焊工培訓(xùn)課件·常用焊接方法

1、第三章 常用焊接方法第一節(jié)焊條電弧焊焊條電弧焊由焊接電源、焊接電纜、焊鉗、焊條、焊件、電弧構(gòu)成回路，焊接時采用焊條和工件接觸引燃電弧，然后提起焊條并保持一定的距離，在焊接電源提供合適電弧電壓和焊接電流下電弧穩(wěn)定燃燒，產(chǎn)生高溫，焊條和焊件局部被加熱到熔化狀態(tài)。焊條端部熔化的金屬和被熔化的焊件金屬熔合在一起，形成熔池。在焊接中，電弧隨焊條不斷向前移動，熔池也隨著移動，熔池中的液態(tài)金屬逐步冷卻結(jié)晶后便形成了焊縫，兩焊件被焊接在一起。引起電弧燃燒的過程稱為電弧引燃。電弧引燃有兩種方引起電弧燃燒的過程稱為電弧引燃。電弧引燃有兩種方法：一是高頻高壓引弧法，主要用于鎢極惰性氣體保護(hù)焊中。法：一是高頻高壓引弧

2、法，主要用于鎢極惰性氣體保護(hù)焊中。 二是接觸短路引弧法，用于手工電弧焊中。二是接觸短路引弧法，用于手工電弧焊中。一、手工電弧焊對電源的要求一、手工電弧焊對電源的要求。當(dāng)弧長變化相同時，陡降特性的弧焊電源的焊接電流變化小，有利于焊接電弧的穩(wěn)定性，因此手工電弧焊要求弧焊電源具有陡降的外特性。三、常用焊條電弧焊電源簡介三、常用焊條電弧焊電源簡介()3-300型弧焊變壓器焊接電流的兩種調(diào)節(jié)：.粗調(diào)：改變一、二次側(cè)繞組的接線方法（圖-5）。.細(xì)調(diào)：改變一、二次側(cè)繞組的距離（圖-）。目前應(yīng)用最廣泛的“動鐵式”交流焊機(jī)變壓器結(jié)構(gòu)簡圖如下。它是一個結(jié)構(gòu)特殊的降壓變壓器，屬于動鐵芯漏磁式類型。焊機(jī)的空載電壓為6

3、070v。工作電壓為30v，電流調(diào)節(jié)范圍為50450a。鐵芯由兩側(cè)的靜鐵芯5和中間的動鐵芯4組成，變壓器的次級繞組分成兩部分，一部分緊繞在初級繞組1的外部，另一部分繞在鐵芯的另一側(cè)。前一部分起建立電壓的作用，后一部分相當(dāng)于電感線圈。焊接時，電感線圈的感抗電壓降使電焊機(jī)獲得較低的工作電壓，這是電焊機(jī)具有陡降外特性的原因。焊接電流調(diào)節(jié)分為粗調(diào)、細(xì)調(diào)兩檔。電流的細(xì)調(diào)靠移動鐵芯4改變變壓器的漏磁來實現(xiàn)。向外移動鐵芯，磁阻增大，漏磁減小，則電流增大，反之，則電流減少。電流的粗調(diào)靠改變次級繞組的匝數(shù)來實現(xiàn)。 1初級繞組；2、3次級繞組；4動鐵芯；5靜鐵芯；6接線板 (2)晶閘管弧焊電源。如圖5-7所示，晶

4、閘管弧焊電源主要由三相降壓變壓器，晶閘管整流器，輸出電抗器，觸發(fā)控制電路和電流、電壓反饋電路等組成。三相工頻網(wǎng)路電壓經(jīng)三相降壓變壓器降壓后變?yōu)閹资牡蛪航涣麟?，然后?jīng)晶閘管整流器整流變?yōu)槊}動直流電，再經(jīng)輸出電抗器濾波變?yōu)椴ㄐ屋^平滑的直流電輸出。觸發(fā)控制電路產(chǎn)生與三相交流電同步的一個電壓脈沖信號，然后提供給晶閘管的控制極，使晶閘管導(dǎo)通。并且它接收由電流、電壓反饋電路提供的電流、電壓變化的信號，經(jīng)過處理后改變晶閘管導(dǎo)通角，以獲得所需的電源外特性。由于晶閘管躍起整流作用，又能夠調(diào)節(jié)電源的外特性和控制電源的通斷，從而使結(jié)構(gòu)大為簡化：可以用較小的觸發(fā)功率信號來控制整流器的輸出電流(電壓)，易于控制；利

5、用不同的反饋方式可獲得各種外特性，而且易于進(jìn)行無級調(diào)節(jié)；采用電子線路進(jìn)行控制，反應(yīng)速度快，與磁放大器式控制的硅弧焊電源相比，其動態(tài)反應(yīng)速度提高了十幾倍；晶閘管弧焊電源空載功率損耗較小，功率因數(shù)較大、效率高；焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定。(3)逆變弧焊電源。將直流電變?yōu)榻涣麟姷倪^程稱為逆變，采用逆變技術(shù)制造的弧焊電源稱為逆變弧焊電源，其基本組成和工作原理如圖5-8所示。四、焊接工藝參數(shù)的選擇四、焊接工藝參數(shù)的選擇五、焊條電弧堆焊五、焊條電弧堆焊第二節(jié)氣體保護(hù)電弧焊以外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧及焊接區(qū)的電弧焊方法，稱為氣體保護(hù)焊。在氣體保護(hù)焊焊接時，保護(hù)氣體從焊槍噴嘴中連續(xù)不斷地噴出，機(jī)械地將空氣與焊接區(qū)

6、隔絕，使電極端部、弧柱區(qū)和熔池金屬處于保護(hù)氣罩內(nèi)，形成局部氣體保護(hù)層，從而保證焊接過程的穩(wěn)定性，并獲得質(zhì)量優(yōu)良的焊縫。氣體保護(hù)焊按電極是否熔化可分為兩種：不熔化極氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊，如圖5-13所示。不熔化極氣體保護(hù)焊是采用一根不熔化的電極，因電極只起導(dǎo)電作用，通常用金屬鎢作為電極材料(鎢的熔點很高)，因此常稱為鎢極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊采用一根或多根熔化電極，電極不僅起導(dǎo)電作用，而且作為填充金屬形成焊縫，故常稱為焊絲。在焊接過程中焊絲由送絲機(jī)構(gòu)不斷向熔池送進(jìn)(圖5-13），保證焊接過程的連續(xù)性。熔化極氣體保護(hù)焊的分類如圖5-14所示鎢極氬弧焊簡稱為tig焊，它使用熔點很高的純

7、鎢或鎢合金(釷鎢、鈰鎢)作為不熔化電極的氬氣保護(hù)焊，故也稱不熔化極氬弧焊。手工鎢極氬弧焊和自動鎢極氬弧焊接時一般均需另外加入填充焊絲，但有時在焊接薄件時不加填充焊絲。為防止鎢極的熔化和燒損，焊接電流不宜過大。電極端部的形狀影響電弧的穩(wěn)定性。第三節(jié)其它焊接方法. 埋弧焊埋弧焊 電弧在焊劑層下燃燒，并進(jìn)行焊接的方法叫埋弧焊。它是在手工電弧焊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高效率的自動焊接方法，焊接過程如圖5-36所示。焊絲送入顆粒狀的焊劑下，與焊件產(chǎn)生電弧，使焊絲和焊件熔化形成熔池，熔池金屬結(jié)品成為焊縫，部分焊劑熔化形成熔渣，并在電弧區(qū)域形成一封閉空間，液態(tài)熔池凝固后成為渣殼，覆蓋在焊縫金屬上面。隨著電弧沿焊

8、接方向移動，焊絲不斷地送進(jìn)并熔化，焊劑也不斷地撤在電弧周圍，使電弧埋在焊劑層下燃燒，控制系統(tǒng)保證整個過程自動進(jìn)行。小車式埋弧焊機(jī)埋弧焊小車懸臂式埋弧焊機(jī)（cz系列焊接操作機(jī)）上海通用懸臂式埋弧焊機(jī)（cz系列焊接操作機(jī)）懸臂式埋弧焊機(jī)2.碳弧氣刨碳弧氣刨原理：碳弧氣刨及切割是利用碳棒與工件之間產(chǎn)生的電弧，將金屬局部加熱到熔融狀態(tài)，同時用壓縮空氣的氣流把熔融金屬吹掉，從而達(dá)到對金屬進(jìn)行刨削或切割的一種工藝方法，如圖5-39所示。 設(shè)備系統(tǒng)：設(shè)備系統(tǒng)：（一）碳弧氣刨的工藝參數(shù)：碳棒直徑通常根據(jù)鋼板的厚度選用，但也要考慮刨槽寬度的需要，一般直徑應(yīng)比所需的槽寬小24mm。(1)電源極性。碳弧氣刨碳鋼和合

9、金鋼時，采用直流反接。氣刨時，電弧穩(wěn)定，刨削速度均勻，電弧發(fā)出連續(xù)的刷刷聲，刨槽兩側(cè)寬窄一致，表面光滑照亮。若極性接錯，則電弧發(fā)生抖動，并發(fā)出斷續(xù)的嘟嘟聲，刨槽兩側(cè)呈現(xiàn)與電弧抖動聲相對應(yīng)的圓弧狀，此時應(yīng)將極性倒過來。(2)氣刨電流與碳棒直徑。氣刨電流和碳棒直徑成正比，一般可參照下面經(jīng)驗選擇電流。 i=(30 50)d式中 i電流 a；d碳棒直徑，mm。對于一定直徑的碳棒，如果電流較小，則電弧不穩(wěn)，且易產(chǎn)生夾碳缺陷；若電流較大，可提高刨削速度，刨槽表面光滑，寬度增大。一般選用較大的電流，易于操作。但電流過大時，碳棒燒損較快，甚至碳棒熔化，造成嚴(yán)重滲碳。碳棒直徑的選擇與鋼板厚度有關(guān)，具體見表3-1

10、0。 (3)刨削速度。刨削速度對刨槽尺寸、表面質(zhì)量和刨削過程的穩(wěn)定性有一定的影響。刨削速度應(yīng)與電流大小和刨槽深度(或碳棒與工件間的傾角)相匹配；刨削速度太快，易造成碳棒與金屬短路，電弧熄滅，形成夾碳缺陷。一般刨削速度以0.51.2mmin左右為宜。 (4)壓縮空氣的壓力。壓縮空氣的壓力，會直接影響刨削速度和槽表面質(zhì)量。壓力高，可提高刨削速度和刨槽表面的光滑程度；壓力低，則造成刨槽表面粘渣。一般壓縮空氣的壓力為0.40.6mpa。壓縮空氣所含水分和油分可通過在壓縮空氣的管路上加過濾裝置予以限制。 (5)碳棒的伸出長度。碳棒伸出長度指碳棒從碳棒槍鉗口導(dǎo)電處至電弧始端的長度。手工碳弧氣刨時，伸出長度

11、大，壓縮空氣的噴嘴離電弧就遠(yuǎn)，電阻也增大，碳弧易發(fā)熱，碳棒燒損也較大。并且造成風(fēng)力不足，不能將熔渣順利吹掉，而且碳棒也容易折斷。一般外伸長為80100mm為宜。隨著碳棒燒損，碳棒的外伸長不斷減少，當(dāng)外伸長減少到2030mm時，應(yīng)將外伸長重新調(diào)至80100mm。 (6)碳棒與工件間的夾角。碳棒與工件間的夾角大小，主要會影響刨槽深度和刨削速度。夾角增大，則刨削深度增加，刨削速度減小。一般手工碳弧氣刨采用夾角4560左右為宜。碳棒夾角與刨槽深度的關(guān)系見表3-11。 表3-11 碳棒夾角與刨槽深度的關(guān)系碳棒夾角/()253540455085刨槽深度/mm2.53.04.05.06.078 （7）電弧長

12、度。碳弧氣刨操作時，電弧長度過長會引起電弧不穩(wěn)，甚至?xí)斐上ɑ?。操作時電弧長度以12mm為宜，并盡量保持短弧。這樣可以提高生產(chǎn)效率，同時也可提高碳棒的利用率。但電弧太短時，容易引起“夾碳”缺陷。刨削過程弧長變化盡量小以保證得到均勻的刨削尺寸。 （8）當(dāng)環(huán)境溫度低于5時，凡常溫需預(yù)熱焊接的鋼種，利用碳弧氣刨清根和修理缺陷時，也必須預(yù)熱后方可操作。 （9）氣刨后應(yīng)徹底清理槽口，尤其是造成增碳部分應(yīng)徹底清除。如果刨口產(chǎn)生裂紋等缺陷，應(yīng)查找原因消除缺陷。（二）碳弧氣刨常見缺陷及防止措施 (1)夾碳 刨削速度太快或碳棒送進(jìn)過速，使碳棒頭部觸及鐵水或未熔化的金屬上，電弧就會因短路而熄滅。由于溫度很高，當(dāng)碳

13、棒再往前送或上提時，端部脫落并粘在未熔化金屬上，產(chǎn)生“夾碳”缺陷。發(fā)生夾碳后，在夾碳處電弧不能再引燃，這樣就阻礙了碳弧氣蝕的繼續(xù)進(jìn)行。此外，夾碳外還形成一層硬脆且不容易清除的碳化鐵（碳含量達(dá)6.7）。這種缺陷必須注意防止和消除，否則焊后容易出現(xiàn)氣孔和裂紋。清除的方法是在缺陷的前端引弧，將夾碳處連根一起刨除，或用角形磨光機(jī)磨掉。 (2)粘渣碳弧氣刨操作時，吹出來的鐵水叫“渣”，表面是一層氧化鐵，內(nèi)部是含碳很高的金屬。如果粘潭在刨槽的兩側(cè)，即產(chǎn)生粘渣。粘渣主要是由于壓縮空氣壓力小引起的，但刨槽速度與電流配合不當(dāng)，刨削速度太慢也易粘渣，在采用大電流時更為明顯。其次在傾角過小時也易粘渣。粘渣可采用風(fēng)鏟

14、清除。(3)刨槽不正或深淺不均碳棒歪向刨槽的一側(cè)就會引起刨槽不正，碳棒運動時上下波動就會引起刨槽的深度不均，碳棒的角度變化同樣能使刨槽的深度發(fā)生變化。刨槽前，注意碳棒與工件的相對位置，提高操作的熟練程度。(4)刨偏刨削時往往由于碳棒偏離預(yù)定目標(biāo)造成刨偏。碳弧氣刨速度大約比電弧焊高24倍，技術(shù)不熟練就容易刨偏。刨偏與否和所用氣刨槍結(jié)構(gòu)也有一定的關(guān)系。例如，采用帶有長方槽的圓周送風(fēng)式和側(cè)面送風(fēng)式槍，均不易將渣吹到正前方，不妨礙刨削視線，因而減少了刨偏缺陷。(5)銅斑采用表面鍍銅的碳棒時，有時因鍍銅質(zhì)量不好，會使銅皮成塊剝落，剝落的銅皮成熔化狀態(tài)，在刨槽的表面形成銅斑。在焊前用鋼絲刷或砂輪機(jī)將銅斑清

15、除，就可避免母材的局部滲銅。如不清除，銅滲入焊縫金屬的量達(dá)到一定數(shù)值時，就會引起熱裂紋。為避免這種缺陷要選用鍍層質(zhì)量好的碳棒，采用合適的電流，并注意焊前用鋼絲刷或砂輪機(jī)清理干凈。 （三）碳弧氣刨的熱影響區(qū)組織和硬度碳弧氣刨過程中，熱影響區(qū)的特性取決于被刨削金屬的化學(xué)成分和顯微組織。表3-11列出一些典型鋼種的熱影響區(qū)寬度、組織和硬度的變化。附著鋼中碳和合金元素含量的增多，熱影響區(qū)寬度及顯微硬度值增大。但是奧氏體鋼未發(fā)生組織變化和硬度升高現(xiàn)象。表表3-11 碳弧氣刨對鋼的熱影響區(qū)寬度、組織和硬度的影響碳弧氣刨對鋼的熱影響區(qū)寬度、組織和硬度的影響材 料母 材熱 影 響 區(qū)組 織顯微硬度/mpa寬度

16、/mm刨削表面組織顯微硬度/mpaq235鐵素體、珠光體127414501.0鐵素體和珠光體1519215614mn2鐵素體、珠光體1.2索氏體12crni3a鐵素體、珠光體147020581.01.3索氏體4018460620crmov鐵素體、珠光體142119601.2索氏體和托氏體2940423440cr鐵素體、珠光體176421560.91.5托氏體和馬氏體490078401cr17ni2馬氏體、鐵素體431247071.51.9馬氏體、鐵素體441058801cr17ni13mo2ti奧氏體、碳化物21562744奧氏體、碳化物1960274408cr20ni10mn6奧氏體、碳化物

17、22542744奧氏體、碳化物22542744（1）碳弧氣刨槽道表層的增碳碳弧氣刨時，增碳主要發(fā)生在槽道表層碳含量0.23的鋼在厚0.540.72mm表面層中，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增至0.3，即僅增加0.07。而18-8型不銹鋼槽道表面的增碳層厚度僅為0.020.05mm，最厚處也不超過0.11mm。表3-12列出18-8型不銹鋼碳弧氣刨區(qū)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分析結(jié)果。離表面深0.20.3mm處的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)同母材含量十分接近，但粘渣的含量高達(dá)1.2。而且在刨削深槽或多程刨削時，也可能產(chǎn)生厚度達(dá)0.20.3mm的增碳層。碳弧氣刨加工的坡口或背面雖存在增碳的熱影響區(qū)，但經(jīng)過焊接后都被熔化，在焊縫中未發(fā)現(xiàn)增碳現(xiàn)

18、象，其力學(xué)性能也與用機(jī)械加工的坡口相同。但是粘渣和炭灰等必須從槽道中清除，對于某些重要結(jié)構(gòu)件，則需用砂輪去除厚0.50.8mm表面層后才能施焊。 表3-12 18-8型不銹鋼碳弧氣刨區(qū)碳的質(zhì)量分析結(jié)果 取樣部位c/%取樣部位c/%碳刨飛濺金屬1.3槽道表層0.20.3mm處 0.0700.075槽道邊緣粘渣1.2母材（2）碳弧氣刨的焊接接頭的力學(xué)性能用碳弧氣刨削除焊縫的余高，對接頭的強(qiáng)度沒有影響，但是會使接頭的延性降低，冷彎角低于105。若用砂輪磨去厚0.20.5mm表層后，延性可以恢復(fù)。碳刨后的零件（除不銹鋼零件）通過回火處理即可消除增碳層和熱影響區(qū)的組織變化。表3-13列出碳弧氣刨對18-

19、8型不銹鋼焊接接頭耐晶間腐蝕性能的影響。 表3-13 碳棒直徑/mm電流/a空氣壓力/mpa刨槽清理方法腐蝕情況51802100.294不銹鋼絲刷合格砂輪打磨51802100.392不銹鋼絲刷合格砂輪打磨51802100.490不銹鋼絲刷合格砂輪打磨51802100.539不銹鋼絲刷合格砂輪打磨3.等離子弧焊等離子弧焊（1）等離子弧的產(chǎn)生原理 電弧就是中性氣體電離并維持放電的現(xiàn)象。若使氣體完全電離，形成全部由帶正電的正離子和帶負(fù)電的電子所組成的電離氣體，就稱為等離子體。 一般的焊接電弧是一種自由電弧，弧柱的截面隨功率色增加而增大，電弧中的氣體電離不充分，其溫度被限制在57307730。若在提高

20、電弧功率的同時，對自由電弧進(jìn)行壓縮，使其橫截面減少，則電弧中的電流密度九大大提高，電離度也隨之增大，幾乎達(dá)到全部等離子狀態(tài)的電弧叫等離子弧。由于等離子電弧具有較高的能量密度，溫度及剛直性（能量密度可達(dá)10000到100000w/平方厘米，弧柱中心溫度可達(dá)1800024000k以上，焰流速度可達(dá)300m/s以上），因此與一般電弧焊相比，等離子電弧具有下列優(yōu)點： a.能量密度大，電弧方向性強(qiáng)，融透能力強(qiáng)，在不開坡口，不加填充焊絲的情況下可一次焊透8至10mm厚的不銹鋼板，與鎢極氬弧焊相比，在相同的焊縫熔深情況下，等離子焊接速度要快得多。b.焊縫質(zhì)量對弧長的變化不敏感。這是由于等離子弧的形態(tài)接近圓柱

21、形，發(fā)散角很?。s5度），且挺直性好，弧長變化對加熱斑點的面積影響很小，因此容易獲得均勻的焊縫形狀。若按鎢極氬弧焊的擴(kuò)散角為90度，等離子焊擴(kuò)散角為5度計算，電弧斷面變化20%時,鎢極氬弧焊的焊炬高度只允許變化0.12mm,而等離子焊則可變化1.2mm,這對保證焊縫成形和焊縫均勻性都十分有益。 c.鎢極縮在水冷銅噴嘴內(nèi)部，不可能與工件接觸，因此可有效避免焊縫金屬產(chǎn)生夾鎢現(xiàn)象。另外，電弧攪動性好，熔池溫度高，有利于熔池內(nèi)氣體的釋放。 d.等離子電弧由于壓縮效應(yīng)及熱電離度較高，電流較小時仍很穩(wěn)定。配用新型的電子電源，焊接電流可以小到0.1a，這樣小的電流也能達(dá)到電弧穩(wěn)定燃燒，因此特別適合焊接微型緊

22、密零件。e.焊縫的深寬比大,熱影響區(qū)小,適合焊接某些可焊性差的材料和雙金屬等。f.可以產(chǎn)生穩(wěn)定的小孔效應(yīng)，通過小孔效應(yīng)，正面施焊的時候可以獲得良好的單面焊雙面成型。g.焊接成本低，與一般氬弧焊相比，可省電1/31/2,省氣1/22/3，且在焊接厚度較小的情況下，無需填絲。 缺點是電源及電氣控制線路較復(fù)雜，設(shè)備費用約為鎢極氬弧缺點是電源及電氣控制線路較復(fù)雜，設(shè)備費用約為鎢極氬弧焊的焊的2 2 5 5倍，焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)匹配較復(fù)雜，噴嘴的使用壽命短。倍，焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)匹配較復(fù)雜，噴嘴的使用壽命短。 1-鎢極；2-上槍體；3-水嘴；4-絕緣螺絲；5-進(jìn)氣孔；6-進(jìn)水孔；7-進(jìn)粉孔；8-噴嘴；9-螺帽；10-下槍體；11-出水孔；12隔熱塊；13-導(dǎo)電水嘴噴槍體的詳圖（2）.等離子弧的類型 按電極