埋弧焊实训报告

埋弧自动焊1.1埋弧自动焊简介焊丝与焊件之间燃烧的电弧使埋在颗粒状焊剂下面的电弧热将焊丝端部及电弧直接作用的母材和焊剂熔化并使部分蒸发，金属和焊剂所蒸发的气体在电弧周围形成一个封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。空腔被一层由熔渣所构成的渣膜所包围，这层渣膜不仅很好的隔绝了空气和电弧与熔池的接触，而且使弧光不能辐射出来。被电弧加热熔化的焊丝以熔滴的形式落下，与熔融母材金属混合形成熔池。密度较小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了对熔池金属的机械保护作用外，焊接过程中还与熔池金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。电弧向前移动，熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后，形成渣壳可继续对高温下的焊缝起保护作用，避免被氧化。1.2埋弧自动焊工作原理焊接时，先在焊接接头上面覆盖一层颗粒状焊剂，自动焊机机头将焊丝自动送入电弧区并保证一定的弧长，电弧引燃以后，在焊剂层下燃烧，使焊丝、母材和部分焊剂熔化，形成熔渣和熔池并进行冶金反应。同时少量焊剂和金属蒸发形成蒸汽，并具有一定的蒸汽压力，在蒸汽压力作用下形成一个封闭的熔渣泡，包围着电弧和熔池，使之与空气隔绝，对熔滴和熔池起到保护作用，同时也防止了金属的飞溅，减少了电弧热量的损失，阻止了弧光散射。随着自动焊机机头向前移动，焊丝、焊剂和母材不断熔化，熔池后面的金属不断冷却凝固形成连续焊缝，浮在熔池上部的熔渣冷凝成渣壳。1.3埋弧自动焊优点与缺点1.3.1埋弧自动焊优点1、焊接生产率高：埋弧自动焊所用焊接电流大，加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率高，熔深大，单丝埋弧焊在焊件不开坡口的情况下，一次可熔透20mm。焊接速度高，以厚度8-10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50-80cm/min，手弧焊则不超过10-13cm/min。2、焊接质量好：焊剂和熔渣的存在不仅防止空气中的氮、氧侵入熔池，而且熔池较慢凝固，使液态金属与融化的焊剂间有较多时间的冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝渗合金，提高焊缝金属的力学性能。另外焊缝成型美观。3、劳动条件好：焊接过程的机械化操作显得更为便利，而且烟尘少，而且没有弧光辐射，劳动条件得到改善。1.3.2埋弧自动焊缺点1、焊接适用位置受限制：由于采用颗粒状的焊剂进行焊接，因此一般只适用于平焊位置的焊接。2、焊接厚度受到限制：由于埋弧焊时，当焊接电流小于100A电弧的稳定性通常变差，因此不适用于焊接厚度小于1mm以下的薄板。3、对焊件坡口加工和装配要求较严：因为埋弧焊不能直接观察电弧与破口的相对位置，故必须保证坡口的加工和装配精度，或者采用焊缝自动跟踪装置，才能保证不焊偏。1.4埋弧自动焊设备的组成埋弧焊设备由电源、控制电缆、小车三部分组成。每部分都十分重要，只有配合得很好才能充分发挥埋弧焊的优势。1、电源的要求：一般采用下降特性电源。电源分交流和直流。直流电源有磁放大器式，晶闸管式和逆变式。由于晶闸管式体积适中，效率高，运行可靠，价格低廉，广泛被采用。直流电源的特点：电弧稳定，采用反极性联接，熔深较大，成型美观。2、控制电缆：一般采用16芯电缆。埋弧焊长期处在运动之中，电缆长期弯曲，容易损坏。电缆的质量特别重要，电缆与插头的焊接一定要可靠。由于电缆内部断线造成设备不能工作的例子已经举不胜举，应该引起广大使用者的注意。3、小车:小车是由电气控制箱和电机、机械传动装置组成。小车分为等速送丝和变速送丝两种。目前大部分采用变速送丝系统，较为先进的已采用无触点数字控制技术。小车工作平稳，可靠。2埋弧自动焊焊结构概述本焊机由自动机头及焊接变压器两部分组成。2.1自动机头1、自动机头：由焊车及支架、送丝机构、焊丝矫直机构、导电部分、焊接操作控制盒、焊丝盘、焊剂斗等部件组成。送丝机构由一个110V、1500rpm、80W直流他激电机、减速箱、进给轮等、将焊丝从焊丝盘内拉出，送至导电部分再送入焊接区。送丝速度可以根据焊接规范要求在控制盒上旋动“焊接电压”电位器（见原理图中W1）来平滑调节。顺时针旋转时，送丝速度减慢，电弧电压提高。矫直机构在送丝机构下端，由二个矫直轮、进给轮与导电嘴等一起组成。调节可动轮的位置，将焊丝进行矫直。导电部分装在进给轮下面，由二个合金滚轮及架组成，用软铜带，使导电嘴与外接电缆作电器连接。滚轮磨损后可以调换。控制盒内装有全部控制电路。在控制盒面板上装有控制电源开关，焊接电流与电压的指示用电表、送丝速度的调节旋钮。启动、停止、紧急停车与焊丝点动上下各按钮、焊车行走方向转换开关，以及焊车调试开关等，另外配有远程电流调节操作盒，用户可放在控制盒顶部或其它部位，使在焊接时可以调节焊接电流。控制电源通过14芯多芯电缆从焊接变压器内辅助变压器供应。送丝电机与焊车电机分别用5芯与7芯电缆与控制盒连接。拆下多芯电缆插头，并将焊机头横梁从焊车立柱分开后，可以将焊机头与焊底盘分别搬运。

焊车拖动电机为92瓦、110V、6000转/分，通过齿轮减速箱、也可对焊接速度进行平滑调节。焊车装有传动联合器。在电机转动情况下可以使焊车行走或停止。

焊丝盘与焊剂斗分别装于机头横架两端，焊剂斗下端连有软管将焊剂送到焊接区铺散，进行焊接。2.2焊接电源（焊接变压器）：

MZ-1000采用BX2-1000交流焊接电源。

BX2-1000交流焊接电源，由同体的二相降压变压器及电抗器、冷却风扇、调节电抗器用的电动机及减速箱、控制电动机正反转的控制变压器及交流接触器、按钮以及给自动机头提供电源的控制变压器等组成。控制线通过电源上的14芯插座与外界相连，遥控盒与电源上的4芯插座相连，实现远距离电流调节，电源上还有近控的电流增加，减少按钮也可实现电流调节，电流大小可通过电源顶部的电流指示窗指示。3MZ—1000埋弧焊机如图3-1所示，MZ—1000型埋弧焊机是目前国内广泛应用的一种通用埋弧焊机。图3-13.1MZ-1000自动埋弧焊机性能和用途MZ-1000自动埋弧焊机系熔剂层下自动焊接的设备，它配用交流焊机作为电弧电源，它适用于水平位置或与水平位置倾斜不大于10度的各种有、无坡口的对接焊缝、搭接焊缝和角焊缝。与普通手工弧焊相比，具有生产效率高、焊缝质量好，节省焊接材料和电能，焊接变形小及改善劳动条件等突出优点3.2MZ—1000型埋弧焊机操作前准备工作1、检查埋弧自动焊机各部分组件及电缆是否安全完好，本次试验采用直流反接，把负极接在焊件上。2、检查埋弧焊焊剂是否干燥。3、焊丝的除锈和母材表面的清理。3.3MZ—1000型埋弧焊机操作过程1、将电源的旋钮转向埋弧焊位置，并按照自己设定的参数设定好电流。2、在小车的操作板上调出之前设定好的参数，依次为电流（I）、电压（U）.3、将被焊工件放在机架上，调整焊枪与被焊工件之间的距离，25mm——30mm.4、关闭离合，将焊接小车操作板上开关调制试车，选择左行或者右行，确定小车的行走状态，并同时调整小车行走速度。5、将焊剂放入焊剂料斗中，此时要确保焊剂料斗开关处于关闭状态。6、调整焊丝，使之与工件刚好接触，有轻微摩擦。7、打开焊剂料斗开关，让焊剂顺着焊剂软管流到被焊工件表面，并将焊丝埋没8、确定离合器关闭，开关调制焊接，打开电源，开始焊接。期间确保埋弧焊剂能顺利从软管中流出，并始终埋没电弧，在焊接过程中记录实际数据。9、焊接结束前先关闭电源，再关闭焊剂料斗开关。10、焊接结束后，回收焊剂，去除渣壳，测量熔深和余高。3.4MZ—1000型埋弧焊机技术参数（如图3-1)图3-13.5注意事项1、按外部接线图正确接线，并注意网络电压与焊机名牌电压相等，电源要加接地线。2、在焊接电流回路内各接点，如焊丝与工件的电缆接头导电嘴与焊丝等必须保证接触良好，否则会造成电弧不稳，影响焊缝质量与外形。3、在焊机工作时必须注意：在工作时，焊机必须按照相应的负载续率使用。应经常保持焊机清洁，延长焊机寿命在焊机工作时必须注意：在工作时，焊机必须按照相应的负载续率使用。4、焊接电源三相控制进线有相序关系，接线时应保证风扇为上吹风。5、多芯电缆必须注意接头不能松动，避免接触不良影响焊接动作，并注意此电缆不能经常重复抽曲，以免内部导线折断。6、焊机在装运和安装过程中，切忌振动，以免影响工作性能。7、定期检查和更换焊车与送丝机构的减速箱内润滑油脂，定期检查焊丝输送滚轮与进给轮，如有磨损，需按易损件附图制造更换。8、必须经常检查焊机的绝缘电阻，与电网有联系之线路及线圈应不低于0.5兆欧姆，与电网无联系的线圈及线路应不低于0.2兆欧姆。9、焊机及机头不能受雨水或腐蚀惦气体的侵袭腐蚀，也不能在温度很高的环境中使用，以免电气元件受潮或腐烂或引起变值或损坏，影响运行性能。10、焊机的安置应使焊机背面具有足够的空间，以供焊机通风，此空间不小于0.5米长。4实训结果与分析4.1实训结果实训结果如表1所示表1预测数据实际数据IAUVVcm/minHmmBmmAmmIAUVVCm/minHmmBmmAmm138040644.810241635.364.312.12.08图4-124004560510243838.360,813.72.32图4-2335050674.410238737.492.5111.77图4-3435040564.410239534.155.714.31.6图4-4530040563.810232930.155.611.31.9图4-5630050613.810230027.76110.91.8图4-6735045604.410239235.360.915.11.63图4-7830045553.810233933.755.413.71.4图4-8936542554.610241137.255.716.31.5图4-9104003563510244134.686.7111.7图4-10图4-1图4-2图4-3图4-4图4-5图4-6图4-7图4-8图4-9图4-104.2实训结果分析影响埋弧焊的焊接质量主要是焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、焊丝伸出长度等1、焊接电流：增大焊接电流，可以加快焊丝熔化速度，同时电弧吹力也随焊接电流而增大，使熔池金属被电弧排开，熔池底部未被熔化母材受到电弧的直接加热，熔深增加。对于同一直径的焊丝来说，熔深与焊接电流成正比，焊接电流对熔池宽度的影响较小。若焊接电流过大，容易产生咬边和成形不良，使热影响区增大，甚至造成烧穿；若焊接电流过小，使熔深减小，容易产生未焊透，而且电弧的稳定性也差。2、电弧电压：电弧电压与电弧长度成正比。电压增高，弧长增加，熔宽增大，同时焊缝余高和熔深略有减小，使焊缝变得平坦。电弧电压增大后，焊剂熔化增多。若随着焊接电流的增加，而电弧电压不随之增加，易出现截面呈蘑菇状的焊缝，严重时在焊缝表面会产生焊瘤，这主要是由于熔宽太小造成的。所以，随着焊接电流的增加，电弧电压也要适当增加。3、焊接速度：焊接速度对熔宽和熔深有明显的影响。当焊接速度较低时，焊接速度的变化对熔深影响较小。但当焊接速度较大时，由于电弧对母材的加热量明显减小，熔深显著下降。焊接速度过高，会造成咬边、未焊透、焊缝粗糙不平等缺陷。适当降低焊接速度，熔池体积增大，存在时间变长，有利于气体浮出熔池，减小气孔生成的倾向。但焊接速度过低会形成易裂的蘑菇形焊缝或产生烧穿、夹渣、焊缝不规则等缺陷。4、焊丝直径：焊丝直径主要影响熔深，直径较细，焊丝的电流密度较大，电弧的吹力大，熔深大，易于引弧。焊丝越粗，允许采用的焊接电流就越大，生产率也越高。焊丝直径的选择应取决于焊件厚度和焊接电流值。为了使焊缝成形良好，焊丝直径与焊接电流应有一定的配合关系。5、焊丝伸出长度：一般由导电嘴下端到焊件表面的距离定为焊丝伸出长度。伸出长度决定导电嘴的高度，也决定焊剂层的厚度，最短伸出长度以不产生明弧为准，但也不能过长，过长会使焊丝受电流电阻热的预热作用增强，造成焊缝成形不良，同时也影响焊缝的平直性。若伸出长度太短时，易烧坏导电嘴。焊丝应与导电嘴接触良好，否则会影响焊接过程的稳定，严重时会使导电嘴熔化。导电嘴是由紫铜或黄铜加工而成的。导电嘴熔化使铜过渡到焊缝中去。铜与铁在液态下不能相互混合，形成大块的铜夹渣，而且铜还会引起焊接热裂纹，危害性很大。所以，一旦发现导电嘴熔化，应立即停止焊。

引力波的实验探测给我们的启示摘要：引力理论的发展经历了数百年，从牛顿到爱因斯坦，从万有引力定律到广义相对论。在这过程中，科学家们引力波的预言质疑不休、争论不止。而引力波的实验探测无疑证明了一切。引力波的发现，弥补了爱因斯坦的广义相对论的漏洞，也确定了他的理论的正确。这是人类史上出现的又一契机，它将为人类社会带来重大变革。“破五”是中国传统迎财神的日子。2016年的这一天，却一个让全世界物理学界沸腾的日子，甚至许多的物理学家为之痛哭流涕——被预言已经百年的引力波，终于被探测到了。引力是什么？在今天人们所知道的物质的四种基本相互作用中，引力作用为最弱。四种相互作用按作用强度比例顺序是：强相互作用(1),电磁相互作用(10),弱相互作用(10),引力相互作用(10)。因此，在研究基本粒子的运动时，引力一般略去不计。但在天文学领域内，由于涉及的对象的质量极其巨大，引力就成为不仅支配着天体的运动，而且往往是天体的结构和演化的决定因素。引力并不是一种所谓的“力”，而是一种属性。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首次提出万有引力定律，基于此，他结识了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象，并根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后，才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上，从而创立了天体力学。简单的说，质量越大的东西产生的引力越大，地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢。1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，突破了绝对时间和绝对空间的概念，否定了瞬时超距作用，从根本上动摇了建立在这些旧观念基础上的牛顿引力理论。经过十年的探索后，爱因斯坦于1915年提出了迄今为止最成功的近代引力理论——广义相对论。广义相对论中，引力被归咎于时空的弯曲。这种弯曲是由物质造成的，物质的质量越大，所形成的扭曲也就越严重。但是这种弯曲，对于人类来说根本感知不到，一是因为人类伴随这种弯曲一起弯曲了，而是由于这种弯曲太微小。大质量物体发生的扭曲引起了震动，而这种震动，就是引力波。科学家们通过探测这种时空震荡，来证实引力波的存在。早在1916年，爱因斯坦在广义相对论中就预言了引力波的存在。而科学家们普遍认为，这次LIGO这一发现是爱因斯坦相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”，证实了爱因斯坦广义相对论的正确性，弥补了爱因斯坦的广义相对论的漏洞，验证了已故科学家爱因斯坦的预言。探测的仪器叫做迈克尔逊干涉仪，或是LIGO。LIGO的“两条腿”都有4千米长，最近的一次升级就花去了几十亿美元。LIGO的原理是什么？简单来说是利用光速不变，在同样的直线路程里测试耗时，而通过时间的偏差（尽最大可能排除误差，也是耗资巨大的原因）来判定空间确实存在震动。这样的实验设置基于爱因斯坦的假设：光速不变，是因为以光的视角看，它沿途经过的空间发生了折叠伸缩。可能的引力波探测源包括致密双星系统（白矮星，中子星和黑洞）。在2016年2月11日，LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器，首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。在过去的数十年里，许多物理学家和天文学家为证明引力波的存在进行了大量研究。其中，泰勒和赫尔斯由于第一次得到引力波存在的间接证据荣获1993年诺贝尔物理学奖。到目前为止，类似的双中子星系统已经发现了近十个，但是双黑洞系统却是首次。在实验方面，第一个对直接探测引力波作伟大尝试的人是韦伯。虽然他的共振棒探测器最后没能找到引力波，但是韦伯开创了引力波实验科学的先河，为如今的硕果打下了基础。因为在地面上很容易受到干扰，所以物理学家们也在向太空进军。欧洲的空间引力波项目eLISA（演化激光干涉空间天线）。eLISA将由三个相同的探测器构成为一个边长为五百万公里的等边三角形，同样使用激光干涉法来探测引力波。此项目已经欧洲空间局通过批准，正式立项，目前处于设计阶段，计划于2034年发射运行。作为先导项目，两颗测试卫星已经于2015年12月3日发射成功，目前正在调试之中。中国的科研人员，在积极参与目前的国际合作之外之外，也在筹建自己的引力波探测项目。引力波的实验探测引起了世界范围的轰动，这些探测极其不易，宇宙中发生爆炸性的大事件时产生的引力波，才相对容易探测到，例如黑洞合并、星系合并、超新星爆炸等。100年前，爱因斯坦在预言引力波存在时就曾说：“这些数值是如此微小，她们不会对任何的东西产生显著的作用，没人能够去测量它们。”蔡一夫给出解释：“时间发生得越早，距离越远，越会在宇宙中传播期间被红移。红移指的是由于宇宙本身的膨胀将所有的波动的波长拉直拉平，这样其波动性就难以被探测到。例如，这次LIGO探测到的引力波，是13亿年以前两个大约30个太阳质量的黑洞并合所产生的引力波，振幅之小，是在原子核尺寸的千分之一的尺度。能探测到真的是非常不容易，LIGO实验组的科学家们也是在几十年里经历多次挫折，不断调整方案，改进仪器，才最终探测到的。”所以它的成功探测也标志着在这个领域人类的技术进步到了前所未有的水平。而它所具有的里程碑意义不止在科学情感上，更在于能够打开人类的一个新的世界——每个人都对它满怀期待。如果电磁波探测是人类的眼睛，那么人类又多了一双聆听外界的耳朵。马克斯·普朗克引力物理研究所说：“在《星际穿越》和《三体》中，都不约而同地将引力波选为了未来科技发达的人类的通讯手段，这也许只能是美好的幻想，但对于天文研究而言，引力波的确开启了一扇新的窗口。吹进来的第一缕清风，就带来了一个重大的信息：极重的恒星级双黑洞系统存在并可以在足够短的时间（10亿年）内并合。这是让我们始料未及的。谁能知道在将来的更多的探测中，LIGO和一众引力波探测器能带给我们什么样的惊喜呢？”引力波有两个非常重要而且比较独特的性质。第一：不需要任何的物质存在于引力波源周围。这时就不会有电磁辐射产生。第二：引力波能够几乎不受阻挡的穿过行进途中的天体。比如，来自于遥远恒星的光会被星际介质所遮挡，引力波能够不受阻碍的穿过。对于天文学家来说，这两个特征允许引力波携带有更多的之前从未被观测过的天文现象信息，而每一个电磁波谱的打开，都会为我们带来前所未有的发现。天文学家们同样期望引力波也是如此。而引力波本身的性质也可能对基础物理学产生巨大的影响。另外，引力波蕴含的，很可能是宇宙诞生的画面。我们从小都被告知一个最著名的猜想——宇宙是在一场爆炸中诞生的。这意味着，在时空的开始，宇宙又一次最为剧烈的震动。引力波就能让我们还原这个震动——它是否存在？有多大规模？不仅如此，引力波还能传递信息——我们看不到的宇宙空间在发生什么？据科学家解释，这次的引力波就是在遥远的距离上巨大的黑洞变化引起的。而这一结果也证明了黑洞真实存在——至少是广义相对论预测的由纯净、真空、扭曲时空组成的完美圆形物体。并且，引力波传递的信息可以让科学家更精确地估计宇宙膨胀的速度。总而言之，一个新的重大科学发现，总会给人类社会带来无法预估的发展。18世纪面熟电磁波的麦克斯韦理论确认的时候，也没人知道会给人类带来什么，但是现在不管是电视机还是移动电话，都与电磁现象有关。引力波的发现类似当年的发现X光一样，是一种工具。有了这个工具，我们可以利用引力波的观察，去观察遥远的宇宙的现象。发现暗物质、时空穿梭等等才是有可能实现的事情。如果没有引力波，以我们现有的技术是做不到这些科幻世界才有的事情的。“既然引力波是存在的，基于引力波的科研思路可信性就大大提高了。就好像走一条未知的路，走到半路，有人怀疑不对，结果证实是对的，那么就可以加快步伐了。”苏萌说。世界各国都加大了探测研究引力波的力度，我国也紧跟探索引力波的步伐。“天琴计划”参与者、中山大学天文与空间科学研究院院长李淼教授介绍，“天琴计划”是我国自主开展空间引力波探测的可行方案，发射三颗卫星探测引力波，该计划预期执行期为2016~2035年，分四阶段实施。项目还将挖山洞，建观测站以及建设综合研究大楼。预计拟投三亿启动。天琴计划预期执行期为2016-2035年，分四阶段实施：（1）2016-2020年：完成月球/深空卫星激光测距、空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验所需关键技术研发。主要研发成果包括：新一代月球激光测距反射器、月球激光测距台站、高精度加速度计、无拖曳控制（包含微推进器）、高精度星载激光干涉仪、星间激光测距技术等；（2）2021-2025年：完成空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验工程样机，并成功发射下一代重力卫星和空间等效原理实验卫星。主要研发成果包含：超静卫星平台、高精度大型激光陀螺仪以及进一步提高加速度计、无拖曳控制、高精度星载激光干涉仪、星间激光测距等技术；（3）2026-2030年：完成空间引力波探测关键技术，完成卫星载荷工程样机；（4）2031-2035年：进行卫星系统整机联调测试、系统组装，发射空间引力波探测卫星。李淼介绍，“天琴计划”的出发点是切实根据我国的技术能力实际和未来几十年的发展前景，提出我国自主开展空间引力波探测的可行方案。在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗全同的卫星构成一个等边三角形阵列，每颗卫星内部都包含一个或两个极其小心悬浮起来的检验质量。卫星上将安装推力可以精细调节的微牛级推进器，实时调节卫星的运动姿态，使得检验质量始终保持与周围的保护容器互不接触的状态。这样检验质量将只在引力的作用下运动，而来自太阳风或太阳光压等细微的非引力扰动将被卫星外壳屏蔽掉。高精度的激光干涉测距技术将被用来记录由引力波引起的、不同卫星上检验质量之间的细微距离变化，从而获得