焊工技师金蓝领培训教材课件.ppt
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1、低碳钢焊缝在常温下的组织,即二次结晶后的组织为铁素体碳钢焊条分为E43、E50两个系列熔焊是在焊接过程中,将焊件接头加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。1)补偿在焊接过程中合金元素的损失;因为只有这样才能使电弧稳定燃烧,并可减少飞溅现象和降低气孔倾向。1)以字母“H”表示焊丝。加上熔池的体积很小,温度变化急剧,使整对于有些药皮类型,由于使用的粘接剂分别为钾水玻璃(或以钾为主的钾钠水玻璃)或钠水玻璃,因此,同一药皮类型又可进一步划分为钾型和钠型,如低氢钾型和低氢钠型。(1)氧对焊缝金属的作用(性能、气孔、飞溅)牌号第三位数字,表示药皮类型和焊接电源种类。得到的组织)珠光体含量很少,但由于焊缝
2、的冷却速度较大,冷却速度越大,珠光体含量越高,而铁素体越小,讲课内容焊接接头的强度计算焊接接头的强度计算铸铁的焊接铸铁的焊接异种金属的焊接异种金属的焊接焊接电弧及焊接冶金知识焊接电弧及焊接冶金知识焊接结构的破坏与分析焊接结构的破坏与分析焊接结构生产焊接结构生产焊接质量的管理焊接质量的管理论文写作与答辩要点论文写作与答辩要点1.绪论绪论熔熔焊压焊焊接接钎焊焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金熔熔焊是在是在焊接接过程中,将程中,将焊件接件接头加加热至熔化状至熔化状态,不,不加加压力完成力完成焊接的方法。接的方法。压焊是在是在焊接的同接的同时对焊件施加件施加压力力(加加热或不加或不加热),以完成以完成焊接的
3、方法。接的方法。钎焊是采用比母材熔点低的是采用比母材熔点低的钎料,将料,将焊件和件和钎料加料加热到到高于高于钎料且低于母材熔点的温度,利用液料且低于母材熔点的温度,利用液态钎料料润湿母湿母材,填充接材,填充接头间隙并与母材相互隙并与母材相互扩散散实现连接接焊件的方件的方法。法。焊接就是通接就是通过加加热或加或加压,或两者并用,或两者并用,用或不用填充材料,使用或不用填充材料,使焊件达到原子件达到原子结合合的一种加工工的一种加工工艺方法。方法。焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金1.绪论绪论2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金1)焊接接电弧的概念弧的概念电弧是一种空气弧是一种空气导电的的现象
4、,在两象,在两电极之极之间产生生强烈而持久的放烈而持久的放电现象,称象,称为电弧弧。由由焊接接电源供源供给的,具有一定的,具有一定电压的两的两电极极间或或电极与极与焊件件间的气体介的气体介质中中产生的,生的,强烈而持久的放烈而持久的放电现象称象称为焊接接电弧弧。其主要性其主要性质为:1)维持持电弧放弧放电的的电压较低低一般一般为1050V。2)电弧中的弧中的电流很大,可从几安到几千安。流很大,可从几安到几千安。3)具有很高的温度,弧柱中心温度可达)具有很高的温度,弧柱中心温度可达500030000K,某些情况下可达某些情况下可达50000K以上(等离子弧)。以上(等离子弧)。电弧弧产生生和和维
5、持持的的重重要要条条件件气体气体电离离阴极阴极电子子发射射使中性的气体分子或原子使中性的气体分子或原子释放放电子形成正离子的子形成正离子的过程称程称为气体气体电离。离。阴极的金属表面阴极的金属表面连续地向外地向外发射出射出电子的子的现象,称象,称为阴阴极极电子子发射。射。热电离离电场作用下的作用下的电离离光光电离离热发射射电场发射射撞撞击发射射2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金2)电弧构造弧构造通常通常测出的出的电弧弧电压就是阴就是阴极区、阳极区和弧柱区极区、阳极区和弧柱区电压降之和。降之和。U弧弧=U阴阴+U阳阳+U柱柱U阴阴+U
6、阳阳+bl弧弧式中式中U弧弧电弧弧电压,V;U阴阴阴极阴极电压降,降,V;U阳阳阳极阳极电压降,降,V;U柱柱弧柱弧柱电压降,降,V;B 单位位长度的弧柱度的弧柱电压降降一般一般为20-40 Vcm;l弧弧电弧弧长度,度,cm。阴极区:长度极短阴极区:长度极短1010-5-5 1010-6-6cmcm 、电压较大、电压较大、E E电场强度极高。电场强度极高。阳极区:长度也极短阳极区:长度也极短1010-2-2 1010-4-4cmcm、电压较大、电压较大、E E极高。极高。弧柱区:长度基本上等于电弧长度,弧柱区:长度基本上等于电弧长度,E E较小。较小。阳极区弧柱区阴极区温度2330-3980
7、oC5730-7730oC2130-3230oC热量分布43%21%36%3)电弧温度和弧温度和热量分布量分布2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金4)电弧周弧周围的磁的磁场电磁力磁力熔熔滴滴过渡渡的的作作用用力力表面表面张力力熔滴的重力熔滴的重力斑点斑点压力力气体的吹力气体的吹力2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金5)熔滴)熔滴过渡渡电弧弧焊时,焊条条(或或焊丝)端部在端部在电弧高温作用下熔化弧高温作用下熔化成的液成的液态金属滴,通金属滴,通过电弧空弧空间不断地向熔池中不断地向熔池中过渡渡的的过程称之程称之为熔滴熔滴过渡渡
8、。滴状滴状过渡渡 短路短路过渡渡 喷射射过渡渡 滴状滴状过渡:渡:滴状滴状过渡分渡分为粗滴粗滴过渡和渡和细滴滴过渡。渡。粗滴粗滴过渡是熔滴呈粗大渡是熔滴呈粗大颗粒状向熔池自由粒状向熔池自由过渡的形式。渡的形式。当当电流流较小小时,熔滴主要依靠重力的作用克服表面,熔滴主要依靠重力的作用克服表面张力的束力的束缚而下落,此而下落,此时熔滴尺寸熔滴尺寸较大,呈粗滴大,呈粗滴过渡。渡。由于粗滴由于粗滴过渡渡飞溅较大,大,电弧不弧不稳定,通常不采用。定,通常不采用。当当电流流较大大时,电磁力随之增大,使熔滴磁力随之增大,使熔滴细化,化,过渡渡频率提高,率提高,飞溅减小,减小,电弧弧较稳定,定,这种种过渡形
9、式称渡形式称为细滴滴过渡。渡。焊丝直径直径为1.6的的C02气体保气体保护焊,焊接接电流达流达400 A以上以上时,即,即为细滴滴过渡,在生渡,在生产中广泛中广泛应用。使用酸性用。使用酸性焊条条时也多也多为细滴滴过渡。渡。短路短路过渡:渡:采用小采用小电流流焊接的同接的同时降低降低电弧弧电压,可,可实现电弧弧稳定,定,飞溅较小,成形良好的短路小,成形良好的短路过渡。渡。细丝(08 12 mm,C02气体保气体保护焊时,常采用短路,常采用短路过渡形式。渡形式。碱性碱性焊条手弧条手弧焊时,在大,在大电流范流范围内,可呈滴状内,可呈滴状过渡和短路渡和短路过渡。渡。喷射射过渡:渡:熔滴呈熔滴呈细小小颗
10、粒,并以粒,并以喷射状射状态快速通快速通过电弧空弧空间向熔池向熔池过渡的形式。采用渡的形式。采用氩气或富气或富氩气气体保气气体保护焊反极性反极性焊接接时,随着,随着焊接接电流的逐流的逐渐增大,熔滴尺增大,熔滴尺寸略有减小,当寸略有减小,当焊接接电流达到某一流达到某一临界界电流流值时,即出,即出现喷射射过渡状渡状态。需要。需要强调指出的是,指出的是,产生生喷射射过渡除渡除要求一定的要求一定的电流密度外,流密度外,还必必须有一定的有一定的电弧弧长度度(电弧弧电压)。如果弧。如果弧长太短太短(电弧弧电压太低太低),无,无论电流数流数值有多大,也不能有多大,也不能产生生喷射射过渡。渡。喷射射过渡的特点
11、是:渡的特点是:过渡渡频率高,熔滴以极率高,熔滴以极细的的颗粒粒沿沿电弧弧轴线高速射向熔池,高速射向熔池,发出出“咝咝”声。声。喷射射过渡渡具有具有电弧弧稳定,定,飞溅小,小,焊缝成形美成形美观等等优点。点。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金6)焊接接电弧的静特性和弧的静特性和动特性特性在在电极材料、气体介极材料、气体介质和弧和弧长一定的情况下,一定的情况下,电弧弧稳定燃定燃烧时,焊接接电流与流与电弧弧电压变化的关系称化的关系称为电弧静特性弧静特性。表示它。表示它们关关系的曲系的曲线叫做叫做电弧的弧的静特性曲静特性曲线。U(V)I(A)钨钨 极极 氩氩 弧弧 焊焊埋埋弧弧焊细丝熔
12、化极气体保熔化极气体保护焊焊条条电弧弧焊2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金焊接电弧的动特性焊接电弧的动特性,是指在一定弧长下,当电弧电流很快变化时,是指在一定弧长下,当电弧电流很快变化时,电弧电压和电流之间的关系:电弧电压和电流之间的关系:U Uf f=f(i=f(if f),由于热惯性对电离度的,由于热惯性对电离度的影响,焊接电弧的动特性曲线不同于静特性曲线特性影响,焊接电弧的动特性曲线不同于静特性曲线特性电流快速减小时,由于电电流快速减小时,由于电弧电离度较高,电弧电压弧电离度较高,电弧电压低于静态值,低于静态值,V-A特性曲特性曲线低于静特性曲线。线低于静特性曲线。电流快速
13、增加时,由于电弧电离电流快速增加时,由于电弧电离度较低,电弧电压高于静态值,度较低,电弧电压高于静态值,V-A特性曲线高于静特性曲线。特性曲线高于静特性曲线。电流增加过程中,动态性曲线上的电弧电压比静特性曲线上的电弧电压值高;电流增加过程中,动态性曲线上的电弧电压比静特性曲线上的电弧电压值高;电流下降时,每一瞬间电弧电压低于静特性曲线。电流下降时,每一瞬间电弧电压低于静特性曲线。电流变化速度愈小,静、动特性曲线就愈接近。电流变化速度愈小,静、动特性曲线就愈接近。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金7)电源的极性和弧源的极性和弧焊电源源电弧中阳极区和阴极区的温度因弧中阳极区和阴极区的
14、温度因电极材料不同而有所不同。用极材料不同而有所不同。用钢焊条条焊接接钢材材时,阳极区温度,阳极区温度约为2 600 K,阴极区,阴极区约为2 400 K,电弧中心区温度最高,可达弧中心区温度最高,可达6 0008 000 K。由于由于电弧弧产生的生的热量在阳极和阴极上有一定差异及其它一量在阳极和阴极上有一定差异及其它一些原因,使用直流些原因,使用直流电源源焊接接时,有,有正接正接和和反接反接两种两种接接线方法方法。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶焊接电弧及冶金金如果如果焊接接时使用的是使用的是交流弧交流弧焊机机(弧弧焊变压器器),因,因为电极每极每秒秒钟正正负变化达化达一百次一百次之多,所以
15、两极加之多,所以两极加热温度一温度一样,都在,都在2500 K左右,因而左右,因而不存在正接和反接不存在正接和反接问题。弧弧焊机的机的空空载电压就是就是焊接接时的的引弧引弧电压,一般,一般为:5090 V 电弧弧稳定燃定燃烧时的的电压称称为电弧弧电压,它与,它与电弧弧长度度(即即焊条与工件条与工件间的距离的距离)有关:有关:电弧弧长度越大,度越大,电弧弧电压也越高也越高(一般情况下,(一般情况下,电弧弧电压在在1635 V范范围之内)之内)低合金钢焊条型号编制方法与碳钢焊条基本相同,但后缀字母为熔敷金属化学成分的分类代号,并以短划“-”与前面数字分开。的过程称之为熔滴过渡。在熔池中,最先出现晶
16、核的部位是在熔合线上。短路过渡:采用小电流焊接的同时降低电弧电压,可实现电(2)对流:液态金属和液态熔渣的内部热传递。式中:q电弧有效功率(W);(4)为防止磁偏吹的影响,在条件许可的情况下应尽量使用交流电焊接。具有电弧稳定,飞溅小,焊缝成形美观等优点。焊接时,氧主要来自电弧等,药皮中的氧化物和焊件表面的铁锈、水分等。6)焊接电弧的静特性和动特性药皮中含多量氧化铁和较多的锰铁脱氧剂,熔深大,熔化速度快,焊接生产率高,电弧稳定.由于脱磷较难,所以一般是以严格控制原材料中的含磷量为主。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金 焊接时采用什么极性,主要是根据焊条的性质和工件所需焊接时采用什么
17、极性,主要是根据焊条的性质和工件所需要的热量来决定的。要的热量来决定的。(1 1)焊接厚钢板时,采用直流正接法,以获得较大的熔深;)焊接厚钢板时,采用直流正接法,以获得较大的熔深;(2 2)而在焊接薄钢板时,则采用直流反接法,可防止烧穿;)而在焊接薄钢板时,则采用直流反接法,可防止烧穿;(3 3)当焊接重要结构使用低氢型药皮的焊条时,则无论焊)当焊接重要结构使用低氢型药皮的焊条时,则无论焊薄板或厚板,均应采用直流反接法。因为只有这样才能使电薄板或厚板,均应采用直流反接法。因为只有这样才能使电弧稳定燃烧,并可减少飞溅现象和降低气孔倾向。弧稳定燃烧,并可减少飞溅现象和降低气孔倾向。2.焊接电弧焊接
18、电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金电弧弧焊机机常常用用的的手手弧弧焊机机弧弧焊发电机(机(AX-320)弧弧焊变压器器(BX1-330)弧弧焊整流器整流器(ZXG-300)直直流流电交交流流电按按照照电流流性性质2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金6)电弧弧热效率效率焊接接电弧的弧的热效率效率就是就是电弧弧中用于熔化中用于熔化焊条与条与焊件的功件的功率与整个率与整个电弧弧功率的比率。功率的比率。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金7)电弧偏吹弧偏吹 电弧轴线偏离焊条轴线方向的现象,称它为电弧的偏吹。电弧轴线偏离焊条轴线方向的现象,称它为电弧的偏吹。焊接电弧产生偏吹的原因焊
19、接电弧产生偏吹的原因(1 1)电弧周围气流的干扰)电弧周围气流的干扰(2 2)焊条偏心度过大)焊条偏心度过大 图图2-92-9(3 3)磁场的影响(磁偏吹)磁场的影响(磁偏吹)图图2-102-10 总之,引起焊接电弧产生磁偏吹现象的根本原因是由于总之,引起焊接电弧产生磁偏吹现象的根本原因是由于电弧周围磁场分布不均匀,而这种情况只有在使用直流电源电弧周围磁场分布不均匀,而这种情况只有在使用直流电源焊接时才明显发生,并且焊接电流越大,电弧磁偏吹现象越焊接时才明显发生,并且焊接电流越大,电弧磁偏吹现象越严重。严重。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金 减少或防止电弧偏吹的方法减少或防止电
20、弧偏吹的方法(1)对于因气体流动过强引起的电弧偏吹,应首先根据具)对于因气体流动过强引起的电弧偏吹,应首先根据具体情况查明气流来源、方向,再采取相应措施。体情况查明气流来源、方向,再采取相应措施。(2)在操作时适当调整焊条角度,使焊条向偏吹的一侧倾)在操作时适当调整焊条角度,使焊条向偏吹的一侧倾斜。斜。(3)采用短弧焊接及小电流焊接,对减小电弧偏吹也能起)采用短弧焊接及小电流焊接,对减小电弧偏吹也能起一定作用。一定作用。(4)为防止磁偏吹的影响,在条件许可的情况下应尽量使)为防止磁偏吹的影响,在条件许可的情况下应尽量使用交流电焊接。用交流电焊接。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金
21、8)焊缝接接头形式形式焊接接头的组成焊接接头的组成焊接接头由焊接接头由焊缝金属焊缝金属、熔合区熔合区、热影响区热影响区组成组成熔焊焊接接头的组成熔焊焊接接头的组成对接接头的断面图对接接头的断面图 搭接接头的断面图搭接接头的断面图2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金低低合合金金结结构构钢钢焊焊接接接接头头宏宏观观形形貌貌焊焊 趾趾焊焊 根根熔合区熔合区焊缝焊缝热影响区热影响区母材区母材区2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金焊接接头的基本形式焊接接头的基本形式2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金对接接头的几种形式对接接头的几种形式 对接接接接头两两焊件端面相件端
22、面相对平行的接平行的接头称称为对接接接接头。对接接接接头是各种是各种焊接接结构中采用最多的一种接构中采用最多的一种接头形式。形式。6 mm以下的以下的焊件,一般不开坡口件,一般不开坡口 640 mm时,采用,采用V形坡口形坡口 1260 mm时,可采用,可采用x形坡口形坡口 2060 mm时,可采用,可采用U形坡口形坡口 2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金对接焊缝的典型坡口形式2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金T形接形接头一一焊件端面与另一件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的件表面构成直角或近似直角的接接头,称,称为T形接形接头。T形接头是典型的电弧焊接头,能承
23、受各种方向的力和形接头是典型的电弧焊接头,能承受各种方向的力和力矩,这类接头应避免采用单面角焊缝,因为这种接力矩,这类接头应避免采用单面角焊缝,因为这种接头的根部有很深的缺口,其承载能力低,用于船体。头的根部有很深的缺口,其承载能力低,用于船体。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金角角接接接接头两两焊件端面件端面间构成大于构成大于30o,小于,小于135o。夹角的接角的接头,称称为角接接角接接头。角接接头多用于箱形构件。角接接头多用于箱形构件。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金搭搭接接接接头两两焊件部分重叠构成的接件部分重叠构成的接头称称为搭接接搭接接头。搭接接头的应
24、力分布不均匀,疲劳强度较低,不是理想的接头搭接接头的应力分布不均匀,疲劳强度较低,不是理想的接头形式。但由于焊前准备及装配工作较为简单,故多用于受力较形式。但由于焊前准备及装配工作较为简单,故多用于受力较小且不要求密封性的结构中。小且不要求密封性的结构中。搭接接头中,最常见的是角焊缝组成的搭接接头,一般用于搭接接头中,最常见的是角焊缝组成的搭接接头,一般用于12mm 以下的钢板焊接。除此之外,还有开槽焊、塞焊、锯齿以下的钢板焊接。除此之外,还有开槽焊、塞焊、锯齿状搭接等多种形式。状搭接等多种形式。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金FF2FF2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电
25、弧及冶金上述各种接上述各种接头形式在形式在选择坡口形式坡口形式时,应尽量尽量减少减少焊缝金属的填充量,便于装配和保金属的填充量,便于装配和保证焊接接接接头的的质量,因此量,因此应考考虑下列几条下列几条原原则:1)保保证焊件件焊透;透;2)坡口的形状容易加工;坡口的形状容易加工;3)尽可能尽可能节省省焊接材料,提高生接材料,提高生产率;率;4)焊接后接后焊件件变形尽可能小。形尽可能小。坡口的选择原则坡口的选择原则 2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧及冶金焊接电弧及冶金9)焊缝尺寸符号尺寸符号焊缝符号:在图纸上标注出焊缝形式、焊缝尺寸和焊接方法的符号。由GB/T3241998焊缝符号表示法(适用于金属熔
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