模块二-焊接方法及工艺

模块二焊接方法及工艺课题一焊条电弧焊课题二气焊与气割课题三钨极氩弧焊课题四CO2气体保护焊课题五埋弧自动焊课题六其他焊接方法学习目标◎熟练掌握焊条电弧焊、气焊（割）的操作技能及操作要领◎熟悉手工钨极氩弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊的操作要领◎了解等离子弧焊（割）、电渣焊、钎焊课题一焊条电弧焊一、基础知识二、课题实施三、小结四、拓展训练焊条电弧焊是目前应用最为广泛的一种焊接方法。由于使用上非常灵活，无论是在焊接车间内，还是在野外施工现场，应用都非常普遍。焊条电弧焊操作技术是中级焊工都应该精通且熟练掌握的焊接技术。一、基础知识1．焊条电弧焊过程、特点及应用焊条电弧焊是利用电弧放电所产生的热量，将焊条和工件局部加热熔化，冷凝后，而完成焊接的。（1）过程。焊条电弧焊的过程如图2.1所示。图2.1焊条电弧焊过程示意图1—弧焊电源2—电缆3—焊钳4—焊条5—焊件6—电弧（2）焊条电弧焊的特点。①优点。a．操作灵活，可达性好，在空间任意位置的焊缝，凡是焊条操作能达到的地方，都能进行焊接。b．设备简单，使用方便，无论采用交流弧焊机或是直流弧焊机，焊工都能很容易的掌握，而且使用方便、简单，投资小。c．应用范围广，选择合适的焊条可以焊接许多常用的金属材料。②缺点。a．焊接质量不够稳定。焊接质量受焊工的操作技术、经验、情绪的影响，使焊接质量不够稳定。b．劳动条件差，焊工劳动强度大，还要受到弧光辐射、烟尘、臭氧、氮氧化合物、氟化物等有毒物质的危害。c．生产效率低。受焊工体能的影响，焊接工艺参数中焊接电流受到限制，加之辅助时间较长，所以焊接效率低。③应用。焊条电弧焊在国民经济各行业中得到广泛应用，特别是造船、锅炉、压力容器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中都大量使用焊条电弧焊，它可用来焊接低碳钢、低合金高强钢、高合金钢、有色金属等材料。2．焊接电弧（1）焊接电弧的概念。由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊件间的气体介质中，产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧，如图2.2所示。图2.2电弧示意图（2）焊接电弧的构造及静特性。①焊接电弧的构造。焊接电弧的构造可分为3个区域：阴极区、阳极区、弧柱区，如图2.3所示。图2.3焊接电弧的构造1—焊条2—阴极区3—弧柱区4—阳极区5—焊件②在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系，称为电弧的静特性，表示它们关系的曲线称为电弧静特性曲线，如图2.4所示。可以看到，电弧静特性曲线呈U形，故又称为U形曲线。

ab段为下降特性区，bc段为平特性区，cd段为上升特性区。图2.4电弧静特性曲线（3）电弧电压一般情况下，电弧电压总是和电弧长度成正比变化，当电弧长度增加时，电弧电压升高，其静特性曲线的位置也随之上升，如图2.5所示。图2.5不同电弧长度的电弧静特性曲线3．弧焊电源外特性在电弧稳定燃烧状态下，弧焊电源输出电压与输出电流之间的关系，称为弧焊电源的外特性。二、课题实施操作一了解焊条电弧焊设备1．弧焊电源满足条件焊条电弧焊的主要设备是弧焊电源，为使焊接电弧能够在要求的焊接电流下稳定燃烧，弧焊电源应满足下列要求。（1）必须有一定的空载电压，空载时直流不低于40V，交流不低于50V，但不高于100V。

（2）必须有陡降外特性，即随着输出电流的增加，输出电压降低。（3）适当的短路电流Id。Iwd=(1.25～2)Ih式中：Iwd—稳态短路电流（A）；Ih—焊接电流（A）。（4）应能方便调节焊接电流。（5）电焊机应具有良好的动态品质。2．电源种类焊条电弧焊电源按产生的电流种类，可分为交流电源和直流电源两大类。3．电焊机型号表示操作二焊条的选择焊条：指涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极。焊条由焊芯（金属芯）和药皮两部分组成，如图2.7所示。图2.7焊条组成示意图1—夹持端2—药皮3—焊芯4—引弧端1．焊芯焊条中被药皮包裹的金属芯称为焊芯。（1）焊芯的作用。①作为电极，传导焊接电流，产生电弧。②作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属，占整个焊缝金属的50%～70%。③添加合金元素。（2）焊芯的分类。按国家标准，制造焊芯的钢丝可分为：碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢钢丝以及铸铁、有色金属丝等。（3）焊芯的规格。通常所说的焊条直径是指焊芯直径。结构钢焊条直径为1.6～6.0mm，共有7种规格。生产上应用最多的是φ3.2、φ4.0、φ5.0mm3种规格。焊条长度是指焊芯长度，一般在200～550mm之间。2．药皮压涂在焊芯表面上的涂料层称为药皮。（1）药皮的作用。①改善焊接工艺性—易于引弧和再引弧，稳弧性好，减少飞溅，使焊缝成形美观。②机械保护作用—气保护和渣保护。③冶金处理渗合金作用—去除有害杂质（如O、H、S、P等），添加有益元素。（2）药皮的组成。一种焊条药皮配方中的原料可达上百种，主要分为矿物、钛合金及金属粉、有机物、化工产品4类。（2）药皮的组成。一种焊条药皮配方中的原料可达上百种，主要分为矿物、钛合金及金属粉、有机物、化工产品4类。3．焊条的分类、牌号及型号（1）焊条的分类。①按用途分可分为：碳钢焊条，低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条等。②按熔渣性质分可分为：酸性焊条和碱性焊条，酸性焊条和碱性焊条的特性对比如表2.1所示。表2.1 酸性焊条和碱性焊条的特性对比酸性焊条碱性焊条1．对水、铁锈的敏感性不大

2．电弧稳定，可用交流或直流施焊

3．焊接电流较大

4．可长弧操作

5．合金元素过渡效果差

6．熔深较浅，焊缝成形较好

7．熔渣呈玻璃状，脱渣较方便

8．焊缝的常、低温冲击韧度一般

9．焊缝的抗裂性较差

10．焊缝的含氢量较高，影响塑性

11．焊接时烟尘较少1．对水、铁锈的敏感性较大

2．须用直流反接施焊；药皮加稳弧剂后，可交、直流两用施焊

3．比同规格酸性焊条约小10%

4．须短弧操作，否则易引起气孔

5．合金元素过渡效果好

6．熔深稍深，焊缝成形一般

7．熔渣呈结晶状，脱渣不及酸性焊条

8．焊缝的常、低温冲击韧度较高

9．焊缝的抗裂性好

10．焊缝的含氢量低

11．焊接时烟尘稍多a．酸性焊条：指熔渣以酸性氧化物（如SiO2、TiO2等）为主的焊条。b．碱性焊条：指熔渣以碱性氧化物（如CaO、FeO、MgO等）和萤石（CaF2）为主的焊条。（2）焊条的牌号及型号。①焊条型号是国家标准规定的代号。②焊条牌号是焊条行业统一的代号。a．其中符号表示焊条的类型；b．前两位数字表示各大类中的若干小类（结构钢焊条表示焊缝金属抗拉强度的最小值，单位为10MPa）；c．最后一位数字表示药皮类型及焊接电源种类，如表2.2所示。表2.2 焊条牌号编制方法焊

条

类

型表

示

符

号第一、二位数字第三位数字结构钢焊条J焊缝金属抗拉强度等级药皮类型和焊接电源种类不锈钢焊条G—铬不锈钢第一位数字—焊缝金属主要化学成分等级药皮类型和焊接电源种类A—奥氏体不锈钢第二位数字—牌号顺序钼和铬钼耐热钢焊条R第一位数字—焊缝金属主要化学成分等级药皮类型和焊接电源种类第二位数字—牌号顺序低温钢焊条W低温钢焊条工作温度等级药皮类型和焊接电源种类4．焊条的选用原则（1）按焊件的力学性能、化学成分选用。①低碳钢、中碳钢和低合金钢可按焊件的强度等级来选用相应强度的焊条（即等强原则），但在焊接结构刚度高，受力情况复杂时，应选用比钢材强度低一级的焊条。②对于不锈钢、耐热钢焊接或堆焊选用焊条时，应从保证焊接接头的特殊性能出发，要求焊缝化学成分与母材相同或相近。③对于低碳钢之间、中碳钢之间、低合金钢之间及他们之间的异种钢焊接，一般根据强度等级较低的钢材按焊缝与母材抗拉强度相等或相近的原则选用相应焊条。（2）酸性焊条和碱性焊条的选用。在焊条的抗拉强度等级确定后，再决定选用酸性焊条还是碱性焊条，一般考虑以下几方面的因素。①当接头坡口表面难以清理干净时，应选用酸性焊条。②在容器内部或通风条件较差的条件下，应选用酸性焊条。③在母材中碳、硫、磷等元素含量较高时，且焊件形状复杂、结构刚度大时，应选用碱性低氢焊条。④当焊件承受动载荷或冲击载荷时，除保证抗拉强度外，应选用碱性焊条。⑤在酸性焊条和碱性焊条均能满足性能要求的前提下，应尽量选用工艺性能较好的酸性焊条。（3）低成本原则。

操作三焊接工艺参数的选择焊接工艺参数（焊接规范），是指焊接时为保证焊接质量而选定的各项参数的总称。1．焊条的选择（1）焊条牌号的选择。（2）焊条直径的选择。①焊接厚度。②焊缝的位置。③进行多层焊时④接头形式。2．电源种类和极性由于直流电弧焊时，焊接电弧正、负极上热量不同，所以采用直流电源时有正接和反接之分，如图2.8所示。图2.8直流电源的正接与反接（1）正接是指焊条接电源负极，焊件接电源正极，此时焊件获得热量多，温度高，熔池深，易焊透，适于焊接厚件。（2）反接是指焊条接电源正极，焊件接电源负极，此时焊件获得热量少，温度低，熔池浅，不易焊透，适于焊接薄件。3．焊接电流的选择焊接电流主要由焊条直径、焊接位置、焊条种类、焊缝层数等决定。（1）根据焊条直径选择焊接电流。（2）根据焊缝位置选择。①平焊时，熔池中的熔化金属容易控制，可以适当地选择较大的焊接电流；②立焊和横焊时焊接电流比平焊时减小10%～15%；③仰焊时焊接电流要比平焊减小10%～20%。（3）根据焊条种类选择。（4）根据焊缝层数选择焊接电流。（5）在实际生产中，焊工一般可根据焊接电流经验公式先算出一个大概的焊接电流，然后在钢板上进行试焊调试，直至确定合适的焊接电流。在试焊过程中，可根据下列几点来判断选择的电流是否合适。①看飞溅。②看焊缝成形。③看焊条熔化情况。4．电弧电压的选择焊条电弧焊电弧电压主要由电弧长度来决定。电弧长，电弧电压高；电弧短，电弧电压低。5．焊接速度焊接速度对焊缝成形的影响如图2.9所示。图2.9焊接速度对焊缝成形的影响6．焊接层数当焊件较厚时，往往需要多层焊。（1）多层焊时，后层焊道对前一层焊道重新加热和部分熔化，可以消除前者存在的偏析、夹渣及一些气孔。（2）同时，后层焊道还对前层焊道具有热处理作用，能改善焊缝的金属组织，提高焊缝的力学性能，因此，对一些重要的结构，焊接层数多些为好，但每层厚度最好不大于5mm。1．坡口的加工（1）确定坡口的原则。①坡口形状容易加工。②能够使焊条伸入根部间隙，便于焊接操作，保证焊件焊透。③坡口焊后变形小。④尽可能减小坡口尺寸，以节省焊接材料，提高生产率。操作四焊前准备（2）坡口加工方法。根据焊件结构形式、板厚、焊接方法和材料的不同，焊接坡口的加工方法也不同，常用的坡口加工方法有剪切、铣边、刨削、车削、热切割、气刨等。2．焊接接头处的清理焊接前接头处应除尽铁锈、油污，以便于引弧、稳弧和保证焊缝质量。除锈要求不高时，可用钢丝刷；要求高时，应采用砂轮打磨。3．焊条的烘干严格按焊条烘干要求进行烘干保温。1．操作姿势操作五焊接操作技术图2.10操作姿势图2.11引弧方法2．引弧图2.12运条的基本动作1—焊条向熔池的送进运动2—焊条的前移运动3—焊条的横向摆动3．运条焊条的操作运动简称为运条。图2.13平焊的焊条角度（1）焊条的前移运动。图2.14运条方法（2）焊条的送进运动。（3）焊条的摆动。4．焊缝的起头、连接和收尾（1）焊缝的起头。图2.15焊缝的起头图2.16焊接接头的几种情况1—先焊焊缝2—后焊焊缝（2）焊缝的连接。图2.17划圆收尾法（3）焊缝的收尾。①划圆收尾法。②反复断弧法。图2.18反复断弧收尾法③回焊收尾法。图2.19回焊收尾法三、小结在本课题中，要理解焊接电弧的产生及焊接过程，会根据不同情况合理选择焊接工艺参数，熟练掌握焊条电弧焊的引弧、运条、收尾等操作。四、拓展训练【平焊操作练习】在平焊位置进行的焊接称为平焊。平焊是最常用、最基本的焊接方法。平焊根据接头形式不同，分为平对接焊、平角焊。操作一平焊特点（1）焊接时熔滴金属主要靠自重自然过渡，操作技术比较容易掌握，允许用较大直径的焊条和较大的焊接电流，生产效率高，但易产生焊接变形。（2）熔池形状和熔池金属容易保持。（3）若焊接工艺参数选择不对或操作不当，易在根部形成未焊透或焊瘤；运条及焊条角度不正确时，熔渣和铁水易出现混在一起分不清现象或熔渣超前形成夹渣，对于平角焊尤为突出。操作二理解平焊操作要点（1）焊缝处于水平位置，故允许使用较大电流，较粗直径焊条施焊，以提高劳动生产率。（2）尽可能采用短弧焊接，可有效提高焊缝质量。（3）控制好运条速度，利用电弧的吹力和长度使熔渣与液态金属分离，有效防止熔渣向前流动。（4）T形、角接、搭接平焊接头，若两钢板厚度不同，则应调整焊条角度，将电弧偏向厚板一侧，使两板受热均匀。（5）多层多道焊应注意选择层次及焊道顺序。（6）根据焊接材料和实际情况选用合适的运条方法。（7）焊条角度如图2.20所示。图2.20平焊位置时的焊条角度操作三理解平焊操作要点（1）掌握正确选择焊接工艺参数的方法。（2）操作时注意对操作要领的应用，特别是对焊接电流、焊条角度、电弧长度的调整及协调。（3）焊接时注意观察熔池，发现异常应及时处理，否则会出现焊缝缺陷。（4）焊前焊后要注意对焊缝清理，注意对缺陷的处理。（5）训练时若出现问题应及时向指导教师报告，请求帮助。课题二气焊与气割一、基础知识二、课题实施三、小结四、拓展训练气焊与气割是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧产生的气体火焰作为热源，进行金属材料的焊接或切割的加工工艺方法。它具有设备简单、操作方便、质量可靠、成本低、实用性强等特点，因此，气焊与气割技术在工业生产、建筑施工中得到广泛应用。一、基础知识1．氧-乙炔焰氧-乙炔焰根据氧和乙炔混合比的不同，可分为中性焰、碳化焰和氧化焰3种类型，其构造和形状如图2.21所示。（1）中性焰。（2）碳化焰。（3）氧化焰。图2.21氧-乙炔焰的构造及形状2．气焊气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧所形成的气体火焰作为热源，加热局部母材和填充金属使其达到熔融状态，冷却凝固后形成焊缝。（1）气焊过程。图2.22气焊过程示意图1—混合气体2—焊件3—焊缝4—焊丝5—气焊火焰6—焊嘴（2）气焊特点及应用。①特点。气焊具有设备简单、操作方便、成本低、适应性强等优点，但由于火焰温度低、加热分散、热影响区宽、焊件变形大且过热严重，因此，气焊接头质量不如焊条电弧焊容易保证。②应用。目前，在工业生产中，气焊主要用于焊接薄板、小直径薄壁管、铸铁、有色金属、低熔点金属及硬质合金等。气焊火焰还可用于钎焊、火焰矫正等。3．气割气割是利用气体火焰的能量将金属分离的一种加工方法，是生产中钢材分离的重要手段。（1）气割过程。图2.23气割过程示意图（2）金属气割条件。①金属的燃点应低于金属自身的熔点。②金属氧化物的熔点应低于气割金属熔点，且流动性好。③金属在氧流中燃烧时能释放出较多的热量。④金属的导热性不能太高。⑤金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。（3）气割特点及应用。①特点。a．设备简单操作方便，生产效率高。b．切割材料受限，如铜、铝、不锈钢等不能用氧-乙炔切割。②应用。气割广泛地用于钢板下料、开焊接坡口和铸件浇冒口的切割，切割厚度可达300mm以上。目前，气割主要用于各种碳钢和低合金钢的切割。二、课题实施操作一气焊与气割设备及工具图2.24气焊设备与工具的连接1—氧气胶管2—焊炬3—乙炔胶管4—乙炔瓶5—乙炔减压器6—氧气减压器7—氧气瓶图2.25氧气瓶1—瓶底2—瓶体3—瓶箍4—氧气瓶阀5—瓶帽6—瓶头1．氧气瓶图2.26乙炔瓶1—瓶口2—瓶帽3—瓶阀4—石棉5—瓶体6—多孔填料7—瓶底2．乙炔瓶3．减压器减压器又称压力调节器，它是将气瓶内的高压气体降为工作时的低压气体的调节装置。（1）减压器的作用。（2）减压器分类。①按用途不同，可分为氧气减压器、乙炔减压器、液化石油气减压器等。②按构造不同，可分为单级式和双级式两类。③按工作原理不同，可分为正作用式和反作用式两类。目前，常用的是单级反作用式减压器。4．焊炬焊炬是气焊时用于控制气体混合比、流量及火焰并进行焊接的工具。（1）作用。将可燃气体和氧气按一定的比例混合，并以一定的速度喷出燃烧而生成具有一定能量、成分和形状稳定的火焰。（2）分类。按可燃气体和氧气混合的方式不同，可分为射吸式焊炬（也称低压焊炬）和等压式焊炬两类，现在常用的是射吸式焊炬，如图2.27所示。图2.27射吸式焊炬的构造1—乙炔阀2—乙炔导管3—氧气导管4—氧气阀5—喷嘴6—射吸管7—混合器官8—焊嘴（3）焊炬型号的表示方法。5．割炬割炬是手工气割的主要工具，如图2.28所示。图2.28射吸式割炬构造1—氧气瓶2—乙炔进口3—乙炔调节阀4—氧气调节阀5—高压氧气瓶6—喷嘴7—射吸管8—混合气管9—高压氧气管10—割嘴（1）作用。将可燃气体与氧气以一定的比例和方式混合后，形成具有一定能量和形状的预热火焰，并在预热火焰的中心喷射切割氧气进行气割。（2）分类。按可燃气体与氧气混合的方式不同，可分为射吸式割炬和等压式割炬两种；按可燃气体种类不同有乙炔割炬、液化石油气割炬等。射吸式割炬应用最为普遍。（3）割炬型号表示方法。割炬的型号是由汉语拼音字母G、表示结构形式和操作方式的序号及规格组成。操作二气焊与气割用材料氧-乙炔气焊与气割所用材料有氧气、乙炔、焊丝、气焊熔剂等。1．氧气在常温、常态下，氧气是气态，无色无味，不能燃烧，但具有强烈的助燃作用。2．乙炔乙炔是一种无色而带有特殊臭味的碳氢化合物。3．焊丝焊丝是气焊时起填充作用的金属丝。4．气焊熔剂气焊熔剂是气焊时的辅助熔剂，其作用是与熔池内的金属氧化物或非金属夹杂物相互作用生产熔渣，覆盖在熔池表面，使熔池与空气隔离，因而能有效防止熔池金属的继续氧化，改善了焊缝的质量。一般低碳钢不必用气焊熔剂，但在焊接有色金属、铸铁以及不锈钢等材料时，必须采用气焊熔剂。气焊的接头型式和焊接空间位置等工艺问题的考虑与焊条电弧焊基本相同。气焊尽可能用对接接头，厚度大于5mm的焊件须开坡口以便焊透。焊前接头处应清除铁锈、油污、水分等。气焊的焊接参数通常包括焊丝的牌号和直径、火焰性质、焊炬倾角、焊嘴大小、焊接速度等。操作三气焊工艺（1）焊丝直径由工件厚度、接头和坡口型式决定，开坡口时第一层应选较细的焊丝。（2）气焊火焰。根据不同的金属材料，选择相应的不同性质的火焰，是获得质量优良焊缝的最基本的保证。（3）焊炬倾角的选择。焊接倾角是指焊炬中心线与焊件平面之间的夹角α。焊炬倾角大，热量散失小，焊件得到的热量多，升温快；焊炬倾角小，热量散失多，焊件受热少，升温慢。因此，在焊接厚度大、熔点较高或导热性较好的焊件时，为了较快地加热焊件和迅速形成熔池，焊炬的倾角要大些；反之，可以小些。焊接碳素钢时，焊炬倾角与焊件厚度的关系如图2.29所示。图2.29焊嘴倾角与工件厚度的关系（4）焊嘴大小影响生产率，导热性好、熔点高的焊件，在保证质量前提下应选较大号焊嘴（较大孔径的焊嘴）。（5）焊接速度的选择。1．点火（1）点火之前，先把氧气瓶和乙炔瓶上的总阀打开，然后转动减压器上的调压手柄（顺时针旋转），将氧气和乙炔调到工作压力。（2）再打开焊枪上的乙炔调节阀，此时可以把氧气调节阀少开一点氧气助燃点火（用明火点燃）。（3）点火时，手应放在焊嘴的侧面，不能正对着焊嘴，以免点着后喷出的火焰烧伤手臂。操作四气焊基本操作技术2．调节火焰3．开始焊接4．焊接方向（1）右焊法是焊炬在前，焊丝在后。（2）左焊法是焊丝在前，焊炬在后。图2.31气焊的焊接方向5．焊炬和焊丝的摆动焊炬的摆动基本上有3种动作。第一种：沿焊缝向前移动。第二种：沿焊缝做横向摆动（或做圆圈摆动）。第三种：做上下跳动，即焊丝末端在高温区和低温区之间做往复跳动，以调节熔池的热量，但必须均匀协调，否则会造成焊缝高低不平、宽窄不一等现象。图2.32焊炬和焊丝的摆动方法6．焊道接头7．焊道的收尾8．熄火操作五气割工艺参数（1）割嘴型号与切割氧压力、割件厚度、氧气纯度有关。（2）切割速度主要取决于割件的厚度，厚度越大，割速越慢，反之则越快。割速太慢，会使割口边缘不齐，甚至产生局部熔化现象，割后清理困难；割速太快，则会造成后拖量大，并使切口不光滑，导致割不透的情况发生。图2.33后拖量示意图（3）预热火焰能率以可燃气体每小时的消耗量（L/h）表示，预热火焰能率与割件厚度有关，割件越厚，火焰能率就越大。（4）割嘴和割件间的倾角如图2.34所示。（5）割嘴离割件表面的距离一般为3～5mm，但随着割件厚度的变化而变化。图2.34割嘴的倾斜角度操作六气割的基本操作技术1．气割前的准备（1）气割前，应根据工件厚度选择好氧气的工作压力和割嘴的大小，把工件割缝处的铁锈和油污清理干净，用石笔画好割线，平放好。在割缝的背面应有一定的空间，以便切割气流冲出来时不致遇到阻碍，同时还可散放氧化物。（2）操作姿势。（3）点火动作与气焊时一样，首先把乙炔阀打开，氧气可以稍开一点，将割嘴靠近火源点火。点着后将火焰调至中性焰或轻微氧化焰，然后把高压氧气阀打开，火焰调好后打开割炬上的切割氧开关，并增大氧气流量。观察切割氧流的形状（风线形状），风线应为笔直而清晰的圆柱体，并有适当的长度。若风线形状不规则，应关闭所有阀门，用通针修整切割氧喷嘴或割嘴的喷射孔。预热火焰和风线调好后，关闭切割氧开关，准备气割。2．气割操作要点（1）气割一般从工件的边缘开始。（2）开始气割时，先用预热火焰加热开始点（此时高压氧气阀是关闭的），将气割处的金属预热到燃点温度。这时轻轻打开高压氧气阀门，开始气割。（3）在整个切割过程中，割炬运行要均匀，割嘴离工件表面的距离应保持不变。在切割较长的工件时，每割300～500mm时需移动操作位置。这时应先关闭切割氧气手轮，将割炬火焰离开割件，移动身体位置后再将割嘴对准切割处并适当预热，然后缓慢打开切割氧继续向前切割。（4）切割临近终点时，割嘴应沿切割方向略向后倾斜一定角度，以利于割件下面提前割透，保证收尾时的切口质量。停割后，要仔细清除切口边缘的挂渣，便于以后的加工。气割结束时，应先关闭切割氧气手轮，再关闭乙炔手轮和预热氧气手轮。如果停止工作时间较长，应旋松氧气减压阀，再关闭氧气瓶阀和乙炔输送阀。中厚钢板如果遇到割不透时，允许停割，并从割线的另一端重新开始气割。3．气割顺序的确定（1）在同一割件上既有直线又有曲线时，则先割直线后割曲线。（2）同一割件上既有边缘切割线，还有内部切割线时，则先割边缘后割中间。（3）由割线围成的同一图形中既有大块，又有小块和孔时，应先割小块，后割大块，最后割孔。（4）同一割件上有垂直形割缝时，应先割底边，后割垂直边。（5）同一割件上有直缝，且直缝上又需开槽时，则先割直缝，后割槽。三、小结在本课题中，要了解气焊焊丝、气焊熔剂，气割、气焊设备；理解气焊、气割的原理及气割条件；会选择气焊与气割工艺参数；熟练掌握气焊、气割操作技术。四、拓展训练【回火的处理】1．在气焊、气割工作中有时会发生气体火焰进入喷嘴逆向燃烧的现象，这种现象称为回火。回火可能烧毁焊（割）炬、管路及引起可燃气体储气罐的爆炸。2．发生回火的根本原因是混合气体从焊（割）炬的喷射孔内喷出的速度小于混合气体的燃烧速度，由于混合气体的燃烧速度一般不变，凡是降低混合气体喷出速度的因素都有可能发生回火。3．如果不及时消除，不仅会使焊枪和皮管烧坏，而且会使乙炔瓶发生爆炸。所以当遇到回火时，不要紧张，应迅速在焊炬上关闭乙炔调节阀，同时关闭氧气调节阀，等回火熄灭后，再打开氧气调节阀，吹除焊炬内的余焰和烟灰，并将焊炬的手柄前部放入水中冷却。课题三钨极氩弧焊一、基础知识二、课题实施三、小结四、拓展训练一、基础知识1．氩弧焊概述氩弧焊是使用氩气作为保护气体的一种气体保护电弧焊方法。（1）氩弧焊的焊接过程。图2.35氩弧焊示意图1—熔池2—喷嘴3—钨极4—气体5—焊缝6—焊丝7—送丝滚轮（2）氩弧焊的分类如下所示。2．钨极氩弧焊钨极氩弧焊是采用高熔点的钨棒作为电极，在氩气层气流保护下，利用钨极与焊件之间的电弧热量，来熔化填充焊丝和基体金属，形成焊缝。钨极氩弧焊的特点及应用如下。（1）TIG的优点。①保护效果好，焊缝质量高，氩气不与金属发生反应，也不溶于金属，焊接过程基本上是金属熔化与结晶的简单过程，因此能获得较为纯净及质量高的焊缝。②焊接变形和应力小。由于电弧受氩气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，热影响区很窄，焊接变形与应力均小，尤其适于薄板焊接。③易观察、易操作。由于是明弧焊，所以观察方便，操作容易，尤其是适用于全位置焊接。④电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣。⑤易控制熔池尺寸。由于焊丝和电极是分开的，焊工能够很好的控制熔池尺寸和大小。⑥可焊的材料范围广，几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊。特别适宜于焊接化学性能活泼的金属和合金，如铝、镁、钛等。（2）TIG焊具有以下缺点。①抗风能力差。TIG焊利用气体进行保护，抗侧向风的能力较差。②对工件清理要求较高。由于采用惰性气体进行保护，无冶金脱氧或去氢作用，为了避免气孔、裂纹等缺陷，焊前必须严格去除工件上的油污、铁锈等。③生产率低。由于钨极的载流能力有限，致使TIG焊的熔透能力较低，焊接速度小，焊接生产率低。（3）应用范围。钨极氩弧焊是一种高质量的焊接方法，因此在工业行业中均被广泛采用，特别是一些化学性能活泼的金属，用其他电弧焊焊接非常困难，而用钨极氩弧焊则容易得到高质量的焊缝。另外，在碳钢和低合金钢的压力管道焊接中，现在也越来越多地采用氩弧焊打底，以提高焊接接头的质量。二、课题实施操作一熟悉钨极氩弧焊机（1）手工钨极氩弧焊机由焊接电源、控制系统、焊枪、供气、冷却系统等部分组成，其外部接线如图2.36所示。图2.36钨极氩弧焊机外部接线图（2）钨极氩弧焊机的使用。使用氩弧焊机应注意以下事项。①焊机应按外部接线图正确连接，铭牌电压值与网路电压值应相符，外壳必须可靠接地。②焊机使用前，检查水路、气路是否良好连接，以保证焊接时水、气正常供应。③定期检查焊枪钨极夹头的夹紧情况，及时清理喷嘴上的渣壳。④工作完毕或临时离开工作现场时，必须切断电源、关闭水源及气瓶阀门。⑤焊工工作前，应看懂焊接设备使用说明书，熟悉焊接设备的构造，掌握其正确的使用方法。操作二焊接材料1．焊丝（1）焊丝的选用。（2）焊丝的牌号。2．钨极钨极氩弧焊对钨极材料的要求是：耐高温、电流容量大、施焊损耗小，还应具有很强的电子发射能力，以保证引弧容易、电弧稳定。常用的钨极材料有纯钨极、钍钨极和铈钨极。3．氩气氩气的密度是空气的1.4倍，因此能在熔池上方形成一层较好的覆盖层，对焊接区有良好的保护作用，另外，在氩气保护焊接时，产生的烟雾较少，便于控制熔池和电弧。操作三钨极氩弧焊工艺参数钨极氩弧焊的焊接工艺参数主要有：电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、电弧电压、氩气流量、焊接速度和喷嘴直径等。正确地选择焊接工艺参数是获得优质焊接接头的重要保证。2．钨极直径及端部形状

钨极直径主要按焊件厚度、电源极性来选择。采用不同的电源极性和不同的钨极直径对应的许用电流如表2.9所示表2.9 不同的电源极性和不同的钨极直径所对应的许用电流如果钨极直径选择不当，将造成电弧不稳、严重烧损钨极和焊缝夹钨。钨极端部形状对电弧稳定性有一定影响，钨极端部形状如图2.38所示。图2.38钨极端部形状3．焊接电流

图2.39焊接电流和相应的电弧特征可通过观察电弧情况来判断电流是否合适。图2.39焊接电流和相应的电弧特征4．氩气流量和喷嘴直径5．焊接移动速度图2.40焊枪移动速度对保护效果的影响6．电弧电压电弧电压增加，焊缝厚度减小，熔宽显著增加；随着电弧电压的增加，气体保护效果随之变差。当电弧电压过高时，易产生未焊透、焊缝被氧化和气孔等缺陷，因此，应尽量采用短弧焊，一般为10～24V。7．钨极伸出长度钨极伸出长度一般以3～4mm为宜。如果伸出长度增加，喷嘴距焊炬的距离也增大，氩气保护效果也会受到影响。8．喷嘴至焊件距离图2.41氩气保护效果区域操作四焊前准备1．焊接接头与坡口形式2．焊前清理操作五手工钨极氩弧焊操作要点1．引弧2．右焊法和左焊法3．填丝的基本操作技术及注意事项（1）填丝基本操作技术。①连续填丝。②断续填丝。③焊丝紧贴坡口与钝边同时熔化填丝。（2）填丝操作注意事项。①填丝时，焊丝与焊件表面成15°夹角，焊丝准确地从熔池前沿送进，熔滴滴入熔池后，迅速撤出，焊丝端头始终处在氩气保护区内，如此反复进行。②填丝时，仔细观察坡口两侧熔化后再进行填丝，以免出现熔合不良缺陷。③填丝时，速度要均匀，快慢要适当，过快，焊缝余高大；过慢，焊缝出现下凹和咬边缺陷。④坡口间隙大于焊丝直径时，焊丝应与焊接电弧作同步横向摆动，而且送丝速度与焊接速度要同步。⑤填丝时，不应把焊丝直接放在电弧下面，不要让熔滴向熔池“滴度”。填丝的正确位置如图2.43所示。图2.43填丝的正确位置4．收弧（1）一般氩弧焊机都配有衰减装置，收弧时，通过焊枪手柄上的按钮断续送电来填满弧坑。（2）收弧时，填满弧坑后，慢慢提起电弧直至熄弧，不要突然拉断电弧。（3）熄弧后，氩气会自动延时几秒停气（因焊机具有提前送气和滞后停气的控制装置），以防止金属在高温下产生氧化。三、小结在本课题中，要了解氩弧焊特点、应用、钨极氩弧焊设备；掌握焊丝牌号的表示方法；会选择钨极氩弧焊工艺参数；熟悉钨极氩弧焊操作技术。四、拓展训练【钨极氩弧焊机常见故障及消除方法】钨极氩弧焊机常见故障有：钨极的夹紧装置未夹紧；水、气炉堵塞；焊枪开关接触不良；控制系统故障等。课题四CO2气体保护焊一、基础知识二、课题实施三、小结四、拓展训练CO2气体保护电弧焊是一种高效率、低成本的熔焊方法。

一、基础知识CO2气体保护焊是用CO2气体作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产生的电弧来熔化金属的气体保护焊方法，简称CO2焊。1．CO2焊的焊接过程图2.44CO2气体保护焊焊接过程示意图1—熔池2—焊件3—CO2气体4—喷嘴5—焊丝6—焊接设备7—焊丝盘8—送丝机构9—软管10—焊枪11—导电嘴12—电弧13—焊缝2．CO2焊的分类（1）CO2焊按所用焊丝直径可分为:①细丝CO2焊（焊丝直径≤1.2mm）；②粗丝CO2焊（焊丝直径≥1.6mm）。（2）按操作方式又可分为CO2半自动焊和CO2自动焊，主要区别在于：CO2半自动焊是由手工操作焊枪，控制焊缝成形，而送丝、送气等功能与CO2自动焊一样，由相应的机械装置来完成。3．CO2焊的特点（1）CO2焊的优点。①生产率高。②抗锈能力强。③焊接变形小。④冷裂倾向小。⑤采用明弧焊。⑥适用范围广。（2）CO2焊的缺点。①使用大焊接电流焊接时，焊缝表面成形较差，飞溅较多。②不能焊接容易氧化的有色金属材料。③很难用交流电源焊接和在有风的地方施焊。④弧光较强，特别是大电流焊接时，电流的光热辐射较强。二、课题实施操作一CO2焊设备1．焊接电源CO2焊必须采用直流电源，通常选用平外特性的弧焊整流器。2．送丝系统及焊枪（1）送丝系统。（2）焊枪。3．供气系统4．控制系统图2.46CO2半自动焊控制程序方框图操作二CO2焊的焊接材料1．CO2气体焊接用的CO2气体是将钢瓶装的液态CO2经汽化后变成气态CO2供焊接使用。焊接用CO2气体的纯度大于99.5%，其含水量不超过0.05%。如果纯度不够，可采取以下措施：（1）将CO2钢瓶倒置1～2h，使水分下沉，每隔30min左右放水一次，放两到三次，然后将钢瓶放正；（2）更换新气时，先放气2～3min，以排出混入瓶内的空气和水分；（3）在气路中串联预热器和干燥器，以进一步减少CO2气体中的水分。2．焊丝

（1）对焊丝的要求。（2）焊丝型号及规格。操作三CO2焊的焊接工艺参数CO2焊的焊接工艺参数主要包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量和电源极性。1．焊丝直径2．焊接电流3．电弧电压4．焊接速度5．焊丝伸出长度6．气体流量7．电源极性操作四CO2半自动焊的操作技术1．焊工工作位置的组织（1）焊接基本姿势。图2.47几种焊接位置的基本操作姿势（2）脚步的移动。图2.48焊工脚步的移动2．定位焊图2.49薄板和中厚板定位焊缝3．焊枪的运动方向焊枪的运动方向有左向焊法和右向焊法两种，如图2.50所示。图2.50焊枪的运动方向左向焊法特点：（1）容易观察焊接方向，看清焊缝；（2）电弧不直接作用于母材上，因而熔深较浅，焊道平而宽；CO2气体保护焊（3）抗风能力强，保护效果好，特别适用于焊接速度较大时。右向焊法特点刚好与此相反。4．引弧（1）引弧前先按遥控盒上的点动开关或焊枪上的控制开关，点动送出一段焊丝接近焊丝伸出长度，超长部分应剪去；此外，焊丝端头常常有很大的球形直径，容易产生飞溅，引弧前应剪去端头，经剪断的焊丝端头应为锐角。（2）引弧时，注意保持焊接姿势与正式焊接时一样，同时，焊丝端头距工件表面的距离为2～3mm。然后按下开关，随后自动送气、送电、送丝，直至焊丝与工件表面相碰而短路引弧。（3）重要产品进行焊接时，为消除在引弧时产生飞溅、烧穿、气孔及未焊透等缺陷，可采用引弧板，如图2.51所示。图2.51使用引弧板示意图（4）不采用引弧板而直接在焊件端部引弧时，可在焊缝始端前15～20mm处引弧后，立即快速返回始焊点，然后开始焊接，如图2.52所示。图2.52倒退引弧法示意图5．焊枪的摆动方法表2.15 焊枪的摆动方法及适用范围6．收弧7．接头图2.53焊缝接头方法（1）窄焊缝接头的方法是：在原熔池前方10～20mm处引弧，然后迅速将电弧引向原熔池中心，待熔化金属与原熔池边缘相吻合后，再将电弧引向前方，使焊丝保持一定的高度和角度，并以稳定的焊接速度向前移动，如图2.53（a）所示。（2）宽焊缝摆动接头的方法三、小结在本课题中，要了解CO2焊的特点、应用及设备；会选择CO2焊的工艺参数；掌握焊丝型号的表示；熟悉CO2焊的操作技术。四、拓展训练【CO2气体保护焊的气孔和飞溅】1．气孔问题CO2焊可能产生的气孔主要有以下几种。（1）CO气孔。（2）氢气孔。（3）氮气孔。2．飞溅问题（1）正确选择焊接参数。①在选择焊接电流时，应尽可能避开焊接飞溅率高的电流区域，焊接电流确定后再匹配适当的电弧电压。②焊丝伸出长度越长，焊接飞溅越大，因而，焊丝伸出长度应尽可能缩短。（2）在CO2气体中加入氩气。（3）采用低飞溅焊丝。（4）控制焊枪角度。课题五埋弧自动焊一、基础知识二、课题实施三、小结四、拓展训练埋弧焊实际上是一种焊接电弧在颗粒状焊剂下燃烧的熔焊方法。一、基础知识1．埋弧焊的过程埋弧焊的焊接过程如图2.55所示图2.55埋弧焊过程2．特点（1）埋弧焊的主要优点。①焊缝质量高。②焊接生产率高。③劳动条件好。（2）埋弧焊的主要缺点。①只能在水平或倾斜度不大的位置施焊。②难以焊接铝、钛等氧化性强的金属及合金。③对焊件装配质量要求高。④不适合焊接薄板和短焊缝。⑤由于熔池较深，对气孔敏感性大。二、课题实施操作一认识埋弧焊设备常用的小车式埋弧焊机的组成如图2.56所示。图2.56小车式埋弧焊机的组成埋弧自动焊机可分为等速送丝式和变速送丝式两类。1．等速送丝式埋弧焊机（1）焊接小车。（2）控制箱。（3）焊接电源。2．变速送丝式埋弧焊机轮速传感器由传感头和齿圈等组成。凿式（如图1-9（c）所示）柱式（如图1-9（a）所示）菱形极轴轮速传感器（如图1-9（b）所示）操作二埋弧焊焊接材料埋弧焊的焊接材料有焊丝和焊剂，它们的作用相当于焊条电弧焊的焊芯和药皮。1．焊丝2．焊剂（1）焊剂的主要作用。①焊剂熔化后形成熔渣，可以防止空气中氧、氮等气体侵入熔池，并减缓焊缝冷却速度，改善焊缝的结晶状况，促使焊缝良好成形。②可向熔池过渡有益的合金元素，改善焊缝的化学成分，提高其力学性能。③改善焊接工艺性能，使电弧稳定燃烧，脱渣容易，焊缝成形美观。（2）焊剂的分类。①按制造方法不同，主要有熔炼焊剂和烧结焊剂。②焊剂按化学成分不同有高锰焊剂、中锰焊剂、低锰焊剂、无锰焊剂等，并根据焊剂中二氧化硅和氟化钙的含量高低，分成不同的类型。（3）碳钢焊剂型号。①字母“F”表示焊剂；②字母后第1位数字表示焊丝-焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值，数值如表2.16所示；（4）熔炼焊剂牌号。

（5）烧结焊剂牌号。①牌号前“SJ”表示埋弧焊用烧结焊剂；②字母后第1位数字表示焊剂焊渣的渣系，如表2.19所示；操作三埋弧焊工艺参数1．焊接电流图2.57焊接电流对焊缝断面形状的影响2．电弧电压图2.58电弧电压对焊缝断面形状的影响3．焊接速度4．焊丝直径5．焊丝倾角图2.59焊丝倾角对焊缝成形的影响6．焊丝伸出长度7．装配间隙与坡口角度图2.60平角焊缝焊丝倾角操作四焊前准备1．坡口形式及加工2．焊件的清理清理范围：坡口及坡口两侧各20mm区域内的氧化皮、油污和水分。清理方法：大量生产时可用喷丸处理；批量不大时也可用手工清理，即用钢丝刷、砂轮或钢丝轮等进行清除；必要时还可用氧乙炔火焰烘烤焊接部位，以烧掉焊件表面的污垢和油漆，并烘干水分。3．装配要求（1）间隙均匀，高低平整不错边，特别是单面焊双面成形的埋弧焊更应严格控制。（2）装配时，焊件必须用夹具或定位焊缝可靠固定，使用的焊条要与焊件材料性能相符，其位置一般应在第一道焊缝的背面，长度一般不大于30mm，定位焊缝应平整，且不允许有裂纹、夹渣等缺陷。（3）直缝焊件焊缝两端加装引弧板和引出板，焊后割掉。4．焊丝表面清理与焊剂烘干（1）埋弧焊用的焊丝要严格清理，焊丝表面的油、锈都要清理干净，以免污染焊缝，造成气孔。（2）为保证焊接质量，焊剂应存放在干燥库房内，防止受潮，使用前应按要求对焊剂进行烘干。5．焊机的检查与调试（1）焊前应检查焊机上的动机线、焊接电缆接头是否松动，接地线是否连接妥当。（2）导电嘴是易损件，一定要检查其磨损情况和夹持是否可靠。（3）焊机要做空车调试，检查仪表指针及各部分的动作情况，并按要求调好预定的焊接参数。（4）启动焊机前，应再次检查焊机和辅助装置的各种开关、旋钮等的位置是否正确，离合器是否可靠接合，检查无误后，再按焊机的操作顺序进行焊接操作。操作五焊接操作1．引弧（1）MZ-1000焊机的引弧。①准备。②引弧。（2）MZ1-1000型焊机的引弧。①准备。②按下控制盘上的“启动”按钮，焊接电源接通，同时将焊丝向上回抽，焊丝与焊件之间产生电弧，电弧随之被拉长，电弧电压不断升高，电弧引燃。2．焊接过程在焊接过程中，应随时观察控制盘上电流表和电压表的指针、导电嘴的高低、焊缝成形和焊接方向指针的位置。3．收弧三、小结在本课题中，要了解埋弧自动焊的特点、应用及设备，会选择合理的焊接工艺参数；掌握焊剂的作用及牌号、型号的编制；熟悉埋弧自动焊的操作技术。四、拓展训练【埋弧焊机常见故障和排除方法】课题六其他焊接方法一、基础知识二、课题实施三、小结四、拓展训练一、基础知识 1．等离子弧焊接与切割（1）等离子弧。（2）等离子弧的特点。①优点。a．温度高、能量集中。b．导电及导热性能好。c．电弧的挺直度好，稳定性强。d．冲击力大，用于焊接可增加熔深，用于切割，可以吹掉熔渣。e．焊接参数调节性好。②缺点。a．焊枪尺寸较大，既笨重，又影响焊工在操作时的观察。b．焊枪的结构及电气的控制线路比较复杂。c．采用转移弧时，会出现双弧现象。（3）等离子弧的类型。图2.62等离子弧的类型1—钨极2—喷嘴3—转移弧4—非转移弧5—焊件6—冷却水7—弧焰8—离子气①非转移型等离子弧。②转移型等离子弧。③联合型等离子弧。2．电渣焊电渣焊是利用电流通过液态熔渣时所产生的电阻热进行焊接的方法。电渣焊有以下特点。（1）大厚度焊件可一次焊成，且不开坡口，通常用于焊接40～2000mm厚度的焊件。（2）焊缝缺陷少，焊缝含氮量少，不易产生气孔、夹渣及裂纹等缺陷。（3）成本低，焊丝与焊剂消耗量少，焊件越厚，成本相对越低。（4）焊缝接头晶粒粗大。这是电渣焊的主要缺点，使焊缝和热影响区