《焊接工藝學(xué)》教案

《焊接工藝學(xué)》教案第一章焊接技術(shù)概論一、教學(xué)目的和要求1.掌握焊接的定義、分類及優(yōu)缺點。2.掌握防止觸電及防止火災(zāi)、爆炸、中毒、輻射及特殊環(huán)境焊接的安全技術(shù)措施。3.理解焊接安全生產(chǎn)的重要性和焊接勞動保護(hù)措施。4.了解國內(nèi)外焊接技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用概況。二、教學(xué)難點、重點1.焊接的定義、分類及優(yōu)缺點。2.防止觸電及防止火災(zāi)、爆炸、中毒、輻射及特殊環(huán)境焊接的安全技術(shù)措施。三、學(xué)時分配章節(jié)名稱學(xué)時合計§1-1概述2§1-2焊接安全技術(shù)與勞動保護(hù)46四、教材分析與參考§1-1概述1.金屬連接的方式稱不可拆卸連接，其拆卸只有在毀壞零件后才能實現(xiàn)，如鉚接、焊接和粘接等。常用于金屬結(jié)構(gòu)或零件的制造中。2．焊接的定義種加工工藝方法。從而將原來分開的物體形成永久性連接的整體能等，這就是金屬焊接時必須采用加熱、加壓或兩者并用的原因。3．焊接分類按照焊接過程中金屬所處的狀態(tài)不同，可以把焊接方法分為熔焊、壓焊和釬焊三類。1焊應(yīng)用最廣，常見的氣焊、電弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)電弧焊等屬于熔焊。電阻焊、摩擦焊、氣壓焊、冷壓焊、爆炸焊等屬于壓焊。釬焊是采用比母材熔點低的釬料作填充材料，焊接時將焊件和釬料加熱到高于釬料熔接焊件的方法。常見的釬焊方法有烙鐵釬焊、火焰釬焊等。4．焊接的特點強(qiáng)度低，勞動條件好等優(yōu)點。物質(zhì)等。目前世界各國年平均生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)用鋼已占鋼產(chǎn)量的極為廣泛的一種永久性連接方法。5．焊接技術(shù)發(fā)展史近代焊接技術(shù)，是從1885年出現(xiàn)碳弧焊開始，直到二十世紀(jì)四十年代才形成較完整的世界上已有50余種焊接工藝方法應(yīng)用于生產(chǎn)中。焊接方法的發(fā)展簡史見表1—1所示。表1—1焊接方法的發(fā)展簡史焊接方法發(fā)明年代發(fā)明國家焊接方法發(fā)明年代發(fā)明國家碳弧焊1885原蘇聯(lián)冷壓焊1948英國電阻焊1886美國高頻電阻焊1951美國金屬極電弧焊1892原蘇聯(lián)電渣焊1951原蘇聯(lián)熱劑焊1895德國CO2氣體保護(hù)電弧焊1953美國氧乙炔焊1901法國超聲波焊1956美國金屬噴鍍1909瑞士電子束焊1956法國原子氫焊1927美國摩擦焊1957原蘇聯(lián)高頻感應(yīng)焊1928美國等離子弧焊1957美國惰性氣體保護(hù)電弧焊1930美國爆炸焊1963美國埋弧焊1935美國激光焊1965美國6．焊接技術(shù)的新發(fā)展為綜合性的先進(jìn)工藝技術(shù)。焊接技術(shù)的新發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高焊接生產(chǎn)率，進(jìn)行高效化焊接隙焊接；氣體保護(hù)電弧焊中的氣電立焊、熱絲MAG焊、TIME焊等……，是常用的高效化焊接方法。（2）提高焊接過程自動化、智能化水平年日本為71％，22000年我國為23％。焊接機(jī)器人的應(yīng)用是提高焊接過程自動化水平的有效途徑，應(yīng)用焊接專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等都能提高焊接過程智能化水平。（3）研究開發(fā)新的焊接熱源強(qiáng)的能量密度，如等離子束加激光、電弧中加激光等?！?-2焊接安全技術(shù)與勞動保護(hù)1．焊接安全生產(chǎn)的重要性灼傷、火災(zāi)、爆炸、中毒、窒息等，因此必須重視焊接安全生產(chǎn)。種作業(yè)人員，須進(jìn)行培訓(xùn)并經(jīng)考試合格后，方可上崗作業(yè)。2．預(yù)防觸電90V以下，工作電壓為25～40V；自動電弧焊機(jī)的空載電壓為70～90V；電渣焊機(jī)的空載電壓一般是4065V；氬弧焊、CO2氣體保護(hù)電弧焊機(jī)的空載電壓是65V左右；等離子弧切割機(jī)的空載電壓高達(dá)300450V；所有焊機(jī)工作的網(wǎng)路電壓為380V∕220V，50Hz的交流電，都超較大的，必須采取措施預(yù)防觸電。（1）電流對人體的危害電流對人體的危害有電擊、電傷和電磁場生理傷害三種類型事故基本上是電擊，絕大部分觸電事故是由電擊造成的。電傷是指加熱工件的火星飛濺到皮膚上引起的燒傷。夢等神經(jīng)系統(tǒng)的癥狀。（2）焊接操作造成觸電原因損壞或電氣設(shè)備發(fā)生故障而帶電的導(dǎo)體）而發(fā)生觸電。1）直接觸電觸電事故。電③在高處焊接作業(yè)時觸及低壓線路或靠近高壓網(wǎng)路引起的觸電事故。

2）間接觸電3引起觸電。②焊機(jī)的火線和零線接錯，使外殼帶電而觸電。③焊接操作時人體碰上了絕緣損壞的電纜、膠木電閘帶電部分而觸電。3．預(yù)防火災(zāi)和爆炸爆炸。因此焊工在工作時，必須防止火災(zāi)及爆炸事故的發(fā)生。（1）可燃?xì)怏w的爆炸表示。例如，乙炔與空氣混合爆炸極限為2.2～81％,乙炔與氧氣混合爆炸極限為2.8～93％，丙烷或丁烷與空氣混合爆炸極限分別為2.1～9.5％和1.55～8.4％。（2）可燃液體的爆炸火花就會發(fā)生爆炸，如汽油蒸汽與空氣混合的爆炸極限為0.7～6％。（3）可燃粉塵的爆炸火花也會發(fā)生爆炸。（4）密閉容器的爆炸對密閉容器或受壓容器焊接時，如不采取適當(dāng)措施（如卸壓）也會產(chǎn)生爆炸。4．焊接過程中的有害因素等。各種焊接方法焊接過程中產(chǎn)生的有害因素見表1—2所示。表1—2焊接過程中的有害因素有害因素焊接方法弧光輻射高頻電磁焊接煙塵有害氣體金屬飛濺射線噪聲場酸性焊條輕微中等輕微輕微電弧焊堿性焊條輕微強(qiáng)烈輕微中等電弧焊高效鐵粉輕微最強(qiáng)烈輕微輕微焊條電弧焊碳弧氣刨輕微強(qiáng)烈輕微輕微電渣焊輕微埋弧焊中等輕微實心細(xì)絲輕微輕微輕微輕微CO2焊實心粗絲中等中等輕微中等CO2焊鎢極氬弧中等中等輕微中等輕微輕微4銅、鎳）鎢極氬弧中等中等輕微輕微輕微輕微焊（不銹鋼）熔化極氬中等輕微中等輕微鋼）（1）焊接煙塵起焊工塵肺及錳中毒等。（2）有害氣體在各種熔焊過程中，焊接區(qū)都會產(chǎn)生或多或少的有害氣體。特別是電弧焊中在焊接電弧的高溫和強(qiáng)烈的紫外線作用下，產(chǎn)生有害氣體的程度尤甚。所產(chǎn)生的有害氣體主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氟化氫等。這些有害氣體被吸入體內(nèi)，會引起中毒，影響焊工健康。排出煙塵和有害氣體的有效措施是加強(qiáng)通風(fēng)和加強(qiáng)個人防護(hù)，如帶防塵口罩、防毒面罩等。（3）弧光輻射弧光輻射包括可見光、紅外線和紫外線。過強(qiáng)的可見光耀眼眩目；紅外線會引起眼部強(qiáng)烈的灼傷和灼痛，發(fā)生閃光幻覺；紫外線對眼睛和皮膚有較大的刺激性，引起電光性眼炎。2焊弧光輻射的強(qiáng)度是焊條電弧焊的23焊的5～選擇面罩中的電焊防護(hù)玻璃，玻璃鏡片遮光號的選用如表1—3所示。表1—3玻璃鏡片遮光號的選用鏡片遮光號焊接、切割方法焊接電流（A）≤3030～7575～200200～400電弧焊5～67～88～1011～12碳弧氣刨10～1112～14焊接輔助工3～4（4）高頻電磁場當(dāng)交流電的頻率達(dá)到每秒振蕩10～30000萬次時，它的周圍形成高頻率的電場和磁場稱為高頻電磁場。等離子弧焊割、鎢極氬弧焊采用高頻振蕩器引弧時，會形成高頻電磁法是將焊槍電纜和地線用金屬編織線屏蔽。（6）射線射線主要是指等離子弧焊割、鎢極氬弧焊的釷產(chǎn)生放射線和電子束焊對的X射線。焊接X射線防護(hù)主要以屏蔽以減少泄漏。5（7）噪聲在焊接過程中，噪聲危害突出的焊接方法是等離子弧割、等離子噴涂以及碳弧氣刨，其噪聲聲強(qiáng)達(dá)120～130dB以上，強(qiáng)烈的噪聲可以引起聽覺障礙、耳聾等癥狀。防噪聲的常用方法是帶耳塞和耳罩。5．焊接勞動保護(hù)工的個人防護(hù)。推薦選用的安全衛(wèi)生性能好的焊接技術(shù)措施如表1—4所示。表1—4安全衛(wèi)生性能好的焊接技術(shù)措施目的措施全面改善安全衛(wèi)生條件1）提高焊接機(jī)械化、自動化水平2）對重復(fù)性生產(chǎn)的產(chǎn)品，設(shè)計程控焊接生產(chǎn)線3）采用各種焊接機(jī)械手和機(jī)器人取代手工焊，以消除焊工觸電的危險和電焊煙塵危1）優(yōu)先選用安全衛(wèi)生性能好的埋弧焊等自動焊方害法2）對適宜的焊接結(jié)構(gòu)采用高效焊接方法3）選用電渣焊避免焊工進(jìn)入狹窄空間焊接，以減少焊工觸電和電1）對薄板和中厚板的封閉和半封閉結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先焊煙塵對焊工的危害采取利用各類襯墊的埋弧焊單面焊雙面成型工藝2）創(chuàng)造條件，采用平焊工藝3）管道接頭，采用單面焊雙面成型工藝避免焊條電弧焊觸電每臺焊機(jī)應(yīng)安裝防電擊裝置降低氬弧焊的臭氧發(fā)生量在氬氣中加入0.3％的一氧化碳，可使臭氧發(fā)生量降低90％降低等離子切割的煙塵和有害氣體1）采用水槽式等離子切割工作臺2）采用水弧等離子切割工藝降低電焊煙塵1）采用發(fā)塵量較低的焊條2）采用發(fā)塵量較低的焊絲第二章氣焊與氣割一、教學(xué)目的和要求1.掌握氧、乙炔的性質(zhì)和氧乙炔焰的分類、特點及應(yīng)用，了解液化石油氣的性質(zhì)以及焊絲、焊劑的牌號及適用范圍。2.理解單級反作用式減壓器、射吸式焊割炬的結(jié)構(gòu)、型號和工作原理。3.掌握氣割原理及條件，理解氣割與氣焊工藝參數(shù)的選擇以及對氣割氣焊質(zhì)量的影響。4.掌握產(chǎn)生回火的根本原因及操作中造成回火的具體因素。65.了解常用機(jī)械氣割機(jī)的型號和先進(jìn)氣割技術(shù)。二、教學(xué)難點、重點1.氣割原理、條件及氣割與氣焊工藝參數(shù)的選擇。2.單級反作用式減壓器、射吸式焊割炬的結(jié)構(gòu)、型號和工作原理。3.氧乙炔焰的分類和特點。三、學(xué)時分配章節(jié)名稱學(xué)時合計§2－1氣體火焰216§2－2氣焊8§2-3氣割6四、教材分析與參考§2-1氣體火焰料的焊接或切割的一種加工工藝方法。可燃?xì)怏w有乙炔、液化石油氣等，助燃?xì)怏w是氧氣。1．氧氣O2氣的密度是1.429kg/m3，比空氣略重（空氣為1.293kg/m3壓氧氣，如果與油脂等易燃物質(zhì)相接觸時，就會發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)而使易燃物自行燃燒，皮管等沾染上油脂。氣焊與氣割用的工業(yè)用氧氣按純度一般分為兩級，一級純度氧氣含量不低于99.2%，二級純度氧氣含量不低于98.5%。一般情況下，由氧氣廠和氧氣站供應(yīng)的氧氣可以滿足氣焊與氣割的要求。對于質(zhì)量要求較高的氣焊應(yīng)采用一級純度的氧。氣割時，氧氣純度不應(yīng)低于98.5%。2．乙炔在常溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，乙炔是一種無色而帶有特殊臭味的碳?xì)浠衔?，其分子式為C2H2。乙炔的密度是1.179kg/m3，比空氣輕。乙炔是可燃性氣體，它與空氣混合時所產(chǎn)生的火焰溫度為2350°C，而與氧氣混合燃燒

時所產(chǎn)生的火焰溫度為3000°C～3300°C，因此足以迅速熔化金屬進(jìn)行焊接和切割。

乙炔是一種具有爆炸性的危險氣體，當(dāng)壓力在0.15MPa時，如果氣體溫度達(dá)到580～

炔自行爆炸的壓力就越低。乙炔與空氣或氧氣混合而成的氣體也具有爆炸性，乙炔的含量（按體積計算）在2.2～

81%范圍內(nèi)與空氣形成的混合氣體，以及乙炔的含量（按體積計算）在2.8～93%范圍內(nèi)與氧

氣形成的混合氣體，只要遇到火星就會立刻爆炸。7乙炔與銅或銀長期接觸后會生成一種爆炸性的化合物，即乙炔銅（CuC2）和乙炔銀（AgC2110°C～120°C就會引起爆炸。所以凡是與乙次氯酸鹽等化合會發(fā)生燃燒和爆炸，所以乙炔燃燒時，絕對禁止用四氯化碳來滅火。物質(zhì)的乙炔瓶內(nèi)儲存、運輸和使用。3．液化石油氣3H50～80%，其余是丁烷（C4H103H6）等碳?xì)浠衔铩Ｔ诔睾蜆?biāo)準(zhǔn)大氣壓下，液化1.8～2.5kg/m加上0.8～1.5MPa點比乙炔高（500°C左右，乙炔為材的氣割和低熔點的有色金屬焊接中，如黃銅焊接、鋁及鋁合金焊接和鉛的焊接等。4．其他可燃?xì)怏w經(jīng)霧化后也可作為可燃?xì)怏w。代用氣體。5．氧乙炔焰根據(jù)氧與乙炔混合比不同，可得到性質(zhì)不同的中性焰、碳化焰和氧化焰。

（1）中性焰中性焰是氧與乙炔混合比為1.1：1.2時燃燒所形成的火焰。中性焰燃燒后的氣體中既

原氣氛，在與熔化金屬相互作用時，能使氧化物還原。中性焰的最高溫度在距焰心2～4mm

處，約為3050～3150°C。用中性焰焊接時主要利用內(nèi)焰這部分火焰加熱焊件。

（2）碳化焰碳化焰是氧與乙炔的混合比小于1.1池使焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋。碳化焰的最高溫度為2700～3000°C。

（3）氧化焰氧化焰是氧與乙快的混合比大于1.2時燃燒所形成的火焰。氧化焰中有過剩的氧，具

有氧化性，火焰的氧化反應(yīng)劇烈，火焰較短，內(nèi)焰和外焰層次不清。氧化焰最高溫度為

3100～3300℃。6．氧液化石油氣火焰8達(dá)2800～2850℃。目前氧液化石油氣火焰主要用于氣割，并部分的取代了氧乙炔焰?！?-2氣焊1．氣焊及特點為氧乙炔焊。氣焊的優(yōu)點：（1）設(shè)備簡單，操作方便，成本低，適應(yīng)性強(qiáng)，在無電力供應(yīng)的地方可方便焊接。（2）可以焊接薄板、小直徑薄壁管。（3）焊接鑄鐵、有色金屬、低熔點金屬及硬質(zhì)合金時質(zhì)量較好。氣焊的缺點（1）火焰溫度低，加熱分散，熱影響區(qū)寬，焊件變形大和過熱嚴(yán)重，接頭質(zhì)量不如焊條電孤焊容易保證。（2）生產(chǎn)率低，不易焊較厚的金屬。（3）難以實現(xiàn)自動化。2．氣焊焊接材料（1）焊絲質(zhì)量在很大程度上取決于焊絲的化學(xué)成分和質(zhì)量。對氣焊絲的一般要求是：1）焊絲的熔點等于或略低于被焊金屬的熔點。2）焊絲所焊焊縫應(yīng)具有良好的力學(xué)性能，焊縫內(nèi)部質(zhì)量好，無裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。4）焊絲熔化時應(yīng)平穩(wěn)，不應(yīng)有強(qiáng)烈的飛濺或蒸發(fā)。5）焊絲表面應(yīng)潔凈、無油脂、油漆和銹蝕等污物。及鋁合金焊絲和鑄鐵氣焊絲等。（2）氣焊熔劑的繼續(xù)氧化，改善焊縫的質(zhì)量。對氣焊熔劑的要求是：1）氣焊熔劑應(yīng)具有很強(qiáng)的反應(yīng)能力，能迅速溶解某些氧化物或與某些高熔點化合物作用后生成新的低熔點和易揮發(fā)的化合物。2）氣焊熔劑熔化后粘度要小，流動性要好，產(chǎn)生的熔渣熔點要低，密度要小，熔化后容易浮于熔池表面。3）氣焊熔劑能減少熔化金屬的表面張力，使熔化的填充金屬與焊件更容易熔合。4）氣焊熔劑不應(yīng)對焊件有腐蝕等副作用，生成的熔渣要容易清除。93．氣焊設(shè)備及工具氣焊設(shè)備及工具主要有氧氣瓶、乙炔瓶、液化石油氣瓶、減壓器、焊炬及輸氣膠管等。（1）氧氣瓶、乙炔瓶、液化石油氣瓶“乙炔”字樣。氣瓶外表面涂銀灰色漆并用紅漆標(biāo)注“液化石油氣”字樣。（2）減壓器由于氧氣瓶內(nèi)的氧氣壓力最高達(dá)15MPa，乙炔瓶內(nèi)的乙炔壓力最高達(dá)1.5MPa減壓器，而氣焊工作時氧氣的壓力一般為0.1～0.4MPa，乙炔的壓力最高不超過0.15Mpa，所以必須要有一種調(diào)節(jié)裝置將氣瓶內(nèi)的高壓氣體降為工作時的低壓氣體，并保持工作時壓力穩(wěn)定，這種調(diào)節(jié)裝置叫減壓器，又稱壓力調(diào)節(jié)器。是單級反作用式減壓器。（3）焊炬前尚未廣泛使用。兩類焊炬的特點及原理結(jié)構(gòu)如表2－1所示。表2－1焊炬的特點及原理結(jié)構(gòu)焊炬種類原理結(jié)構(gòu)圖工作原理特點射吸式焊炬射吸作用是利用高壓工作壓力在0.001氧從從噴嘴口快速射MPa節(jié)乙炔、氧氣的流量，保證乙炔與氧氣按一定比例混合。等壓式焊炬乙炔靠自己的壓力與氧同時進(jìn)入混合氣管，能用于低壓乙炔壓力應(yīng)相等或相近（4）輸氣膠管氧氣瓶和乙炔瓶中的氣體，須用橡皮管輸送到焊炬或割炬中。根據(jù)GB9448-1999《焊接與切割安全》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，氧氣管為黑色，乙炔管為紅色。通常氧氣管內(nèi)徑為8mm，乙炔管內(nèi)徑為10mm，氧氣管與乙炔管強(qiáng)度不同,氧氣管允許工作壓力為1.5MPa，乙塊管為0.3MPa5m,但太長了會增加氣體流動的阻力,一般在10～1015m為宜。焊炬用橡皮管禁止油污及漏氣,并嚴(yán)禁互換使用。（5）其他輔助工具1）護(hù)目鏡率，一般宜用3～7號的黃綠色鏡片。2）點火槍后面送到焊嘴或割嘴上，以免手被燒傷。此外還有清理工具，如鋼絲刷、手錘、鏗刀；連接和啟閉氣體通路的工具，如鋼絲鉗、鐵絲、皮管夾頭、扳手等及清理焊嘴的通針。4．氣焊工藝參數(shù)熔劑、火焰的性質(zhì)及能率、焊炬的傾斜角度、焊接方向、焊接速度和接頭形式等。（1）接頭形式接接頭、卷邊接頭一般只在薄板焊接時使用，搭接接頭、T形接頭很少采用。對接接頭時，當(dāng)板厚大于5mm時應(yīng)開坡口。低碳鋼的卷邊接頭及對接接頭的形狀和尺寸如表2－2所示。表2－2低碳鋼的卷邊接頭及對接接頭的形狀和尺寸接頭形式圖示板厚（mm）卷邊及鈍間隙（mm）坡口角度左向焊法邊（mm）（°）卷邊接頭0.5～1.01.5～2.0不用Ⅰ形坡口1.0～5.01.0～4.02.0～4.0對接接頭V形坡口對＞5.01.5～3.02.0～4.0左向焊法3.6～6.0接接頭法60（2）焊絲焊絲，具體見教材表2-2、表2-3、表2-4和表2-5。焊絲直徑主要根據(jù)焊件的厚度來決定，如表2－3所示。表2－3焊絲直徑與焊件厚度的關(guān)系（mm）焊件厚度1～22～33～55～1010～15焊絲直徑1～2或不用焊2～33～3.23.2～44～5絲若焊絲直徑過細(xì),焊接時焊件尚未熔化,而焊絲已很快熔化下滴,容易造成熔合不良等缺縫產(chǎn)生未焊透等缺陷。,應(yīng)選用較細(xì)的焊絲,以后各層焊縫可采用較粗焊絲。焊絲直徑還和焊接方向有關(guān),一般右向焊時所選用的焊絲要比左向焊時粗些。（3）氣焊熔劑氣焊熔劑的選擇要根據(jù)焊件的成分及其性質(zhì)而定,一般碳素結(jié)構(gòu)鋼氣焊時不需要氣焊熔劑，而不銹鋼、耐熱鋼、鑄鐵、銅及銅合金、鋁及鋁合金氣焊時,則必須采用氣焊熔劑。（4）火焰的性質(zhì)及能率1）火焰的性質(zhì)一層硅的氧化膜可阻止黃銅中鋅的蒸發(fā)，故宜采用氧化焰。2）火焰的能率氣焊火焰能率主要是根據(jù)每小時可燃?xì)怏w(乙炔)的消耗量(L/h)來確定。在保證在氣焊低碳鋼和低合金鋼時，可按下列經(jīng)驗來計算火焰能率：左向焊法乙炔的消耗量＝(100～120)×焊件厚度(L/h)右向焊法乙炔的消耗量＝(120～150)×焊件厚度(L/h)（5）左向焊法和右向焊法氣焊時，按照焊炬和焊絲的移動的方向,可分為左向焊法和右向焊法兩種。左向焊法適宜于薄板的焊接。右向焊法適合焊接厚度較大,熔點及導(dǎo)熱性較高的焊件。焊炬的傾斜角度，焊接速度等其他工藝參數(shù)參考教材。§2-3氣割氣割是利用氣體火焰的能量將金屬分離的一種加工方法，是生產(chǎn)中鋼材分離的重要手了鋼鐵一裁一縫。1．氣割原理氣割是利用氣體火焰的熱能,將工件切割處預(yù)熱到燃燒溫度后,噴出高速切割氧流,使純氧中的燃燒過程,而不是金屬熔化過程。2．氣割的條件金屬氣割的主要條件是：（2）金屬氣割時形成氧化物的熔點應(yīng)低于金屬本身的熔點。氧氣切割過程產(chǎn)生的金屬氧化物的熔點必須低于該金屬本身的熔點,同時流動性要好,這樣的氧化物能以液體狀態(tài)從割縫處被吹除。常用金屬材料及其氧化物的熔點如表2－4所示。表2－4常用金屬材料及其氧化物的熔點金屬材料金屬熔點（℃）氧化物的熔點（℃）純鐵15351300～1500低碳鋼15001300～1500高碳鋼1300～14001300～1500灰鑄鐵12001300～1500銅10841230～1336鉛3272050鋁658205012鉻15501990鎳14501990鋅4191800（3）續(xù)進(jìn)行而不中斷。（4）金屬的導(dǎo)熱性不應(yīng)太高，否則預(yù)熱火焰及氣割過程中氧化所析出的熱量會被傳導(dǎo)散失，使氣割不能開始或中途停止。3.常用金屬的氣割性（1）純鐵和低碳鋼能滿足上述要求，所以能很順利地進(jìn)行氣割。二氧化硅(Si02使氣割發(fā)生困難。（3）高鉻鋼和鉻鎳鋼會產(chǎn)生高熔點的氧化鉻和氧化鎳(約1990℃)，遮蓋了金屬的割縫表面，阻礙下一層金屬燃燒，也使氣割發(fā)生困難。（4）銅、鋁及其合金燃點比熔點高，導(dǎo)熱性好，加之鋁在切割過程中產(chǎn)生高熔點二氧化鋁（約2050℃）,而銅產(chǎn)生的氧化物放出的熱量較低，都使氣割發(fā)生困難。目前，鑄鐵、高鉻鋼、鉻鎳鋼、銅、鋁及其合金均采用等離子弧切割。4.氣割設(shè)備與工具氧氣瓶、乙炔瓶、液化石油氣瓶、減壓器與氣焊用的相同。手工氣割時使用的是手工割炬，機(jī)械化設(shè)備使用的是氣割機(jī)。（1）割炬原理如圖2-1所示。乙炔是靠預(yù)熱火焰的氧氣射入射吸管而被吸入射吸管內(nèi)。這種割炬低、中壓乙炔都可用。割嘴的構(gòu)造與焊嘴不同如圖2-2割嘴。圖2-1射吸式割炬的工作原理圖2-2割嘴與焊嘴的截面比較1—割嘴2—混合氣管3—射吸管4—噴嘴a)焊嘴b)環(huán)形割嘴c)梅花形割嘴5—預(yù)熱氧氣閥6—乙炔閥7—乙炔8—氧氣9—切割氧氣閥10—切割氧氣管等壓式割炬的可燃?xì)怏w、預(yù)熱氧分別由單獨的管路進(jìn)入割嘴內(nèi)可燃?xì)怏w是靠自13比國內(nèi)大。等壓式割炬結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3等壓式割炬結(jié)構(gòu)如圖（2）氣割機(jī)的氣割機(jī)有半自動氣割機(jī)、仿形氣割機(jī)、光電跟蹤氣割機(jī)和數(shù)控氣割機(jī)等。1）CG1-30型半自動氣割機(jī)CG1-30型半自動氣割機(jī)是小車式，能切割直線或圓弧，其主要技術(shù)參數(shù)見表2—5。表2—5CG1-30型半自動氣割機(jī)主要技術(shù)參數(shù)型號電源電動機(jī)氣割鋼割圓氣割割嘴外形尺寸質(zhì)量電壓功率板厚度直徑速度數(shù)目(長×寬×高)（kg）（V）（W）（mm）（mm）（mm/min）（個）（mm）CG1-30220245～60200～200050～7501～3370×230×240172）CG2-150型仿形氣割機(jī)仿形氣割機(jī)是一種高效率的半自動氣割機(jī),可方便又精確的氣割出各種形狀的零件。仿動。CG2-150型仿形氣割機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表2—6。表2—6CG2-150型仿形氣割機(jī)主要技術(shù)參數(shù)型號氣割鋼氣割速氣割精氣割正氣割長方氣割直割圓直外形尺寸質(zhì)量板厚度度度方形尺形尺寸線長度徑(長×寬（kg）（mm）（mm/mi（mm）寸（mm）（mm）（mm）×高)n）（mm）（mm）CG2-1505～6050～750士0.5500×900×4001200600190×33535型500750×450×8003）數(shù)控氣割機(jī)14以按圖樣的形狀把零件從鋼板上切割下來。數(shù)控氣割機(jī)工作程序如圖2-4所示。2-4數(shù)控自動氣割機(jī)程序方框圖5.氣割工藝參數(shù)割嘴離割件表面的距離等。（1）后拖量原因主要是：1）切口上層金屬在燃燒時，所產(chǎn)生的氣體沖淡了切割氧氣流，使下層金屬燃燒緩慢產(chǎn)生后拖量。2）下層金屬無預(yù)熱火焰的直接預(yù)熱作用，因而火焰不能充分對下層金屬加熱，使割件下層不能劇烈燃燒產(chǎn)生后拖量。3）割件金屬離割嘴距離較大，切割氧氣流吹除氧化物的能量降低產(chǎn)生后拖量4）氣割速度過快，來不及將下層金屬氧化，產(chǎn)生后拖量。因此應(yīng)采用合理的氣割速度，使切口產(chǎn)生的后拖量較小的原則，以保證氣割質(zhì)量。（2）預(yù)熱火焰性質(zhì)與能率表面上的氧化皮剝落和熔化，便于切割氧氣流與鐵化合。預(yù)熱火焰對金屬割件的加熱溫度，低碳鋼時約為1100～1150℃。邊緣產(chǎn)生增碳現(xiàn)象。擇，一般割件越厚，火焰能率應(yīng)越大。6.回火燙手時方可重新進(jìn)行氣焊、氣割。7.其他切割方法介紹金屬切割方法很多，表2—7介紹了其他常用切割方法及應(yīng)用。15表2—7其他常用切割方法及應(yīng)用切割方法特點應(yīng)用范圍等離子弧切割利用等離子弧的熱量實現(xiàn)切割可以切割各種高熔點金屬及其他切割方法不能切割的金屬，如不銹鋼、耐熱鋼、鈦、鉬、鎢、料，如耐火磚、混凝土、花崗石、碳化硅等。氫氧源切割利用水電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣水電解氫氧焊割機(jī)有利于實現(xiàn)一機(jī)多用，形式多完全燃燒，來用于切割樣。如可一機(jī)實現(xiàn)電焊、氣焊、切割、噴涂等激光切割利用激光束的熱能實現(xiàn)切割能進(jìn)行切割水射流切割利用高壓水射流進(jìn)行切割法難以加工的硬質(zhì)合金和陶瓷材料汽油切割利用汽油霧化或氣化后與氧混合燃燒形成的火焰實現(xiàn)切割的釬焊碳弧氣刨使用石墨棒與工件間產(chǎn)生電弧是U吹掉，實現(xiàn)切割還可用于無法用氧乙炔切割的各種金屬材料切割電弧氣刨利用藥皮在電弧高溫下產(chǎn)生的位狹窄處割的目的氧熔劑切割不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁及其合金等的切割渣作用實現(xiàn)切割第三章弧焊電源一、教學(xué)目的和要求1.掌握電弧靜特性術(shù)語，了解焊接電弧產(chǎn)生的條件、構(gòu)造、溫度分布。2.掌握常用焊接方法對電源的要求。3.掌握焊機(jī)型號的編制方法。4.了解常用弧焊變壓器、弧焊整流器以及逆變弧焊機(jī)的工作原理。5.了解弧焊電源的選用維護(hù)及故障處理。二、教學(xué)難點、重點1.電弧靜特性及焊接電弧產(chǎn)生的條件。2.常用焊接方法對電源的要求及焊機(jī)型號的編制。3.常用弧焊變壓器、弧焊整流器以及逆變弧焊機(jī)的工作原理。三、學(xué)時分配16章節(jié)名稱學(xué)時合計§3—1焊接電弧616§3－2對弧焊電源的基本要求4§3－3弧焊電源的分類及型號2§3—4常用弧焊電源4四、教材分析與參考一個動態(tài)負(fù)載，因此弧焊電源除了具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、消耗少、節(jié)省電能、成本低、穩(wěn)定可調(diào)等適應(yīng)電弧負(fù)載的一些特性?！?—1焊接電弧1．焊接電弧的概念及條件（1）焊接電弧的概念的熱能來熔化金屬達(dá)到連接金屬的目的的。（2）焊接電弧產(chǎn)生的條件子發(fā)射獲得。因此，焊接電弧的產(chǎn)生需要兩個條件：一是氣體電離；二是陰極電子發(fā)射。1）氣體電離子。這種使中性的氣體原子分離成正離子和自由電子的過程稱為氣體電離。

同，其電離能也不同，電離能越大，氣體就越難電離。不同元素電離能大小遞增次序為：

K、Na、Ba、Ca、Cr、Ti、Mn、Fe、Si、H、O、N、Ar、F、He在焊接電弧中，使氣體介質(zhì)電離的形式主要有熱電離、撞擊電離、光電離三種。

①熱電離高溫下，氣體原子受熱的作用而互相碰撞產(chǎn)生的電離稱為熱電離。溫度越

高、熱電離作用越大。②撞擊電離帶電粒子在電場的作用下，作定向高速運動，產(chǎn)生較大的動能，當(dāng)與中

場作用越大，則電離作用越強(qiáng)烈。③光電離氣體原子在光輻射的作用下產(chǎn)生的電離，稱為光電離。

的Ar、He等元素的氣氛中，則電弧引燃就比較困難。因此，為提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，常

道理。172）陰極電子發(fā)射陰極金屬表面的原子或分子，接受外界的能量而連續(xù)地向外發(fā)射出電子的現(xiàn)象，稱為陰極電子發(fā)射。一般情況下，電子是不能自由離開金屬表面向外發(fā)射的，要使電子逸出電極金屬表面關(guān)。逸出功越小，陰極發(fā)射電子就越容易。不同元素的電子逸出功大小遞增次序為：K、Na、Ca、Mg、Ti、Mn、Fe、Al、C焊接時，根據(jù)所吸收的能量的不同，陰極電子發(fā)射主要有熱發(fā)射，電場發(fā)射，撞擊發(fā)射等。陰極發(fā)射電子后，又從焊接電源獲得新的電子。①熱發(fā)射越強(qiáng)烈。②電場發(fā)射在強(qiáng)電場的作用下，由于電場對陰極表面電子的吸引力，電子可以獲得用越大。③撞擊發(fā)射當(dāng)運動速度較高，能量較大的正離子撞擊陰極表面時，將能量傳遞給陰速度也越快，則產(chǎn)生的撞擊發(fā)射作用也越強(qiáng)烈。2.焊接電弧的引燃把造成兩電極間氣體發(fā)生電離和陰極發(fā)射電子而引起電弧燃燒的過程稱為焊接電弧的

電極（焊條或焊絲）與工件直接短路接觸而引燃電弧的方法稱為接觸引弧。接觸引弧

為劃檫法引弧和直擊法引弧兩種。距離維持在2～4mm，而將電弧引燃的方法。劃檫法一般適用于堿性焊條。件粘在一起，造成焊接回路短路，這種情況常發(fā)生在劃檫法中。引弧時，如果發(fā)生焊條和焊件粘在一起時，只要將焊條左右搖動幾下，就可脫離焊件，

如果這時還不能脫離焊件，就應(yīng)立即將焊鉗放松，使焊接回路斷開，待焊條稍冷后再拆下。

電極與工件之間不直接接觸，保持一定間隙，在電極和工件之間施以高電壓擊穿間隙

的幾何形狀，有利電弧燃燒的穩(wěn)定性。3.焊接電弧的構(gòu)造及溫度分布壓稱為電弧電壓。18射的地方。焊條電弧焊直流電弧時，陰極區(qū)的溫度一般達(dá)到2130～3230℃，放出的熱量占36%左右。陽極區(qū)是電弧緊靠正電極的區(qū)域。陽極區(qū)較陰極區(qū)寬，約為10-3～10cm，陽極區(qū)的材料相同時，陽極區(qū)的溫度要高于陰極區(qū)。焊條電弧焊直流電弧時，陽極區(qū)的溫度一般達(dá)2330～3930℃，放出熱量占43%左右。上等于電弧長度。焊條電弧焊直流電弧時，弧柱中心溫度可達(dá)5370～7730℃，放出的熱量占21%左右。一般焊條電弧焊、鎢極氬弧焊，陽極區(qū)的溫度大于陰極區(qū)溫度；熔化極氬弧焊、CO2氣體保護(hù)電弧焊、埋弧焊則陰極區(qū)溫度大于陽極區(qū)的溫度。均值。4.電弧的靜特性化的關(guān)系稱為電弧靜特性，表示它們關(guān)系的曲線叫做電弧靜特性曲線。遵循歐姆定律，不呈直線關(guān)系，而呈U形曲線關(guān)系。平特性區(qū)，但當(dāng)焊接電流較大時才工作在上升特性；而熔化極氬弧焊、CO2氣體保護(hù)電弧焊和富氬氣體保護(hù)電弧焊基本上工作在上升特性區(qū)。5.焊接電弧的穩(wěn)定性焊接時電弧不產(chǎn)生斷弧、飄移和偏吹等保持穩(wěn)定燃燒的程度，稱為焊接電弧的穩(wěn)定性。影響焊接電弧穩(wěn)定性的因素主要有：越高，電弧燃燒越穩(wěn)定。（2）焊接電流的影響焊接電流越大，電弧燃燒越穩(wěn)定；（3）焊接材料的影響焊接材料中電離能比較低的物質(zhì)（如K、Na、Ca的氧化物越多，電弧燃燒越穩(wěn)定；反之，含有電離能比較高的物質(zhì)如CaF2、KCl、NaCl時，電弧燃燒不穩(wěn)定。（4）焊接電弧偏吹的影響焊接時，電弧中心偏離電極軸線的方向的現(xiàn)象稱為電弧偏吹。過大產(chǎn)生的偏吹。焊條的偏心度是指焊條藥皮沿焊芯直徑方向偏心的程度，如圖3－1所示。焊條的偏心度可用下式計算：焊條的偏心度＝2（T1T2）／（T1T2）25mm725mm和32mm55mm4心產(chǎn)生的電弧偏吹偏向藥皮較薄的一邊。19偏吹的方向不隨著極性的改變而改變，即磁偏吹的方向與電源極性無關(guān)。時接地線；露天操作時注意對電弧進(jìn)行保護(hù)等?！?－2對弧焊電源的基本要求一個動態(tài)負(fù)載，因此弧焊電源除了具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、消耗少、節(jié)省電能、成本低、穩(wěn)定可調(diào)等適應(yīng)電弧負(fù)載的一些特性。為滿足上述特性，對弧焊電源具有以下基本要求。1.對弧焊電源外特性的要求電弧焊時，弧焊電源與電弧構(gòu)成供電－用電系31電壓與輸出電流之間的關(guān)系，稱為弧焊電源的外特性，表示它們關(guān)系的曲線稱為弧焊電源的外特性曲線。要使弧焊電源與電弧的供電－用電系統(tǒng)穩(wěn)定，圖3-1弧焊電源與電弧構(gòu)成供電－用電系統(tǒng)電源外特性曲線與電弧靜特性曲線必須相交，使電源供給的電壓和電流與電弧燃燒所需要的電壓和電流相等，即Uy＝Uh,Iy＝Ih?；『鸽娫吹耐馓匦郧€一般有下降特性、平特性和稍上升特性三類，如圖32圖3-2弧焊電源的外特性曲線（1）焊條電弧焊分，當(dāng)弧長變化時，陡降外特性曲線引起的電流偏差小于緩降外特性曲線引起的電流偏差。因此焊條電弧焊應(yīng)采用陡降外特性電源。采用恒流帶外拖的外特性，以增大短路電流，提高引弧性能和電弧熔透能力，如圖3—3所示。3—3恒流帶外拖的外特性曲線20（2）鎢極氬弧焊、等離子弧焊流外特性（垂直下降）的電源。（3）CO2焊、MAG焊、熔化極氬弧焊CO2焊、MAG焊、熔化極氬弧焊，電弧靜特性曲線工作在上升特性區(qū)，由于這些焊接方較大，電弧自身調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，自動恢復(fù)速度快。所以CO2焊、MAG用平外特性電源。（4）埋弧焊源引起的電流偏差較小，有利于焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定，所以應(yīng)具有陡降的外特性電源。2．對弧焊電源空載電壓的要求低空載電壓。3．對弧焊電源穩(wěn)態(tài)短路電流的要求h＝0路電流過大，焊條過熱，易引起藥皮脫落，并增加熔滴過渡時的飛濺；穩(wěn)態(tài)短路電流太小，般要求穩(wěn)態(tài)短路電流Iwd對焊接電流Ih的比值范圍為：1.25＜Iwd/I＜24．對弧焊電源調(diào)節(jié)特性的要求不同焊接電流、電壓的需求的可調(diào)性能，稱為弧焊電源的調(diào)節(jié)特性。5．對弧焊電源動特性的要求焊接電弧對弧焊電源來說，是一個變化著的動態(tài)負(fù)載。因為在焊接過程中，由于熔滴點：（1）合適的瞬時短路電流峰值21狀態(tài)的時間，因此希望瞬時短路電流峰值大一些。但是過高的話，會導(dǎo)致焊條與焊件過熱，瞬時短路電流峰值。（2）合適的短路電流上升速度路電流上升速度。（3）達(dá)到恢復(fù)電壓最低值的時間應(yīng)適當(dāng)內(nèi)，達(dá)到恢復(fù)電壓最低值（一般大于30V），這樣才能使電弧在極短的時間內(nèi)重復(fù)引燃。電弧焊時，對恢復(fù)電壓時間要求越短越好，一般不超過0.05s。如果電壓恢復(fù)時間太長，則電弧就不容易引燃及造成焊接電弧不穩(wěn)定?！?－3弧焊電源的分類及型號1.弧焊電源的分類及特點弧焊電源按結(jié)構(gòu)原理可分為交流弧焊電源、直流弧焊電源、脈沖弧焊電源和弧焊逆變焊電源一般指弧焊變壓器，直流弧焊電源有直流弧焊發(fā)電機(jī)和弧焊整流器（包括弧焊逆變3－1。表3－1交、直流弧焊電源的特點比較項目交流電源直流電源電弧穩(wěn)定性差好極性可換性無有磁偏吹影響很小較大空載電壓較高較低觸電危險較大較小構(gòu)造和維修較簡較繁噪聲不大弧焊發(fā)電機(jī)大，弧焊整流器小成本低高供電