华理焊接课程知识点精要

华理焊接课程知识点精要课程内容焊接概述手工电弧焊气焊与气割焊接工艺知识焊接操作技术其他常用焊接方法简介概述焊接定义焊接是将两个与以上分离的工件材料通过局部加热、加压（或两者并用），使其连接成牢固而不可拆卸的整体的加工方法。焊接用或不用填充材料，使焊件达到原子结合，是一种重要的金属加工工艺，属于热加工的范畴。焊接方法与分类

焊接方法很多。按焊接过程的物理工艺特点不同可分为三大类。

a.熔化焊（FuseWelding）b.压力焊（PressureWelding）c.钎焊（BrazeWelding）焊接特点优点：焊接工作方便灵活，比铆接节省材料，生产率高。对复杂工件，焊接能以小拼大、化繁为简，简化工艺。焊接的连接刚性大、整体性好、密封性好，能耐高温高压，具有优良的力学性能。缺点：焊接也存在一些问题。例如焊后零件不可拆，更换修理不方便。如果焊接工艺不当，焊接接头的组织性能不均匀，焊后工件存在残余应力，会产生变形。容易形成裂纹、气孔、夹渣、咬边、焊穿等各类焊接缺陷。焊接应用

在许多工业部门，广泛采用焊接技术制造各种金属结构件。例如：建筑、桥梁、船舶、车辆、飞机、火箭、电子、锅炉、管道、压力容器等。此外，焊接还可用来对工件进行修补和修复。手工电弧焊

手工电弧焊（SMAW）也称焊条电弧焊，是熔化焊中最基本、最简单、最常见的焊接方法。它是利用焊条与焊件之间产生的电弧热量，将焊条和焊件熔化，从而获得牢固接头的一种手工焊接方法。焊接过程

首先将电焊机的输出端两级分别与焊件和焊钳连接（如图所示）。再用焊钳夹持焊条。焊接时在焊条与焊件之间引出电弧，高温电弧将焊条端头与焊件局部熔化而形成熔池。然后，熔池迅速冷却凝固形成焊缝，促使分离的两块焊件牢固地连接成一整体。焊条的药皮熔化后形成熔渣覆盖在熔池上，冷却后，熔渣形成渣壳覆盖在焊缝上保护焊缝。最后将渣壳清除，完成焊接过程。焊接电弧

焊接电弧是在焊条端与焊件之间的空气电离区内产生的一种气体持续强烈稳定的放电现象。焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。a.阴极区阴极区是电子发射区。发射电子需消耗一定能量。阴极区约占电弧总热量的36%，其平均温度为2400K。b.阳极区阳极区主要发射正离子。其约占电弧总热量的43%，平均温度为2600K。c.弧柱区弧柱区产生的热量仅占电弧总热量的21%左右，但弧柱区内温度却高达5000K~8000K。弧柱周围温度低，大部分热量散失在周围空气中。手工电弧焊设备

手工电弧焊设备是电焊机。它是焊接电弧的电源。电焊机按产生电流不同，分交流电焊机和直流电焊机两大类。交流电焊机直流电焊机电焊机型号含义交流电焊机以BX1—300为例：B——电源种类（焊接变压器）X——电源特性（下降特性）1——系列品种（动铁芯式）300——额定电流（300A）直流电焊机以ZXG—500为例：Z——电源种类（弧焊整流器）X——电源特性（下降特性）G——整流方式（硅整流）500——额定电流（500A）手弧焊的焊接电源特性（1）具有陡降特性。（一般用电设备要求电源电压不随负载变化而变化，近似水平特性。）（2）具有一定的空载电压以满足引弧需求。（一般空载电压约为60~80V，这样既能顺利引弧，又对人身比较安全。）（3）能限制短路电流。（一般不超过焊接电流的1.5倍。）（4）电焊机应能在一定范围内调节焊接电流的大小。电焊条

电焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极，它由焊芯和药皮两部分组成。

焊条的作用焊芯药皮充当电极导电填补焊缝金属稳定电弧保护焊缝冶金处理焊条的分类

焊条按焊芯材料的不同可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍与镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条等。按药皮种类的不同，分酸性焊条和碱性焊条两大类。焊条型号含义焊条的型号（牌号）酸性焊条碱性焊条型号E4303（牌号J422）型号E5015（牌号J507）E——表示焊条43——焊缝金属抗拉强度σb≥43Kgf/mm20——全位置焊接3——药皮成分为钛钙型，交直流两用E——表示焊条50——焊缝金属抗拉强度σb≥50Kgf/mm21——全位置焊接5——药皮成分为低氢钠型，直流反接注：焊条型号中第三位数字“0”或“1”表示适用于全位置焊接，“2”表示适用于平焊和平角焊，“4”表示适用于向下立焊。气焊一、气焊过程与应用特点1.气焊原理气焊是利用可燃气体乙炔和助燃气体氧气混合燃烧的高温火焰进行焊接的一种方法。2.气焊过程乙炔与氧气在焊炬中混合均匀后，从焊嘴喷出燃烧，将工件与焊丝熔化形成熔池，冷凝后形成焊缝，气焊燃烧时产生大量CO2气体与CO气体包围熔池，排开空气，有保护熔池的作用。气焊特点与应用范围优点：设备简单，移动方便，在无电力供应区也可方便进行焊接焊接铸铁和部分有色金属时，焊缝质量好缺点：热量较分散，热影响区及变形大生产率较低，不宜焊接较厚金属某种金属气焊火焰中，氧、氢等气体与熔化金属发生作用，会降低焊缝性能难以实现自动化应用范围气焊火焰的温度比手工电弧焊低，最高温度约3150℃左右，热量比较分散。所以气焊适用于3mm以下薄板和有色金属焊接。气焊气体气焊气体由可燃气体与助燃气体组成。1.可燃气体可用乙炔、煤气、石油气和氢气等。由于乙炔与氧气反应温度最高，燃烧温度最高可达3150℃，且火焰最集中，是理想的焊接热源，故应用最广。乙炔（C2H2）是碳氢化合物，是一种无色的可燃性气体，比空气稍轻。纯乙炔是无色无味的，但商用乙炔具有难闻的臭鸡蛋味。乙炔在空气中燃烧，产生巨热、黄色、明亮和冒烟的火焰。从安全角度，乙炔压缩应低于103kPa，乙炔罐内放置了大量饱和丙酮，以溶解乙炔，这样乙炔可比原来压缩10倍以上也不产生危险。2.助燃气体氧气（O2）是助燃气体。它无色、无臭、无味，能与许多元素反应形成氧化物，是一种活性气体。氧气由专门的制氧车间生产，用钢瓶高压储存和运输，瓶内压力一般高达(150Kg/cm2)。纯氧与易燃易爆物接触产生激烈反应，引起爆炸等事故，必须高度注意安全。

气焊设备

气焊设备主要由乙炔瓶、氧气瓶、减压器、回火防止器和焊炬组成。气焊火焰

气焊火焰因混合气体中氧气和乙炔所占的比例不同，可分为中性焰、碳化焰和氧化焰。

气割一、气割的原理与过程气割是利用可燃气体（乙炔）与氧气混合燃烧的火焰热能，将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方法。金属的气割可分为预热、燃烧、吹渣三个阶段，其过程实质是金属在纯氧中的燃烧过程，而不是熔化过程。气割对材料的要求1.被切割金属的燃点必须低于熔点2.金属氧化物的熔点低于金属的熔点且流动性好3.金属在燃烧时放出的热量足以预热周围金属气割割炬与气割过程

气割除了割炬构造与气焊焊炬不同之外，其余几乎完全一样。气割割炬比焊炬多一根切割氧气管和一个切割氧气阀门，割嘴出口处有两条通道，如下图所示。

气割操作时先打开预热氧与乙炔阀门，点燃预热火焰，将火焰调至中性焰，再将工件起割处加热至桔红色或亮黄色（约1300℃）。然后打开切割氧阀门，在切割氧的作用下，高温金属剧烈燃烧（氧化反应），高压氧射流将切口处的金属及其氧化物吹除，形成气割切口。

气割的特点与应用

与其他切割方法相比，氧—乙炔气割最大的好处是灵活方便，适应性强。它可在任意位置、任意方向切割任意形状的工件。使用设备简单、操作方便，生产率高，切口质量好。可进行半自动或全自动切割。但其缺点是对材料的适用范围有限。焊接工艺知识1.焊接接头型式2.焊缝空间位置3.焊件坡口型式一般工件厚度≥6mm时，为保证焊透，需开坡口。常见的坡口型式有I型（不开坡口）、U型、V型、X型、K型等。4.焊接规范a.焊条直径——主要根据焊件厚度、焊接位置、焊接层等选择焊条直径。厚焊件用粗焊条，薄焊件用细焊条。一般，立、横、仰焊比平焊焊条细。b.焊接电流——根据焊条直径粗选焊接电流。细焊条选用小电流，粗焊条选用大电流。同时还要考虑焊件厚度、接头型式、焊接位置和环境温度等。通过试焊和观察焊条的熔化情况与焊缝的形成情况最终确定焊接电流的大小。焊接实习用焊接电流的选择可参考以下经验公式：I=

(30~50)d式中I——焊接电流(A)d——焊条直径（mm）c.焊接层数、道数——焊接厚件时为填满整个接头坡口的焊缝金属，一般需采用多层多道焊。每层的厚度一般不超过4mm，厚度约等于焊条直径为宜。焊接操作技术（电焊）1.引弧引弧就是使焊条与工件之间引出电弧，并保持电弧稳定，这是进行焊接的前提，也是手工电弧焊操作的第一步。引弧方法有两种方式，即敲击法与摩擦法。两种方式都是先用焊条端与工件接触导电，然后迅速拉开一段很小的距离（一般在5mm以内），然后进一步控制高度（2~4mm，约等于焊条直径），即可形成稳定的电弧。2.平焊操作水平位置的焊接操作简称平焊。它是手工电弧焊最基本的操作。操作时，主要掌握三度，即电弧长度、焊条角度、焊接速度。a.电弧长度——电弧长度即焊条端部与起弧处工件表面的距离。电弧合理长度约等于焊条直径。（实习电弧长度约2~4mm）b.焊条角度——焊条与焊缝两次工件平面之间的夹角应相等。焊条与其行进方向的夹角约70°~80°。c.焊接速度——焊接速度应均匀而适当，且使焊缝的熔宽约等于焊条直径的两倍。（实习焊速约3~5mm/s）3.运条焊接运条可分为三个基本运动。一是焊条向下送进，送进速度应等于焊条熔化速度，以使弧长维持不变；二是焊条沿焊接方向匀速向前，其速度也就是焊接速度；三是横向摆动，以获得一定宽度的焊缝。具体的摆动运条方式多种多样，（如图所示）学生实习只需掌握直线形运条法即可。4.收尾一条焊缝焊到末尾即将结束时，如果直接拉断电弧，则在末尾处会形成弧坑。过深的弧坑会降低焊缝连接强度，甚至产生裂纹。常用的收弧方法有三种：a.划圈收弧法当电弧移至焊缝终端时，焊条端部作小圆周运动，此法适用于厚板焊接。用于薄板则结尾处有焊穿的危险。b.回焊收弧法当焊条移至焊缝收尾处停止但不熄弧，而是适当改变回焊角度，向回焊一小段（约10mm）距离，等弧坑填满后缓慢拉断电弧。此方法适用于碱性焊条。c.反复断弧法当焊至终点时，焊条在弧坑处反复熄弧—引弧数次，直到填满弧坑为止，此法适用于薄板焊接。焊接操作技术（气焊）1.点火、调节火焰与熄火点火时先微开氧气阀门，然后再开乙炔阀门，点燃火焰。这时火焰为碳化焰，可看到轮廓分明的三层。然后开大氧气阀门，火焰开始变短，淡白色的中间层逐步向白亮色转变。当调到两层刚好重合在一起，整个火焰制剩下中间白亮焰心和外面一层较暗的外焰时，即获得了所要求的中性焰。2.气焊平焊操作技术气焊一般用右手握焊炬，左手握焊丝，两手互相配合，沿焊缝向左向焊接或向右向焊接。焊炬、焊丝与焊缝之间保持正确的相对位置。起焊时，焊炬与工件呈90°角，对焊件进行预热。正常焊接时，焊炬角度保持30°~40°，离工件表面高度保持2~4mm。焊到结尾时，焊炬角度15°~20°。焊接将工件熔化后不断补充焊丝，始终保持熔池一定的大小。气焊安全1.氧气瓶严禁油脂，尽量远离易燃易爆物品；2.防止氧气瓶与乙炔瓶在阳光下暴晒，以防内部压力升高；3.氧气瓶、乙炔瓶防止撞击，直立放置时应该用链条固定；4.焊接时火焰不能调太小以防回火，要适当加大气体压力；5.焊嘴长时间使用被飞溅物玷污，出口局部堵塞，需尽快疏通焊嘴；6.焊嘴过热，要用冷水冷却；7.氧气瓶和乙炔瓶不能放在一起，距离一般不能小于5米。其他常用焊接方法简介钨极氩弧焊一、原理钨极氩弧焊（GTAW）是采用钨棒作为电极，利用氩气作保护气体的一种焊接方法，属于非熔化极氩弧焊。钨极氩弧焊在焊接过程中，电弧高温产生的热量熔化基本金属和焊丝，形成熔池，而氩气则在电弧周围形成保护层，使熔融金属、钨极端头和焊丝不与空气接触，待液态金属熔池凝固后形成焊缝。氩气属于惰性气体，它不与金属发生化学反应，故能充分保护金属熔池不被氧化。同时氩气在高温时不溶于液态金属，所以焊缝也不易生成气孔。基于上述特点，采用氩弧焊可获得较高质量的焊缝。二、特点优点：保护效果好，电弧稳定，焊缝质量高焊接变形和应力小易观察和操作，适用于全位置焊接可焊材料范围广生产率较高，易实现自动化。缺点：引弧困难，需采用高频引