焊接方法与设备全套教案

项目1焊条电弧焊课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容焊接电弧授课方法计划学时教学目的了解焊接在现代工业中的地位，焊接方法的发展概况；了解焊接电弧的物理基础理解焊接电弧的导电特性掌握焊接电弧的工艺特性掌握焊接及其本质，焊接方法的分类及特点。教学重点焊接电弧的工艺特性解决措施示频演示教学难点焊接及其本质解决措施示频演示教学过程[任务导入]：（视频）目前你所见的焊接有哪些？出现在哪些行业中？是否知道目前国内外先进的焊接方法和焊接技术？[知识链接]：一．焊接及其本质焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体(工件)产生原子间或分子间结合力而连接成一体的连接方法。焊接过程的本质：就是通过适当的物理化学过程克服这两个困难，使两个分离焊件表面的原子接近到晶格距离而形成结合力。这些物理化学过程，归结起来不外乎是用各种能量加热和用各种方法加压两类。二．焊接方法的分类及特点重点对各种焊接方法比较根据它们的焊接过程特点可将其分为：熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊定义将两被焊工件局部加热并熔化，以克服固体间阻碍结合的障碍，然后冷却结晶成为一体接头的方法称为熔焊。熔焊分为：电弧焊、气焊、铝热焊、电渣焊、电子束焊、激光焊等若干种。压焊定义将被焊工件在固态下通过加压(加热或不加热)措施，克服其连接表面的不平度和氧化物等杂质的影响，使其分子或原子间接近到晶格之间的距离，从而形成不可拆连接接头的一类焊接方法称为压焊，也称为固相焊接。为了降低加压时材料的变形抗力，增加材料的塑性，压焊时在加压的同时常伴随加热措施。压焊分为：电阻焊、摩擦焊、超声波焊、扩散焊、冷压焊、爆炸焊和锻焊等。钎焊定义用某些熔点低于被连接物体材料熔点的金属(即钎料)作为连接的媒介，利用钎料与母材间的扩散将两被焊工件连接在一起的焊接方法称为钎焊。钎焊分为：火焰钎焊、感应钎焊、电阻炉钎焊、盐浴钎焊和电子束钎焊等。钎焊又分为：硬钎焊(熔点450℃以上)和软钎焊(熔点在450℃以下)两类。三.教材的内容本教材讲述的主要内容为：.各类基本焊接方法的过程本质、特点、接头形成条件以及合理的使用范围。.各类基本焊接方法中影响焊接质量的工艺参数及其合理选择和控制。.常用典型焊接设备的构成、工作原理及操作使用方法。四.学生在学完本教材后，应达到以下要求：1.了解电弧的物理本质和电弧的工艺特性，了解焊丝和母材的熔化特性，掌握熔滴过渡的主要形式和焊缝成形的基本规律。2.掌握各种常用电弧焊方法的特点、过程实质和应用范围，熟悉其影响质量的因素和保证质量的措施。3.深入了解电阻焊、钎焊的特点和过程实质及其应用范围。4.能正确确选择焊接方法和工艺参数，正确分析常见缺陷产生的工艺原因，并能提出解决的方法。5.了解常用电弧焊设备的特点、电气原理和应用范围；具有正确选择和合理使用电弧焊设备的能力。6.了解焊接新方法、新设备的发展情况，具有进一步自学和应用这些新方法、新设备的能力。概括地说，就是通过本教材的学习应该掌握主要焊接方法的原理、焊接质量的控制以及常用设备的使用维护这三个方面的有关知识，以达到正确应用的目的。五、焊接电弧的物理基础弄清楚学生的物理基础，根据学生的状况进行讲解，补充物理知识。电弧及其电场强度分布定义:电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。带电粒子在电场作用下运动形成电流，从而使两电极之间的气体空间成为导体，也就形成了电弧。要使两电极之间的气体导电必须具备两个条件：两电极之间有带电粒子；两电极之间有电场。电弧中带电粒子的产生气体电离和阴极发射电子是电弧中产生带电粒子的两个基本物理过程。1．电离种类根据外加能量来源的不同，气体电离种类可分为以下几种：热电离、场致电离、光电离2．阴极电子发射在电弧焊中，电弧气氛中的带电粒子一方面由电离产生，另一方面则由阴极电子发射获得。两者都是电弧产生和维持不可缺少的必要条件。电子发射与逸出功阴极中的自由电子受到一定的外加能量作用时，从阴极表面逸出的过程称为电子发射。电子发射的类型根据外加能量形式的不同，电子发射可分为以下四种类型：热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射（三）带电粒子的消失电弧导电过程中，在产生带电粒子的同时，伴随着带电粒子的消失过程。在电弧稳定燃烧时，二者是处于动平衡状态的。带电粒子在电弧空间的消失主要有扩散、复合两种形式和电子结合成负离子等过程。六、焊接电弧的导电特性焊接电弧的导电特性是指由于电荷的运动并形成电流的带电粒子在电弧中产生、运动和消失的过程。(一)弧柱区的导电特性(二)阴极区的导电特性（三）阳极区的导电特性七、焊接电弧的工艺特性电弧焊以电弧为能源，主要利用其热能及机械能。焊接电弧与热能及机械能有关的工艺特性，主要包括电弧的热能特性、电弧的力学特性、电弧的稳定性等。[教学总结]：焊接方法分类是重点、难点，必须掌握。接电弧的物理基础；焊接电弧的导电特性；焊接电弧的工艺特性。教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容焊条的熔化与熔滴过渡授课方法计划学时教学目的掌握熔滴上的作用力理解焊丝的熔化情况掌握焊丝的熔滴过渡形式教学重点熔滴上的作用力和熔滴过渡形式解决措施示频演示教学难点掌握熔滴上的作用力解决措施示频演示教学过程[任务导入]：观察水龙头的水通过阀门的控制是如何流动的。观察焊条电弧焊。二保焊焊接时的熔滴。找出其特点。[知识链接]：焊丝的加热和熔化特性焊丝的热源电弧焊时，用于加热、熔化焊丝的热源是电弧热和电阻热。熔化极电弧焊时，焊丝的熔化主要靠阴极区(正接)或阳极区(反接)所产生的热量及焊丝伸出长度上的电阻热，弧柱区产生的热量对焊丝的加热熔化作用较小。非熔化极电弧焊(如钨极氩弧焊或等离子弧焊)的填充焊丝主要靠弧柱区产生的热量熔化。焊丝的熔化特性焊丝在电弧热和电阻热的共同作用下加热熔化，焊丝的熔化速度即指在单位时间内熔化的焊丝长度。它主要与焊丝材料及直径有关。在采用熔化极电弧焊进行焊接时，必须使焊丝的熔化速度等于送丝速度，才能建立稳定的焊接过程。熔滴上的作用力电弧焊时，在电弧热作用下焊丝或焊条端部受热熔化形成熔滴。熔滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。根据熔滴上的作用力来源不同，可将其分为重力、表面张力、电弧力、熔滴爆破力和电弧气体的吹力。(一)重力重力对熔滴过渡的影响依焊接位置的不同而不同。平焊时，熔滴上的重力促使熔滴过渡；而在立焊及仰焊位置则阻碍熔滴过渡(二)电弧力电弧力包括电磁收缩力、等离子流力、斑点力、熔滴冲击力及短路爆破力等。电弧力只有在焊接电流较大时才对熔滴过渡起主要作用，焊接电流较小时起主要作用的往往是重力和表面张力。(三)熔滴爆破力当熔滴内部因冶金反应而生成气体或含有易蒸发金属时，在电弧高温作用下将使气体积聚、膨胀而产生较大的内压力，致使熔滴爆破，这一内压力称为熔滴爆破力。它在促使熔滴过渡的同时也产生飞溅。(四)电弧的气体吹力这种力出现在焊条电弧焊中。一、自由过渡自由过渡是指熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间不发生直接接触的过渡方式。常用的自由过渡是滴状过渡和喷射过渡。1．滴状过渡滴状过渡时电弧电压较高，根据电流大小、极性和保护气体的种类不同，滴状过渡又分为粗滴过渡和细滴过渡。2．喷射过渡喷射过渡容易出现在以氩气或富氩气体作保护气体的焊接方法，如熔化极氩弧焊、活性气体保护焊中。喷射过渡时，细小的熔滴从焊丝端部连续不断地以高速度冲向熔池，过渡频率快，飞溅少，电弧稳定，热量集中，对焊件的穿透力强，可得到焊缝中心部位熔深明显增大的指状焊缝。接触过渡接触过渡是指焊丝(或焊条)端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡的方式。渣壁过渡渣壁过渡是熔滴沿着熔渣的壁面流入熔池的一种过渡形式。这种过渡方式只出现在埋弧焊和焊条电弧焊中。[教学总结]：1．熔滴上的作用力。2．各种熔滴过渡特点3．熔滴过渡与焊接质量的关系教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容母材熔化与焊缝成形授课方法计划学时教学目的理解焊缝成形缺陷的产生及防止掌握母材熔化和焊缝成形情况教学重点焊接时的母材熔化情况焊缝成形中工艺及相关缺陷问题解决措施示频演示教学难点焊接工焊条电弧焊的原理及特点艺参解决措施示频演示教学过程[任务导入]：观看焊缝的行程过程，分析焊接时焊缝怎样形成的？[知识链接]：1．焊缝形成过程在电弧热的作用下焊丝与母材被熔化，在工件上形成一个具有一定形状和尺寸的液态熔池。随着电弧的移动熔池前端的工件不断被熔化进入熔池中，熔池后部则不断冷却结晶形成焊缝。2．焊缝形状与焊缝质量的关系焊缝的形状即是指焊件熔化区横截面的形状，它可用熔深H、熔宽B和余高a三个参数来描述。合理的焊缝形状要求H、B和a之间有适当的比例。3．焊接工艺参数对焊缝成形的影响不同的工艺参数对焊缝成形的影响也不同。通常将对焊接质量影响较大的工艺参数有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等；其它工艺参数如焊丝直径、电流种类与极性、电极和工件倾角、保护气、工件的结构因数（坡口形状、间隙、工件厚度等）也会对焊缝成形造成一定的影响。焊接电流焊接电流主要影响焊缝熔深。电弧电压电弧电压主要影响焊缝熔宽。焊接速度焊接速度的快慢主要影响母材的热输入量。电流种类和极性电流种类和极性对焊缝形状的影响与焊接方法有关。焊丝直径和伸出长度焊接电流、电弧电压及焊接速度给定时，焊丝直径越细，电流密度越大，对工件加热越集中；焊丝伸出长度增加，电阻增大，电阻热增加，焊丝熔化速度加快，余高增加，熔深略有减小。结构因数焊件的结构因数通常指工件的材料和厚度、工件的坡口和间隙等。在一定条件下，工件的结构因数也会对焊缝成形造成影响。总之，影响焊缝成形的因素很多，想获得良好的焊缝成形，需根据工件的材料和厚度、焊缝的空间位置、接头形式、工作条件、对接头性能和焊缝尺寸要求等，选择合适的焊接方法和焊接工艺参数。否则就可能造成焊缝的成形缺陷。4．焊缝成形缺陷的产生及防止让学生焊接样板，找出出现的缺陷。电弧焊时，因受焊接方法、焊接材料及焊接工艺等因素的影响，会产生不同类型的缺陷。焊缝外形尺寸不符合要求主要有焊缝表面高低不平、焊缝波纹粗劣、纵向宽度不均匀、余高过高或过低等。产生焊缝尺寸不符合要求的主要原因有：工件所开坡口角度不当、装配间隙不均匀、焊接参数选择不合适及操作人员技术不熟练等。为防止上述缺陷，应正确选择坡口角度、装配间隙及焊接参数，熟练掌握操作技术，严格按设计规定进行施工。咬边电弧将焊缝边缘熔化后，没有得到填充金属的补充而留下缺口的现象叫咬边(也称咬肉)。当采用大电流高速焊接或焊角焊缝时一次焊接的焊脚过大，电压过高或焊枪角度不当，都可能产生咬边现象。可见，正确选择焊接参数，熟练掌握焊接操作技术是防止咬边的有效措施。未焊透和未熔合熔焊时，焊接接头根部未熔透的现象称为未焊透；焊道与母材之间、焊道与焊道之间未能完全熔化结合的现象，称为未熔合。为防止产生未焊透和未熔合，应正确选择焊接参数、坡口形式及装配间隙，并确保焊丝对准焊缝中心。同时，注意坡口两侧及焊道层间的清理，使熔化金属之间及熔敷金属与母材金属之间充分熔合。焊瘤熔焊时，熔化的金属流到焊缝以外未熔化的母材上而形成金属瘤的现象称为焊瘤，也称满溢。防止产生焊瘤的主要措施是：尽量使焊缝处于水平位置工件，使填充金属量适当，焊速不宜过低、焊丝伸出长度不宜太长、注意坡口及弧长的选择等。焊穿及塌陷焊缝上形成穿孔的现象，称为焊穿。熔化的金属从焊缝背面漏出，使焊缝正面下凹，背面凸起的现象，称为塌陷。为防止焊穿及塌陷，应使焊接电流与焊速适当配合。[教学总结]：1．焊缝成型与焊接质量的关系2．焊接缺陷的防止[作业与思考]：教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容焊条电弧焊的基本原理及特点授课方法计划学时教学目的理解焊条电弧焊接设备工具应用掌握焊条电弧焊接的原理及特点教学重点焊条电弧焊原理解决措施示频演示教学难点焊条电弧焊原理焊接设备相关问题解决措施示频演示教学过程[任务导入]：大家见过焊条吗？焊条是怎样熔化的？[知识链接]：焊条电弧焊的基本原理焊条电弧焊是利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化，从而获得牢固焊接接头的工艺方法。焊条电弧焊的特点1．操作灵活由于焊条电弧焊设备简单、移动方便、电缆长、焊把轻，因而广泛应用于平焊、立焊、横焊、仰焊等各种空间位置和对接、搭接、角接、T形接头等各种接头形式的焊接。2．待焊接头装配要求低3．可焊金属材料广4．焊接生产率低5．焊接质量受人为因素的影响大6.焊接成本较高对焊条电弧焊设备的要求焊接电源是焊条电弧焊的主要设备。电源外特性、动特性及焊接参数调节特性的优劣，直接影响电弧和焊接过程的稳定性，所以焊条电弧焊电源应满足下列要求：1．对弧焊电源外特性形状的要求为了保证焊接参数稳定，从而获得均匀一致的焊缝，要求电源具有陡降的外特性。2．对电源空载电压的要求电源空载电压的确定应保证引弧容易和电弧功率稳定。电源的空载电压越高，引弧越容易，电弧燃烧的稳定性越好，电弧功率越稳定。但空载电压越高，安全性越低。常用焊条电弧焊机简介焊条电弧焊机按电源种类可分为弧焊变压器、直流弧焊机发电机和弧焊整流器三大类。焊条电弧焊所用工具1．电焊钳2．面罩和护目镜3．电焊条保温筒4．焊缝接头尺寸检测器用以测量坡口角度、间隙、错边以及余高、缝宽、角焊缝厚度等尺寸。5．敲渣锤用来清除焊渣的一种尖锤，可以提高清渣效率。6．钢丝刷用来清除工件表面的铁锈、油污等氧化物。[教学总结]：1．焊条电弧焊接的原理2．焊条电弧焊接的特点3．焊条电弧焊接设备及常用工具教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容焊条电弧焊工艺-----焊接接头形式、坡口和焊缝授课方法计划学时教学目的掌握焊接接头形式掌握坡口形式和开启方法掌握焊缝分类和表示方法教学重点焊接接头形式和焊缝表示方法解决措施实物讲解，示频演示教学难点焊接接头形式和焊缝表示方法解决措施实物讲解，示频演示教学过程[任务导入]：我们通常见到的焊接接头是什么形状的？GB/T985-1988《气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口形式的基本形式与尺寸》[知识链接]：接头形式1.最适于焊条电弧焊的焊接接头：对接、搭接、T形接和角接2.设计或选用接头形式主要根据：产品结构特点和焊接工艺要求，并综合考虑承载条件、焊接可达性、焊接应力与变形以及经济成本等因素。坡口1.开坡口的目的：保证电弧能深入到焊缝根部使其焊透；获得良好的焊缝成形以及便于清渣；调节焊缝金属的化学成份；2.常用接头焊缝坡口的基本形式：I形、V形和U形。I形是由两焊件端平面组合，V形是由两焊件端斜面的组合，U形是两焊件端曲面组合；V形节钝边就变成Y形，V形的一半构成半边V，双半边V构成了K形，双V构成了X形，U它的一半变成J形等。3.设计或选用坡口形式要综合考虑如下因素：达到设计所需的熔深和焊缝成形这是保证焊接接头工作性能主要因素。具有可达性即焊工能按工艺要求自如地进行运条，顺利地完成焊缝金属的熔敷，获得无工艺缺陷的焊缝。有利于控制焊接变形和焊接应力这是为了避免焊接裂纹和减少焊后矫形的工作量。经济要综合坡口加工费用和填充金属量消耗的大小。4.坡口的制备包括坡口形状的加工和坡口侧的清理工作。根据焊件结构形式、板厚与材料的不同，坡口制各的方法也不同，常用的坡口加工方法有：剪切：用于I形坡口(即不开坡口)的薄钢板的边缘加工。刨削：用刨床或刨边机加工直边的坡口，能加工任何形状的坡口，加工后的坡口平直、精度高。薄钢板I形坡口的加工可以多层钢板叠在一起，一次刨削完成，可提高效率。车削：圆管、圆柱体、圆封头或圆形杆件的坡口均可在个床上车削加工。专用坡口加工机：有平板直边坡口加工机和管接头坡口加工机，可分别加工平钢板边缘或管端的坡口。热切割：普通钢的坡口加工应用最广泛的是氧-乙炔火焰切削，不锈钢采用等离子弧切割。能切割各种角度的直边坡口和各种曲线状焊缝的坡口，尤其适用切割厚钢板。焊缝1.分类从位置分：平、立、横、仰从结合方式分（对、角、塞）断续情况分：连、断2.焊缝符号基本符号、辅助符号、补充符号、焊缝尺寸和引出线。在GB/T324-1988《焊缝符号表示法》中有所规定。焊条电弧焊的工艺参数焊条直径的选择焊条直径---焊芯直径保证焊接质量前提下，尽可能选用大直径焊条以提高生产率。综台考虑：焊件厚度、接头形式、焊接位置、焊道层数和允许的线能量等因素。一般根据工件厚度选择焊接电源种类和极性的选择用交流电焊接时，电弧稳定性差。采用直流电焊接，电弧稳定、柔顺、飞溅少。但电弧磁偏吹较交流严重。低氢型焊条稳弧性差，必须采用直流弧焊电源，用小电流焊。焊接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。低氢型焊条用直流电焊接时，一般要用反接，因为反接的电弧比正接稳定。焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳，因此焊接薄板时，不论用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接。焊接电流的选择1是焊条电弧焊的主要工艺参数，它直接影响焊接质量和生产率。总的原则是在保证焊接质量的前提下，尽量用较大的焊接电流以提高焊接生产率。确定SMAW的I大小要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置、母材性质和施焊环境等因素综合考虑。其中最主要的是焊条直径和焊接位置。经验公式一般碳钢焊接结构是根据焊条直径按下式来确定焊接电流。I=kDI—焊接电流(A)：D—焊条(即焊芯)直径(mm)k—经验系数焊接层数的选择厚板焊接常是开坡口采用多层焊或多层多道焊。层数增多对提高焊缝的塑韧性有利，因为后焊道对前焊道有回火作用，使显微组织变细，尤其对易淬火钢效果明显。但随着层数增多，生产效率下降，往往焊接变形也随之增加。层数过少，每层焊缝厚度过大，接头易过热引起晶粒粗化，反而不利。一般每层厚度以不大于4-5mm为好。焊接层数主要根据钢板厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙等来确定，可作如下近似估算：n=δ/d式中：n为焊接层数；δ为工件厚度（毫米）；d为焊条直径（毫米）。（五）焊接电压与焊速的控制SMAW的电弧电压主要由电弧长度来决定：电弧长度越大，电弧电压越高，电弧长度越短，电弧电压越低。在焊接过程中，应尽量使用短弧焊接。焊接过程中，焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使焊缝宽度和余高符合设计要求。弧压：1）尽量用短弧；2）直流机调电压.焊速：1）手工焊接一般不控制焊速；2）看熔池状况。。保证质量前提，大Φ、I、低U、高V，以提高生产率！注意：焊接电流主要影响焊缝的深度和余高；电弧电压主要影响的是焊缝的宽度和余高；焊接速度对焊缝的宽度、深度和余高均有影响。[教学总结]：1．焊接电流主要影响焊缝的深度和余高2．电弧电压主要影响的是焊缝的宽度和余高3．焊接速度对焊缝的宽度、深度和余高均有影响[作业与思考]：课后练习二、三1．什么是焊条电弧焊?焊条电弧焊有哪些特点?3．焊接接头的基本形式有哪些?教学后记项目2埋弧焊课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容埋弧焊的原理及特点授课方法计划学时教学目的掌握埋弧焊的原理、特点及应用教学重点埋弧焊的原理解决措施与焊条电弧焊比较教学难点埋弧焊的原理解决措施示频演示教学过程[任务导入]：在长直焊缝的焊接中，埋弧焊要比手工电弧焊的效率高很多。埋弧焊是目前广泛使用的一种生产效率较高的适于长直、环形焊缝的机械化焊接方法。[知识链接]：埋弧焊是目前广泛使用的一种生产效率较高的机械化焊接方法。埋弧焊的焊接过程埋弧焊是利用焊丝与工件之间在焊剂层下燃烧的电弧产生热量，熔化焊丝、焊剂和母材金属而形成焊缝的熔化极电弧焊方法。由于焊接时电弧掩埋在焊剂层下燃烧，电弧光不外露，因此被称为埋弧焊。埋弧焊的原理埋弧焊的特殊性导致焊接电弧不能被直接观察，为此人们出现过对该方法的一些误解，如开始人们认为电流流过液态熔渣产生的电阻热对母材熔化。埋弧焊电弧处在焊剂层下，电弧引然后，金属和焊剂的蒸汽及分解气体围绕电弧形成一个气泡，电弧在这个气泡中燃烧。肉眼观测不到气泡和电弧，需要通过X射线透视才能了解电弧区所发生的现象。1.电弧特性X射线观察电压与弧长具有良好的线性关系2.熔滴过渡电弧电压越大，焊接速度越慢，所形成的空洞越大。电弧电压低，焊接速度快，焊丝前面有未熔化的焊剂，在焊丝的后方形成空洞。低速焊接时，液滴多数沿着前面的熔渣壁产生过渡，速度增大后，熔滴多数从后部过渡。由于电流密度低（与MIG、CO2焊相比），熔滴的过渡频率达不到喷射过渡的程度，电流400A焊丝接负时，每秒钟过渡10次左右。焊丝接正的时候过渡频率是接负的时候的数倍。熔滴尺寸比较小，直径与焊丝直径相当三、埋弧焊的特点1．埋弧焊的主要优点焊接生产率高焊缝质量好焊接成本较低劳动条件好2．埋弧焊的主要缺点难以在空间位置施焊。工件装配质量要求高。不适合焊接薄板和短焊缝不适合焊接活泼金属[教学总结]：1．在自动焊过程中，维持电弧稳定燃烧和保持焊接工艺参数基本不变是保证焊接质量的基本要求。2．埋弧焊焊接方法的特点[作业]：1．埋弧焊有哪些特点?有哪些局限性?2．当弧长发生变化时，电弧自身调节系统如何进行调节?教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容埋弧焊的焊接材料与冶金过程授课方法计划学时教学目的了解埋弧焊丝、焊剂的概况掌握其匹配选用，熟悉冶金过程教学重点埋弧焊接的材料与冶金解决措施与焊条电弧焊比较教学难点埋弧焊焊接方法的焊接材料解决措施示频演示教学过程[任务导入]：手工电弧焊的焊接材料是焊条，埋弧焊的焊接材料是什么?[知识链接]：一、埋弧焊的焊接材料及选用埋弧焊的焊接材料包括焊丝和焊剂，它们相当于电焊条的焊芯和药皮。埋弧焊时焊丝和焊剂直接参与焊接过程中的冶金反应，因而它们的化学成分和物理特性都会影响焊接工艺过程，并通过焊接过程对焊缝金属的化学成分、组织和性能产生影响。1．焊丝焊丝在埋弧焊中是作为填充金属的，也是焊缝金属的组成部分，所以对焊缝质量有直接影响。根据焊丝的成分和用途可将其分为碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝和不锈钢焊丝三大类。埋弧焊焊接低碳钢时，常用的焊丝牌号有H08、H08A、H15Mn等，其中以H08A的应用最为普遍。埋弧焊常用的焊丝直径有2mm、3mm、4mm、5mm和6mm五种。2．焊剂焊剂在埋弧焊中的主要作用是造渣，以隔绝空气对熔池金属的污染，控制焊缝金属的化学成分，保证焊缝金属的力学性能，防止气孔、裂纹和夹渣等缺陷的产生。同时，考虑实施焊接工艺的需要，还要求焊剂具有良好的稳弧性能，形成的熔渣应具有合适的密度、粘度、熔点、颗粒度和透气性，以保证焊缝获得良好的成形，最后熔渣凝固形成的渣壳具有良好的脱渣性能。按制造方法可将焊剂分为熔炼焊剂、烧结焊剂和陶质焊剂三大类。3．焊剂和焊丝的选用与配合焊剂和焊丝的正确选用及二者之间的合理配合，是获得优质焊缝的关键，也是埋弧焊工艺过程的重要环节。所以必须按工件的成分、工艺特点和冶金特性、性能和要求，正确、合理地选配焊剂和焊丝。二、埋弧焊的冶金过程冶金过程的特点埋弧焊的冶金过程具有下列特点：1．空气不易侵入焊接区2．冶金反应充分3．焊缝金属的合金成分易于控制4．焊缝金属纯度较高且成分均匀低碳钢埋弧焊时的主要冶金反应埋弧焊的冶金反应，主要是液态金属中某一元素被焊剂中某元素取代的反应。对于低碳钢埋弧焊来说，最主要的冶金反应有硅、锰的还原，碳的氧化（烧损）反应，以及焊缝中氢和硫、磷含量的控制等。[教学总结]：各种埋弧焊焊接方法的焊材应用及冶金等埋弧焊工艺的焊材选用应该掌握。[作业]：1．与焊条电弧焊相比，埋弧焊的冶金过程有哪些特点?教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容埋弧焊工艺授课方法计划学时教学目的熟悉埋弧焊工艺的内容和编制、埋弧焊技术要点掌握工艺参数的选择教学重点埋弧焊接的工艺操作解决措施与焊条电弧焊比较教学难点工艺参数的配合问题解决措施示频演示教学过程[任务导入]：与手工电弧焊比较，埋弧焊的工艺内容是什么?[知识链接]：一．埋弧焊工艺埋弧焊的焊前准备埋弧焊的焊前准备包括：工件的坡口加工、工件的清理与装配、焊丝表面清理及焊剂烘干、焊机检查与调整等工作。起动焊机前，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无误，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。对接接头的焊接工艺对接接头是焊接结构中应用最多的接头形式。对接接头埋弧焊时，可根据工件厚度和结构分别采用单面焊或双面焊方法。二．埋弧焊的常见缺陷及防止方法埋弧焊常见缺陷有焊缝成形不良、咬边、未焊透、气孔、裂纹、夹渣、焊穿等。三．埋弧焊的其它方法附加填充金属的埋弧焊、多丝埋弧焊、带极埋弧焊、窄间隙埋弧焊[作业与思考]：课后练习一、二、三1．简要说明焊接参数对埋弧焊焊绕质量的影响?2．双面和单面对接埋弧焊各有哪些主要方法？教学后记项目3二氧化碳气体保护焊程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容CO2焊的特点及应用授课方法计划学时教学目的掌握CO2焊的特点及应用教学重点CO2焊的特点及应用解决措施与焊条电弧焊比较教学难点CO2焊的工作过程解决措施示频演示教学过程[导入新课]：埋弧焊和焊条电弧焊的不足，埋弧焊不能进行全位置焊接。CO2焊是目前广泛使用的一种生产效率较高的适于全位置焊接的机械化焊接方法。[知识链接]：CO2焊的实质定义：CO2气体保护电弧焊是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。设备：焊接设备主要有直流电源、送丝机构和焊枪。焊材：焊接材料主要有焊丝和CO2气体。分类：按使用焊丝直径的不同，可分为细丝CO2电弧焊（焊丝直径≤1.6mm）和粗丝CO2电弧焊(焊丝直径＞1.6mm)；按操作的方式分类,可分为半自动CO2电弧焊和自动CO2电弧焊。CO2焊的特点1．优点焊接生产率高焊接成本低焊接变形小焊接质量较高适用范围广可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。操作简便焊后不需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接。2．缺点飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差。很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂。抗风能力差，给室外作业带来一定困难。不能焊接容易氧化的有色金属。CO2电弧焊的应用CO2焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属。对于不锈钢，由于焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能。所以只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢工件。[教学总结]：1．CO2焊接过程2．CO2焊的特点及应用[作业与思考]：教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容CO2焊的冶金特性授课方法计划学时教学目的熟悉CO2焊的冶金特点及对焊接材料的要求；掌握焊接材料的选用。教学重点CO2焊的冶金特点及对焊接材料的要求解决措施实例讲解教学难点CO2焊的冶金特点及对焊接材料的要求解决措施实例讲解教学过程[导入新课]：在焊接生产过程中，金属元素会发生物理化学反应。[知识链接]：一、合金元素的氧化与脱氧1．合金元素的氧化CO2气体是氧化性气体，在电弧高温作用下会发生分解：CO2=CO+O在电弧空间同时存在CO2、CO、和O2这三种成分中，CO气体在焊接条件下不溶解于金属，也不与金属发生作用，它对焊接质量危害不大。但是CO2和O2却能与铁和其他合金元素发生氧化反应。Si、Mn、C的浓度虽然较低，但它们与氧的亲和力比Fe大，所以也很激烈。2．氧化反应的结果上述氧化反应会使Fe、Si、Mn和C等合金元素烧损，在CO2电弧中，Ni、Cr、Mo过渡系数最高，烧损最少。Si、Mn的过渡系数则较低，因为它们中的相当一部分要耗于熔池中的脱氧。Al、Ti、Nb等元素的过渡系数更低，烧损比Si、Mn还要多。氧化反应中的反应生成物SiO2和MnO会结合成硅酸盐。其密度较小，很容易浮出熔池形成熔渣。合金元素烧损、CO气孔和飞溅是CO2电弧焊中三个主要的问题。3．对脱氧剂的要求从上述内容中可以看出，在CO2电弧中，溶入液态金属中的FeO是引起气孔、飞溅的主要因素。同时，FeO残留在焊缝金属中将使焊缝金属的含氧量增加而降低力学性能。如果能使FeO脱氧。并在脱氧的同时对烧损掉的合金元素给予补充，则CO2气体的氧化性所带来的问题基本上可以解决。对脱氧剂的要求如下：脱氧能力强该脱氧剂与氧的亲和力比铁大，能够使FeO中的Fe还原，并且对FeO的脱氧能力要优于C的脱氧能力，这样才能抑制FeO与C的有害反应。起合金化作用脱氧剂在完成脱氧任务之余，所剩余的量便作为合金元素留在焊缝中，起到提高焊缝力学性能的作用。其生成物不应引起其它不良的后果如生成物不应是气体以免造成气孔；生成物应不溶于液态金属而成为熔渣，且熔点要低；生成物密度要小，以利于浮出熔池表面，不造成焊缝夹渣等。4．CO2电弧焊的脱氧措施CO2电弧焊用的脱氧剂，主要有Al、Ti、Si、Mn等合金元素。Si和Mn之间的比例必须适当，否则不能很好地结合成硅酸盐浮出熔池，而会有一部分SiO2或者MnO夹杂物残留在焊缝中，使焊缝的塑性和冲击值下降。CO2电弧焊的气孔及防止CO2电弧焊时，由于熔池表面没有熔渣盖覆，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固比较快。如果焊接材料或焊接工艺处理不当，可能会出现CO气孔、氮气孔和氢气孔。CO2气体具有氧化性，可以抑制氢气孔的产生，只要焊前对CO2气体进行干燥处理，去除水分，清除焊丝和工件表面的杂质，产生氢气孔的可能性很小。CO2电弧焊的飞溅及防止1．飞溅产生的原因飞溅是CO2电弧焊最主要的缺点，产生飞溅的主要原因如下：气体爆炸引起的飞溅由电弧的斑点压力而引起的飞溅短路过渡时由于液态小桥爆断引起的飞溅当焊接参数选择不当时，也会引起飞溅。2．减少金属飞溅的措施正确选择工艺参数细滴过渡时在CO2中加入Ar气短路过渡时限制金属液桥爆断能量采用低飞溅率焊丝[教学总结]：CO2电弧焊的冶金特性教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容CO2焊接材料及设备授课方法计划学时教学目的熟悉CO2焊的冶金特点及对焊接材料的要求；掌握焊接材料的选用。教学重点CO2焊的冶金特点及对焊接材料的要求解决措施实例讲解教学难点CO2焊的冶金特点及对焊接材料的要求解决措施实例讲解教学过程[导入新课]：在焊接生产过程中，金属元素会发生物理化学反应。[知识链接]：1．CO2气体CO2气体是无色、无味和无毒气体。目前许多厂家生产的CO2气体纯度不稳定,为确保CO2气体的纯度,可采取如下措施:洗瓶后应该用热空气吹干,因为洗瓶后在钢瓶中往往残留较多的自由状态水。倒置排水正置放气使用过滤式干燥器使用时注意瓶中的压力2．焊丝CO2焊焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学成分和力学性能，又要保证具有良好的导电性和工艺性能。3．焊丝牌号、成分及用途目前我国CO2焊用的主要焊丝品种是H08Mn2Si类型。这类焊丝采取Si、Mn联合脱氧，具有很好的抗气孔能力。Si和Mn元素也起合金化的作用，使焊缝金属具有较高的力学性能。[教学总结]：CO2电弧焊的材料教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容CO2焊工艺编制与实施授课方法计划学时教学目的掌握CO2焊工艺参数、工艺措施的确定；熟悉CO2焊操作要点。教学重点短路过渡CO2焊工艺解决措施实例讲解教学难点短路过渡CO2焊工艺解决措施实例讲解教学过程[导入新课]：根据实际生产过程，设备材料选好后，就要调整工艺参数，参数有哪些？如何选择？。[知识链接]：在CO2电弧焊中，为了获得稳定的焊接过程，熔滴过渡通常有两种形式，即短路过渡和细滴过渡。短路过渡焊接在我国应用最为广泛。短路过渡CO2电弧焊工艺1．短路过渡焊接的特点短路过渡时，采用细焊丝、低电压和小电流。熔滴细小而过渡频率高，电弧非常稳定，飞溅小，焊缝成形美观。主要用于焊接薄板及全位置焊接。焊接薄板时，生产率高、变形小，焊接操作容易掌握，对焊工技术水平要求不高。因而短路过渡的CO2焊易于在生产中得到推广应用。2．焊接工艺参数的选择主要的焊接工艺参数有：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、气体流量、焊丝伸出长度及电感值等。细滴过渡CO2电弧焊工艺1．特点细滴过渡CO2焊的特点是电弧电压比较高，焊接电流比较大。此时电弧是持续的，不发生短路熄弧的现象。焊丝的熔化金属以细滴形式进行过渡，所以电弧穿透力强，母材熔深大。适合于进行中等厚度及大厚度工件的焊接。2．工艺参数选择（1）电弧电压与焊接电流为了实现滴状过渡，电弧电压必须选取在34～45V范围内。焊接电流则根据焊丝直径来选择。对应于不同的焊丝直径，实现细滴过渡的焊接电流下限是不同的。(2)焊接速度细滴过渡CO2焊的焊接速度较高。与同样直径焊丝的埋弧焊相比，焊接速度高0.5～1倍。常用的焊速为40～60m／h。(3)保护气流量应选用较大的气体流量来保证焊接区的保护效果。1．短路过渡CO2电弧焊工艺2．细滴过渡CO2电弧焊工艺教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容CO2焊工艺编制与实施授课方法计划学时教学目的掌握CO2焊工艺参数、工艺措施的确定；熟悉CO2焊操作要点。教学重点短路过渡CO2焊工艺解决措施实例讲解教学难点短路过渡CO2焊工艺解决措施实例讲解教学过程[导入新课]：根据实际生产过程，设备材料选好后，就要调整工艺参数，参数有哪些？如何选择？。[知识链接]：在CO2电弧焊中，为了获得稳定的焊接过程，熔滴过渡通常有两种形式，即短路过渡和细滴过渡。短路过渡焊接在我国应用最为广泛。三、CO2焊的焊接技术1．焊前准备坡口形状细焊丝短路过渡的CO2电弧焊主要焊接薄板或中厚板。一般开I形坡口；粗焊丝细滴过渡的CO2电弧焊主要焊接中厚板及厚板，可以开较小的坡口。开坡口不仅为了熔透，而且要考虑到焊缝成形的形状及熔合比。坡口角度过小易形成指状熔深，在焊缝中心可能产生裂缝。坡口加工方法与清理加工坡口的方法主要有机械加工、气割和碳弧气刨等。坡口精度对焊接质量影响很大。坡口尺寸偏差能造成未焊透和未焊满等缺陷。2．起弧与收弧起弧工艺半自动焊时习惯的起弧方式是焊丝端头与焊接处划擦的过程中按焊枪按钮，通常称为“划擦起弧”。这时起弧成功率较高。起弧后必须迅速调整焊枪位置、焊枪角度及导电嘴与工件间的距离。起弧处由于工件的温度较低，熔深都比较浅，特别是在短路过渡时容易引起未焊透。为防止产生这种缺陷，可以采取倒退起弧法，起弧后快速返回工件端头，再沿焊接缝移动，在焊道重合部分进行摆动，使焊道充分熔合，达到完全消除弧坑。收弧方法焊道收尾处往往出现凹陷，它被称为弧坑。CO2电弧焊比一般焊条电弧焊用的电流大，所以弧坑也大。弧坑处易产生火口裂纹及缩孔等缺陷。为此，焊工总是设法减小弧坑尺寸。[教学总结]：1．CO2焊接方法的操作要点教学后记项目4熔化极惰性气体、活性混合气体保护焊课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容MIG焊的特点及应用授课方法计划学时教学目的掌握MIG焊的特点和应用教学重点MIG焊的特点及应用解决措施与CO2焊比较教学难点MIG焊的工作过程解决措施示频演示教学过程[导入新课]：CO2焊的不足，CO2焊不能铝合金结构焊接。MIG焊弥补了其不足。[知识链接]：MIG焊的基本原理采用与母材相近材质的焊丝作为电极，,可熔化的焊丝与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，焊丝熔化后形成熔滴过渡到熔池中，与熔化的母材共同形成焊缝。以惰性气体作为保护气体，向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属避免受周围空气的有害作用。MIG焊的特点1．与TIG焊相比，连续送丝，电流密度大，焊丝熔化速度快，不需要频繁停机，生产效率高。2.与CO2电弧焊相比，熔化极氩弧焊电弧状态稳定，熔滴过渡平稳，飞溅很少。3.由于惰性气体不与熔化金属产生冶金反应，避免氧化和氮化，在电极焊丝中不需要加入特殊的脱氧剂，使用与母材同等成分的焊丝即可进行焊接。4.几乎可以焊接所有金属，尤其适用于铝合金、铜合金、钛合金和不锈钢的焊接，直流反接焊接铝及铝合金，对母材表面的氧化膜有良好的阴极雾化清理作用。5.焊接成本比CO2电弧焊高，焊接生产率也低于CO2电弧焊6.焊接准备工作要求严格，包括对焊接材料的清理和焊接区的清理等7.厚板焊接中的封底焊焊缝成形不如TIG焊质量好优点：①焊接质量好；②焊接生产率高；③适用范围广。缺点：成本较高；对杂质敏感。三、MIG焊的应用材料：常用黑色和有色金属均可（但由于成本的原因，多用于有色金属的焊接）厚度：厚、薄均可（薄板除短路过渡外，还可用脉冲）位置：可全位置结构：中、厚板的有色金属结构，尤其是铝合金结构，如铝罐等[教学总结]：1．MIG焊的基本原理2．MIG焊的特点及应用教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容MIG焊工艺授课方法计划学时教学目的熟悉MIG焊工艺的特点；掌握MIG焊气体及工艺参数的选择、工艺措施的确定。教学重点MIG焊气体及工艺参数的选择解决措施实例讲解教学难点熔滴过渡特点解决措施对比讲解教学过程[导入新课]：根据实际生产过程，设备材料选好后，就要调整工艺参数，参数有哪些？如何选择？[知识链接]：一、熔滴过渡特点MIG焊可以采用的熔滴过渡形式：短路过渡、喷射过渡、脉冲射流过渡。在实际生产中，MIG焊多用来焊接铝合金，这使它对熔滴过渡方式的使用受到一定的限制。对于短路过渡，由于其处于小参数区间，而（尤其大厚度）铝合金的导热很快，所以较少采用短路过渡。对于喷射过渡，由于其冲力大，而铝合金密度低，所以打底、盖面的效果均欠佳，用于填充焊尚可，但仍不易全位置焊。脉冲射流过渡的焊接效果较好，厚薄板、打底/填充/盖面、全位置焊均可，但要有带脉冲功能的焊机（普通焊机不可）。亚射流过渡，是一种兼有射流过渡和短路过渡特点的特殊的熔滴过渡形式。亚射流过渡的获得：焊接电流增加到大于射流过渡的临界电流后，降低电弧电压，使之间或出现短路现象，就是亚射流过渡。二、保护气体Ar：空气重，用于厚度不大的铝、铜（合金）的焊接He:电弧发热量大但比空气轻，价格昂贵，一般不单独使用Ar+He:常用于大厚度的铝、铜（合金）的焊接另外，N2对于铜（合金）而言是惰性的，可以用Ar+N2焊接铜（合金）。最后，需要指出的是，现在对于铝、铜（合金）的焊接，已不再单纯限于用惰性气体，正越来越多地采用微量活性的混合气体，即铝、铜（合金）的焊接也正在由MIG向MAG焊发展。三、焊接参数的选择MIG焊的焊接参数有：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气流量等。1.焊丝直径：应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、接缝间隙大小、所选熔滴过渡形式等因素来综合考虑确定。细焊丝通常多用于短路过渡的薄板/全位置焊，粗丝多用于喷射过渡的中厚板的平位置填充、盖面焊。需要特别指出的是，铝合金的MIG焊对杂质敏感，而且铝的材质较软，为最大限度保证焊缝质量和送丝稳定可靠，追求选用尽可能粗的焊丝进行焊接。现在的技术已可以使铝合金MIG焊时，以粗丝焊薄板。如Fronius的全数字化焊机就可以用Ф1.2mm的铝焊丝MIG对接焊0.8mm的铝板。2．焊接电流应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、焊丝直径大小、所需熔滴过渡形式等因素来综合考虑确定。焊丝直径一定时，可以通过改变电流的大小来获得不同的熔滴过渡形式。在焊接铝及铝合金时，为获得优质的焊接接头，熔化极氩弧焊一般采用亚射流过渡，电弧稳定，气体保护效果好，飞溅少，熔深大，焊缝成形美观，表面鱼鳞纹细密。3．电弧电压电弧电压主要影响熔滴的过渡形式及焊缝成形，要想获得稳定的熔滴过渡，除了正确选用合适的焊接电流外，还必须选择合适的电弧电压与之相匹配。4．焊接速度焊接速度要与焊接电流相匹配，尤其是自动焊时更应如此。总结：MIG焊工艺参数选择的一般方法：板厚→Φ，然后，熔滴过渡形式→I，最后根据I配以合适的U、V及气体流量。[教学总结]：熔化极惰性气体保护焊主要的工艺参数应如何选择[作业]：教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容MIG/MAG焊工艺授课方法计划学时教学目的掌握MAG焊的特点和应用掌握MAG焊工艺教学重点MAG焊气体及工艺参数的选择解决措施与CO2焊比较教学难点MAG焊气体及工艺参数的选择解决措施示频演示教学过程[导入新课]：CO2焊的不足，CO2焊不能铝合金结构焊接。MAG焊弥补了其不足。[知识链接]：MAG焊的基本原理MAG焊是利用惰性气体作为电弧介质、利用焊丝作熔化电极的电弧焊。MAG焊的特点MAG焊可以采用短路过渡、射流过渡和脉冲射流过渡等形式，可用于平焊、立焊、横焊和仰焊以及全位置焊，适于焊接碳钢、合金钢和不锈钢等钢铁材料。优点：①焊接质量好；②焊接生产率高；③适用范围广。缺点：成本较高；对杂质敏感。MIG/MAG焊的对比(1)MIG以Ar或He作为保护气体；MAG在Ar或He中加入活性气体，如O2，CO2活性气体的量小于25%，MAG焊在电弧形态、熔滴过渡、电弧特性等方面与MIG焊相似,MAG焊电弧更稳定，可消除指状熔深；MAG焊由于氧化性气体的存在，金属的氧化是不可避免的，在选择焊丝时应注意在成分上给与补充。MIG电极焊丝中不需要加入特殊的脱氧剂，使用与母材同等成分的焊丝即可进行焊接；MIG焊焊接准备工作要求严格，包括对焊接材料的清理和焊接区的清理；MAG焊主要用于焊接碳钢、合金钢和不锈钢等钢铁材料。MIG几乎可以焊接所有金属；MAG焊接成本比MIG焊低，而生产率高于MIG焊。2.CO2/MAG焊的对比(1)保护气体焊接方法纯度要求焊接材料CO2>99.5%含水量<0.05%低碳钢MAG75%～95%Ar+5%～25%CO2低碳钢、低合金钢(2)焊接方法与焊接效果焊接法保护气体焊缝表面飞溅量熔深ＣＯ２焊接ＣＯ２气体稍微粗糙较大深ＭＡＧ焊接MAG焊的应用位置：可全位置熔滴过渡特点MAG在实际生产中，路过渡。可，但仍不易全位置焊。机（普通焊机不可）。短路现象，就是亚射流过渡。保护气体ArHe:Ar+He:另外，N2焊接参数的选择MAG焊丝直径：焊。氩气＋ＣＯ２气体平滑小较深氩气＋氧气非常平滑微量或无浅材料：常用黑色和有色金属均可（但由于成本的原因，多用于有色金属的焊接）厚度：厚、薄均可（薄板除短路过渡外，还可用脉冲）结构：中、厚板的有色金属结构，尤其是铝合金结构，如铝罐等焊可以采用的熔滴过渡形式：短路过渡、喷射过渡、脉冲射流过渡。MAG焊多用来焊接铝合金，这使它对熔滴过渡方式的使用受到一定的限制。对于短路过渡，由于其处于小参数区间，而（尤其大厚度）铝合金的导热很快，所以较少采用短对于喷射过渡，由于其冲力大，而铝合金密度低，所以打底、盖面的效果均欠佳，用于填充焊尚脉冲射流过渡的焊接效果较好，厚薄板、打底/填充/盖面、全位置焊均可，但要有带脉冲功能的焊亚射流过渡，是一种兼有射流过渡和短路过渡特点的特殊的熔滴过渡形式。亚射流过渡的获得：焊接电流增加到大于射流过渡的临界电流后，降低电弧电压，使之间或出现：空气重，用于厚度不大的铝、铜（合金）的焊接电弧发热量大但比空气轻，价格昂贵，一般不单独使用常用于大厚度的铝、铜（合金）的焊接对于铜（合金）而言是惰性的，可以用Ar+N2焊接铜（合金）。最后，需要指出的是，现在对于铝、铜（合金）的焊接，已不再单纯限于用惰性气体，正越来越多地采用微量活性的混合气体，即铝、铜（合金）的焊接也正在向MAG焊发展。焊的焊接参数有：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气流量等。应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、接缝间隙大小、所选熔滴过渡形式等因素来综合考虑确定。细焊丝通常多用于短路过渡的薄板/全位置焊，粗丝多用于喷射过渡的中厚板的平位置填充、盖面需要特别指出的是，铝合金的MAG焊对杂质敏感，而且铝的材质较软，为最大限度保证焊缝质量和送丝稳定可靠，追求选用尽可能粗的焊丝进行焊接。现在的技术已可以使铝合金MAG焊时，以粗丝焊薄板。如Fronius的全数字化焊机就可以用Ф1.2mm的铝焊丝MAG对接焊0.8mm的铝板。2．焊接电流应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、焊丝直径大小、所需熔滴过渡形式等因素来综合考虑确定。焊丝直径一定时，可以通过改变电流的大小来获得不同的熔滴过渡形式。在焊接铝及铝合金时，为获得优质的焊接接头，熔化极氩弧焊一般采用亚射流过渡，电弧稳定，气体保护效果好，飞溅少，熔深大，焊缝成形美观，表面鱼鳞纹细密。3．电弧电压电弧电压主要影响熔滴的过渡形式及焊缝成形，要想获得稳定的熔滴过渡，除了正确选用合适的焊接电流外，还必须选择合适的电弧电压与之相匹配。4．焊接速度焊接速度要与焊接电流相匹配，尤其是自动焊时更应如此。总结：MAG焊工艺参数选择的一般方法：板厚→Φ，然后，熔滴过渡形式→I，最后根据I配以合适的U、V及气体流量。[教学总结]：现在的技术已可以使铝合金MAG焊时，以粗丝焊薄板。如Fronius的全数字化焊机就可以用Ф1.2mm的铝焊丝MAG对接焊0.8mm的铝板。现在对于铝、铜（合金）的焊接，已不再单纯限于用惰性气体，正越来越多地采用微量活性的混合气体，即铝、铜（合金）的焊接也正在由MAG向MAG焊发展。教学后记项目5钨极惰性气体保护焊课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容TIG焊的特点及应用授课方法计划学时教学目的了解TIG焊的原理掌握IG焊的特点及应用。教学重点掌握TIG焊的应用解决措施视频演示教学难点TIG焊的特点解决措施视频演示教学过程[导入新课]：什么是TIG焊？TIG焊的发展状况目前TIG焊的用途[知识链接]：1.TIG焊的原理在惰性气体的保护下，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（也可以不填充焊丝），形成焊缝。2.TIG焊的特点优点:可焊金属多-------有色金属、不锈钢、和各种合金；焊缝成形好；适于薄板、超薄板全位置焊；易于实现机械化和自动化。缺点：（1）焊接效率低、成本高；（2）对焊前清理要求严格；（3）需要特殊的引弧措施；（4）紫外线强烈。3.TIG焊的应用材料：多用于有色金属、不锈钢及其合金厚度：多用于薄件（一般只使用于6mm以下的焊件）位置：多用于打底焊（单面焊双面成形），全位置管道对接焊[教学总结]：1．TIG焊的基本原理;2．TIG焊的特点及应用.[作业与思考]：教学后记\课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容TIG焊工艺编制与实施授课方法计划学时教学目的了解交流TIG焊焊接回路直流分量的消除方法熟悉直流TIG焊、交流TIG焊的特点掌握直流TIG焊、交流TIG焊的焊接对象。教学重点直流TIG焊、交流TIG焊的焊接对象解决措施实物讲解，示频演示教学难点直流TIG焊的正接与反接交流TIG焊的过零点怫然及稳弧措施解决措施示频演示教学过程[导入新课]：手弧焊焊接电源的连接方式焊接电源的种类交流点的特点[知识链接]：1.直流TIG焊（1)正接1)电子发射能力强，电弧稳定2)产热量大熔深大生产率高3)钨极产热少4)许用焊接电流大5)一般都采用（2）反接电子发射困难，稳定性差产热小熔池窄宽生产率低钨极产热大易过热许用焊接电流小“阴极破碎”作用(Al、Mg及其合金采用)2.交流TIG焊（1）波形分类：正弦交流变脉宽方波交流变极性方波交流1）正弦波交流：设备简单，但电弧稳定性差（要有特别稳弧措施）、有直流分量（要有特别措施消除）。2)变脉宽方波交流：设备复杂，但电流参数灵活、电弧稳定、钨极烧损少，比正弦波交流有优势。3)变极性方波交流：特点与变脉宽方波交流相同，但更好（因负半周电流大小对阴极清理作用影响更大）4)除以上的电流形式外，TIG焊还可以用脉冲电流形式（2)交流TIG焊正、负半波电流波形严重不对称（正半波大、负半波小），带来的问题和解决办法：1)过零点复燃及稳弧措施提高焊接电源的空载电压采用高频振荡器稳弧用高压脉冲（≥1500V）稳弧2)回路直流分量的消除在回路中串接直流电源、接入电阻或二极管、串接电容器（隔直传交）[教学总结]：1．TIG焊的电源的特点2．TIG焊不同电源的应用场所.教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容TIG焊工艺编制与实施授课方法计划学时教学目的了解焊接工艺措施熟悉工艺参数的选择原则掌握各种材料的焊接工艺参数教学重点工艺参数的选择原则各种材料的焊接工艺参数解决措施实物讲解，示频演示教学难点各种材料的焊接工艺参数焊接工艺措施解决措施示频演示教学过程[导入新课]：焊件的生产过程如何获得达到质量要求的焊件[知识链接]：一、焊前准备接头及坡口形式1．TIG焊常用的接头形式：对接、搭接、角接、卷边对接等。2．坡口加工原则：板厚小于3mm时，可开I形坡口；板厚在312mm时，可开V或Y形坡口。焊前清理1．原因氩气、氦气均是惰性气体，焊接过程中不与液态金属发生任何化学反应，因此TIG焊无去氢、脱氧作用。为了保证焊接质量，必须去除焊接接头附近的氧化膜、油脂及水分。2．清理方法：机械清理：采用钢丝刷、刮刀、砂布、喷砂或喷丸等化学清理：依靠化学反应去除工件及焊丝表面的氧化膜及油污。特别适合于铝合金、钛合金、镁合金母材及焊丝的焊前处理。化学机械清理二、工艺参数的选择原则（一）电流的种类及极性不同的电流种类及极性具有不同的工艺特点，适用于不同材料的焊接。电流大小焊接电流的大小决定熔深，因此，在选定了电流的种类及极性后，要根据板厚来选择电流的大小，此外还要适当考虑接头的形式、焊接位置等的影响。焊接速度 焊接速度影响焊接线能量，因此影响熔深及熔宽。通常根据板厚来选择焊接速度，而且为了保证获得良好的焊缝成形，焊接速度应与焊接电流、预热温度及保护气流量适当匹配。焊接速度太快时，易出现未焊透、咬边等缺陷；而焊接速度太慢时会出现焊缝太宽、烧穿等缺陷。钨极的直径及端部形状 钨极的直径及形状是重要的TIG焊接参数之一。通常根据电流的种类、极性及大小来选择。钨极直径的选择原则：在保证钨极许用电流大于所用焊接电流的前提下，尽量选用直径较小的钨极。钨极直径、载流能力与许用电流的关系：钨极的许用电流决定于钨极直径、电流的种类及极性。钨极直径越大，其许用电流越大。直流正接时，钨极载流能力最大，直流反接时载流能力最小，交流时载流能力居于直流正接与反接之间。交流焊时，电流的波形对载流能力也具有重要的影响。电极的端部形状的影响：影响焊接过程稳定性及焊缝成形（五）喷嘴孔径及氩气流量 喷嘴孔径越大，保护区越大，但太大时，熔池及电弧的可观察性变差。对于一定的喷嘴孔径，保护气流量有一个合适的范围，流量太小时，气体挺度差，保护效果不好；流量太大时，气流层中出现紊流，空气易卷入，保护效果也不好。喷嘴孔径及氩气流量通常根据电流的种类、极性及大小来选择。(六)钨极伸出长度 通常将露在喷嘴外面的钨极长度叫做钨极的伸出长度。伸出长度过大时，钨极易过热，且保护效果差；而伸出长度太小时，喷嘴易过热。因此钨极伸出长度必须保持一适当的值。对接焊时，钨极的伸出长度一般保持在5mm6mm。（七）喷嘴离工件的距离喷嘴离工件的距离要与钨极伸出长度相匹配。一般应控制在8mm14mm之间。距离过小时，影响工人的视线，且易导致钨极与熔池的接触，使焊缝夹钨并降低钨极寿命；距离过大时，保护效果差，电弧不稳定。三、TIG焊接工艺焊接工艺参数及选择TIG焊的焊接工艺参数主要包括：焊丝直径、钨极直径、焊接电流、焊接电压、气体流量、（填丝速度）、（焊接速度）等。1．钨极直径：根据焊接电流来选择。2．焊接电流：综合考虑材质、板厚、焊接位置来选择3．焊丝直径4．焊接电压：通常<20V（氩弧的电压较低且TIG焊所用的电弧长度较短）5．气体流量：为获得最佳的保护效果，气体流量与喷嘴孔径的关系有一定的规律且交流焊接比直流焊接所需的流量大。焊接工艺措施1．选材：对结构钢，按等强原则选择焊接材料，对不锈钢、铝及铝合金等则主要考虑化学成分。焊丝的化学成分应与母材的性能相匹配，严格控制其化学成分、纯度和质量。主要化学成分应比母材稍高，以弥补高温的烧损。TIG焊使用钢焊丝时应尽量选专用焊丝,以减少主要化学成分的变化,保证焊缝一定的力学性能和熔池液态金属的流动性,获得良好的焊缝成型,避免产生裂纹等缺陷。TIG焊使用有色金属焊丝焊接铜、铝、镁、钛及其合金时应注意成分相符。有时可将与母材成分相同的薄板剪成小条当焊丝。2．不锈钢、铝及铝合金等打底时必须进行反面保护（常用的办法是通氩保护，对不锈钢也可用药芯焊丝打底）。3．如焊机无高频引弧装置，不能直接在工件上引弧，要在垫板上引弧。[教学总结]：TIG焊的焊接工艺参数主要包括：焊丝直径、钨极直径、焊接电流、焊接电压、气体流量、（填丝速度）、（焊接速度）等。[作业与思考]：教学后记项目6气焊、气割与气刨课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容认识气焊、气割与气刨授课方法计划学时教学目的掌握气焊与气割的基本概念和原理熟悉气焊与气割的主要设备教学重点气焊与气割的基本原理解决措施实物讲解，示频演示教学难点气焊与气割的基本概念和原理解决措施示频演示教学过程[导入新课]：金属材料的切割方式及发展[知识链接]：一、气焊1．气焊的基本原理气焊是利用可燃气体与助燃气体，通过焊炬进行混合后喷出，经点燃而发生剧烈的氧化燃烧，以此燃烧所产生的热量去熔化工件接头部位的母材和焊丝而达到金属牢固连接的方法。火焰一方面把工件接头的表层金属熔化，同时把金属焊丝熔入接头的空隙中，形成金属熔池。当焊炬向前移动，熔池金属随即凝固成为焊缝，使工件的两部分牢固地连接成为一体。气焊应用的设备和工具气焊应用的设备包括氧气瓶、乙炔瓶以及回火防止器等。应用的工具包括焊炬、减压器以及胶管等。常用的气体及氧炔火焰气焊使用的气体包括助燃气体和可燃气体。助燃气体是氧气；可燃气体有乙炔、液化石油气和氢气等。乙炔与氧气混合燃烧的火焰叫做氧炔焰。按氧与乙炔的不同比值，可将氧炔焰分为中性焰、碳化焰(也叫还原焰)和氧化焰三种。中性焰中性焰燃烧后无过剩的氧和乙炔。它由焰芯、内焰和外焰三部分组成。焰芯呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚。离焰芯尖端2—4mm处化学反应最激烈，因此温度最高，为3100～3200℃。内焰呈蓝白色，有深蓝色线条；外焰的颜色从里向外由淡紫色变为橙黄色。火焰呈中性焰。碳化焰碳化焰燃烧后的气体中尚有部分乙炔未燃烧。它的最高温度为2700～3000℃。火焰明显，分为焰芯、内焰和外焰三部分。(3)氧化焰氧化焰中有过量的氧。由于氧化焰在燃烧中氧的浓度极大，氧化反应又非常剧烈，因此焰芯、内焰和外焰都缩短，而且内焰和外焰的层次极为不清，我们可以把氧化焰看作由焰芯和外焰两部分组成。它的最高温度可达3100～3300℃。由于火焰中有游离状态的氧，因此整个火焰有氧化性。气焊时，火焰的选择要根据焊接材料而定。4.气焊丝气焊用的焊丝起填充金属的作用，焊接时与熔化的母材一起组成焊缝金属。常用气焊丝有碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝、铜及铜合金焊丝、铝及铝合金焊丝、铸铁焊丝等。在气焊过程中，气焊丝的正确选用十分重要，应根据工件的化学成分、机械性能选用相应成分或性能的焊丝，有时也可用被焊板材上切下的条料作焊丝。5.气焊熔剂(焊粉)为了防止金属的氧化以及消除已经形成的氧化物和其他杂质，在焊接有色金属材料时，必须采用气焊熔剂。常用的气焊熔剂有不锈钢及耐热钢气焊熔剂、铸铁气焊熔剂、铜气焊熔剂、铝气焊熔剂。气焊时，熔剂的选择要根据焊件的成分及其性质而定。二、气割1．气割的基本原理气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等。归纳起来，氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。可切割的金属特点并不是所有金属都能被气割，只有符合下列条件的金属才能被气割：(1)金属能同氧剧烈反应，并放出足够的热量。(2)金属导热性不应太高。(3)金属燃烧点要低于它的熔点。(4)金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点(5)生成的氧化物应该易于流动。符合条件的金属：纯铁低碳钢、中碳钢和低合金钢以及钛等。其他常用的金属材料如：铸铁、不锈钢及耐酸钢、铝和铜等则必须采用特殊的气割方法。三、碳弧气刨碳弧气刨是利用碳极和金属之间产生的高温电流，把金属局部加热到熔化状态，同时利用压缩空气的高速气流把这些熔化金属吹掉，从而实现对金属母材进行刨削和切割的一种加工工艺方法，如下图：图1碳弧气刨示意图1.应用范围焊缝挑焊根工作中。利用碳弧气刨开坡口，尤其是U型坡口。返修焊件时，可使用碳弧气刨消除焊接缺陷（挖出）。清除铸件表面的毛边、飞刺、冒口和铸件中的缺陷。切割不锈钢中、薄板在板材工件上打孔。刨削焊缝表面的余高。2.碳弧气刨的工艺参数（主要）碳棒规格及适用电流刨削速度电弧长度碳棒伸出长度碳棒倾角[教学总结]：利用可燃气体与助燃气体，通过焊炬进行混合后喷出，经点燃而发生剧烈的氧化燃烧，以此燃烧所产生的热量去熔化工件接头部位的母材和焊丝而达到金属牢固连接归纳起来，氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。教学后记课程名称焊接方法与设备班级授课时间教学内容气焊、气割与气刨工艺编制与实施授课方法计划学时教学目的掌握气焊和气割的基本操作熟悉气焊与气割安全操作技术教学重点气焊与气割与气刨工艺解决措施实物讲解，示频演示教学难点气焊与气割与气刨工艺解决措施示频演示教学过程[导入新课]：金属材料的切割方式及发展[知识链接]：一、气焊1．焊接规范气焊的接头型式和焊接空间位置等工艺问题的考虑，与手工电弧焊基本相同。气焊的焊接规范则主要是确定焊丝的直径、焊嘴的大小以及焊嘴对工件的倾斜角度。焊丝的直径是根据工件的厚度而定。焊接厚度为3mm以下的工件时，所用的焊丝直径与工件的厚度基本相同。焊接较厚的工件时，焊丝直径应小于工件厚度。焊丝直径一般不超过6mm。2．气焊基本操作要领点火、调节火焰与灭火点火时，先微开氧气阀门，再打开乙炔阀门，随后点燃火焰。这时的火焰是碳化焰。然后，逐渐开大氧气阀门，将碳化焰调整成中性焰。同时，按需要把火焰大小也调整合适。灭火时，应先关乙炔阀门，后关氧气阀门。堆平焊气焊时，一般用左手拿焊丝，右手拿焊炬，两手的动作要协调，沿焊缝向左或向右焊接。焊嘴轴线的投影应与焊缝重合，同时要注意掌握好焊嘴与焊件的夹角α。焊件愈厚，α愈大。在焊接开始时，为了较快地加热焊件和迅速形成熔池，α应大些。正常焊接时，一般保持α在30°~50°范围内。当焊接结束时，α应适当减小，以便更好地填满熔池和避免焊穿。焊炬向前移动的速度应能保证焊件熔化并保持熔池具有一定的大小。焊件熔化形成熔池后，再将焊丝适量地点入熔池内熔化。二、气割气割过程氧气切割简称气割，是一种切割金属的常用