倾角0

45、，180；转角45，135的角焊位置，见图115(e)。(6)仰角焊位置 倾角0，180；转角225，315的角焊位置，见图115(f)。在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置进行的焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行的焊接称为船形焊。在工程上常用的水平固定管的焊接，由于在管子360的焊接中，有仰焊、立焊、平焊，所以称全位置焊接。当焊件接缝置于倾斜位置(除平、横、立、仰焊位置以外)时进行的焊接称为倾斜焊。四、焊缝形式及形状尺寸(一)焊缝形式焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式：(1)根据GBT 337594的规定，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞

46、焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种：1)对接焊缝：在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件表面间焊接的焊缝，2)角焊缝：沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。3)端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝。4)塞焊缝：两零件相叠，其中一块开圆孔，在圆孔中焊接两板所形成的焊缝，只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。5)槽焊缝：两板相叠，其中一块开长孔，在长孔中焊接两板的焊缝，只焊角焊缝者不称槽焊。(2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。(3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。断续焊缝又分为交错式和并列式两种(图116)，焊缝尺寸除注明焊脚K外，还注明断续焊缝中每一段焊缝

47、的长度l和间距e，并以符号“Z”表示交错式焊缝。图116 断续角焊缝(a)交错式 (b)并列式(二)焊缝的形状尺寸焊缝的形状用一系列几何尺寸来表示，不同形式的焊缝，其形状参数也不一样。1焊缝宽度焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距离叫焊缝宽度，如图117。图117焊缝宽度2余高超出母材表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的最大高度叫余高，见图118。在静载下它有一定的加强作用，所以它又叫加强高。但在动载或交变载荷下，它非但不起加强作用，反而因焊趾处应力集中易于促使脆断。所以余高不能低于母材但也不能过高。手弧焊时的余高值为03mm。 图118 余高3熔深在焊接接头横载面上，母材或前道

48、焊缝熔化的深度叫熔深，见图119。图119 熔深(a)对接接头熔深 (b)搭接接头熔深 (c)T形接头熔深4焊缝厚度在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离，叫焊缝厚度，见图120。图120 焊缝厚度及焊脚(a)凸形角焊缝 (b)凹形角焊缝焊缝计算厚度是设计焊缝时使用的焊缝厚度。对接焊缝焊透日寸它等于焊件的厚度；角焊缝时它等于在角焊缝横截内画出的最大直角等腰三角形中，从直角的顶点到斜边的垂线长度，习惯上也称喉厚，见图120。5焊脚角焊缝的横截面中，从一个直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离，叫做焊脚。在角焊缝的横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度叫焊脚尺寸，见图120。6焊缝

49、成形系数图121 焊缝成形系数的计算熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度(B)与焊缝计算厚度(H)的比值(BH)，叫焊缝成形系数，见图121。该系数值小，则表示焊缝窄而深，这样的焊缝中容易产生气孔和裂纹，所以焊缝成形系数应该保持一定的数值，例如埋弧自动焊的焊缝成形系数要大于13。7熔合比是指熔焊时，被熔化的母材在焊道金属中所占的百分比。各种接头、坡口和焊缝的形式见表13。表13 各种坡口、接头及焊缝形式五、焊缝符号表示法焊缝符号一般由基本符号和指引线组成。必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号等。(一)符号根据GB32488焊缝符号表示法的规定，焊缝符号可以分为以下几种：(1)基本符号

50、基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，见表14。(2)辅助符号辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表15。应用示例见表16。(3)补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表17。应用示例见表18。表14基本符号注：1)不完全熔化的卷边焊缝用I形焊缝符号来表示，并加注焊缝有效厚度S。表15辅助符号表16 辅助符号的应用示例表17补充符号表18 补充符号应用示例(二)符号在图纸上的位置1基本要求完整的焊缝表示方法除了上述基本符号、辅助符号、补充符号以外，还包括指引线、焊缝尺寸符号及数据。指引线一般由带有箭头的指引线(简称箭头线)和两条基准线(一条为实线，另一条为虚线)两部分组

51、成。如图122所示。图122 指引线2箭头线和接头的关系图123和图124给出的示例说明下列术语的含义：图123 带单角焊缝的T型接头(a)焊缝在箭头侧 (b)焊缝在非箭头侧图124 双角焊缝的十字接头a接头的箭头侧；b接头的非箭头侧3箭头线的位置箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，见图125(a)、(b)。但是在标注单边V、单边Y、J形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的工件，见图125(c)、(d)。必要时，允许箭头线弯折一次，如图126。图125 箭头线的位置图126 弯折的箭头线4基准线的位置基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。基准线一般应与图样的底边相平行，但在特殊条件下亦可

52、与底边相垂直。5基本符号相对基准线的位置基本符号相对基准线的位置见图127(a)、(b)、(c)、(d)；标注对称焊缝及双面焊缝时，不加虚线。图127 基本符号相对基准线的位置(三)焊缝尺寸符号及其标注位置(1)焊缝尺寸符号，见表19。表19焊缝尺寸符号(2)焊缝尺寸符号及数据的标注原则，如图128：1)焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧；2)焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧；图128 焊缝尺寸的标注原则3)坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧；4)相同焊缝数量符号标在尾部；5)当需要标注的尺寸数据较多又不易分辩时，可在数据前面增加相应的尺寸符号。当箭头线方向变化时

53、，上述原则不变。(3)关于尺寸符号的说明1)在基本符号的右侧无任何标注且又无其他说明时，表示焊缝在工件的整个长度上是连续的。2)在基本符号在左侧无任何标注且又无其他说明时，表示对接焊缝要完全焊透。3)塞焊缝、槽焊缝带有斜边时，应该标注孔底部的尺寸。六、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数(例如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦尔厘米或焦尔毫米(Jcm或Jmm)，亦称热输入。线能量的计算公式为：式中 Q线能量，Jcm或Jmm； I焊接电流，A； U电弧电压，V； V焊接速度，

54、cms或mms。例：某焊接性试验的焊接工艺参数如下：焊条直径4mm，焊接电流180A，电弧电压24V，焊接速度150mmmin。试计算其线能量。解：线能量。答：该试验的线能量为1728Jmm。(一)焊接电流当其它条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变(或略有增加)，见图129，这是埋弧自动焊时的实验结果。分析这些现象的原因是：(1)焊接电流增加时，电弧的热量增加，因此熔池体积和弧坑深度都随电流而增加，所以冷却下来后，焊缝厚度就增加。(2)焊接电流增加时，焊丝的熔化量也增加，因此焊缝的余高也随之增加。如果采用不填丝的钨极氩弧焊，则余高就不会增加。(3)焊接电流

55、增加时，一方面是电弧截面略有增加，导致熔宽增加；另一方面是电流增加促使弧坑深度增加。由于电压没有改变，所以弧长也不变，导致电弧潜入熔池，使电弧摆动范围缩小，则就促使熔宽减少。由于两者共同的作用，所以实际上熔宽几乎保持不变。图129 焊接电流对焊缝形状的影响H焊缝厚度 B焊缝宽度 d余高 I焊接电流(二)电弧电压当其它条件不变时，电弧电压增长，焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有减少，见图130。这是因为电弧电压增加意味着电弧K度的增加，因此电弧摆动范围扩大而导致焊缝宽度增加。其次，弧长增加后，电弧的热量损失加大，所以用来熔化母材和焊丝的热量减少，相应焊缝厚度和余高就略有减小。图130 电弧电

56、压对焊缝形状的影响由此可见，电流是决定焊缝厚度的主要因素，而电压则是影响焊缝宽度的主要因素。因此，为得到良好的焊缝形状，即得到符合要求的焊缝成形系数，这两个因素是互相制约的，即一定的电流要配合一定的电压，不应该将一个参数在大范围内任意变动。(三)焊接速度焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影响。当焊接速度增加时，焊缝厚度和焊缝宽度都大为下降，见图131。这是因为焊接速度增加时，焊缝中单位时间内输入的热量减少了。图131 焊接速度对焊缝形状的影响从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好。但当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得进一步提高焊接电流和电弧电压，所以，这三个工艺参数应该综合在一起进行选用

57、。(四)其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响电弧焊除了上述三个主要的工艺参数外，其它一些工艺参数及因素对焊缝形状也具有一定的影响。(1)电极直径和焊丝外伸长 当其它条件不变时，减小电极(焊丝)直径不仅使电弧截面减小，而且还减小了电弧的摆动范围，所以焊缝厚度和焊缝宽度都将减小。焊丝外伸长是指从焊丝与导电嘴的接触点到焊丝末端的长度，即焊丝上通电部分的长度。当电流在焊丝的外伸长上通过时，将产生电阻热。因此，当焊丝外伸长增加时，电阻热也将增加，焊丝熔化加快，因此余高增加。焊丝直径愈小或材料电阻率愈大时，这种影响愈明显。实践证明，对于结构钢焊丝来说，直径为5mm以上的粗焊丝，焊丝的外伸长在60150mm范

58、围内变动时，实际上可忽略其影响。但焊丝直径小于3mm时，焊丝外伸长波动范围超过510mm时，就可能对焊缝成形产生明显的影响。不锈钢焊丝的电阻率很大，这种影响就更大。因此，对细焊丝，特别是不锈钢熔化电极弧焊时，必须注意控制外伸长的稳定。(2)电极(焊丝)倾角焊接时，电极(焊丝)相对于焊接方向可以倾斜一个角度。当电极(焊丝)的倾角顺着焊接方向时叫后倾；逆着焊接方向时叫前倾，见图132(a)、(b)。电极(焊丝)前倾时，电弧力对熔池液体金属后排作用减弱，熔池底部液体金属增厚了，阻碍了电弧对熔池底部母材的加热，故焊缝厚度减小。同时，电弧对熔池前部未熔化母材预热作用加强，因此焊缝宽度增加，余高减小，前倾

59、角度。愈小，这一影响愈明显，见图132(c)。图132 电极(焊丝)倾角对焊缝形状的影响(a)后倾 (b)前倾 (c)前倾倾角的影响电极(焊丝)后倾时，情况与上述相反。(3)焊件倾角 焊件相对水平面倾斜时，焊缝的形状可因焊接方向不同而有明显差别。焊件倾斜后，焊接方法可分为两种：从高处往低处焊叫下坡焊；从低处往高处焊叫上坡焊，见图133(a)(b)。图133 焊件倾角对焊缝形状的影响(a)下坡焊 (b)上坡焊 (c)下坡焊时焊件倾角的影响(d)上坡焊时焊件倾角的影响当进行上坡焊时，熔池液体金属在重力和电弧力作用下流向熔池尾部，电弧能深入到加热熔池底部的金属，因而使焊缝厚度和余高都增加。同时，熔池

60、前部加热作用减弱，电弧摆动范围减小，因此焊缝宽度减小。上坡角度愈大，影响也愈明显。上坡角度。612时，焊缝就会因余高过大，两侧出现咬边而使成形恶化，见图133(d)。因此，在自动电弧焊时，实际上总是尽量避免采用上坡焊。下坡焊的情况正好相反，即焊缝厚度和余高略有减小，而焊缝宽度略有增加。因此倾角。68的下坡焊可使表面焊缝成形得到改善，手弧焊焊薄板时，常采用下坡焊，一方面是避免焊件烧穿，另一方面可以得到光滑的焊缝表面成形。如果倾角过大，则会导致未焊透和熔池铁水溢流，使焊缝成形恶化，见图133(c)。(4)坡口形状 当其它条件不变时，增加坡口深度和宽度时，焊缝厚度略有增加，焊缝宽度略有增加，而余高显