《焊接工艺学》教案

《焊接工艺学》教案第一章焊接技术概论一、教学目的和要求1.掌握焊接的定义、分类及优缺点。2.掌握防止触电及防止火灾、爆炸、中毒、辐射及特殊环境焊接的安全技术措施。3.理解焊接安全生产的重要性和焊接劳动保护措施。4.了解国内外焊接技术发展与应用概况。二、教学难点、重点1.焊接的定义、分类及优缺点。2.防止触电及防止火灾、爆炸、中毒、辐射及特殊环境焊接的安全技术措施。三、学时分配章节名称学时合计§1-1概述2§1-2焊接安全技术与劳动保护46四、教材分析与参考§1-1概述1.金属连接的方式称不可拆卸连接，其拆卸只有在毁坏零件后才能实现，如铆接、焊接和粘接等。常用于金属结构或零件的制造中。2．焊接的定义种加工工艺方法。从而将原来分开的物体形成永久性连接的整体能等，这就是金属焊接时必须采用加热、加压或两者并用的原因。3．焊接分类按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三类。1焊应用最广，常见的气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护电弧焊等属于熔焊。电阻焊、摩擦焊、气压焊、冷压焊、爆炸焊等属于压焊。钎焊是采用比母材熔点低的钎料作填充材料，焊接时将焊件和钎料加热到高于钎料熔接焊件的方法。常见的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊等。4．焊接的特点强度低，劳动条件好等优点。物质等。目前世界各国年平均生产的焊接结构用钢已占钢产量的极为广泛的一种永久性连接方法。5．焊接技术发展史近代焊接技术，是从1885年出现碳弧焊开始，直到二十世纪四十年代才形成较完整的世界上已有50余种焊接工艺方法应用于生产中。焊接方法的发展简史见表1—1所示。表1—1焊接方法的发展简史焊接方法发明年代发明国家焊接方法发明年代发明国家碳弧焊1885原苏联冷压焊1948英国电阻焊1886美国高频电阻焊1951美国金属极电弧焊1892原苏联电渣焊1951原苏联热剂焊1895德国CO2气体保护电弧焊1953美国氧乙炔焊1901法国超声波焊1956美国金属喷镀1909瑞士电子束焊1956法国原子氢焊1927美国摩擦焊1957原苏联高频感应焊1928美国等离子弧焊1957美国惰性气体保护电弧焊1930美国爆炸焊1963美国埋弧焊1935美国激光焊1965美国6．焊接技术的新发展为综合性的先进工艺技术。焊接技术的新发展主要体现在以下几个方面：（1）提高焊接生产率，进行高效化焊接隙焊接；气体保护电弧焊中的气电立焊、热丝MAG焊、TIME焊等……，是常用的高效化焊接方法。（2）提高焊接过程自动化、智能化水平年日本为71％，22000年我国为23％。焊接机器人的应用是提高焊接过程自动化水平的有效途径，应用焊接专家系统、神经网络系统等都能提高焊接过程智能化水平。（3）研究开发新的焊接热源强的能量密度，如等离子束加激光、电弧中加激光等。§1-2焊接安全技术与劳动保护1．焊接安全生产的重要性灼伤、火灾、爆炸、中毒、窒息等，因此必须重视焊接安全生产。种作业人员，须进行培训并经考试合格后，方可上岗作业。2．预防触电90V以下，工作电压为25～40V；自动电弧焊机的空载电压为70～90V；电渣焊机的空载电压一般是4065V；氩弧焊、CO2气体保护电弧焊机的空载电压是65V左右；等离子弧切割机的空载电压高达300450V；所有焊机工作的网路电压为380V∕220V，50Hz的交流电，都超较大的，必须采取措施预防触电。（1）电流对人体的危害电流对人体的危害有电击、电伤和电磁场生理伤害三种类型事故基本上是电击，绝大部分触电事故是由电击造成的。电伤是指加热工件的火星飞溅到皮肤上引起的烧伤。梦等神经系统的症状。（2）焊接操作造成触电原因损坏或电气设备发生故障而带电的导体）而发生触电。1）直接触电触电事故。电③在高处焊接作业时触及低压线路或靠近高压网路引起的触电事故。

2）间接触电3引起触电。②焊机的火线和零线接错，使外壳带电而触电。③焊接操作时人体碰上了绝缘损坏的电缆、胶木电闸带电部分而触电。3．预防火灾和爆炸爆炸。因此焊工在工作时，必须防止火灾及爆炸事故的发生。（1）可燃气体的爆炸表示。例如，乙炔与空气混合爆炸极限为2.2～81％,乙炔与氧气混合爆炸极限为2.8～93％，丙烷或丁烷与空气混合爆炸极限分别为2.1～9.5％和1.55～8.4％。（2）可燃液体的爆炸火花就会发生爆炸，如汽油蒸汽与空气混合的爆炸极限为0.7～6％。（3）可燃粉尘的爆炸火花也会发生爆炸。（4）密闭容器的爆炸对密闭容器或受压容器焊接时，如不采取适当措施（如卸压）也会产生爆炸。4．焊接过程中的有害因素等。各种焊接方法焊接过程中产生的有害因素见表1—2所示。表1—2焊接过程中的有害因素有害因素焊接方法弧光辐射高频电磁焊接烟尘有害气体金属飞溅射线噪声场酸性焊条轻微中等轻微轻微电弧焊碱性焊条轻微强烈轻微中等电弧焊高效铁粉轻微最强烈轻微轻微焊条电弧焊碳弧气刨轻微强烈轻微轻微电渣焊轻微埋弧焊中等轻微实心细丝轻微轻微轻微轻微CO2焊实心粗丝中等中等轻微中等CO2焊钨极氩弧中等中等轻微中等轻微轻微4铜、镍）钨极氩弧中等中等轻微轻微轻微轻微焊（不锈钢）熔化极氩中等轻微中等轻微钢）（1）焊接烟尘起焊工尘肺及锰中毒等。（2）有害气体在各种熔焊过程中，焊接区都会产生或多或少的有害气体。特别是电弧焊中在焊接电弧的高温和强烈的紫外线作用下，产生有害气体的程度尤甚。所产生的有害气体主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氟化氢等。这些有害气体被吸入体内，会引起中毒，影响焊工健康。排出烟尘和有害气体的有效措施是加强通风和加强个人防护，如带防尘口罩、防毒面罩等。（3）弧光辐射弧光辐射包括可见光、红外线和紫外线。过强的可见光耀眼眩目；红外线会引起眼部强烈的灼伤和灼痛，发生闪光幻觉；紫外线对眼睛和皮肤有较大的刺激性，引起电光性眼炎。2焊弧光辐射的强度是焊条电弧焊的23焊的5～选择面罩中的电焊防护玻璃，玻璃镜片遮光号的选用如表1—3所示。表1—3玻璃镜片遮光号的选用镜片遮光号焊接、切割方法焊接电流（A）≤3030～7575～200200～400电弧焊5～67～88～1011～12碳弧气刨10～1112～14焊接辅助工3～4（4）高频电磁场当交流电的频率达到每秒振荡10～30000万次时，它的周围形成高频率的电场和磁场称为高频电磁场。等离子弧焊割、钨极氩弧焊采用高频振荡器引弧时，会形成高频电磁法是将焊枪电缆和地线用金属编织线屏蔽。（6）射线射线主要是指等离子弧焊割、钨极氩弧焊的钍产生放射线和电子束焊对的X射线。焊接X射线防护主要以屏蔽以减少泄漏。5（7）噪声在焊接过程中，噪声危害突出的焊接方法是等离子弧割、等离子喷涂以及碳弧气刨，其噪声声强达120～130dB以上，强烈的噪声可以引起听觉障碍、耳聋等症状。防噪声的常用方法是带耳塞和耳罩。5．焊接劳动保护工的个人防护。推荐选用的安全卫生性能好的焊接技术措施如表1—4所示。表1—4安全卫生性能好的焊接技术措施目的措施全面改善安全卫生条件1）提高焊接机械化、自动化水平2）对重复性生产的产品，设计程控焊接生产线3）采用各种焊接机械手和机器人取代手工焊，以消除焊工触电的危险和电焊烟尘危1）优先选用安全卫生性能好的埋弧焊等自动焊方害法2）对适宜的焊接结构采用高效焊接方法3）选用电渣焊避免焊工进入狭窄空间焊接，以减少焊工触电和电1）对薄板和中厚板的封闭和半封闭结构，应优先焊烟尘对焊工的危害采取利用各类衬垫的埋弧焊单面焊双面成型工艺2）创造条件，采用平焊工艺3）管道接头，采用单面焊双面成型工艺避免焊条电弧焊触电每台焊机应安装防电击装置降低氩弧焊的臭氧发生量在氩气中加入0.3％的一氧化碳，可使臭氧发生量降低90％降低等离子切割的烟尘和有害气体1）采用水槽式等离子切割工作台2）采用水弧等离子切割工艺降低电焊烟尘1）采用发尘量较低的焊条2）采用发尘量较低的焊丝第二章气焊与气割一、教学目的和要求1.掌握氧、乙炔的性质和氧乙炔焰的分类、特点及应用，了解液化石油气的性质以及焊丝、焊剂的牌号及适用范围。2.理解单级反作用式减压器、射吸式焊割炬的结构、型号和工作原理。3.掌握气割原理及条件，理解气割与气焊工艺参数的选择以及对气割气焊质量的影响。4.掌握产生回火的根本原因及操作中造成回火的具体因素。65.了解常用机械气割机的型号和先进气割技术。二、教学难点、重点1.气割原理、条件及气割与气焊工艺参数的选择。2.单级反作用式减压器、射吸式焊割炬的结构、型号和工作原理。3.氧乙炔焰的分类和特点。三、学时分配章节名称学时合计§2－1气体火焰216§2－2气焊8§2-3气割6四、教材分析与参考§2-1气体火焰料的焊接或切割的一种加工工艺方法。可燃气体有乙炔、液化石油气等，助燃气体是氧气。1．氧气O2气的密度是1.429kg/m3，比空气略重（空气为1.293kg/m3压氧气，如果与油脂等易燃物质相接触时，就会发生剧烈的氧化反应而使易燃物自行燃烧，皮管等沾染上油脂。气焊与气割用的工业用氧气按纯度一般分为两级，一级纯度氧气含量不低于99.2%，二级纯度氧气含量不低于98.5%。一般情况下，由氧气厂和氧气站供应的氧气可以满足气焊与气割的要求。对于质量要求较高的气焊应采用一级纯度的氧。气割时，氧气纯度不应低于98.5%。2．乙炔在常温和标准大气压下，乙炔是一种无色而带有特殊臭味的碳氢化合物，其分子式为C2H2。乙炔的密度是1.179kg/m3，比空气轻。乙炔是可燃性气体，它与空气混合时所产生的火焰温度为2350°C，而与氧气混合燃烧

时所产生的火焰温度为3000°C～3300°C，因此足以迅速熔化金属进行焊接和切割。

乙炔是一种具有爆炸性的危险气体，当压力在0.15MPa时，如果气体温度达到580～

炔自行爆炸的压力就越低。乙炔与空气或氧气混合而成的气体也具有爆炸性，乙炔的含量（按体积计算）在2.2～

81%范围内与空气形成的混合气体，以及乙炔的含量（按体积计算）在2.8～93%范围内与氧

气形成的混合气体，只要遇到火星就会立刻爆炸。7乙炔与铜或银长期接触后会生成一种爆炸性的化合物，即乙炔铜（CuC2）和乙炔银（AgC2110°C～120°C就会引起爆炸。所以凡是与乙次氯酸盐等化合会发生燃烧和爆炸，所以乙炔燃烧时，绝对禁止用四氯化碳来灭火。物质的乙炔瓶内储存、运输和使用。3．液化石油气3H50～80%，其余是丁烷（C4H103H6）等碳氢化合物。在常温和标准大气压下，液化1.8～2.5kg/m加上0.8～1.5MPa点比乙炔高（500°C左右，乙炔为材的气割和低熔点的有色金属焊接中，如黄铜焊接、铝及铝合金焊接和铅的焊接等。4．其他可燃气体经雾化后也可作为可燃气体。代用气体。5．氧乙炔焰根据氧与乙炔混合比不同，可得到性质不同的中性焰、碳化焰和氧化焰。

（1）中性焰中性焰是氧与乙炔混合比为1.1：1.2时燃烧所形成的火焰。中性焰燃烧后的气体中既

原气氛，在与熔化金属相互作用时，能使氧化物还原。中性焰的最高温度在距焰心2～4mm

处，约为3050～3150°C。用中性焰焊接时主要利用内焰这部分火焰加热焊件。

（2）碳化焰碳化焰是氧与乙炔的混合比小于1.1池使焊缝产生气孔和裂纹。碳化焰的最高温度为2700～3000°C。

（3）氧化焰氧化焰是氧与乙快的混合比大于1.2时燃烧所形成的火焰。氧化焰中有过剩的氧，具

有氧化性，火焰的氧化反应剧烈，火焰较短，内焰和外焰层次不清。氧化焰最高温度为

3100～3300℃。6．氧液化石油气火焰8达2800～2850℃。目前氧液化石油气火焰主要用于气割，并部分的取代了氧乙炔焰。§2-2气焊1．气焊及特点为氧乙炔焊。气焊的优点：（1）设备简单，操作方便，成本低，适应性强，在无电力供应的地方可方便焊接。（2）可以焊接薄板、小直径薄壁管。（3）焊接铸铁、有色金属、低熔点金属及硬质合金时质量较好。气焊的缺点（1）火焰温度低，加热分散，热影响区宽，焊件变形大和过热严重，接头质量不如焊条电孤焊容易保证。（2）生产率低，不易焊较厚的金属。（3）难以实现自动化。2．气焊焊接材料（1）焊丝质量在很大程度上取决于焊丝的化学成分和质量。对气焊丝的一般要求是：1）焊丝的熔点等于或略低于被焊金属的熔点。2）焊丝所焊焊缝应具有良好的力学性能，焊缝内部质量好，无裂纹、气孔、夹渣等缺陷。4）焊丝熔化时应平稳，不应有强烈的飞溅或蒸发。5）焊丝表面应洁净、无油脂、油漆和锈蚀等污物。及铝合金焊丝和铸铁气焊丝等。（2）气焊熔剂的继续氧化，改善焊缝的质量。对气焊熔剂的要求是：1）气焊熔剂应具有很强的反应能力，能迅速溶解某些氧化物或与某些高熔点化合物作用后生成新的低熔点和易挥发的化合物。2）气焊熔剂熔化后粘度要小，流动性要好，产生的熔渣熔点要低，密度要小，熔化后容易浮于熔池表面。3）气焊熔剂能减少熔化金属的表面张力，使熔化的填充金属与焊件更容易熔合。4）气焊熔剂不应对焊件有腐蚀等副作用，生成的熔渣要容易清除。93．气焊设备及工具气焊设备及工具主要有氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶、减压器、焊炬及输气胶管等。（1）氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶“乙炔”字样。气瓶外表面涂银灰色漆并用红漆标注“液化石油气”字样。（2）减压器由于氧气瓶内的氧气压力最高达15MPa，乙炔瓶内的乙炔压力最高达1.5MPa减压器，而气焊工作时氧气的压力一般为0.1～0.4MPa，乙炔的压力最高不超过0.15Mpa，所以必须要有一种调节装置将气瓶内的高压气体降为工作时的低压气体，并保持工作时压力稳定，这种调节装置叫减压器，又称压力调节器。是单级反作用式减压器。（3）焊炬前尚未广泛使用。两类焊炬的特点及原理结构如表2－1所示。表2－1焊炬的特点及原理结构焊炬种类原理结构图工作原理特点射吸式焊炬射吸作用是利用高压工作压力在0.001氧从从喷嘴口快速射MPa节乙炔、氧气的流量，保证乙炔与氧气按一定比例混合。等压式焊炬乙炔靠自己的压力与氧同时进入混合气管，能用于低压乙炔压力应相等或相近（4）输气胶管氧气瓶和乙炔瓶中的气体，须用橡皮管输送到焊炬或割炬中。根据GB9448-1999《焊接与切割安全》标准规定，氧气管为黑色，乙炔管为红色。通常氧气管内径为8mm，乙炔管内径为10mm，氧气管与乙炔管强度不同,氧气管允许工作压力为1.5MPa，乙块管为0.3MPa5m,但太长了会增加气体流动的阻力,一般在10～1015m为宜。焊炬用橡皮管禁止油污及漏气,并严禁互换使用。（5）其他辅助工具1）护目镜率，一般宜用3～7号的黄绿色镜片。2）点火枪后面送到焊嘴或割嘴上，以免手被烧伤。此外还有清理工具，如钢丝刷、手锤、铿刀；连接和启闭气体通路的工具，如钢丝钳、铁丝、皮管夹头、扳手等及清理焊嘴的通针。4．气焊工艺参数熔剂、火焰的性质及能率、焊炬的倾斜角度、焊接方向、焊接速度和接头形式等。（1）接头形式接接头、卷边接头一般只在薄板焊接时使用，搭接接头、T形接头很少采用。对接接头时，当板厚大于5mm时应开坡口。低碳钢的卷边接头及对接接头的形状和尺寸如表2－2所示。表2－2低碳钢的卷边接头及对接接头的形状和尺寸接头形式图示板厚（mm）卷边及钝间隙（mm）坡口角度左向焊法边（mm）（°）卷边接头0.5～1.01.5～2.0不用Ⅰ形坡口1.0～5.01.0～4.02.0～4.0对接接头V形坡口对＞5.01.5～3.02.0～4.0左向焊法3.6～6.0接接头法60（2）焊丝焊丝，具体见教材表2-2、表2-3、表2-4和表2-5。焊丝直径主要根据焊件的厚度来决定，如表2－3所示。表2－3焊丝直径与焊件厚度的关系（mm）焊件厚度1～22～33～55～1010～15焊丝直径1～2或不用焊2～33～3.23.2～44～5丝若焊丝直径过细,焊接时焊件尚未熔化,而焊丝已很快熔化下滴,容易造成熔合不良等缺缝产生未焊透等缺陷。,应选用较细的焊丝,以后各层焊缝可采用较粗焊丝。焊丝直径还和焊接方向有关,一般右向焊时所选用的焊丝要比左向焊时粗些。（3）气焊熔剂气焊熔剂的选择要根据焊件的成分及其性质而定,一般碳素结构钢气焊时不需要气焊熔剂，而不锈钢、耐热钢、铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金气焊时,则必须采用气焊熔剂。（4）火焰的性质及能率1）火焰的性质一层硅的氧化膜可阻止黄铜中锌的蒸发，故宜采用氧化焰。2）火焰的能率气焊火焰能率主要是根据每小时可燃气体(乙炔)的消耗量(L/h)来确定。在保证在气焊低碳钢和低合金钢时，可按下列经验来计算火焰能率：左向焊法乙炔的消耗量＝(100～120)×焊件厚度(L/h)右向焊法乙炔的消耗量＝(120～150)×焊件厚度(L/h)（5）左向焊法和右向焊法气焊时，按照焊炬和焊丝的移动的方向,可分为左向焊法和右向焊法两种。左向焊法适宜于薄板的焊接。右向焊法适合焊接厚度较大,熔点及导热性较高的焊件。焊炬的倾斜角度，焊接速度等其他工艺参数参考教材。§2-3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了钢铁一裁一缝。1．气割原理气割是利用气体火焰的热能,将工件切割处预热到燃烧温度后,喷出高速切割氧流,使纯氧中的燃烧过程,而不是金属熔化过程。2．气割的条件金属气割的主要条件是：（2）金属气割时形成氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。氧气切割过程产生的金属氧化物的熔点必须低于该金属本身的熔点,同时流动性要好,这样的氧化物能以液体状态从割缝处被吹除。常用金属材料及其氧化物的熔点如表2－4所示。表2－4常用金属材料及其氧化物的熔点金属材料金属熔点（℃）氧化物的熔点（℃）纯铁15351300～1500低碳钢15001300～1500高碳钢1300～14001300～1500灰铸铁12001300～1500铜10841230～1336铅3272050铝658205012铬15501990镍14501990锌4191800（3）续进行而不中断。（4）金属的导热性不应太高，否则预热火焰及气割过程中氧化所析出的热量会被传导散失，使气割不能开始或中途停止。3.常用金属的气割性（1）纯铁和低碳钢能满足上述要求，所以能很顺利地进行气割。二氧化硅(Si02使气割发生困难。（3）高铬钢和铬镍钢会产生高熔点的氧化铬和氧化镍(约1990℃)，遮盖了金属的割缝表面，阻碍下一层金属燃烧，也使气割发生困难。（4）铜、铝及其合金燃点比熔点高，导热性好，加之铝在切割过程中产生高熔点二氧化铝（约2050℃）,而铜产生的氧化物放出的热量较低，都使气割发生困难。目前，铸铁、高铬钢、铬镍钢、铜、铝及其合金均采用等离子弧切割。4.气割设备与工具氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶、减压器与气焊用的相同。手工气割时使用的是手工割炬，机械化设备使用的是气割机。（1）割炬原理如图2-1所示。乙炔是靠预热火焰的氧气射入射吸管而被吸入射吸管内。这种割炬低、中压乙炔都可用。割嘴的构造与焊嘴不同如图2-2割嘴。图2-1射吸式割炬的工作原理图2-2割嘴与焊嘴的截面比较1—割嘴2—混合气管3—射吸管4—喷嘴a)焊嘴b)环形割嘴c)梅花形割嘴5—预热氧气阀6—乙炔阀7—乙炔8—氧气9—切割氧气阀10—切割氧气管等压式割炬的可燃气体、预热氧分别由单独的管路进入割嘴内可燃气体是靠自13比国内大。等压式割炬结构如图2-3所示。图2-3等压式割炬结构如图（2）气割机的气割机有半自动气割机、仿形气割机、光电跟踪气割机和数控气割机等。1）CG1-30型半自动气割机CG1-30型半自动气割机是小车式，能切割直线或圆弧，其主要技术参数见表2—5。表2—5CG1-30型半自动气割机主要技术参数型号电源电动机气割钢割圆气割割嘴外形尺寸质量电压功率板厚度直径速度数目(长×宽×高)（kg）（V）（W）（mm）（mm）（mm/min）（个）（mm）CG1-30220245～60200～200050～7501～3370×230×240172）CG2-150型仿形气割机仿形气割机是一种高效率的半自动气割机,可方便又精确的气割出各种形状的零件。仿动。CG2-150型仿形气割机的主要技术参数见表2—6。表2—6CG2-150型仿形气割机主要技术参数型号气割钢气割速气割精气割正气割长方气割直割圆直外形尺寸质量板厚度度度方形尺形尺寸线长度径(长×宽（kg）（mm）（mm/mi（mm）寸（mm）（mm）（mm）×高)n）（mm）（mm）CG2-1505～6050～750士0.5500×900×4001200600190×33535型500750×450×8003）数控气割机14以按图样的形状把零件从钢板上切割下来。数控气割机工作程序如图2-4所示。2-4数控自动气割机程序方框图5.气割工艺参数割嘴离割件表面的距离等。（1）后拖量原因主要是：1）切口上层金属在燃烧时，所产生的气体冲淡了切割氧气流，使下层金属燃烧缓慢产生后拖量。2）下层金属无预热火焰的直接预热作用，因而火焰不能充分对下层金属加热，使割件下层不能剧烈燃烧产生后拖量。3）割件金属离割嘴距离较大，切割氧气流吹除氧化物的能量降低产生后拖量4）气割速度过快，来不及将下层金属氧化，产生后拖量。因此应采用合理的气割速度，使切口产生的后拖量较小的原则，以保证气割质量。（2）预热火焰性质与能率表面上的氧化皮剥落和熔化，便于切割氧气流与铁化合。预热火焰对金属割件的加热温度，低碳钢时约为1100～1150℃。边缘产生增碳现象。择，一般割件越厚，火焰能率应越大。6.回火烫手时方可重新进行气焊、气割。7.其他切割方法介绍金属切割方法很多，表2—7介绍了其他常用切割方法及应用。15表2—7其他常用切割方法及应用切割方法特点应用范围等离子弧切割利用等离子弧的热量实现切割可以切割各种高熔点金属及其他切割方法不能切割的金属，如不锈钢、耐热钢、钛、钼、钨、料，如耐火砖、混凝土、花岗石、碳化硅等。氢氧源切割利用水电解产生的氢气和氧气水电解氢氧焊割机有利于实现一机多用，形式多完全燃烧，来用于切割样。如可一机实现电焊、气焊、切割、喷涂等激光切割利用激光束的热能实现切割能进行切割水射流切割利用高压水射流进行切割法难以加工的硬质合金和陶瓷材料汽油切割利用汽油雾化或气化后与氧混合燃烧形成的火焰实现切割的钎焊碳弧气刨使用石墨棒与工件间产生电弧是U吹掉，实现切割还可用于无法用氧乙炔切割的各种金属材料切割电弧气刨利用药皮在电弧高温下产生的位狭窄处割的目的氧熔剂切割不锈钢、铸铁、铜、铝及其合金等的切割渣作用实现切割第三章弧焊电源一、教学目的和要求1.掌握电弧静特性术语，了解焊接电弧产生的条件、构造、温度分布。2.掌握常用焊接方法对电源的要求。3.掌握焊机型号的编制方法。4.了解常用弧焊变压器、弧焊整流器以及逆变弧焊机的工作原理。5.了解弧焊电源的选用维护及故障处理。二、教学难点、重点1.电弧静特性及焊接电弧产生的条件。2.常用焊接方法对电源的要求及焊机型号的编制。3.常用弧焊变压器、弧焊整流器以及逆变弧焊机的工作原理。三、学时分配16章节名称学时合计§3—1焊接电弧616§3－2对弧焊电源的基本要求4§3－3弧焊电源的分类及型号2§3—4常用弧焊电源4四、教材分析与参考一个动态负载，因此弧焊电源除了具有结构简单、制造容易、消耗少、节省电能、成本低、稳定可调等适应电弧负载的一些特性。§3—1焊接电弧1．焊接电弧的概念及条件（1）焊接电弧的概念的热能来熔化金属达到连接金属的目的的。（2）焊接电弧产生的条件子发射获得。因此，焊接电弧的产生需要两个条件：一是气体电离；二是阴极电子发射。1）气体电离子。这种使中性的气体原子分离成正离子和自由电子的过程称为气体电离。

同，其电离能也不同，电离能越大，气体就越难电离。不同元素电离能大小递增次序为：

K、Na、Ba、Ca、Cr、Ti、Mn、Fe、Si、H、O、N、Ar、F、He在焊接电弧中，使气体介质电离的形式主要有热电离、撞击电离、光电离三种。

①热电离高温下，气体原子受热的作用而互相碰撞产生的电离称为热电离。温度越

高、热电离作用越大。②撞击电离带电粒子在电场的作用下，作定向高速运动，产生较大的动能，当与中

场作用越大，则电离作用越强烈。③光电离气体原子在光辐射的作用下产生的电离，称为光电离。

的Ar、He等元素的气氛中，则电弧引燃就比较困难。因此，为提高电弧燃烧的稳定性，常

道理。172）阴极电子发射阴极金属表面的原子或分子，接受外界的能量而连续地向外发射出电子的现象，称为阴极电子发射。一般情况下，电子是不能自由离开金属表面向外发射的，要使电子逸出电极金属表面关。逸出功越小，阴极发射电子就越容易。不同元素的电子逸出功大小递增次序为：K、Na、Ca、Mg、Ti、Mn、Fe、Al、C焊接时，根据所吸收的能量的不同，阴极电子发射主要有热发射，电场发射，撞击发射等。阴极发射电子后，又从焊接电源获得新的电子。①热发射越强烈。②电场发射在强电场的作用下，由于电场对阴极表面电子的吸引力，电子可以获得用越大。③撞击发射当运动速度较高，能量较大的正离子撞击阴极表面时，将能量传递给阴速度也越快，则产生的撞击发射作用也越强烈。2.焊接电弧的引燃把造成两电极间气体发生电离和阴极发射电子而引起电弧燃烧的过程称为焊接电弧的

电极（焊条或焊丝）与工件直接短路接触而引燃电弧的方法称为接触引弧。接触引弧

为划檫法引弧和直击法引弧两种。距离维持在2～4mm，而将电弧引燃的方法。划檫法一般适用于碱性焊条。件粘在一起，造成焊接回路短路，这种情况常发生在划檫法中。引弧时，如果发生焊条和焊件粘在一起时，只要将焊条左右摇动几下，就可脱离焊件，

如果这时还不能脱离焊件，就应立即将焊钳放松，使焊接回路断开，待焊条稍冷后再拆下。

电极与工件之间不直接接触，保持一定间隙，在电极和工件之间施以高电压击穿间隙

的几何形状，有利电弧燃烧的稳定性。3.焊接电弧的构造及温度分布压称为电弧电压。18射的地方。焊条电弧焊直流电弧时，阴极区的温度一般达到2130～3230℃，放出的热量占36%左右。阳极区是电弧紧靠正电极的区域。阳极区较阴极区宽，约为10-3～10cm，阳极区的材料相同时，阳极区的温度要高于阴极区。焊条电弧焊直流电弧时，阳极区的温度一般达2330～3930℃，放出热量占43%左右。上等于电弧长度。焊条电弧焊直流电弧时，弧柱中心温度可达5370～7730℃，放出的热量占21%左右。一般焊条电弧焊、钨极氩弧焊，阳极区的温度大于阴极区温度；熔化极氩弧焊、CO2气体保护电弧焊、埋弧焊则阴极区温度大于阳极区的温度。均值。4.电弧的静特性化的关系称为电弧静特性，表示它们关系的曲线叫做电弧静特性曲线。遵循欧姆定律，不呈直线关系，而呈U形曲线关系。平特性区，但当焊接电流较大时才工作在上升特性；而熔化极氩弧焊、CO2气体保护电弧焊和富氩气体保护电弧焊基本上工作在上升特性区。5.焊接电弧的稳定性焊接时电弧不产生断弧、飘移和偏吹等保持稳定燃烧的程度，称为焊接电弧的稳定性。影响焊接电弧稳定性的因素主要有：越高，电弧燃烧越稳定。（2）焊接电流的影响焊接电流越大，电弧燃烧越稳定；（3）焊接材料的影响焊接材料中电离能比较低的物质（如K、Na、Ca的氧化物越多，电弧燃烧越稳定；反之，含有电离能比较高的物质如CaF2、KCl、NaCl时，电弧燃烧不稳定。（4）焊接电弧偏吹的影响焊接时，电弧中心偏离电极轴线的方向的现象称为电弧偏吹。过大产生的偏吹。焊条的偏心度是指焊条药皮沿焊芯直径方向偏心的程度，如图3－1所示。焊条的偏心度可用下式计算：焊条的偏心度＝2（T1T2）／（T1T2）25mm725mm和32mm55mm4心产生的电弧偏吹偏向药皮较薄的一边。19偏吹的方向不随着极性的改变而改变，即磁偏吹的方向与电源极性无关。时接地线；露天操作时注意对电弧进行保护等。§3－2对弧焊电源的基本要求一个动态负载，因此弧焊电源除了具有结构简单、制造容易、消耗少、节省电能、成本低、稳定可调等适应电弧负载的一些特性。为满足上述特性，对弧焊电源具有以下基本要求。1.对弧焊电源外特性的要求电弧焊时，弧焊电源与电弧构成供电－用电系31电压与输出电流之间的关系，称为弧焊电源的外特性，表示它们关系的曲线称为弧焊电源的外特性曲线。要使弧焊电源与电弧的供电－用电系统稳定，图3-1弧焊电源与电弧构成供电－用电系统电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须相交，使电源供给的电压和电流与电弧燃烧所需要的电压和电流相等，即Uy＝Uh,Iy＝Ih。弧焊电源的外特性曲线一般有下降特性、平特性和稍上升特性三类，如图32图3-2弧焊电源的外特性曲线（1）焊条电弧焊分，当弧长变化时，陡降外特性曲线引起的电流偏差小于缓降外特性曲线引起的电流偏差。因此焊条电弧焊应采用陡降外特性电源。采用恒流带外拖的外特性，以增大短路电流，提高引弧性能和电弧熔透能力，如图3—3所示。3—3恒流带外拖的外特性曲线20（2）钨极氩弧焊、等离子弧焊流外特性（垂直下降）的电源。（3）CO2焊、MAG焊、熔化极氩弧焊CO2焊、MAG焊、熔化极氩弧焊，电弧静特性曲线工作在上升特性区，由于这些焊接方较大，电弧自身调节作用强，自动恢复速度快。所以CO2焊、MAG用平外特性电源。（4）埋弧焊源引起的电流偏差较小，有利于焊接工艺参数稳定，所以应具有陡降的外特性电源。2．对弧焊电源空载电压的要求低空载电压。3．对弧焊电源稳态短路电流的要求h＝0路电流过大，焊条过热，易引起药皮脱落，并增加熔滴过渡时的飞溅；稳态短路电流太小，般要求稳态短路电流Iwd对焊接电流Ih的比值范围为：1.25＜Iwd/I＜24．对弧焊电源调节特性的要求不同焊接电流、电压的需求的可调性能，称为弧焊电源的调节特性。5．对弧焊电源动特性的要求焊接电弧对弧焊电源来说，是一个变化着的动态负载。因为在焊接过程中，由于熔滴点：（1）合适的瞬时短路电流峰值21状态的时间，因此希望瞬时短路电流峰值大一些。但是过高的话，会导致焊条与焊件过热，瞬时短路电流峰值。（2）合适的短路电流上升速度路电流上升速度。（3）达到恢复电压最低值的时间应适当内，达到恢复电压最低值（一般大于30V），这样才能使电弧在极短的时间内重复引燃。电弧焊时，对恢复电压时间要求越短越好，一般不超过0.05s。如果电压恢复时间太长，则电弧就不容易引燃及造成焊接电弧不稳定。§3－3弧焊电源的分类及型号1.弧焊电源的分类及特点弧焊电源按结构原理可分为交流弧焊电源、直流弧焊电源、脉冲弧焊电源和弧焊逆变焊电源一般指弧焊变压器，直流弧焊电源有直流弧焊发电机和弧焊整流器（包括弧焊逆变3－1。表3－1交、直流弧焊电源的特点比较项目交流电源直流电源电弧稳定性差好极性可换性无有磁偏吹影响很小较大空载电压较高较低触电危险较大较小构造和维修较简较繁噪声不大弧焊发电机大，弧焊整流器小成本低高供电