焊接第一章-氣焊與氣割課件

1、第一章氣焊與氣割第一節(jié)概述圖1-1氧乙炔焊示意圖a)左焊法：板厚3mm的鋼材1焊炬2焊縫3火焰4工件5焊絲6焊嘴氣焊的優(yōu)點(diǎn)是： 1)設(shè)備簡(jiǎn)單，移動(dòng)方便，在無(wú)電力供應(yīng)地區(qū)可以方便進(jìn)行焊接。2)可以焊接很薄的工件。3)焊接鑄鐵和部分非鐵金屬時(shí)好。第一節(jié)概述氣焊的缺點(diǎn)是：1)熱量較分散，熱影響區(qū)及2)生產(chǎn)率較低，不易焊較厚的3)某種金屬因氣焊火焰中氧、氫等氣體與熔化金屬發(fā)生作用，會(huì)降低焊縫性能。4)難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。第二節(jié)氣焊用氣體和焊接材料一、氣焊用氣體 氣焊用氣體由助燃?xì)怏w(氧氣)和可燃?xì)怏w(乙炔、液化石油氣等)兩部分組成?？扇?xì)怏w的種類很多，常見可燃?xì)怏w的發(fā)熱量及火焰溫度見表。其中乙炔是目前最常

2、用的可燃?xì)怏w。表-可燃?xì)怏w的發(fā)熱量及火焰溫度第二節(jié)氣焊用氣體和焊接材料(1)氧氣氧氣是氣焊(氣割)時(shí)必須使用的氣體。(2)乙炔乙炔的分子式為C2H2，是未飽和的碳?xì)浠衔?，在常溫和大氣壓力下為無(wú)色氣體。乙炔是一種危險(xiǎn)的易燃、易爆氣體，其液體或固體狀態(tài)，在一定條件下也可能因摩擦、沖擊而爆炸。(3)丙烷、丁烷丙烷和丁烷是石油工業(yè)副產(chǎn)品，也稱液化石油氣，主要成分是丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等碳?xì)浠衔?。此氣體在純氧中燃燒的火焰溫度可達(dá)2800左右。達(dá)到完全燃燒所需的氧氣量比乙炔約大一倍。液化石油氣在氧氣中燃燒速度約為乙炔的一半。若液化石油氣與空氣混合，丙烷占23%95%體積時(shí)，遇有火星也會(huì)

3、爆炸第二節(jié)氣焊用氣體和焊接材料二、氣焊用焊接材料1.氣焊絲 氣焊時(shí)，焊絲不斷地送入熔池內(nèi)，與熔化的母材金屬熔合形成焊縫。焊縫的質(zhì)量在很大程度上與氣焊絲的化學(xué)成分和質(zhì)量有關(guān)，因此焊絲的正確選用是非常重要的。(1)氣焊絲選用的原則 1)考慮母材金屬的力學(xué)性能。如果焊件工況承受沖擊力，應(yīng)選用韌性好的焊絲。如果要求焊件耐磨，則應(yīng)選用耐磨材料的焊絲?？傊?，選用焊絲材料的原則之一就是要符合焊件力學(xué)性能的要求。第二節(jié)氣焊用氣體和焊接材料2)考慮焊接性。 焊接性良好的焊絲填入焊縫熔池后，焊縫金屬和熔合線處的晶粒組織細(xì)密，熔池金屬?zèng)]有沸騰、噴濺現(xiàn)象。檢查焊絲的焊接性時(shí)，可用氣焊火焰把焊絲一端熔化后觀察一下，如果

4、略為呈現(xiàn)油亮而粘稠狀態(tài)，凝固后焊縫表面光亮，沒有裂紋、塌陷、粗糙等現(xiàn)象，這種焊絲就是較好的。3)考慮焊件的特殊要求。第二節(jié)氣焊用氣體和焊接材料(2)常用氣焊絲的型號(hào)和用途1)碳素結(jié)構(gòu)鋼焊絲一般低碳鋼焊件采用的焊絲為H08A；重要的低碳鋼焊件用H08Mn、H08MnA；中強(qiáng)度焊件用H15A；強(qiáng)度較高的焊件用H15Mn。焊接強(qiáng)度等級(jí)為300350MPa的普通碳素鋼時(shí)，采用H08A、H08Mn和H8MnA等焊絲。2)鑄鐵用焊絲鑄鐵焊絲分為灰鑄鐵焊絲和合金鑄鐵焊絲，其型號(hào)、化學(xué)成分可參見相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。第二節(jié)氣焊用氣體和焊接材料2.氣焊熔劑(1)氣焊熔劑的作用氣焊過程中，被加熱的熔化金屬極易與周圍空氣中

5、的氧或火焰中的氧化合生成氧化物，使焊縫中產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。氣焊熔劑可以在焊前涂在焊件的待焊位置上或涂在焊絲上；也可以在氣焊過程中將焊絲沾上熔劑后再填加到熔池內(nèi)。在高溫下熔劑熔化與熔池內(nèi)的金屬氧化物或非金屬夾雜物相互作用形成熔渣，浮在焊接熔池的表面，覆蓋著熔化的焊縫金屬，從而可以防止熔池金屬的氧化并改善焊縫金屬的性能。產(chǎn)生的氧化物的種類來選用。第二節(jié)氣焊用氣體和焊接材料(2)氣焊熔劑的種類氣焊熔劑分為化學(xué)熔劑和物理熔劑兩種。1)化學(xué)熔劑由一種或幾種酸性氧化物或堿性氧化物組成，所以也稱為酸性熔劑或堿性熔劑。2)物理熔劑有氯化鉀、氯化鈉、氯化鋰、氟化鉀、氟化鈉、硫酸氫鈉等，主要用于焊接鋁及其合金

6、。(3)常用氣焊熔劑及選用氣焊熔劑應(yīng)根據(jù)母材金屬在氣焊過程中所產(chǎn)生的氧化物的種類來選用。第二節(jié)氣焊用氣體和焊接材料表-常用氣焊用熔劑的種類、用途及性能表常用氣焊用熔劑的種類、用途及性能第三節(jié)氣焊設(shè)備及工具1.氧氣瓶 氧氣瓶是貯存和運(yùn)輸高壓氧氣的容器。瓶體漆成天藍(lán)色，并漆有“氧氣”黑色字樣。氧氣瓶容量一般為40L，額定工作壓力為15MPa。圖1-2氣焊設(shè)備組成1氧化瓶及壓力表2乙炔瓶及壓力表3回火防止器4乙炔導(dǎo)管5氧氣導(dǎo)管6焊炬7焊絲8焊嘴9工件10火焰2.減壓器 減壓器是將氣瓶中高壓氣體的壓力減到氣焊氣割所需壓力的一種調(diào)節(jié)裝置。減壓器不但能減低壓力、調(diào)節(jié)壓力，而且能使輸出的低壓氣體的壓力保持穩(wěn)

7、定，不會(huì)因氣源壓力降低而降低。氣焊氣割用減壓器有氧氣減壓器、乙炔減壓器和丙烷減壓器等。第三節(jié)氣焊設(shè)備及工具3.乙炔瓶 乙炔瓶是貯存和運(yùn)輸乙炔的容器。瓶體漆成白色，并漆有“乙炔”紅色字樣。瓶?jī)?nèi)裝有浸滿著丙酮的多孔性填料，可使乙炔15MPa的壓力安全地貯存在瓶?jī)?nèi)。使用時(shí)，必須用乙炔減壓器將乙炔壓力降到低于0103MPa方可使用。多孔性填料通常用質(zhì)輕而多孔的活性炭、木屑、浮石和硅藻土等合制而成。乙炔瓶比乙炔發(fā)生器安全，而且衛(wèi)生。4.焊炬 焊炬是用于控制火焰進(jìn)行焊接的工具，其功用是將可燃?xì)怏w與氧氣按一定比例混合后以一定速度噴出。使用各種號(hào)碼焊嘴時(shí)的混合氣體流速見表。第三節(jié)氣焊設(shè)備及工具表-各種焊嘴的混

8、合氣體流速表-焊炬分類及特點(diǎn)第三節(jié)氣焊設(shè)備及工具5.橡皮管 氧氣橡皮管應(yīng)為黑色，內(nèi)徑為8mm，工作壓力為15MPa，試驗(yàn)壓力為30MPa。乙炔橡皮管應(yīng)為紅色，內(nèi)徑為10mm，工作壓力為05MPa或1MPa。連接焊炬或割炬的橡皮管不能短于5m，一般在1015m為宜，太長(zhǎng)了會(huì)增加氣體流動(dòng)的阻力。第四節(jié)氣 焊 工 藝一、氣體火焰1.氣焊火焰的種類及特點(diǎn)圖-氧乙炔焰a)中性焰b)碳化焰c)氧化焰1焰心2內(nèi)焰(暗紅色)3內(nèi)焰(淡白色)4外焰(1)中性焰氧乙炔混合比(體積)為1.11.2時(shí)燃燒所形成的火焰。(2)碳化焰氧乙炔混合比(體積)小于1.1時(shí)的火焰。(3)氧化焰氧乙炔的混合比大于1.2時(shí)火焰。中性

9、焰焰心外24mm處溫度最高，達(dá)3150左右。因此，氣焊時(shí)焰心離開工件表面24mm，此時(shí)熱效率最高，保護(hù)效果最好。第四節(jié)氣 焊 工 藝2.各種火焰的適用范圍 根據(jù)焊接材料來選擇不同性質(zhì)的火焰，才能獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。各種金屬材料氣焊時(shí)所采用的火焰見表。表-各種金屬材料氣焊火焰的選擇第四節(jié)氣 焊 工 藝二、氣焊接頭的種類及坡口形式1.氣焊接頭的種類 常用的氣焊接頭形式有卷邊接頭、對(duì)接接頭及角接接頭等幾種，如圖所示。焊接接頭的形式可根據(jù)焊件厚度、結(jié)構(gòu)形式、強(qiáng)度要求和施工條件等情況選定。圖-氣焊常用的接頭形式a)、b)對(duì)接接頭c)卷邊接頭d)角接頭2.氣焊焊縫坡口的基本形式與尺寸 在GB/T 985120

10、08標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了氣焊等焊接接頭的各種坡口形式與尺寸。可以根據(jù)板厚t從該標(biāo)準(zhǔn)中查出裝配間隙b。如果焊件厚度較大，需要開坡口，亦可從該標(biāo)準(zhǔn)中查出相應(yīng)的坡口形式及尺寸。第四節(jié)氣 焊 工 藝三、氣焊工藝參數(shù) 氣焊工藝參數(shù)通常包括焊絲的牌號(hào)、直徑，熔劑，火焰性質(zhì)與火焰能率，焊嘴的傾角，焊接方向和焊接速度等。1.焊絲直徑的選擇 焊絲直徑根據(jù)工件厚度選擇。選擇焊絲直徑時(shí)可參見表。表-氣焊焊絲直徑的選擇第四節(jié)氣 焊 工 藝2.氣焊火焰的性質(zhì)和火焰能率的選擇(1)火焰性質(zhì)的選擇火焰性質(zhì)根據(jù)焊件材料的種類及其性能來選擇。(2)火焰能率的選擇火焰能率以每小時(shí)可燃?xì)怏w(乙炔)的消耗量(L/h)來表示，其物理意義是單位

11、時(shí)間內(nèi)可燃?xì)怏w所提供的能量(熱能)。 焊接不同的焊件時(shí)，要選擇不同的火焰能率。如果焊接較厚的焊件，熔點(diǎn)較高的金屬，導(dǎo)熱性較好的銅、鉛及其合金，就要選用較大的火焰能率，才能保證焊縫焊透；反之，焊接薄板時(shí)，火焰能率就要適當(dāng)?shù)販p少以防燒穿。第四節(jié)氣 焊 工 藝3.焊炬傾角的選擇 焊炬傾角是指焊炬中心線與焊件平面之間的夾角。焊炬傾角大，熱量散失少，焊件得到的熱量多，升溫快；焊炬傾角小，熱量散失多，焊件受熱少、升溫慢。因此，在焊接厚度大，熔點(diǎn)較高或?qū)嵝暂^好的焊件時(shí)，或開始焊接時(shí)，為了較快地加熱焊件和迅速形成熔池，焊炬的傾角要大些；反之，可以小些。焊接碳素鋼時(shí)焊炬傾角與焊件厚度的關(guān)系如圖所示。圖-焊炬傾

12、角與焊件厚度的關(guān)系第四節(jié)氣 焊 工 藝4.焊接方向 氣焊方向可有兩種，如圖所示。左向焊適用于焊接薄板，右向焊適用于焊接厚度較大的工件。5.焊接速度的選擇 對(duì)于厚度大、熔點(diǎn)高的焊件，焊接速度要慢些，以免發(fā)生未熔合的缺陷；而對(duì)于厚度小、熔點(diǎn)低的焊件，焊接速度要快些，以免燒穿或使焊件過熱，降低焊縫質(zhì)量。圖-左向焊與右向焊a)左向焊b)右向焊第五節(jié)氣割一、氣割的基本原理1.氧氣切割的過程 氣割是利用氣體火焰的熱能將割件切割處預(yù)熱到一定溫度后，噴出高速切割氣流，使其燃燒并放出熱量實(shí)現(xiàn)切割的方法。氧氣是常用的切割氣體。圖為常用的氧氣切割原理簡(jiǎn)圖。圖-氧氣切割原理簡(jiǎn)圖1切割氧2預(yù)熱氣體3割嘴4預(yù)熱火焰5切割

13、氧流6預(yù)熱區(qū)7反應(yīng)區(qū)8割件9熔渣10后拖線第五節(jié)氣割(1)預(yù)熱氣割開始時(shí)，先用預(yù)熱火焰將起割處的金屬預(yù)熱到燃燒溫度(燃點(diǎn))。(2)燃燒向被加熱到燃點(diǎn)的金屬噴射切割在純氧中劇烈地燃燒。(3)氧化與吹渣金屬氧化燃燒后，生成熔渣并放出大量的熱，熔渣被切割氧吹掉，所產(chǎn)生的熱量和預(yù)熱火焰的熱量將下層金屬加熱到燃點(diǎn)，這樣繼續(xù)下去就將金屬逐漸地割穿。 因此，金屬的氣割過程可概括為：預(yù)熱燃燒吹渣。其實(shí)質(zhì)是金屬在純氧中燃燒的過程，而不是金屬熔化的過程。第五節(jié)氣割2.氧氣切割的條件 為了使氧氣切割過程能順利地進(jìn)行下去，被割金屬材料應(yīng)具備以下幾個(gè)條件：(1)金屬材料的燃點(diǎn)應(yīng)低于熔點(diǎn)如果金屬材料的燃點(diǎn)高于熔點(diǎn)，則在燃

14、燒前金屬已經(jīng)熔化。例如，純鐵的燃點(diǎn)為1050，而熔點(diǎn)為1535；低碳鋼的燃點(diǎn)約為1350，而熔點(diǎn)為1500。它們完全可滿足上述條件，所以純鐵和低碳鋼均具有良好的氣割條件。(2)金屬氧化物的熔點(diǎn)低于金屬的熔點(diǎn)氣割時(shí)生成氧化物的熔點(diǎn)必須低于金屬的熔點(diǎn)，并且要粘度小，流動(dòng)性好，這樣才能把金屬氧化物從切口中吹掉。表常用金屬材料及其氧化物的熔點(diǎn)第五節(jié)氣割表-常用金屬材料及其氧化物的熔點(diǎn)(3)金屬在氧氣中燃燒時(shí)放出的熱量大金屬燃燒時(shí)放出的熱量大，才能對(duì)下層金屬起到預(yù)熱作用，有利于氣割過程的順利進(jìn)行。凡能達(dá)到上述要求的金屬都能得到滿意的氣割效果；而達(dá)不到這些條件的金屬，其氣割效果也就較差，甚至不能氣割。第五

15、節(jié)氣割二、氣割設(shè)備 氣割時(shí)所用設(shè)備，除所用的割炬與焊炬不同外，其他設(shè)備均與氣焊用的設(shè)備相同。此外，氣割設(shè)備還有手工割炬、半自動(dòng)氣割機(jī)和自動(dòng)氣割機(jī)。1.手工割炬2.半自動(dòng)氣割機(jī) 半自動(dòng)切割機(jī)在我國(guó)應(yīng)用廣泛，常用的CG130型半自動(dòng)氣割機(jī)，可進(jìn)行長(zhǎng)度或直徑大于200mm的圓周、斜面、V形坡口等形狀的氣割。3.自動(dòng)氣割機(jī)圖-射吸式割炬構(gòu)造原理1割嘴2混合氣管3射吸管4噴嘴5氧氣閥6乙炔閥7切割氧氣閥8切割氧氣管第五節(jié)氣割三、氣割工藝參數(shù)與選擇 氣割工藝參數(shù)包括切割氧壓力、切割速度、預(yù)熱火焰能率、割炬與工件間的傾角，以及割炬離開工件表面的距離等。(1)切割氧的壓力切割氧的壓力與割件厚度、割嘴號(hào)碼以及氧

16、氣純度等因素有關(guān)。(2)切割速度切割速度與工件厚度和使用的割嘴形狀有關(guān)。第五節(jié)氣割切割速度快慢與否，主要根據(jù)切口的后拖量來判斷。所謂后拖量，就是在氧氣切割過程中，在同一條割紋上沿切割方向兩點(diǎn)間的最大距離，如圖所示。氣割時(shí)，由于各種原因，出現(xiàn)后拖量的現(xiàn)象是不可避免的，尤其氣割厚板時(shí)更為顯著。因此，應(yīng)選用合適的切割速度，將后拖量控制到最小，以保證氣割質(zhì)量，同時(shí)降低氣體的消耗量。圖-氧氣切割時(shí)產(chǎn)生的后拖量第五節(jié)氣割(3)預(yù)熱火焰的性質(zhì)與能率氣割時(shí)，預(yù)熱火焰應(yīng)采用中性焰或輕微的氧化焰而不能采用碳化焰，因?yàn)樘蓟鏁?huì)使割縫邊緣增碳，因此在切割過程中要隨時(shí)調(diào)整預(yù)熱火焰。 預(yù)熱火焰能率應(yīng)根據(jù)割件厚度選擇，一般

17、割件越厚，火焰能率應(yīng)越大，但割件厚度與火焰能率不成正比例關(guān)系。氣割厚鋼板時(shí)，由于切割速度較慢，為防止割縫上緣熔化，應(yīng)采用相對(duì)較弱的火焰能率，若火焰能率過大，會(huì)使割縫上緣產(chǎn)生連續(xù)球狀鋼粒，甚至熔化成圓角，同時(shí)會(huì)造成割件背面粘附的熔渣增多而影響氣割質(zhì)量。在氣割薄板時(shí)，因切割速度快，應(yīng)采用相對(duì)稍大的火焰能率，但割嘴應(yīng)離割件遠(yuǎn)些，并要保持一定的傾斜角度。第五節(jié)氣割圖-割炬的傾角與割件厚度的關(guān)系1厚度為420mm時(shí)2厚度為2030mm時(shí)3厚度大于30mm時(shí)(4)割炬與割件間的傾角割炬與割件的傾角，對(duì)切割速度和后拖量有著直接的影響。(5)割炬離割件表面的距離割炬離割件表面的距離，要根據(jù)預(yù)熱火焰的長(zhǎng)度和割件厚度來決定。 除以上因素外，影響氣割質(zhì)量的因素還有割件質(zhì)量及表面狀況、切口形狀、可燃?xì)怏w種類及供給方式和割炬形式等，氣割時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況掌握應(yīng)用。第五節(jié)氣割四、氣割方法的應(yīng)用與發(fā)展 氧氣切割法自1905年進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用以來，與機(jī)械加工切割相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用少、操作方便且靈活性好，尤其是能夠切割各種曲線形狀的零件和大厚工件、切割質(zhì)量良好等一系列特點(diǎn)，一直是工業(yè)生產(chǎn)中切割碳素鋼和低合金鋼的基本方法，并被普遍使用。早年通過割炬和割嘴的改進(jìn)，已使切割速度