电焊设备及工艺介绍教学课件

《电焊设备及工艺介绍》《电焊设备及工艺介绍》用清洁能源改变世界一.概念焊接是通过加热或加压（或两者并用），使工件产生原子间结合的一种连接方法二.分类按焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法划分为三大类，即熔焊、压焊和钎焊用清洁能源改变世界一.概念熔化焊电弧焊电渣焊激光焊等离子焊电子束焊铸焊气焊熔化焊手工电弧焊埋弧焊气体保护焊将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。熔化焊电弧焊电渣焊激光焊等离子焊电子束焊铸焊气焊熔化焊压力焊在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。电阻焊冷压焊高频焊超声波焊扩散焊爆炸焊摩擦焊压力焊对焊点焊缝焊压力焊在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。电阻焊钎焊采用熔点低于被焊金属的钎料（填充金属）熔化之后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。钎焊过程中被焊工件不熔化，且一般没有塑性变形。钎焊软钎焊硬钎焊钎焊采用熔点低于被焊金属的钎料（填充金属）熔化之后，填充接头目前：现代焊接方法中应用最为广泛、最为重要的一类焊接方法是电弧焊。电弧焊在焊接生产劳动总量中所占比例一般在60%以上电弧焊：电弧：在工件与焊条两电极之间的气体介质中持续强烈的放电现象

利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程三.电弧焊目前：现代焊接方法中应用最为广泛、最为重要的一类焊接方法是电焊条电弧焊焊条电弧焊（即手工电弧焊）是利用焊条与工件间产生电弧热，手工操作将工件和焊条熔化而进行焊接的方法。焊条电弧焊是最常用的焊接方法。优点：设备简单，操作方便、灵活，并可实现全方位焊接。尤适用于形状复杂、尺寸小、焊缝短或弯曲及难以实现自动化焊接的焊件。焊条电弧焊焊条电弧焊（即手工电弧焊）是利用焊条与工件间产生电焊接常用的工具电焊手套焊钳面罩电焊锤主要是隔热，耐磨，防止飞溅物烫伤，阻挡辐射，同时有一定的绝缘性能1.眼睛保护2.面部防护3.呼吸防护作用是夹持电焊条，焊接时传导焊接电流的器械主要敲击焊渣焊接常用的工具电焊手套焊钳面罩电焊锤主要是隔热，耐磨，防止飞焊接设备-交流焊机交流电焊机是一种特殊的降压变压器（如图）。它将电源电压（220伏或380伏）降至空载时的60～70伏，工作电压为30伏，它能输出很大的电流，从几十安培到几百安培。根据焊接需要，能调节电流大小。

交流电焊机其优点为：结构简单、价格便宜、使用方便，缺点为焊接时焊接的电弧不够稳定。焊接设备-交流焊机交流电焊机是一种特殊的降压变压器（如图）直流焊机直流电焊机目前常用的是弧焊整流器和弧焊逆变器。直流电焊机有两种接法。当工件接正极，焊条接负极时称正接法。若工件接负极，焊条接正极则称反接法。由于电弧正极区的温度高，负极区的温度低，因此正接法时，工件的温度高，用于焊接黑色金属；反接法用于焊接有色金属和薄钢板。直流焊机直流电焊机目前常用的是弧焊整流器和弧焊逆变器。电焊条电焊条由金属芯（即焊芯）和外层涂敷的药皮两部分组成。焊芯：起导电和填充焊缝作用，与熔化的母材共同形成焊缝规格:直径1.6mm—8mm之间，常用φ2.5—φ6mm。药皮:提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；防止焊缝金属氧化，补充合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。焊条可按熔渣性质分为酸性焊条和碱性焊条两大类电焊条电焊条由金属芯（即焊芯）和外层涂敷的药皮两部分组成。焊1.酸性焊条：药皮熔渣中酸性氧化物比碱性氧化物多的焊条。缺点：（1)焊缝质量较低，力学性能较低。（2）脱O、S、P能力差，氧化程度较高。优点：（1）工艺性较好。（2）内部气孔和杂质较少。（3）成本较低。主要用于非重要构件。

2.碱性焊条：熔渣中碱性氧化物比酸性氧化物多的焊条。由于用碱性焊条焊接时焊缝中含氢量极低，故又称低氢焊条。优点：焊缝质量高、抗冲击能力强缺点：（1）操作性差。焊前需烘干焊件，仔细清理焊件坡口，不允许残留有油、锈和氧化皮等脏物。（2）电弧不稳定。（3）价格高适合于焊接重要结构件。1.酸性焊条：药皮熔渣中酸性氧化物比碱性氧化物多的焊条。焊条直径的选择焊条直径的选择主要是根据工件厚度和焊接位置来确定：①工件厚度焊条的直径要根据工件厚度进行变化，工件越厚，焊条直径应越大，参见下例:

工件厚度(mm)<22～34～66～10>10焊条直径(mm)23.23.2～44～55～6②焊接位置平焊时，焊条直径不受限制；立焊时，焊条直径d≤5mm；横焊、仰焊时，焊条直径d≤4mm；焊条直径的选择焊条直径的选择主要是根据工件厚度和焊接位置来确焊接过程焊接前，把工件和焊钳分别接在电焊机两极上，并用焊钳夹持焊条。焊接时，让焊条和工件进行接触，并迅速提高焊条一定距离，在焊条和工件之间即可形成电弧。电能以电弧的形式转化成热能，并利用转化成的热能使焊条末端和工件表面熔化形成熔池。随着焊接不断的进行，新的熔池不断产生，原有熔池会不断的冷却、凝固，形成焊缝。焊接过程焊接前，把工件和焊钳分别接在电焊机两极上，并用焊钳夹焊接电流的选择焊接电流主要根据焊条直径和焊缝空间位置来进行选择，其大小通常按经验公式来计算：

I=Kd

式中：I---焊接电流（A）

K---经验系数，一般取30～50

d---焊条直径(mm)焊接电流的选择焊接电流主要根据焊条直径和焊缝空间位置来进行选焊接速度和电弧长度的选择焊接速度和电弧长度，视操作情况灵活掌握，一般不作规定，一般应采用短电弧焊接（电弧长度小于焊条直径），焊接速度应均匀合适，既要保证焊透又要避免烧穿，同时还要使焊缝外形尺寸合乎要求。焊接速度和电弧长度的选择焊接速度和电弧长度，视操作情况灵活掌操作技术--引弧引弧就是使焊条和工件之间产生稳定的电弧，方法有两种：划擦法和敲击法。用敲击法引弧时将焊条未端与工件表面接触形成短路，然后将焊条向上迅速提起2～4mm的距离，电弧即被引燃。操作技术--引弧引弧就是使焊条和工件之间产生稳定的电弧，方法运条在焊接过程中，焊条应做三个方向的运动，即：焊条向下的送进运动，焊条沿焊接方向的前进运动和焊条的左右摆动。如图所示。基本运条方法运条在焊接过程中，焊条应做三个方向的运动，即：焊条向下的收尾为了填满弧坑而采用的一些运条方法：1.画圈收尾法2.反复引弧收尾法3.反向运条法(1)画圈收尾法：焊条移至焊缝终点时，作圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。此法适用于厚板收尾。(2)反复断弧收尾法：焊条移至焊缝终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。此法一般适用于薄板和大电流焊接，但碱性焊条不宜使用此法，因为容易产生气孔。(3)回焊收尾法：:焊条移至焊缝收尾处即停住，并且改变焊条角度回焊一小段。此法适用于碱性焊条。收尾为了填满弧坑而采用的一些运条方法：(1)画圈收尾法：焊手工电弧焊常见焊接缺陷一、种类手工电弧焊常见焊接缺陷主要有：夹渣、咬边、气孔、裂纹、未焊透、焊瘤六种。二、特点手工电弧焊常见焊接缺陷一、种类形成主要原因1、夹渣焊接电流偏小，工件焊前清理不好。2、咬边焊接电流较大，角焊时角度不对。3、气孔电流过小，工件表面未清理干净，电弧过长，焊条受潮。4、裂纹焊条与工件材料不一致，焊接顺序不对。5、未焊透电流太小，坡口角度太小，钝边太厚，焊条直径过大。6、焊瘤电弧拉得太长，焊速太慢，焊条角度和运条方法不正确。形成主要原因焊接接头的工艺设计一、焊缝布置

1、尽可能分散布置焊缝。如图所示。焊缝集中分布容易使接头过热，材料的力学性能降低。两条焊缝的间距一般要求大于三倍或五倍的板厚，且不小于100mm。

（a）不合理（b）合理焊接接头的工艺设计一、焊缝布置2、尽量减少焊缝数量。采用型材、管材、冲压件、锻件和铸钢件等作为被焊材料。这样不仅能减小焊接应力和变形，还能减少焊接材料消耗，提高生产率。如图所示箱体构件，如采用型材（图b）或冲压件（图c）焊接，可较板材（图a）减少两条焊缝。（a）（b）（c）2、尽量减少焊缝数量。采用型材、管材、冲压件、锻件和铸钢件等

3、尽可能对称分布焊缝。如图所示。焊缝的对称布置可以使各条焊缝的焊接变形相抵销，对减小梁柱结构的焊接变形有明显的效果。（a）不合理（b）合理

4、焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位。如图所示。以防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力而开裂。不可避免时，应附加刚性支承，以减小焊缝承受的应力。4、焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位。如图所示。以防止焊5、焊缝转接处必须设计成平缓过渡，不要形成尖角，因为尖角易形成应力集中。转角形式如下图所示。5、焊缝转接处必须设计成平缓过渡，不要形成尖角，因为尖角易形6、焊缝应尽量避开机械加工面。一般情况下，焊接工序应在机械加工工序之前完成，以防止焊接损坏机械加工表面。此时焊缝的布置也应尽量避开需要加工的表面，因为焊缝的机械加工性能不好，且焊接残余应力会影响加工精度。如果焊接结构上某一部位的加工精度要求较高，又必须在机械加工完成之后进行焊接工序时，应将焊缝布置在远离加工面处，以避免焊接应力和变形对已加工表面精度的影响，如图所示。（a）不合理（b）合理6、焊缝应尽量避开机械加工面。一般情况下，焊接工序应在机械加7、焊缝位置应便于施焊，有利于保证焊缝质量焊缝可分平焊缝、横焊缝、立焊缝和仰焊缝四种型式，如下图所示。其中平焊缝的施焊操作最方便、焊接质量最易保证，因此在布置焊缝时应尽量使焊缝能在水平位置进行焊接。平焊横焊立焊仰焊7、焊缝位置应便于施焊，有利于保证焊缝质量二、焊接接头型式和坡口型式的选择

1．焊接接头型式的选择接头型式：如下页图所示：其中对接接头是焊接结构中使用最多的一种形式，接头上应力分布比较均匀，焊接质量容易保证，但对焊前准备和装配质量要求相对较高。

角接接头便于组装，能获得美观的外形，但其承载能力较差，通常只起连接作用，不能用来传递工作载荷。

T形接头也是一种应用广泛的接头型式。

搭接接头便于组装，常用于对焊前准备和装配要求简单的结构，但焊缝受剪切力作用，应力分布不均，承载能力较低，且结构重量大，不经济。在结构设计时，设计者应综合考虑结构形状、使用要求、焊件厚度、变形大小、焊接材料的消耗量、坡口加工的难易程度等因素，以确定接头型式和总体结构型式。二、焊接接头型式和坡口型式的选择a）对接接头（b）角接接头（c）T形接头（d）搭接接头a）对接接头（b）角接接头（c）T形接头（d）搭2.焊接坡口型式的选择为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将焊件接头边缘加工成一定形状的坡口。坡口型式的选择主要根据板厚和采用的焊接方法确定，同时兼顾焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工条件等，以提高生产率和降低成本。不同厚度金属材料对接时，如果厚度差超过允许值，应在较厚板料上加工出单面或双面斜边的过渡形式，如图所示。2.焊接坡口型式的选择为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将焊件手工电弧焊板厚6mm以上对接时，一般要开设坡口，对于重要结构，板厚超过3mm就要开设坡口。厚度相同的工件常有几种坡口型式可供选择，Y型和U型坡口只需一面焊，可焊到性较好，但焊后角变形大，焊条消耗量也大些。双Y型和双面U型坡口两面施焊，受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小，在板厚相同的情况下，双Y形坡口比Y形坡口节省焊接材料1/2左右，但必须两面都可焊到，所以有时受到结构形状限制。U型和双面U型坡口根部较宽，容易焊透，且焊条消耗量也较小，但坡口制备成本较高，一般只在重要的受动载的厚板结构中采用手工电弧焊板厚6mm以上对接时，一般要开设坡口，对于重要结构《电焊设备及工艺介绍》《电焊设备及工艺介绍》用清洁能源改变世界一.概念焊接是通过加热或加压（或两者并用），使工件产生原子间结合的一种连接方法二.分类按焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法划分为三大类，即熔焊、压焊和钎焊用清洁能源改变世界一.概念熔化焊电弧焊电渣焊激光焊等离子焊电子束焊铸焊气焊熔化焊手工电弧焊埋弧焊气体保护焊将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。熔化焊电弧焊电渣焊激光焊等离子焊电子束焊铸焊气焊熔化焊压力焊在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。电阻焊冷压焊高频焊超声波焊扩散焊爆炸焊摩擦焊压力焊对焊点焊缝焊压力焊在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。电阻焊钎焊采用熔点低于被焊金属的钎料（填充金属）熔化之后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。钎焊过程中被焊工件不熔化，且一般没有塑性变形。钎焊软钎焊硬钎焊钎焊采用熔点低于被焊金属的钎料（填充金属）熔化之后，填充接头目前：现代焊接方法中应用最为广泛、最为重要的一类焊接方法是电弧焊。电弧焊在焊接生产劳动总量中所占比例一般在60%以上电弧焊：电弧：在工件与焊条两电极之间的气体介质中持续强烈的放电现象

利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程三.电弧焊目前：现代焊接方法中应用最为广泛、最为重要的一类焊接方法是电焊条电弧焊焊条电弧焊（即手工电弧焊）是利用焊条与工件间产生电弧热，手工操作将工件和焊条熔化而进行焊接的方法。焊条电弧焊是最常用的焊接方法。优点：设备简单，操作方便、灵活，并可实现全方位焊接。尤适用于形状复杂、尺寸小、焊缝短或弯曲及难以实现自动化焊接的焊件。焊条电弧焊焊条电弧焊（即手工电弧焊）是利用焊条与工件间产生电焊接常用的工具电焊手套焊钳面罩电焊锤主要是隔热，耐磨，防止飞溅物烫伤，阻挡辐射，同时有一定的绝缘性能1.眼睛保护2.面部防护3.呼吸防护作用是夹持电焊条，焊接时传导焊接电流的器械主要敲击焊渣焊接常用的工具电焊手套焊钳面罩电焊锤主要是隔热，耐磨，防止飞焊接设备-交流焊机交流电焊机是一种特殊的降压变压器（如图）。它将电源电压（220伏或380伏）降至空载时的60～70伏，工作电压为30伏，它能输出很大的电流，从几十安培到几百安培。根据焊接需要，能调节电流大小。

交流电焊机其优点为：结构简单、价格便宜、使用方便，缺点为焊接时焊接的电弧不够稳定。焊接设备-交流焊机交流电焊机是一种特殊的降压变压器（如图）直流焊机直流电焊机目前常用的是弧焊整流器和弧焊逆变器。直流电焊机有两种接法。当工件接正极，焊条接负极时称正接法。若工件接负极，焊条接正极则称反接法。由于电弧正极区的温度高，负极区的温度低，因此正接法时，工件的温度高，用于焊接黑色金属；反接法用于焊接有色金属和薄钢板。直流焊机直流电焊机目前常用的是弧焊整流器和弧焊逆变器。电焊条电焊条由金属芯（即焊芯）和外层涂敷的药皮两部分组成。焊芯：起导电和填充焊缝作用，与熔化的母材共同形成焊缝规格:直径1.6mm—8mm之间，常用φ2.5—φ6mm。药皮:提高电弧稳定性；防止空气对熔化金属的有害作用；防止焊缝金属氧化，补充合金元素，以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。焊条可按熔渣性质分为酸性焊条和碱性焊条两大类电焊条电焊条由金属芯（即焊芯）和外层涂敷的药皮两部分组成。焊1.酸性焊条：药皮熔渣中酸性氧化物比碱性氧化物多的焊条。缺点：（1)焊缝质量较低，力学性能较低。（2）脱O、S、P能力差，氧化程度较高。优点：（1）工艺性较好。（2）内部气孔和杂质较少。（3）成本较低。主要用于非重要构件。

2.碱性焊条：熔渣中碱性氧化物比酸性氧化物多的焊条。由于用碱性焊条焊接时焊缝中含氢量极低，故又称低氢焊条。优点：焊缝质量高、抗冲击能力强缺点：（1）操作性差。焊前需烘干焊件，仔细清理焊件坡口，不允许残留有油、锈和氧化皮等脏物。（2）电弧不稳定。（3）价格高适合于焊接重要结构件。1.酸性焊条：药皮熔渣中酸性氧化物比碱性氧化物多的焊条。焊条直径的选择焊条直径的选择主要是根据工件厚度和焊接位置来确定：①工件厚度焊条的直径要根据工件厚度进行变化，工件越厚，焊条直径应越大，参见下例:

工件厚度(mm)<22～34～66～10>10焊条直径(mm)23.23.2～44～55～6②焊接位置平焊时，焊条直径不受限制；立焊时，焊条直径d≤5mm；横焊、仰焊时，焊条直径d≤4mm；焊条直径的选择焊条直径的选择主要是根据工件厚度和焊接位置来确焊接过程焊接前，把工件和焊钳分别接在电焊机两极上，并用焊钳夹持焊条。焊接时，让焊条和工件进行接触，并迅速提高焊条一定距离，在焊条和工件之间即可形成电弧。电能以电弧的形式转化成热能，并利用转化成的热能使焊条末端和工件表面熔化形成熔池。随着焊接不断的进行，新的熔池不断产生，原有熔池会不断的冷却、凝固，形成焊缝。焊接过程焊接前，把工件和焊钳分别接在电焊机两极上，并用焊钳夹焊接电流的选择焊接电流主要根据焊条直径和焊缝空间位置来进行选择，其大小通常按经验公式来计算：

I=Kd

式中：I---焊接电流（A）

K---经验系数，一般取30～50

d---焊条直径(mm)焊接电流的选择焊接电流主要根据焊条直径和焊缝空间位置来进行选焊接速度和电弧长度的选择焊接速度和电弧长度，视操作情况灵活掌握，一般不作规定，一般应采用短电弧焊接（电弧长度小于焊条直径），焊接速度应均匀合适，既要保证焊透又要避免烧穿，同时还要使焊缝外形尺寸合乎要求。焊接速度和电弧长度的选择焊接速度和电弧长度，视操作情况灵活掌操作技术--引弧引弧就是使焊条和工件之间产生稳定的电弧，方法有两种：划擦法和敲击法。用敲击法引弧时将焊条未端与工件表面接触形成短路，然后将焊条向上迅速提起2～4mm的距离，电弧即被引燃。操作技术--引弧引弧就是使焊条和工件之间产生稳定的电弧，方法运条在焊接过程中，焊条应做三个方向的运动，即：焊条向下的送进运动，焊条沿焊接方向的前进运动和焊条的左右摆动。如图所示。基本运条方法运条在焊接过程中，焊条应做三个方向的运动，即：焊条向下的收尾为了填满弧坑而采用的一些运条方法：1.画圈收尾法2.反复引弧收尾法3.反向运条法(1)画圈收尾法：焊条移至焊缝终点时，作圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。此法适用于厚板收尾。(2)反复断弧收尾法：焊条移至焊缝终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。此法一般适用于薄板和大电流焊接，但碱性焊条不宜使用此法，因为容易产生气孔。(3)回焊收尾法：:焊条移至焊缝收尾处即停住，并且改变焊条角度回焊一小段。此法适用于碱性焊条。收尾为了填满弧坑而采用的一些运条方法：(1)画圈收尾法：焊手工电弧焊常见焊接缺陷一、种类手工电弧焊常见焊接缺陷主要有：夹渣、咬边、气孔、裂纹、未焊透、焊瘤六种。二、特点手工电弧焊常见焊接缺陷一、种类形成主要原因1、夹渣焊接电流偏小，工件焊前清理不好。2、咬边焊接电流较大，角焊时角度不对。3、气孔电流过小，工件表面未清理干净，电弧过长，焊条受潮。4、裂纹焊条与工件材料不一致，焊接顺序不对。5、未焊透电流太小，坡口角度太小，钝边太厚，焊条直径过大。6、焊瘤电弧拉得太长，焊速太慢，焊条角度和运条方法不正确。形成主要原因焊接接头的工艺设计一、焊缝布置

1、尽可能分散布置焊缝。如图所示。焊缝集中分布容易使接头过热，材料的力学性能降低。两条焊缝的间距一般要求大于三倍或五倍的板厚，且不小于100mm。

（a）不合理（b）合理焊接接头的工艺设计一、焊缝布置2、尽量减少焊缝数量。采用型材、管材、冲压件、锻件和铸钢件等作为被焊材料。这样不仅能减小焊接应力和变形，还能减少焊接材料消耗，提高生产率。如图所示箱体构件，如采用型材（图b）或冲压件（图c）焊接，可较板材（图a）减少两条焊缝。（a）（b）（c）2、尽量减少焊缝数量。采用型材、管材、冲压件、锻件和铸钢件等

3、尽可能对称分布焊缝。如图所示。焊缝的对称布置可以使各条焊缝的焊接变形相抵销，对减小梁柱结构的焊接变形有明显的效果。（a）不合理（b）合理

4、焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位。如图所示。以防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力而开裂。不可避免时，应附加刚性支承，以减小焊缝承受的应力。4、焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位。如图所示。以防止焊5、焊缝转接处必须设计成平缓过渡，不要形成尖角，因为尖角易形成应力集中。转角形式如下图所示。5、焊缝转接处必须设计成平缓过渡，不要形成尖角，因为尖角易形6、焊缝应尽量避开机械加工面。一般情况下，焊接工序应在机械加工工序之前完成，以防止焊接损坏机械加工表面。此时焊缝的布置也应尽量避开需要加工的表面，因为焊缝的机械加工性能不好，且焊接残余应力会影响加工精度。如果焊接结构上某一部位的加工精度要求较高，又必须在机械加工完成之后进行焊接工序时，应将焊缝布置在远离加工面处，以避免焊接应力和变形对已加工表面精度的影响，如图所示。（a）不合理（b）合理6、焊缝应尽量避开机械加工面。一般情况下，焊接工序应在机械加7、焊