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焊接是一种不能拆卸的连接方法,是金属热加工方法之一。焊接与铸造、锻压、热办理、金属切削等加工方法同样,是机器制造、石油化工、矿山、冶金、航空、航天、造船、电子、核能等工业部门中的一种基本生产手段。没有现代焊接技术的发展,就没有现代的工业和科学技术的发展。
第一节焊接的种类
焊接:是指经过合适的物理化学过程(加热或加压),使两个工件产生原子(或分子)之间结合力而连成一体的加工方法。
一、焊接方法的分类
一焊条电弧焊(ARC)
一消融极一一埋弧焊
一CO2电弧焊(MAG)
氩气电弧焊(MIG)
一电弧焊一
一钨极氩弧焊(TIG)
一非消融极一一原子氢焊
一等离子弧焊
一消融焊接一螺柱焊
一氧氢
一气焊一一氧乙炔
一空气乙炔
一铝热焊
一电渣焊
基本焊接方法一一电子束焊
一激光焊
一电阻点、缝焊
一电阻对焊
一冷压焊
一压力焊接一一超声波焊
一爆炸焊
一锻焊
一扩散焊
一磨擦焊
一火焰钎焊
一感觉钎焊
一钎焊一一炉钎焊
一盐浴钎焊
一电子束钎焊
二、焊接方法的特点
1、焊接过程的实质
就是采用加热、加压或两者并用的方法,使两个分别表面的金属原子之间接达到
晶格距离并形成结合力。依照焊接过程中金属所处的状态不同样,能够把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三类。
2、熔焊:
是在焊接过程中,将焊接接头加热至消融状态,不加压达成焊接的方法。
3、压焊:
是在焊接过程中,对焊件施加压力(加热或不加热,)以达成焊接的方法。
4、钎焊:
是采用比母材熔点低的金属资料,将焊件和钎料加热至高于钎料熔点,低于母材熔点
的温度,利用液态钎润湿母材,填充接头缝隙并母材互相扩散实现联接焊件的方法。
二、电弧焊
1、什么是电弧:
电在空气中流动惹起气体放电产生的一种发光放热现象。
2、什么是电弧焊:
是指用电弧供给加热能量,使工件熔合在一同,达到原子间接合的焊接方法。电弧焊是焊接方法中应用最为广泛的一种。据一些工业发达国家的统计,电弧焊在焊接生产总量中所占比率一般都在60%以上。依照其工艺特点不同样,电弧焊可分为焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和等离子弧焊等多种。
四、四种常用的弧焊方式
1、手弧焊:
使用焊钳夹住焊条进行焊接的方法;
2、氩弧焊:
用工业钨或活性钨作不消融电级,惰性气体氩气作保护气的焊接方法。简称TIG。
3、二氧化碳气体保护焊:
用金属焊丝作为消融电极,惰性气体(CO2)作保护的弧焊接方法。简称MIG。
4、埋弧焊:
在颗粒助焊剂层下,利用焊丝与母材间电弧的热量,进行焊接的焊接方法。
第二节手工电弧焊
一、归纳
手工电弧焊,简称手弧焊。它利用焊条与工件之间建立起来的牢固燃烧的电弧,使焊条和工件消融,从而获取牢固的焊接接头。
在焊接过程中,药皮不断地分解、消融而生成气体及熔渣,保护焊条端部、电弧溶池以及其周边地域,以防范消融金属氧化,焊条芯棒也在电弧作用下不断消融,进入溶池,组成焊缝填充金属。也有焊条药皮掺合金粉末,提高焊缝的机械性能。二、ZX7系列焊机的一次电线截面计算。
一次接线盒及空气开关的容量大小(依照额定容量测算)。一次线截面计算:
三、焊机面板上旋钮的调治方法和作用详见说明书。
四、手工电弧焊电流选择
1、依照焊接金属材质、焊条种类、焊接构造来选择。
2、依照焊接构造所用的资料,板构造形式等因素确定所需电流的大小。
3、影响电流选择的其他因素(效率、电网容量、场所设施、噪音、维修、重量)用电量
等因素。
五、电焊条的分类
一般按药皮成份分类为10各种类,现列三种常用焊条举例说明以下:
J422型
该焊条引弧简单电弧牢固飞溅小,熔深较浅,熔渣复盖性好,脱渣简单,焊缝涟漪特别雅观,适用于全地址和薄板焊接,但塑性和裂性较差,能适用于一般低碳钢和同样强度的低合金钢焊接。氧化钛钙型药皮,交直流两用。焊缝金属抗热强度不低于420Mpa(42Kg/m㎡)。构造钢焊条(表示用途种类)
J507型
该焊条熔渣流动性,其工艺性较好,能全地址焊,焊缝金属抗裂性能和机械性能
较好,适用于焊接重要构造件,受压容量16MnR及中碳钢及低合金钢重要构件。低氢钠型药皮,直流焊缝金属抗拉强度不低于500Mpa。构造钢焊条
A117型
该焊条为低氢型不锈钢焊条,适用于铬18镍9不锈钢构造。低氢型药皮---
直流。同一等级焊缝化学成分中的不同样牌号。焊缝金属主要化学成分种类Cr18%Ni8%;
奥氏体不锈钢焊条。
六、电弧焊工艺
1、焊条牌号及直径。主要取决于资料性质,焊件的厚度,接头形式焊缝地址,焊缝参
数等因素。焊条直径与板厚关系以下表:
焊件厚度(㎜)<44~8>8~12>12
焊条直径(ф㎜)≤ф3~4ф4~5ф5~6
2、焊接电流:焊接电流的大小,主要依照焊条种类,焊条直径,焊件厚度以及接头型
式焊缝地址及层次等因素,构造钢焊条平焊地址时,焊接电流可依照以下经验公式来初选。
I=Kd
I——焊接电流K——经验系数d——焊条直径
焊接电流经验系数和焊条直径关系:
焊条直径(㎜)
ф
ф2~
ф
ф4~6
经验系数
20~2525~3030~4040~50
(A/mm)
立焊、横焊、仰焊时焊接电流应比平焊电流小10~20%,角焊时应比平焊地址时大
10~20%。合金钢焊条、不锈钢焊条,由于电阻大热膨胀系数高,若电流大则焊接过程中焊条简单发红造成药皮零散,影响焊接质量,所以电流要合适减小。
3、焊接输出的连接方法
碱性焊条施焊时应采用直流反接法。
酸性焊条施焊时应采用直流正接法。
七、手工电弧焊操作过程:
1、引弧
将焊条与工件短路尔后向上拉起焊条以引燃电弧称为点拉式引弧。将焊条端部在金属表面轻轻划擦后提起焊条以引燃电弧叫擦引弧。
2、焊接过程
电弧引燃后,一方面要仔细观察熔池状态,向来保持熔池大小不变,不断调整焊条角度控制弧长保持熔池金属不致外溢,另一方面要保持电弧沿焊接方向作匀速直线搬动只有保持熔池大小和焊接电弧搬动速度向来不变,才能获取平均一致的焊缝。
3、收弧
焊接结束时若是直接拉断电弧则会形成弧坑,弧坑会产生气孔裂缝降低焊缝接头的强度,为此要采用以下措施。
1)当电弧移至焊缝终端时,稍稍停留也许回焊一小段拉断电弧,此法适用于碱性焊条。
2)当电弧移至焊缝终端时,采用屡次熄弧、引弧法,填满弧坑。
3)重要构造焊缝采用收弧板,使电弧在收弧板上运行一般后再拉断电弧。
在焊接过程中要获取高质量的焊缝,必定要有三个共同的要求:
a、合适的工艺规范
b、正确的焊条角度
c、合适的运条方法
第三节钨极氩弧焊
一、归纳:
1、钨极氩弧焊就是以氩气作为保护气体,钨极作为不消融极,借助钨电极与焊件之间产
生的电弧,加热消融母材(同时增加焊丝也被消融)实现焊接的方法。氩气用于保护焊缝金属和钨电极熔池,在电弧加热地域不被空气氧化。
2、一般氩弧焊的优点:
能焊接除熔点特别低的铝锡外的绝大多数的金属和合金。
交流氩弧焊能焊接化学性质比较爽朗和易形成氧化膜的铝及铝镁合金。(用什么金属做焊丝)
焊接时无焊渣、无飞溅。
能进行全方向焊接,用脉冲氩弧焊可减小热输入,
电弧温度高、热输入小、速度快、热影响面小、焊接变形小。
填充金属和增加量不受焊接电流的影响。
3、氩弧焊适用焊接范围
适用于碳钢、合金钢、不锈钢、难熔金属铝及铝镁合金、铜及铜合金、钛及钛合
金,以及超薄板,同时能进行全方向焊接,特别对复杂焊件难以凑近部位等等。二、钨极氩弧焊焊机的组成
1、本公司氩弧焊机的型号(见图表)、编制方法、文字说明。
2、焊机的部件(焊机、焊枪、气、水、电)、地线及地线钳、钨极。
3、焊机的连接方法(以WSM系列为例)
焊机的一次进线,依照焊机的额定输入容量配制配电箱,空气开关的大小,一次线的截面。
焊机的输出电压计算方法:
焊机极性,一般接法:工件接正为正极性接法;工件接负为负极性接法。钨极氩弧焊必然要直流正极性接法:焊枪接负,工件接正。
水源接法、氩气接法
三、焊枪的组成(水冷式、气冷式):
手把、连接件、电极夹头、喷嘴、气管、水管、电缆线、导线。
四、氩气的作用、流量大小与焊接关系、调治方法。
1、氩气属于惰性气体,不易和其他金属资料、气体发生反应。而且由于气流有冷却作
用,焊缝热影响区小,焊件变形小。是钨极氩弧焊最理想的保护气体。
2、氩气主若是对熔池进行有效的保护,在焊接过程中防范空气对熔池损害而惹起氧化,同时对焊缝地域进行有效隔断空气,使焊缝地域获取保护,提高焊接性能。
3、调治方法是依照被焊金属资料及电流大小,焊接方法来决定的:电流越大,保护气
越大。。爽朗元素资料,保护气要加强加大流量。详尽见下表:
板厚
电流大小
气体流量
(mm)
(A)
不锈钢
铝
铜
钛
~
10~40
4
6
6
6
~
20~40
4
6
6
6
~
40~70
4~6
8~10
8~10
6~
8
~
80~130
8~10
10~12
10~12
8~10
~
120~170
10~12
10~15
10~15
10~
12
160~200
10~14
12~18
12~18
12~
14
14~
18
氩气太小,保护收效差,被焊金属有严重氧化现象。氩气太大,由于气流量大而产生
紊流,使空气被紊流气卷入溶池,产生溶池保护收效差,焊缝金属被氧化现象。所以流量
必然要依照板厚、电流大小、焊缝地址、接头型式来定。详尽以焊缝保护收效来决定,以
被焊金属不出现氧化为标准。
五、钨极
1、钨极是高熔点资料,熔点为3400℃,在高温时有强烈的电子发射能力,而且钨极有
很大的电流载流能力。钨极载流能力见下表:
电极
直流正接法时
φ
20~80A
φ
50~160A
φ
100~200A
φ
200~300A
φ
300~400A
φ
420~520A
φ
450~550A
2、钨极表面要圆滑,端部要有必然磨尖,同心度要好,这样焊接时高频引弧好、电弧牢固性好,溶深深,溶池能保持必然,焊缝成形好,焊接质量好。
3、若是钨极表面烧坏或表面有污染物、裂纹、缩孔等弊端时,这样焊接时高频引弧困难,电弧不牢固,电弧有漂移现象,熔池分别,表面扩大,熔深浅,焊缝成形差,焊
接质量差。
4、钨极直径大小是依照资料厚度、资料性质、电流大小、接头形式来决定,见下表:
板厚(mm)
钨极直径(mm)
焊接电流(A)
φ
35~40
φ
35~50
φ
40~70
φ
50~85
φ~
50~130
φ~
120~150
六、焊丝
焊丝选纲要依照被焊资料来决定,一般以母材的成分性质同样为准。焊接重要构造时,由于高温要烧损合金元素,所以选择焊丝必然要高于母资料,把焊丝熔入熔池来补充合金
元素烧损。
钨极氩弧焊,一种方法能够不添丝自熔,消融被焊母材;另一种要增加焊丝,电极熔
化金属,同时焊丝熔入熔池,冷却后形成焊缝。
不锈钢焊接时,焊丝与板厚和电流大小关系见下表:
板厚(mm)
电流(A)
焊丝直径(mm)
30~50
φ
30~50
φ
35~60
φ
45~80
φ
75~120
φ
110~140
φ
随着板厚增加、电流增大、焊丝直径增粗
铝及铝合金焊接时,焊丝与板厚、电流大小关系见下表:
板厚(mm)
电流(A)
钨极直径(mm)
焊丝直径(mm)
气流量
1
60~90/110~140
φ~
4~6
6~8
70~100/130~160
φ
2
90~120/150~180
φ~
φ
6~8
8~10
3
120~180/170~220
φ~
8~12
4
140~200/190~260
~
φ
8~12
10~14
6
160~220/200~300
φ~
φ
10~18
12~20
七、WSM(WSE)系列焊机面板上的各种旋钮和调治方法,见说明书。
八、直流氩弧焊与脉冲氩弧焊的差别:
1、直流氩弧焊,即在直流正极性接法下以氩气为保护气,借助电极与焊件之间的电弧在必然的要求下(焊接电流),加热消融母材,增加焊丝时焊丝也一同熔入熔池,冷却形成的焊缝。
2、脉冲氩弧焊,除直流钨极氩弧焊的规范外,还可独立地调治峰值电流、基值电流、脉冲宽度、脉冲周期或频率等规范参数,它与直流氩弧焊对照优点以下:
(1)增大焊缝的深宽比,在不锈钢焊接时可将熔深宽增大到2:1
(2)防范烧穿、在薄板焊接或厚板打底焊时,借助峰值电流经过时间,将焊件焊透,在熔池明显下陷从前即转到基值电流,使金属凝固。而且有小电流保持电弧直至下一次峰值电流循环。
(3)减小热影响区,焊接热敏感资料时,减小脉冲电流经过时间和基值电流值,能把热
影响区范围降低到最小值,这样焊接变形小。
(4)增加熔池的搅拌作用,在同样的平均电流值时,脉冲电流的峰流值比恒定电流大,所以电弧力大,搅拌作用强烈,这样有助于减少接头底部可能产生气孔和不熔合现象。在小电流焊接时,较大的脉冲电流峰值电流加强了电弧挺度,除掉了电弧漂移现象。
九、焊前准备和焊前冲刷:
1、检查焊机的接线可否吻合要求。
2、水、电、气可否接通,并按要求全部连接好,不能够松动。
3、对母材进行焊前检查并冲刷表面。
4、用工具冲刷,即用刷子或砂纸完整除掉母材表面水、油、氧化物等。
5、重要构造用化学冲刷法,冲刷表面的水、油、高熔点氧化膜、氧化物污染。简单用
丙酮冲刷,或用烧碱硫酸等方法冲刷。
6、工作场所的清理,不能够有易燃、易爆物,采用避风措施等。
十、焊接规范参数
钨极氩弧焊参数主若是电流、氩气流量、钨极直径、板的厚度、接头型式等不锈钢氩弧规范列表以下:
板材厚度
钨极直径
焊丝直径
接头型式
焊接电流
气体流量
平对接
35-40A
4-6
增加丝
35-45A
4-6
40-70A
5-8
50-85A
6-8
80-130A
8-10
120-150A
10-12
交流铝合金规范参数以下:
板材厚度
钨极直径
焊丝直径
接头型式
焊接电流
气体流量
平对接
60-90A
4-6
增加丝
70-100A
6-8
90-120A
8-10
120-180A
10-12
140-200A
12-14
160-220A
14-16
十一、焊接操作
1、焊前
检查设施、水、气、电路可否正常,焊件和焊枪接法可否吻合要求,规范参数可否调试稳定,全部正常后,接通电源、水源、气源。
2、焊接
把焊枪的钨极端部对准焊缝起焊点,钨极与工件之间距离为1-3mm按下焊开关,提前送气,高频放电引弧,焊枪保持70°-80°倾角,焊丝倾角为11°-20°焊枪作直线匀速搬动,并在搬动过程中观察熔池,焊丝的送进速度与焊接速度要般配,焊
丝不能够与钨极接触,省得烧坏钨极,焊枪。同时依照焊缝金属颜色,来判断氩气保护收效的利害。
3、收弧的方法:
(1)焊接结束时,焊缝终端要多增加些焊丝金属来填满弧坑。熄灭电弧后,在熄弧处
多停留一段时间,使焊缝终端获取充分氩气保护,防范氧化。
(2)利用焊机的电流衰减装置,在焊缝终端结束前关闭控制按钮,此时电弧连续燃烧,
焊接连续,直至电弧熄灭,保证了焊缝端部不至于烧穿,保证了焊缝质量。
(3)重要构造的焊接件,焊缝的两端要加装引弧板和熄弧板。焊接引弧在引弧板进步行,熄弧在熄弧板进步行,保证了焊缝前点和终端的质量。
第四节CO2气体保护焊
一、CO2电弧焊的特点和应用
CO2电弧焊是一种高效率的焊接方法,以CO2气体作保护气体,依靠焊丝与焊件之间的电弧来消融金属的气体保护焊的方法称CO2焊。这种焊接法都采用焊丝自动送丝,敷化金属量大,生产效率高,质量牢固。所以,在国内外获取广泛应用,与其他电弧焊对照有以下特点:
1、生产效率高CO2电弧焊穿透力强,熔深大、而且焊丝消融率高,所以熔敷速度快、
生产效率可比手工电弧焊高3倍。
2、焊接成本低CO2焊的成本只有埋弧焊与手工电弧焊成本的40%-50%。
3、耗资能量低CO2电弧焊和药皮焊条对照3mm厚钢板对接焊缝,每米焊缝的用电降
低30%,25mm钢板对接焊缝时用电降低60%。
4、适用范围宽不论何种地址都能够进行焊接,薄板可焊到1mm,最厚几乎不受限制(采
用多层焊)。而且焊接速度快、变形小。
5、抗锈能力强焊缝含氢量低抗裂性能强。
6、焊后不需清渣,引弧操作便于监察和控制,有利于实现焊接过程机械化和自动化。
我国在CO2焊接设施、焊接资料、焊接工艺方面已获取了很大的成就。CO2电弧焊接
在我国的造船、机车、汽车制造、石油化工、工程机械、农业机械中获取广泛应用。
二、焊机的型号和连接方法
1、我公司CO2焊机型号(见文字说明表)
2、面板上的旋钮作用与调治方法,(见说明书)
3、连接方法水、电、气、焊枪(见说明书)
4、焊枪的构造及软管、导电嘴、喷嘴。
5、焊机可能发生的故障及消除方法(见说明书)
三、焊接资料
1、CO2保护气体
CO2有固态、液态、气态三种状态。瓶装液态CO2是CO2焊接的主要保护气源。液
态CO2是无色液体,其密度随温度变化而变化。当温度低于-11℃时密度比水大,当温度高于-11℃时则密度比水小。由于CO2由液态变为气态的沸点很低为-78℃,所以工业焊接用CO2都是液态。在常温下能自己气化。CO2气瓶漆成黑色标有“CO2”黄色字样。
2、焊丝
CO2气体保护焊对焊丝化学成分的要求:
(1)焊丝必定含有足够数量的脱氧元素以减少焊缝金属中的含氧量和防范产生气体。
(2)焊丝的含碳量要低,平时要求<%,这样可减少气孔和飞溅。
(3)保证焊缝金属拥有满意的机械性能和抗裂性能。
目前生产中应用最广的焊丝为H08Mn2SiA焊丝,该焊丝有较好的工艺性能、机械性能及抗热裂纹能力,适用于焊接低碳钢、信服极限<500Mpa的低合金钢和经焊后热办理抗拉强度<1200Mpa的低合金高强钢。
焊丝表面的干净程度影响到焊缝金属中含氢量。焊接重要构造应采用机械、化学或加热方法除掉焊丝表面的水分和污染物。
3、药芯焊丝
1)由于药芯成分改变了纯CO2电弧的物理化学性质,所以飞溅小且飞溅颗粒简单除掉,又因熔池表面盖有熔渣,焊缝成形近似手工弧焊。焊缝较实芯焊丝电弧焊雅观。
2)与手工焊对照由于CO2电弧耐热效率高加上电流密度比手工弧焊大,生产效率可为
手工弧焊的3—5倍。
3)调整药芯成分即可焊不同样的钢种,而不象冶炼实芯丝那样复杂。
4)由于熔池碰到CO2气体和熔渣二方面的保护,所以抗气孔能力比实芯焊丝能力强。四、焊接规范选择
1、短经过渡焊接
CO2电弧焊中短经过渡应用最广泛,主要用于薄板及全地址焊接,规范参数为电弧电
压焊接电流、焊接速度、焊接回路电感、气体流量及焊丝伸出长度等。
(1)电弧电压和焊接电流,对于必然的焊丝直径及焊接电流(即送丝速度)
,必定般配合
适的电弧电压,才能获取牢固的短经过渡过程,此时的飞溅最少。
不同样直径焊丝的短经过渡时参数如表:
焊丝直径(㎜)
电弧电压(V)
18
19
20
焊接电流(A)
100-110
120-135
140-180
(2)焊接回路电感,电感主要作用:
调治短路电流增加速度di/dt,di/dt过小发生大颗粒飞溅至焊丝大段爆断而使电弧熄灭,di/dt过大则产生大量小颗粒金属飞溅。
调治电弧燃烧时间控制母材熔深。
焊接速度。焊接速度过快会惹起焊缝两侧吹边,焊接速度过慢简单发生烧穿和焊缝组织粗大等弊端。
气体流量大小取决于接头型式板厚、焊接规范及作业条件等因素。平时细丝焊接时气流量为5-15L/min,粗丝焊接时为20-25L/min。
e焊丝伸长度。合适的焊丝伸出长度应为焊丝直径的10-20倍。焊接过程中,尽量保持在10-20㎜范围内,伸出长度增加则焊接电流下降,母材熔深减小,反之则电流增大熔深增加。电阻率越大的焊丝这种影响越明显。
电源极性。CO2电弧焊一般采用直流反极性时飞溅小,电弧牢固母材熔深大、成型好,而且焊缝金属含氢量低。
2、细颗粒过渡。
1)在CO2气体中,对于必然的直径焊丝,当电流增大到必然数值后同时配以较高的电弧压,焊丝的消融金属即以小颗粒自由飞落进入熔池,这种过渡形式为细颗粒过渡。
细颗粒过渡时电弧穿透力强母材熔深大,适用于中厚板焊接构造。细颗粒过渡焊接时也采用直流反接法。
(2)达到细颗粒过渡的电流和电压范围:
焊丝直径(mm)
电流下限值(A)
电弧电压(V)
300
34-35
400
500
随着电流增大电弧电压必定提高,否则电弧对熔池金属有冲刷作用,焊缝成形恶化,合适提高电弧电压能防范这种现象。可是电弧电压太高飞溅会明显增大,在同样电流下,