IWE国际焊接工程师考试工艺复习2.ppt
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1、IIW Authorised Training BodyIWE国际焊接工程师考试工艺复习2 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望IIW Authorised Training Body1、焊接概述包括:、焊接概述包括:1)焊接基本术语()焊接基本术语(ISO857)2)ISO4063对焊接方法的分类及表示符号对焊接方法的分类及表示符号3)各种焊接方法的焊接过程简介及适用范围)各种焊接方法的焊接过程简介及适用范围IIW Authorised Trainin
2、g Body 1 1)焊接基本术语()焊接基本术语(ISO857ISO857)熔化焊:熔化焊:使局部地区熔化,在无压力的作用使局部地区熔化,在无压力的作用下,带或不带焊接填充材料的焊接。下,带或不带焊接填充材料的焊接。熔化焊焊缝通常在以下方面有较高的要求:熔化焊焊缝通常在以下方面有较高的要求:强度和韧性强度和韧性具有较强耐高温和低温能力具有较强耐高温和低温能力耐腐蚀和磨损能力耐腐蚀和磨损能力对气体、蒸汽、压力或真空等条件下的密封性能对气体、蒸汽、压力或真空等条件下的密封性能压力焊压力焊:在力的作用下,带或不带焊接填充材料,实在力的作用下,带或不带焊接填充材料,实施局部性加热(至熔化状态)的焊接
3、。施局部性加热(至熔化状态)的焊接。IIW Authorised Training Body连接(焊接):连接(焊接):两个或更多的工件通过焊接而形成两个或更多的工件通过焊接而形成永久性的连接。永久性的连接。堆焊:堆焊:为增大或恢复焊件尺寸,或使焊件表面获得为增大或恢复焊件尺寸,或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。单道焊:单道焊:只熔敷一条焊道完成整条焊缝或者一个焊只熔敷一条焊道完成整条焊缝或者一个焊层中只熔敷一条焊道的焊接。层中只熔敷一条焊道的焊接。IIW Authorised Training Body双道焊:双道焊:熔敷两条焊道完成整条
4、焊缝或者一个焊层中熔熔敷两条焊道完成整条焊缝或者一个焊层中熔敷两条焊道进行的焊接。敷两条焊道进行的焊接。单面焊:单面焊:仅在焊件的一面施焊,完成整条焊缝而进行的仅在焊件的一面施焊,完成整条焊缝而进行的焊接。焊接。双面焊:双面焊:在焊件的两面施焊,完成整条焊缝而进行的焊在焊件的两面施焊,完成整条焊缝而进行的焊接。接。焊接操作:焊接操作:通过焊接完成工件的连接的过程。通过焊接完成工件的连接的过程。IIW Authorised Training Body焊接条件:焊接条件:1 1)包括环境因素(例如天气)包括环境因素(例如天气)2 2)应力和环境因素(例如噪音、热度、拘束状态)应力和环境因素(例如噪
5、音、热度、拘束状态)3 3)工件因素(例如母材材质、坡口形状、工作位置)工件因素(例如母材材质、坡口形状、工作位置)焊接工艺参数:焊接工艺参数:焊接时为保证焊接质量而需要的数据。焊接时为保证焊接质量而需要的数据。熔化速度:熔化速度:填充材料熔化的速度。指填充材料在单位填充材料熔化的速度。指填充材料在单位时间内熔化的长度时间内熔化的长度焊接速度:焊接速度:单位时间内完成焊缝的长度单位时间内完成焊缝的长度IIW Authorised Training Body焊接时间:焊接时间:完成焊接接头所需要的时间(不包括准完成焊接接头所需要的时间(不包括准备和完成操作),包括焊接生产时间和辅助时间。备和完成
6、操作),包括焊接生产时间和辅助时间。熔敷效率:熔敷效率:熔敷在坡口或者工件上的焊缝金属量与熔敷在坡口或者工件上的焊缝金属量与熔化的填充金属量的比率,或者与药芯电弧焊中熔化的填充金属量的比率,或者与药芯电弧焊中熔化焊丝的比率,常用百分比表示。熔化焊丝的比率,常用百分比表示。焊接填充材料:焊接填充材料:焊接时被熔化用尽,并有利于焊缝焊接时被熔化用尽,并有利于焊缝形成的材料。例如填充金属、气体、焊剂。形成的材料。例如填充金属、气体、焊剂。IIW Authorised Training Body 2 2)焊接方法的分类及表示符号)焊接方法的分类及表示符号(ISO4063ISO4063)方方法法数字标记
7、数字标记(ISO4063)德文缩写德文缩写(DIN1910)英文缩写英文缩写气焊气焊3G氧乙炔气焊氧乙炔气焊311G金属电弧焊金属电弧焊11焊条电弧焊焊条电弧焊111ESMAW药芯焊丝金属电弧药芯焊丝金属电弧焊焊(自保护自保护)114MF埋弧焊埋弧焊12UPSAWIIW Authorised Training Body方方法法数字标记数字标记(ISO4063)德文缩写德文缩写(DIN1910)英文缩写英文缩写气体保护焊气体保护焊SG金属极气体保护焊金属极气体保护焊13MSGGMAW金属极活性气体保护金属极活性气体保护焊焊135MAGMAG药芯焊丝活性气体保护药芯焊丝活性气体保护焊焊136FCA
8、W金属极惰性气体保护金属极惰性气体保护焊焊131MIGMIG钨极气体保护焊钨极气体保护焊14WSGGTAW钨极惰性气体保护焊钨极惰性气体保护焊141WIGTIG等离子弧焊等离子弧焊15WPPAW激光焊激光焊52LALBW电子束焊电子束焊51EBEBWIIW Authorised Training Body2 2、电工学基础、弧焊电源、电工学基础、弧焊电源电流的实质电流的实质在自然界的固体、液体和气体中原子是构成每一在自然界的固体、液体和气体中原子是构成每一种物质的最小微粒。原子由带正电荷(种物质的最小微粒。原子由带正电荷(+)的原子)的原子核和带负电荷(核和带负电荷(-)的电子壳层所组成;原子
9、核本)的电子壳层所组成;原子核本身由质子和中子所构成;在电子壳层上,电子沿身由质子和中子所构成;在电子壳层上,电子沿着椭圆形轨道围绕着原子核旋转,电子的数量与着椭圆形轨道围绕着原子核旋转,电子的数量与具体材料有关。具体材料有关。IIW Authorised Training Body热效应热效应电电流流在在导导体体内内的的流流动动产产生生热热量量。所所产产生生的的热热量量大大小小与与通通过过导导体体的的电电流流强强度度、导导体体横横截截面面积积大大小小以以及及导导体体的的材材料料种种类类有有关关。如如果果在在一一根根通通电电导导体体的的某某一一段段内内,用用高高熔熔点点材材料料如如钨钨制制成成
10、的的细细丝丝替替代代,那那么么就就会会在在该该部部位位产产生生很很高高的的热热量量。它它可可能能达达到到白白炽炽状态。状态。电流效应电流效应IIW Authorised Training Body 电流热效应也出现在,当引燃电弧以电流热效应也出现在,当引燃电弧以后出现的自由电子及正离子与其它微粒碰后出现的自由电子及正离子与其它微粒碰撞时,可将它们的运动能量(动能)转换撞时,可将它们的运动能量(动能)转换成热能。成热能。IIW Authorised Training Body磁效应磁效应 一个通电导体周围密布着磁场。如果一个通电导体周围密布着磁场。如果沿着电流方向观察磁力线,则磁力线是以沿着电流
11、方向观察磁力线,则磁力线是以逆时针方向围绕着导体旋转。逆时针方向围绕着导体旋转。IIW Authorised Training Body化学效应化学效应 电电镀镀时时,电电流流在在正正极极(铜铜)和和负负极极(工工件件)之之间间流流动动。电电解解液液硫硫酸酸铜铜(CuSO4)分分解解成成带带电电质质点点,这这些些带带电电质质点点完完成成电电流流的的输输送任务。铜作为涂层析出在工件上。送任务。铜作为涂层析出在工件上。IIW Authorised Training Body 蓄电池充电时,在一块极板上,硫酸铅蓄电池充电时,在一块极板上,硫酸铅转变成二氧化铅,在另一块极板上,硫酸铅转变成二氧化铅,在
12、另一块极板上,硫酸铅转变成铅。蓄电池放电时,通过化学反应储转变成铅。蓄电池放电时,通过化学反应储存的电能被重新释放出来。存的电能被重新释放出来。IIW Authorised Training Body直流电直流电 对于公共供电网路,不使用直流。特定的电弧对于公共供电网路,不使用直流。特定的电弧焊接方法只能用直流进行焊接,直流对焊接而言是很焊接方法只能用直流进行焊接,直流对焊接而言是很重要的重要的交流电交流电公共供电网络,几乎用交流电。生活用电,通公共供电网络,几乎用交流电。生活用电,通常交流电压有效值为常交流电压有效值为220V。三相交流电三相交流电是由一组频率相同、振幅相等、相位互差是由一组
13、频率相同、振幅相等、相位互差120的三个电动势组成的供电系统。的三个电动势组成的供电系统。应用:应用:主要应用于电流消耗较大的电器设备的网路供电。所主要应用于电流消耗较大的电器设备的网路供电。所有的公共电网都是三相网路电流,它的电压通常为有的公共电网都是三相网路电流,它的电压通常为380V(在较大的企业中,三相网路电压也可达(在较大的企业中,三相网路电压也可达500V)电流种类电流种类IIW Authorised Training Body弧焊电源的安全弧焊电源的安全 焊接电源的空载电压焊接电源的空载电压对对人人而而言言,很很小小的的电电流流(0.050.1A)就就已已经经可可能能使使心心脏脏
14、停停止止跳跳动动而而引引起起死死亡亡。通通常常交交流流电电比比直直流流电电更更危危险险。假假如如人人体体的的内内阻阻为为2000欧欧姆姆,根根据据欧欧姆姆定定律律,当电压为当电压为100伏时,人体就可能流过伏时,人体就可能流过0.05安培。安培。IIW Authorised Training Body1)正常运行情况下指的是手工焊和半自动焊正常运行情况下指的是手工焊和半自动焊2)W-交流含量或谐波现象交流含量或谐波现象3)存存在在较较高高触触电电危危险险的的环环境境:由由导导电电墙墙组组成成的的狭狭窄窄空空间间,例例如如锅锅炉炉,在在导导电电部部件件之之间间或或附附近近的的狭狭窄窄的的范范围围
15、里里,在在导导电电部部件上活动受限制的情况下,以及在潮湿和炎热的空间里。件上活动受限制的情况下,以及在潮湿和炎热的空间里。IIW Authorised Training Body项项目目交交流流直直流流电弧稳定性电弧稳定性低低高高磁偏吹影响磁偏吹影响很小很小较大较大空载电压空载电压较高较高较低较低触电危险触电危险较大较大较小较小构造和维修构造和维修简单简单复杂复杂噪音噪音不大不大不一定不一定成本成本低低高高供电供电一般单相一般单相一般三相一般三相质量质量较轻较轻较重较重IIW Authorised Training Body功率及功率因数功率及功率因数视在功率视在功率S电路中总电压和电流有效值
16、之间的乘积电路中总电压和电流有效值之间的乘积定义为电路的视在功率。定义为电路的视在功率。有功功率有功功率P 是是S 的一部分,它被转换成的一部分,它被转换成“非电非电”功功率,被转换成热量(电弧)或者机械功(马达)的率,被转换成热量(电弧)或者机械功(马达)的功率,从电网中取出的有功功率是不可逆转的。功率,从电网中取出的有功功率是不可逆转的。无功功率无功功率Q理想电感元件虽然不消耗电能,但它与理想电感元件虽然不消耗电能,但它与电源之间不断进行能量互换电源之间不断进行能量互换;无功功率无功功率Q是建立电场是建立电场或磁场用的电功率,当电场或磁场的能量衰减时,或磁场用的电功率,当电场或磁场的能量衰
17、减时,又把它提供回网路。又把它提供回网路。功率因数功率因数cos:有功功率与视在功率的比值。有功功率与视在功率的比值。IIW Authorised Training Body3 3、电弧、电弧电弧电弧既是一种气体导电现象,又是一种自持放既是一种气体导电现象,又是一种自持放电现象。电弧中的带电粒子主要是依靠电弧中的电现象。电弧中的带电粒子主要是依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个物理过程气体介质的电离和电极的电子发射两个物理过程而产生的。而产生的。IIW Authorised Training Body焊接电弧的主要作用:焊接电弧的主要作用:把电能转化为热能,同时产生光辐射和响声把电能
18、转化为热能,同时产生光辐射和响声)电弧的高热可以用于焊接,切割和炼钢等。)电弧的高热可以用于焊接,切割和炼钢等。)电弧的强光可用于照明。)电弧的强光可用于照明。)电弧声可以用于焊接过程的监控。)电弧声可以用于焊接过程的监控。IIW Authorised Training Body气体间隙电离的过程和气体间隙电离的过程和 电弧的形成过程如下:电弧的形成过程如下:当弧焊电源输出端的两个极即当弧焊电源输出端的两个极即电极和焊件短路时,表面局部电极和焊件短路时,表面局部突出部位首先接触,在接触区突出部位首先接触,在接触区域有电流通过,金属熔化并形域有电流通过,金属熔化并形成小桥,拉开电极则小桥爆断,成
19、小桥,拉开电极则小桥爆断,使金属受热气化。当电极与工使金属受热气化。当电极与工件分离后,在极小的间隙中,件分离后,在极小的间隙中,在电源电压的作用下,形成较在电源电压的作用下,形成较大的电场强度大的电场强度,电子在电场的,电子在电场的作用下,自作用下,自“阴极逸出阴极逸出”,形,形成成“电子发射电子发射”。由阴极发射。由阴极发射出的电子,在电场的作用下快出的电子,在电场的作用下快速向阳极运动,速向阳极运动,与中性气体粒与中性气体粒子相撞并使其电离,分离成电子相撞并使其电离,分离成电子和正离子。电子被阳极吸收,子和正离子。电子被阳极吸收,而正离子向阴极运动,形成电而正离子向阴极运动,形成电弧放电
20、过程。弧放电过程。IIW Authorised Training Body电弧的带电粒子的产生电弧的带电粒子的产生电离与热解离:电离与热解离:电弧是由两电极和其间的电弧是由两电极和其间的气体空间组成,电弧中的带电粒子主要依气体空间组成,电弧中的带电粒子主要依靠气体空间中气体的电离和电极的电子发靠气体空间中气体的电离和电极的电子发射产生。射产生。a a、电离、电离 在一定条件下,中性气体分子或在一定条件下,中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离。原子分离为正离子和电子的现象称为电离。使中性气体粒子失去第一个电子所需要的使中性气体粒子失去第一个电子所需要的最低外加能量称为最低外加能量称
21、为第一电离能第一电离能,用符号用符号V V表表示则为电离电压。示则为电离电压。IIW Authorised Training Body常用元素及化合物电离电压常用元素及化合物电离电压元素或元素或化合物化合物电离电压电离电压(V)元素或元素或化合物化合物电离电压电离电压(V)元素或元素或化合物化合物电离电压电离电压(V)Ar15.7N14.5CO213.8H13.6N215.6NO9.5H215.4O13.5NO211He24.6O212.0OH13.8F17.5CO14.1H2O12.6IIW Authorised Training Body 电离电压与气体物质的结构有关,电离电压与气体物质的
22、结构有关,电离电电离电压高表示这种气体难于电离,导电困难。压高表示这种气体难于电离,导电困难。为了提高交流电弧燃烧的稳定性,在焊条为了提高交流电弧燃烧的稳定性,在焊条药皮或焊剂中加入稳弧剂。稳弧剂主要是药皮或焊剂中加入稳弧剂。稳弧剂主要是由容易电离的钾、钠等碱金属组成。由容易电离的钾、钠等碱金属组成。IIW Authorised Training Body热解离热解离 在热作用下,气体质点具有很高的动能,在无规则在热作用下,气体质点具有很高的动能,在无规则的相互碰撞中产生电离。的相互碰撞中产生电离。N2N+NH2H+HCO2CO+O加入低电离物质(加入低电离物质(K),),IIW Author
23、ised Training Body电子发射电子发射当当电电极极(阴阴极极或或阳阳极极)表表面面受受到到外外加加能能量量作作用用时时,电电极极中中的的电电子子可可能能冲冲破破电电极极表表面面的的约约束束而而飞飞到到电电弧空间,这种现象称为电子发射。弧空间,这种现象称为电子发射。电子发射的三种形式:电子发射的三种形式:1)粒子碰撞发射粒子碰撞发射2)热发射热发射3)电场发射电场发射IIW Authorised Training Body几种金属电子逸功:几种金属电子逸功:FeFe+e-+4.8eVAlAl+e-+4.0eVCuCu+e-+4.8eV为提高电子发射能力和改善焊接工艺性能,为提高电子
24、发射能力和改善焊接工艺性能,TIG焊时在钨极中常加入焊时在钨极中常加入Th、Cs等成份,可以提高钨等成份,可以提高钨极的电流容量和改善引弧性能。极的电流容量和改善引弧性能。IIW Authorised Training Body电弧区域组成电弧区域组成阴极区阴极区靠近阴极表面的部分靠近阴极表面的部分电压降叫做阴极电压降电压降叫做阴极电压降阳极区阳极区靠近阳极表面的部分靠近阳极表面的部分电压降叫阳极电压降电压降叫阳极电压降弧柱区弧柱区阴、阳极区之间电压降叫做弧柱电压降。阴、阳极区之间电压降叫做弧柱电压降。A:阳极温度可达4000K:阴极温度可达3600L:弧柱区温度可达450020000L:电弧
25、IIW Authorised Training Body 不同保护气体下电弧的性能不同保护气体下电弧的性能氩气与二氧化碳气体的工艺性能存在差异,如密度、热氩气与二氧化碳气体的工艺性能存在差异,如密度、热传导性和电弧特性。传导性和电弧特性。IIW Authorised Training BodyCOCO2 2焊时电弧总是在熔滴下半部产生的原因焊时电弧总是在熔滴下半部产生的原因:COCO2 2气体在气体在2000K2000K左右开始分解,左右开始分解,伴随吸热反应,电弧发生冷却、伴随吸热反应,电弧发生冷却、收缩作用(收缩作用(COCO2 2弧根面积小,电弧弧根面积小,电弧集中,是由于气体的物理性能
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