项目七等离子弧焊接与切割
教学目标：了解等离子弧焊接和切割的原理、特点及应用范围；
掌握等离子弧焊的基本方法；
能合理制定等离子弧焊工艺。
了解等离子弧堆焊、喷涂和切割的基本方法。
教学活动设计：1在实训室中进行讲练结合的现场教学；
2．利用多媒体课件、仿真等辅助教学；
教学重点：条电弧焊的原理、工艺特点
制定焊条电弧焊工艺；
掌握焊条电弧焊操作技术
教学难点：能合理制定等离子弧焊工艺。
了解等离子弧堆焊、喷涂和切割的基本方法。
学习单元一认知等离子弧的焊接与切割
一、等离子弧的形成
1．等离子弧
目前，焊接领域中应用的等离子弧实际上是一种压缩电弧，是由钨极气体保护电弧发展而来的。钨极气体保护电弧常被称为自由电弧，它燃烧于惰性气体保护下的钨极与焊件之间，其周围没有约束，当电弧电流增大时，弧柱直径也伴随增大，二者不能独立
地进行调节，因此自由电弧弧柱的电流密度、温度和能量密度的增大均受到一定限制。实验证明，借助水冷铜喷嘴的外部拘束作用，使弧柱的横截面受到限制而不能自由扩大时，就可使电弧的温度、能量密度和等离子体流速都显著增大。这种用外部拘束作用使弧柱受到压缩的电弧就是通常所称的等离子弧。
2．等离子弧形成原理
目前广泛采用的压缩电弧的方法是将钨极缩入喷嘴内部，并且在水冷喷嘴中通以一定压力和流量的离子气，强迫电弧通过喷嘴孔道，以形成高温、高能量密度的等离子弧，如图67-1所示。此时电弧受到下述三种压缩作用：
（1）机械压缩效应当把一个用水冷却的铜制喷嘴放置在其通道上，强迫这个“自由电弧”从细小的喷嘴孔中通过时，弧柱直径受到小孔直径的机械约束而不能自由扩大，而使电弧截面受到压缩。这种作用称为“机械压缩效应”。
（2）热收缩效应水冷铜喷嘴的导热性很好，紧贴喷嘴孔道壁的“边界层”气体温度很低，电离度和导电性均降低。这就迫使带电粒子向温度更高、导电性更好的弧柱中心区集中，相当于外围的冷气流层迫使弧柱进一步收缩。这种作用称为“热收缩效应”。
（3）电磁收缩效应这是由通电导体间相互吸引力产生的收缩作用。弧柱中带电的粒子流可被看成是无数条相互平行且通以同向电流的导体。在自身磁场作用下，产生相互吸引力，使导体相互靠近。导体间的距离越小，吸引力越大。这种导体自身磁场引起的收缩作用使弧柱进一步变细，电流密度与能量密度进一步增加。
电弧在三种压缩效应的作用下，直径变小、温度升高、气体的离子化程度提高、能量密度增大。最后与电弧的热扩散作用相平衡，形成稳定的压缩电弧。这就是工业中应用的等离子弧。作为热源，等离子弧获得了广泛的应用，可进行等离子弧焊接、等离子
弧切割、等离子弧堆焊、等离子弧喷涂、等离子弧冶金等。
在上述三种压缩作用中，喷嘴孔径的机械压缩作用是前提；热收缩效应则是电弧被压缩的最主要的原因；电磁收缩效应是必然存在的，它对电弧的压缩也起到一定作用。
3．等离子弧的影响因素
等离子弧是压缩电弧，其压缩程度直接影响等离子弧的温度、能量密度、弧柱挺度和电弧压力。影响等离子弧压缩程度的因素主要有：
（1）等离子弧电流当电流增大时，弧柱直径也要增大。因电流增大时，电弧温度升高，气体电离程度增大，因而弧柱直径增大。如果喷嘴孔径不变，则弧柱被压缩程度增大。
（2）喷嘴孔道形状和尺寸喷嘴孔道形状和尺寸对电弧被压缩的程度具有较大的影响，特别是喷嘴孔径对电弧被压缩程度的影响更为显著。在其他条件不变的情况下，随喷嘴孔径的减小，电弧被压缩程度增大。
（3）离子气体的种类及流量离子气（工作气体）的作用主要是压缩电弧强迫通过喷嘴孔道，保护钨极不被氧化等。使用不同成分的气体作离子气时，由于气体的热导率和热焓值不同，对电弧的冷却作用不同，故电弧被压缩的程度不同。
改变和调节这些因素可以改变等离子弧的特性，使其压缩程度适应于切割、焊接、堆焊或喷涂等方法的不同要求。例如为了进行切割，要求等离子弧有很大的吹力和高度集中的能量，应选择较小的压缩喷嘴孔径、较大的等离子气流量、较大的电流和导热性好的气体；为进行焊接，则要求等离子弧的压缩程度适中，应选择较切割时稍大的喷嘴孔径、较小的等离子气流量。
二、等离子弧的特性
1．温度高、能量密度大
普通钨极氩弧的最高温度为10000~24000K，能量密度在104W/cm2以下。等离子弧的最高温度可达24000~50000K，能量密度可达105~l08W/cm2，且稳定性好。等离子弧和钨极氩弧的温度比较如图6-2所示。
2．等离子弧的能量分布均衡
等离子弧由于弧柱被压缩，横截面减小，弧柱电场强度明显提高，因此等离子弧的最大压降是在弧柱区，加热金属时利用的主要是弧柱区的热功率，即利用弧柱等离子体的热能。所以说，等离子弧几乎在整个弧长上都具有高温。这一点和钨极氩弧是明显不同的。
3．等离子弧的挺度好、冲力大
钨极氩弧的形状一般为圆锥形，扩散角在45°左右；经过压缩后的等离子弧，其形态近似于圆柱形，电弧扩散角很小，约为5°左右，因此挺度和指向性明显提高。等离子弧在三种压缩作用下，横截面缩小，温度升高，喷嘴内部的气体剧烈膨胀，迫使等离子体高速从喷嘴孔中喷出，因此冲力大，挺直性好。电流越大，等离子弧的冲力也越大，挺直性也就越好。
4．等离子弧的静特性曲线仍接近于U形
由于弧柱的横截面受到限制，等离子弧的电场强度增大，电弧电压明显提高，U形曲线上移且其平直区域明显减小，。
5．等离子弧的稳定性好
等离子弧的电离度较钨极氩弧更高，因此稳定性好。外界气流和磁场对等离子弧的影响较小，不易发生电弧偏吹和漂移现象。焊接电流在10A以下时，一般的钨极氩弧很难稳定，常产生电弧漂移，指向性也常受到破坏。而采用微束等离子弧，当电流小至0.1A 时，等离子弧仍可稳定燃烧，指向性和挺度均好。这些特性在用小电流焊接极薄焊件时特别有利。
三、等离子弧的类型及应用
等离子弧按接线方式和工作方式不同，可分为非转移型、转移型和混合型三种类型，如图6-5所示。
1．非转移型等离子弧
钨极接电源的负极，喷嘴接电源的正极，焊件不接电源，电弧是在钨极与喷嘴孔壁之间燃烧的，非转移弧主要在等离子弧喷涂、焊接和切割较薄的金属及非金属时采用。
2．转移型等离子弧
钨极接电源的负极、焊件接电源的正极，等离子弧燃烧于钨极与焊件之间，如图6-5b 所示。但这种等离子弧不能直接产生，必须先在钨极和喷嘴之间接通维弧电源，以引燃小电流的非转移型弧（引导弧），然后将非转移型弧通过喷嘴过渡到焊件表面，再引燃钨极与焊件之间的转移型等离子弧．（主弧），并自动切断维弧电源。采用转移弧工作时，等离子弧温度高、能量密度大，焊件上获得的热量多，热的有效利用率高。常用于等离子弧切割、等离子弧焊接和等离子弧堆焊等工艺方法中。
3．混合型等离子弧
在工作过程中非转移型弧和转移型弧同时存在，则称之为混合型（或联合型）等离
子弧，如图6-5c所示。两者可以用两台单独的焊接电源供电，也可以用一台焊接电源中间串接一定电阻后向两个电弧供电。其中的转移弧主要用来加热焊件和填充金属，非转移弧用来协助转移弧的稳定燃烧（小电流时）和对填充金属进行预热（堆焊时）。混合型等离子弧稳定性好，电流很小时也能保持电弧稳定，主要用在微束等离子弧焊接和粉末等离子弧堆焊等工艺方法中。
学习单元二等离子弧焊接
一、等离子弧焊的基本方法及应用
等离子弧焊是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量密度的等离子弧进行焊接的方法，国际统称为PAW（Plasma Arc Welding）。按焊缝成形原理，等离子弧焊有下列三种基本方法：穿孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊、微束等离子弧焊。1．穿透型等离子弧焊
穿透型焊接法又称小孔型等离子弧焊。该方法是利用等离子弧直径小、温度高、能量密度大、穿透力强的特点，在适当的工艺参数条件下实现的，焊缝断面呈酒杯状，如图6-7所示。焊接时，采用转移型等离子弧把焊件完全熔透并在等离子流力作用下形成一个穿透焊件的小孔，并从焊件的背面喷出部分等离子弧（称其为“尾焰”）。熔化金属被排挤在小孔周围，依靠表面张力的承托而不会流失。随着焊枪向前移动，小孔也跟着焊枪移动，熔池中的液态金属在电弧吹力、表面张力作用下沿熔池壁向熔池尾部流动，并逐渐收口、凝固，形成完全熔透的正反面都有波纹的焊缝，这就是所谓的小孔效应。如图6-8所示。利用这种小孔效应，不用衬垫就可实现单面焊双面成形。焊接时一般不加填充金属，但如果对焊缝余高有要求的话，也可加入填充金属。目前大电流（100 ~500A）等离子弧焊通常采用这种方法进行焊接。
2．熔透型等离子弧焊
熔透型等离子弧焊又称熔入型焊接法，它是采用较小的焊接电流（30~100A）和较低的离子气流量，采用混合型等离子弧焊接的方法。在焊接过程中不形成小孔效应，焊件背面无“尾焰”。液态金属熔池在弧柱的下面，靠熔池金属的热传导作用熔透母材，实现焊透。焊缝断面形状呈碗状，如图6-9所示。熔透型等离子弧焊基本焊法与钨极氩弧焊相似。焊接时可加填充金属，也可不加填充金属。主要用于薄板（0.5~2.5mm以下）的焊接、多层焊封底焊道以后各层的焊接以及角焊缝的焊接。
3．微束等离子弧焊
焊接电流在30A以下的等离子弧通常称为微束等离子弧焊。有时也把焊接电流稍大的等离子弧归为此类。这种方法使用很小的喷嘴孔径（?0.5~?1.5mm），得到针状细小的等离子弧，主要用于焊接厚度1mm以下的超薄、超小、精密的焊件。
上述三种等离子弧焊方法均可采用脉冲电流，借以提高焊接过程的稳定性，此时称为脉冲等离子弧焊。脉冲等离子弧焊易于控制热输入和熔池，适于全位置焊接，并且其焊接热影响区和焊接变形都更小。尤其是脉冲微束等离子弧焊，特点更突出，因而应用较广。
交流等离子弧焊具有阴极清理作用，主要用来焊接铝、镁及其合金。熔化极等离子弧焊实质上是一种等离子弧焊和MIG焊组合在一起的联焊方法。这两种方法特点不突出，目前用得尚不多。
二、等离子弧焊工艺
1．等离子弧焊的工艺特点
1）由于等离子弧的温度高、能量密度大，因此等离子弧焊熔透能力强，可用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度施焊。这不仅提高了焊接生产率，而且可减小熔宽、增大熔深，因而可减小热影响区宽度和焊接变形。
2）由于等离子弧的形态近似于圆柱形，挺度好，因此当弧长发生波动时熔池表面的加热面积变化不大，对焊缝成形的影响较小，容易得到均匀的焊缝成形。
3）由于等离子弧的稳定性好，使用很小的焊接电流也能保证等离子弧的稳定，故可以焊接超薄件。
4）由于钨极内缩在喷嘴里面，焊接时钨极与焊件不接触，因此可减少钨极烧损和防止焊缝金属夹钨。
2．等离子弧焊工艺
（1）接头形式用于等离子弧焊接的通用接头形式为I形对接接头、开单面V形和双面V形坡口的对接接头以及开单面U形和双面U形坡口的对接接头。除此之外，也可用角接接头和T型接头。
（2）焊接参数的选择等离子弧焊焊接时，焊透母材的方式主要有穿透焊和熔透焊（包括微束等离子弧焊）两种。在采用穿透型等子弧焊时，焊接过程中确保小孔的稳定，是获得优质焊缝的前提。影响小孔稳定性的主要焊接工艺参数有：
1）喷嘴孔径喷嘴孔径直接决定等离子弧的压缩程度，是选择其他参数的前提。在焊接生产过程中，当焊件厚度增大时，焊接电流也应增大，但一定孔径的喷嘴其许用电流是有限制的，见表6-2。因此，一般应按焊件厚度和所需电流值确定喷嘴孔径。
2）焊接电流当其他条件不变时，焊接电流增加，等离子弧的热功率也增加，熔透
能力增强。因此，应根据焊件的材质和厚度首先确定焊接电流。
3）离子气种类及流量目前应用最广的离子气是氩气，适用于所有金属。为提高焊接生产效率和改善接头质量，针对不同金属可在氩气中加入其他气体。例如，焊接不锈钢和镍合金时，可在氩气中加入体积分数为5%~7.5%的氩气；焊接钛及钛合金时，可在氩气中加入体积分数为50％~75％的氦气。
当其他条件不变时，离子气流量增加，等离子弧的冲力和穿透能力都增大。因此，要实现稳定的穿孔法焊接过程，必须要有足够的离子气流量；但离子气流量太大时，会使等离子弧的冲力过大将熔池金属冲掉，同样无法实现穿透法焊接。
4）焊接速度当其他条件不变时，提高焊接速度，则输入到焊缝的热量减少，在穿孔法焊接时，小孔直径将减小；如果焊速太高，则不能形成小孔，故不能实现穿透法焊接。焊接速度的确定，取决于焊接电流和离子气流量。
5）喷嘴高度喷嘴端面至焊件表面的距离为喷嘴高度。生产实践证明喷嘴高度应保持在3 ~8mm较为合适。如果喷嘴高度过大，会增加等离子弧的热损失，使熔透能力减小，保护效果变差；但若喷嘴高度太小，则不便操作，喷嘴也易被飞溅物堵塞，还容易产生双弧现象。
6）保护气成分及流量等离子弧焊时，除向焊枪输入离子气外，还要输入保护气，以充分保护熔池不受大气污染。大电流等离子弧焊时保护气与离子气成分应相同，否则会影响等离子弧的稳定性。小电流等离子弧焊时，离子气与保护气成分可以相同，也可以不同，因为此时气体成分对等离子弧的稳定性影响不大。保护气一般采用氩气，焊接铜、不锈钢、低合金钢时，为防止焊缝缺陷，通常在氩气中加一定量的氦气、氢气或二氧化碳等气体。保护气流量应与离子气流量有一个适当的比例。如果保护气流量过大，
则会造成气流紊乱，影响等离子弧稳定性和保护效果。穿透法焊接时，保护气流量一般选择15~30L/min。
学习单元三等离子弧切割
一、等离子弧切割原理及特点
1．等离子弧切割原理
等离子弧切割是利用等离子弧的热能实现切割的方法。国际统称为PAC（Plasma Arc Cutting)。
等离子弧切割的原理与氧气的切割原理有着本质的不同。氧气切割主要是靠氧与部分金属的化合燃烧和氧气流的吹力，使燃烧的金属氧化物熔渣脱离基体而形成切口的。因此氧气切割不能切割熔点高、导热性好、氧化物熔点高和粘滞性大的材料。等离子弧切割过程不是依靠氧化反应，而是靠熔化来切割工件的。等离子弧的温度高（可达50000K），目前所有金属材料及非金属材料都能被等离子弧熔化，因而它的适用范围比氧气切割要大得多。
等离子弧切割原理见图6-14，其中图6-14a采用转移弧，适用于金属材料切割，图6-14b采用非转移弧，既可用于非金属材料切割，也可用于金属材料切割，但由于工件不接电源。电弧挺度差，故能切割的金属材料厚度较小。
2．等离子弧切割特点
（1）切割速度快，生产率高它是目前常用的切割方法中切割速度最快的。
（2）切口质量好等离子弧切割切口窄而平整，产生的热影响区和变形都比较小，
特别是切割不锈钢时能很快通过敏化温度区间，故不会降低切口处金属的耐蚀性能；切割淬火倾向较大的钢材时，虽然切口处金属的硬度也会升高，甚至会出现裂纹，但由于淬硬层的深度非常小，通过焊接过程可以消除，所以切割边可直接用于装配焊接。
（3）应用面广由于等离子弧的温度高、能量集中，所以能切割几乎各种金属材料，如不锈钢、铸铁、铝、镁、铜等，在使用非转移性等离子弧时，还能切割非金属材料，如石块、耐火砖、水泥块等。
三、等离子弧切割工艺
1．切割工艺参数的选择
等离子弧切割工艺参数较多，主要有离子气种类和流量、喷嘴孔径、空载电压、切割电流和切割电压、切割速度和喷嘴高度等。各种参数对切割过程的稳定性和切割质量均有不同程度的影响，切割时必须依据切割材料种类、工件厚度和具体要求来选择。
（1）离子气的种类和流量等离子弧切割时，气体的作用是压缩电弧，防止钨极氧化，吹掉割缝中的熔化金属，保护喷嘴不被烧坏。离子气的种类和流量对上述作用有直接影响，从而影响切割质量。一般切割l00mm以下的不锈钢、铝等材料时，可以使用纯氮气或适当加些氩气，既经济又能保证切割质量；当使用Ar ＋φ（H2）35％混合气体时，由于H2的热焓大，热导率高，对电弧的压缩作用更强，气体喷出时速度极高。电弧吹力大，有利于切口熔化金属的去除，所以切割效果更佳，一般用于切割厚度大于l00mm 的板材。
（2）喷嘴喷嘴孔径的大小应根据切割工件厚度和选用的离子气种类确定。切割厚度较大时，要求喷嘴孔径也要相应增大；使用Ar＋H2混合气体时，喷嘴孔径可适当小一些，使用N2时应大一些。
（3）空载电压等离子弧切割要求电源有较高的空载电压（一般不低于150V），因空载电压低将使切割电压的提高受到限制，不利于厚件的切割。
（4）切割电流和切割电压切割电流和切割电压是决定切割电弧功率的两个重要参数。选择切割电流Ｉ应根据选用的喷嘴孔径d的大小而定，其相互关系大致为I＝（30~100)d。
（5）切割速度切割速度应根据等离子弧功率、工件厚度和材质来确定。在切割功率相同的情况下，由于铝的熔点低，切割速度应快些；钢的熔点较高，切割速度应较慢；铜的导热性好，散热快，故切割速度应更慢些。
（6）喷嘴高度喷嘴端面至工件表面的距离为喷嘴高度。随喷嘴高度的增大，等离子弧的切割电压提高，功率增大。
2．提高切割质量的途径
良好的切割质量应该是切口面光洁、切口窄，切口上部呈直角、无熔化圆角，切口下部无毛刺（熔瘤）。为实现上述质量要求，应注意下面几点：
（1）切口宽度和平直度
（2）切口毛刺的消除
（3）避免产生双弧在等离子弧切割过程中，为保证切割质量，必须防止产生双弧现象。因为一旦产生双弧，一方面使主弧电流减小，即主弧功率减小，导致切割参数不稳，切口质量下降；另一方面喷嘴成为导体而易被烧坏，影响切割过程，同样会降低切口质量，甚至使切割无法进行。所以在进行等离子弧切割时，必须设法防止产生双弧。避免产生双弧的措施与等离子弧焊接类似。
（4）大厚度工件的切割为保证大厚度工件的切口质量，应采取下列工艺措施：1）适当提高切割功率
2）适当增大离子气流量
3）采用电流递增或分级转弧
四、其他等离子弧切割
1．空气等离子弧切割
采用压缩空气作为离子气的等离子弧切割称空气等离子弧切割。一方面由于空气来源广，因而切割成本低，为使等离子弧切割用于普通钢材开辟了广阔的前景；另一方面用空气作离子气时，等离子弧能量大，加之在切割过程中氧与被切割金属发生氧化反应而放热，因而切割速度快，生产率高。近年来，空气等离子弧切割发展较快，应用越来越广泛。不仅能用于普通碳钢与低合金钢的切割，也可用于切割铜、不锈钢、铝及其他材料。空气等离子弧切割特别适合切割厚度在30mm以下的碳钢、低合金钢。
2．水再压缩等离子弧切割
该方法是在普通的等离子弧外围再用高速水束进行压缩。切割时，从割枪喷出的除等离子气体外，还伴有高速流动的水束，共同迅速地将熔化金属排开，形成切口。
高速水束有三种作用：①增强喷嘴的冷却，从而增强等离子弧的热收缩效应；②一部分压缩水被蒸发，分解成氢与氧一起参与构成切割气体；③由于氧的存在，特别在切割低碳钢和低合金钢时，引起剧烈的氧化反应，增强了材质的燃烧和熔化。图6-16a、b 分别表示了压缩水的两种喷射形式，其中径向喷水式对电弧的压缩作用更强烈。
第四章焊接 1.焊接方法可分为哪几类？各有什么特点？ ①熔焊，压焊，钎焊。 ②熔焊：熔焊的加热速度快，加热温度高，适合于各种金属和合金的焊接加工。 压焊：压焊必须对焊件施加压力，适合于金属和非金属材料的加工。 钎焊：钎焊利用液态钎料润湿母材，填充间隙并于母材相互扩散连接焊件，适合于同种以及不同金属或异类材料的焊接加工。 2.焊条有哪几部分组成？各部分的作用是什么？ ①由金属焊芯盒表面涂层药皮组成 ②焊芯主要起到填充金属和传导电流的作用。药皮的作用：熔化产生的熔渣和气体使电弧空间及熔池与大气隔离；保证焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷，并向焊缝添加必要的合金元素；使焊条具有良好的焊接工艺性。 3.碱性焊条与酸性焊条的性能有何不同？ 碱性焊条焊成的焊缝抗裂性及强度好，但是工艺性能和抗气孔性能差。 4.选择焊条的原则？ ①考虑被焊材料类别。 ②考虑母材的力学性能和化学成分。 ③考虑焊件的工作条件和使用情况。 ④考虑焊件的结构特点。 ⑤考虑施工操作条件。 5.说明E4303、E5015、J422、J503含义？ E4303:碳钢焊条，焊缝抗拉强度不低于430MPa,可全位置焊接，钛铁矿型药皮，直流或交流。 E5015:碳钢焊条，强度不低于500MPa,全位置焊接，纤维素型药皮，直流或交流。 J422:结构钢焊条，不低于420MPa,平焊或平角焊，氧化钛钙焊条，直流或交流。 J503:结构钢焊条，不低于
6.焊接接头部分？影响接头性能的因素？ ①焊缝、热影响区和融合区。 ②焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接接头形式。 7.焊接热影响区区域分为?各区域组织和性能？ ①过热区、正火区、部分相变区。 ②过热区：指最高加热温度在1100℃以上的区域，焊接接头中机械性能最差的区域。 正火区：指最高加热温度从A c3到1100℃之间的区域，机械性能明显改善，是焊接接头在组织和性能最好的区域。 部分相变区：指最高加热温度从A C1到A C3之间的区域，机械性能也较差。 8.焊接应力与变形产生的原因？消除焊接应力的措施？ ①焊接过程中对焊件经行不均匀的加热和冷却。 ②设计焊接结构：应采用刚性较小的焊接接头形式，尽量减小焊缝数量和焊缝截面尺寸，避免焊缝过于集中。 制造工艺：合理选择焊接顺序和焊接方向，确定焊接顺序应尽量使焊缝能较自由的收缩，先焊接收缩量较大的焊缝；锤击法；预热法；加热“减应区”法；热处理法。 9.焊接变形的基本形式？防止和减小焊接变形的措施？如何矫正焊接变形？ ①收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形。 ②结构设计：焊缝的位置应尽量对称于结构中性轴，并且在保证结构有足够承载能力的条件下，尽量减少焊缝的长度和数量。 制造工艺：反变形法、刚性固定法、合理选择焊接方法和工艺参数、合理安排焊接顺序、焊前预热和焊后缓冷。 ③机械矫正法、火焰矫正法。 10.埋弧自动焊、手工电弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊、.电渣焊概念和特点？ ①埋弧自动焊：由机械装置完成电弧引燃，焊条松紧和电弧移动，并且电弧掩埋在焊剂层下燃烧不外露的焊接方法； 特点是生产率高，节省材料；焊接质量好；劳动条件好；适应性较差；设备较复杂； ②手工电弧焊：特点是操作方便灵活；设备简单；适应于各种接头形式；焊缝的
3) 考虑焊接层次通常焊接打底焊道时，为保证背面焊道的质量，使用的焊接电流较小；焊接填充焊道时，为提高效率，保证熔合好，使用较大的电流：焊接盖面焊道时，防止咬边和保证焊道成形美观，使用的电流稍小些。 焊接电流—一般可根据焊条直径进行初步选择，焊接电流初步选定后，要经过试焊，检查焊缝成形和缺陷，才可确定。对于有力学性能要求的如锅炉、压力容器等重要结构，要经过焊接工艺评定合格以后，才能最后确定焊接电流等工艺参数。 1．4．3 电弧电压 当焊接电流调好以后，焊机的外特性曲线就决定了。实际上电弧电压主要是由电弧长度来决定的。电弧长，电弧电压高，反之则低。焊接过程中，电弧不宜过长，否则会出现电弧燃烧不稳定、飞溅大、熔深浅及产生咬边、气孔等缺陷：若电弧太短，容易粘焊条。一般情况下，电弧长度等于焊条直径的0.5～1倍为好，相应的电弧电压为16—25V。碱性焊条的电弧长度不超过焊条的直径，为焊条直径的一半较好，尽可能地选择短弧焊；酸性焊条的电弧长度应等于焊条直径。 1．4．4 焊接速度 焊条电弧焊的焊接速度是指焊接过程中焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间内完成的焊缝长度。焊接速度过快会造成焊缝变窄，严重凸凹不平，容易产生咬边及焊缝波形变尖；焊接速度过慢会使焊缝变宽，余高增加，功效降低。焊接速度还直接决定着热输入量的大小，一般根据钢材的淬硬倾向来选择。 1．4．5 焊缝层数 厚板的焊接，一般要开坡口并采用多层焊或多层多道焊。多层焊和多层多道焊接头的显微组织较细，热影响区较窄。前一条焊道对后一条焊道起预热作用，而后一条焊道对前一条焊道起热处理作用。因此，接头的延性和韧性都比较好。特别是对于易淬火钢，后焊道对前焊道的回火作用，可改善接头组织和性能。 对于低合金高强钢等钢种，焊缝层数对接头性能有明显影响。焊缝层数少，每层焊缝厚度太大时，由于晶粒粗化，将导致焊接接头的延性和韧性下降。 1．4．6 热输入 熔焊时,由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量称为热输入。其计算公式如下： Q=NLU/u 式中 Q——单位长度焊缝的热输入(J／cm) I——焊接电流(A) ； U——电弧电压(V) ； u——焊接速度(cm／s) n——热效率系数，焊条电弧焊为0.7～0.8。 热输入对低碳钢焊接接头性能的影响不大，因此，对于低碳钢焊条电弧焊—一般不规定热输入。对于低合金钢和不锈钢等钢种，热输入太大时，接头性能可能降低：热输入太小时，有的钢种焊接时可能产生裂纹。因此，焊接工艺规定热输入。焊接电流和热输入规定之后，焊条电弧焊的电弧电压和焊接速度就间接地大致确定了。 一般要通过试验来确定既可不产生焊接裂纹、又能保证接头性能合格的热输入范围。允许的热输入范围越大，越便于焊接操作。 1．4．7 预热温度 预热是焊接开始前对被焊工件的全部或局部进行适当加热的工艺措施。预热可以减小接头焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，减小焊接应力及变形。它是防止产生裂纹的有效措施。对于刚性不大的低碳钢和
第三章复习题 1.使用焊机时，负载持续率越高，焊接电流应越大（B） 2.交流焊机电流过大或过小，可能是焊机磁路或电 路故障（A） 3.交流焊机电流忽大忽小时因电缆成盘而造成（B） 4.交流焊机电流不稳定是因为动铁芯振动(A) 5.交流焊机的粗调要改变（B）来实现 A可动铁芯位置 B次级绕组匝数 C初级绕组匝数 D动绕圈位置 9.弧焊变压器过热的原因是（C） A电缆接触不良 B导线过长 C变压器绕组短路D电动铁芯振动 10. 弧焊变压器过热的原因是（B） A电缆接触不良 B负载过大 C导线过长 D电缆成盘使用 12.使用碱性焊条时，焊接电流比使用酸性焊条要（A）A减小10% B增加10% C减小20% D不变 14.必须切断电源开关才能进行的操作是（C） A敲渣 B更换焊条 C改变焊机接头 D调节电流 15一般应离始焊点（B）mm处引弧A5-8 B10-20 C15-25 D8-10 16下列关于焊钳说法错误的是（A）
A重量不能超过500克 B其作用是夹持焊条和传导电流 C耐压不能低于5000伏 D它是正常带电体 17焊接整流器国产型号是（C）A .Ax-500 B. Bx2-500 C. ZXG-500 D. MZ-1000 18.可能造成焊机外壳带电的是（D）A过载 B电缆过长 C动铁芯振动 D线圈绕组损坏 20.下列关于电弧切割的错误的是（A） A弧光较弱 B操作者要戴深色护目镜 C操作时尽量顺风向 D加强通风 23.分析触电事故，正常带电体指（B） A焊机外壳 B接线柱及焊钳 C电缆外皮 D可控硅24.关于焊条说法错误的是（D） A焊条直径是焊丝直径 B长度：250-450mm C焊条用金属占焊接用钢的60%-80% D端部有60°倾角 25.下列说法错误的是（B） A碱性熔渣的脱氧较完全 B焊条分为11大类 C碱性焊条必须使用直流反接 D焊条占焊接用钢60%-80% 26.当焊接电弧过长时，（C）。 A电弧电压低易产生夹渣 B电弧燃烧稳定 C电弧不稳定飞溅大，易飘动。 D电弧飞溅小
焊条电弧焊理论试题 车间：姓名： 一、判断图（共40道题，每题1分） 1酸性焊条比碱性焊条的脱氧效果好。（） 2焊接时应尽量采用长弧焊接，因为长弧焊时电弧的范围大，保护效果好。（） 3电磁压缩力对溶滴过渡起促进作用。（） 4“三检制”通常指的是自检、工人之间的互检和专职检验人员的专检。（） 5烘干焊条是减少焊缝金属含氧量的重要措施之一。（） 6低碳钢和低合金钢晶粒度越细其脆性转变温越低。（） 7当焊条药皮中含有较多易电离的元素K、Na、Ca等时，电弧燃烧稳定。（） 8焊接时开坡口、留钝边的目的是为了使焊缝根部焊透。（） 9焊接电流越大，熔深越深，因此，焊缝成型系数越小。（） 10焊缝标准辅助符号中的黑旗表示焊缝为重要焊缝。（） 11焊接变形在焊接时是必然要产生的，是不可避免的。（） 12焊缝不对称时，应先焊焊缝多的一侧，以减少弯曲变形量。（） 13结构刚度增大时，焊接残余应力也随之加大。（） 14三角形加热法常用于厚度较大，刚度较大构件扭曲变形的矫正。（） 15弯曲试验属于无损检验方法。（） 16气密性检验又称为肥皂水试验。（） 17奥氏体不锈钢和低碳钢焊接时，应用最多的焊接方法是焊条电弧焊。（） 18立焊、横焊、仰焊时，应选用比平焊小的焊接电流。（） 19焊条横向摆动的目的是为了获得一定宽度的焊缝。（） 20清除焊件表面的铁锈、油漆等污物目的是提高焊缝金属的强度。（） 21产生焊缝尺寸不符合要求的主要原因是焊件坡口开得不当或装配间隙不均匀及焊接方法选择不当。( ) 22焊接时，焊缝坡口钝边过大，坡口角度太小，焊根未清理干净，间隙太小会造成焊瘤缺陷。( )
23预防和减少焊接缺陷的可能性的检验是焊前检验。( ) 24焊缝中心形成的热裂纹往往是区域偏析的结果。( ) 25氢不但会产生气孔，也会促使形成延迟裂纹。( ) 26焊工推拉刀闸时，可戴绝缘手套且面部避开，以免发生事故。（） 27产品是生产出来的，让员工第一次就要做对。（） 28焊接接头中最危险的焊接缺陷是焊接裂纹。( ) 29焊接时电流过小，焊速过高，热量不够或者焊条偏离坡口一侧易产生未熔合。( ) 30没有质量意识的劳动，是无效的劳动。（） 31焊接电流太小，层间清渣不净易引起的缺陷是夹渣。( ) 32焊缝的内部缺陷用肉眼无法检验，也不影响焊缝美观，所以无需控制。（） 33用“E5015”焊条焊接时，应选用交流焊机。（） 34质量“五不准”指的是不合格的材料不投入生产、不合格的毛坯不加工、不合格的工件不转入下一过程、不合格的零件不装配、不合格的产品不出厂。（） 35电弧焊时，电弧拉长则电弧电压降低；电弧缩短则电弧电压增加。（） 36造成凹坑的主要原因是电弧过长及角度不当，在收弧时未填满弧坑。( ) 37焊接接头热影响区组织主要取决于焊接线能量，过大的焊接线能量则造成晶粒粗大和脆化，降低焊接接头的韧性。( ) 38加工人的“三检”指的是自检、互检、完工检；“三按”指的是按设计图纸、按工艺文件、按技术标准（组织）生产。（） 39普通低合金结构钢焊接时最容易出现的焊接裂纹是.冷裂纹（）。 40焊条的直径越粗，产生的电阻热就越大。（） 二、选择题（共40道题，每题1分） 1 使用工作照明灯的安全电压不应超过（） V。 A、36 B、60 C、110 2焊条药皮的主要作用之一是（）。 A.稳定电弧 B.防止偏吹 C.减小变形 D.减小应力 3 焊缝中心的杂质往往比周围多，这种现象称为（）。 A、层状偏析 B、区域偏析 C、晶间偏析 4 疲劳强度最高的接头形式是（）。 A、对接接头 B、T形接头 C、搭街街头 D、角接接头 5 立焊和仰焊时，促使溶滴过渡的力有（）。
第二章基础知识试题 一、判断题 1．焊缝余高越大，则焊缝的强度越高。（×） 2．焊接接头中最危险的焊接缺陷是气孔。（×） 3．冷裂纹都具有延时性质，所以又称为延时裂纹。（√） 4．促使形成热裂纹的三个主要元素是硫，磷，碳。（√） 5．焊条烘干的目的是为了防止产生气孔而不是防止产生裂纹。（×） 6．低碳钢的焊接缺陷主要是气孔而不是裂纹。（√） 7．再热裂纹产生在焊接热影响区的过热晶粒组织中，而热影响区的细晶区和母材都不会产生再热裂纹。（√） 8．水压试验可以用来检验压力容器的致密性和强度。（√） 9．壁厚大于46毫米的压力容器焊缝，常用的探伤方法是磁粉探伤。（×）10．测定热影响区的最高硬度值，可做为该钢材焊接性的一个参考指标。（√）11．断口检查对未熔合，未焊透等缺陷不敏感。（×） 12．焊接接头的拉伸试验是属于非破坏性检验。（×） 13．对患有心脏病、肺病和神经系统疾病的人，允许他们从事焊接工作。（×）14．所有用电来进行焊接的工人，都有触电的危险。（√） 15．可以用车间内的金属结构、管道和行车轨道等搭连起来，作为焊机的二次导线使用。（×） 16．焊机允许在两端短路的情况下进行启动。（×） 17．焊工在拉、合电闸时，最好双手进行。（×） 18．手弧焊工出汗可在潮湿地点进行焊接作业而发生触电的主要原因是弧焊机的空载电压太高。（√） 19．焊接过程中，在电弧不熄灭的情况下，允许焊工调节焊接电流。（×）20．在容器内焊接时，外面必须设人监护，或两人轮换工作。（√） 21．在容器内焊接时，应有良好的通风措施，照明电压应采用12V。（√）22．严禁用氧气代替压缩空气在容器内进行吹风。（√） 23．高空作业时，不准使用高频引弧器。（√） 24．雨天、雪天、雾天或刮六级以上大风时，禁止高空作业。（√） 25．焊工职业病是由于职业环境、条件所造成，但并不是每个焊工都必定染上，关键是要注意预防、注意安全卫生，注意早期诊断治疗。（√）
手工电弧焊焊接工艺和流程工艺适用于低碳钢，低合金高强度钢，及各种大型钢结构工程制造的焊接，确保焊接生产施工质量，特制订本工艺。 一、焊前准备 1、根据施焊结构钢材的强度等级，各种接头型式选择相应强度等级牌号焊条和合适焊条直径。 2、当施工环境温度低于零度，或钢材的含碳量大于%及结构刚性过大，构件较厚时应采用焊前预热措施，预热温度为80℃-100℃，预热范围为板厚的5倍，但不小于100毫米。 3、工件厚度大于6毫米对接焊时，为确保焊透强度，在板材的对接边沿应开切V型或X型坡口，坡口角为60度，钝边P=0-1毫米，装配间隙为0-1毫米，当板厚差≥4毫米时，应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理。 4、焊条烘焙：酸性药皮类型焊条焊前烘焙150℃*2保温2小时，碱性药皮类焊条焊前必做进行300℃-350*2烘焙，并保温2小时才能使用。 5、焊前接头清洁要求：在坡口或焊前两侧30毫米范围内，应将影响质量的毛刺，油污，水，锈脏物，氧化皮等必须清洁干净。 6、在板缝二端如余量小于50毫米时，焊缝二端应加引弧，熄弧板，其规格不小于50*50毫米。 二、焊接材料的选用 1、首先应考虑，母材强度等级与焊条强度等级相匹配和不同药皮类型焊条的使用特性。
2、考虑物件工作环境条件，承受动、静载荷的极限，高应力或形状复杂，刚性较大，应选用抗裂性能和冲击韧性好的低氢型焊条。 3、在满足使用性能和操作性能的前提下，应适当选用规格大效率高的铁粉焊条，以提高焊接生产效率。 三、焊接规范 1、应根据板厚选择焊条直径，确定焊接电流（如表）。 板厚（mm）焊条直径（Φ：mm）焊接电流（A：安倍）备注 3 80-90 不开坡口 8 110-150 开V型坡口 16 160-180 开X型坡口 20 180-200 开X型坡口 该电流为平焊位置焊接，立、横、仰焊时焊接电流应降低10-15%，大于16毫米板厚焊接底层选Φ焊条，角焊焊接电流应比对接焊焊接电流稍大。 2、为使对接焊缝焊焊透，其底层焊接应选用比其他层焊接的焊条直径较小。 3、厚件焊接，应严格控制层间温度，各层焊缝不宜过宽，应考虑多道多层焊接。 4、对接焊缝正面焊接后，反面使用碳气刨扣槽，并进行封底焊接。 四、焊接程序 1、焊接板缝，有纵横交叉的焊缝，应先焊端接缝后焊边接缝。 2、焊缝长度超过1米以上，应采用分中对称焊法或逐步码焊法。 3、结构上对接焊缝与角接焊缝同时存在时，应先焊板的对接焊缝，后焊物架对接焊缝。最后焊物架与板的角焊缝。 4、凡对称物件应从中央向前尾方向开始焊接，并左、右方向对称进
编号：SM-ZD-61490 焊条电弧焊安全知识Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
焊条电弧焊安全知识 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 在施焊工作现场，为了保证焊工安全生产，焊工必须按照《国家劳动卫生安全生产条例》的规定，穿戴好防护用品。焊工是一个用电、动火的特殊工种，劳动的防护用品较多。其主要的防护用品有焊工面罩、头盔、护目镜片、防噪声耳塞、安全帽、工作服、耳罩、手套、工作鞋、安全带、防尘口罩等。 焊接操作的个人防护 焊工面罩及头盔 焊工面罩是焊工必备的个人防护用具之一，最常用的焊工面罩有手持式和头盔式两种。 焊工面罩是用来防止焊接飞溅、弧光及熔池和焊件高温对焊工面部灼伤的一种遮蔽用具，一般采用红色或褐色防热钢纸压制而成。正面开有长方形孔，孔内嵌入白玻璃和黑玻璃。 头盔式面罩戴在焊工头上，面罩主体可以上下翻转，便
于焊工双手操作，适合各种焊接方法操作时的防护，也特别适用于高空作业；焊工可以一只手握住固定物，保持身体稳定，另一只手握焊钳进行焊接。 焊工面罩的正确使用方法如下。 1、焊工面罩应正面朝上放置，工作中不得乱丢或受重压。 2、焊工面罩不得受潮或雨淋，以防变形。 3、焊工面罩上的黑玻璃是特制的化学玻璃，为了保护黑玻璃，应在前面加装一层白玻璃保护。 焊接护目镜片（黑玻璃） 焊接时，黑玻璃有减弱电弧光和过滤红外线、紫外线的作用。颜色以墨绿色和橙色为多。按颜色的深浅不同，分为6个型号，即从7#~12#，号数越大，色泽越深，这要根据焊工的年龄和视力情况选用，以保护视力。 预防噪声用品 1、噪声的来源及危害 焊接过程中，由于电弧燃烧和焊条熔化，产生了噪声。当噪声强度高达100dB以上时，对人体有不良影响。噪声最敏感的是听觉器官，强烈的噪声可以引起听觉障碍、噪声性
一、焊接回路的组成： 焊接碳素钢熔渣的主要成分是 二、焊条电弧焊的原理：依靠热熔化和局部，从而形成，同时产生和气体，保护，随电弧的不断前 进，内金属逐步结晶形成。 三、焊条电弧焊的特点： 1、优点：①工艺，适应性，不同的位置、 形式、厚度不规则的的焊件，焊条电弧焊的可达性好。 ②应用适用于各种材料的焊接.（黑色金属、有色金属及异种钢） ③易分散和控制变形。可通过改变焊接及 （跳焊、分段退焊、对称焊等）减少变形和改善焊接应力的分布。 ④设备，成本。 2：缺点 ①焊接生产率，劳动强度 ②焊缝质量主要依靠可焊工的水平和。 作业：1、焊接回路由哪几部分组成？ 2、焊条电弧焊的原理是什么？ 3、焊条电弧焊的优点 4、焊条电弧焊的缺点一、焊条的定义：涂有供焊条电弧焊用的材料。 二、焊条作用：焊条既作又作填充，熔化后与熔合形成。 三、焊条的组成：焊条由和药皮组成。 四、结构： 焊条的前端药皮°左右的倒角，焊条尾部有段约～㎜的裸焊芯。焊条长度为～㎜。焊条直径是以直径来表示的，一般有、、Φ2.5 、Φ3.2 、Φ4 、、等几种规格。 五、焊芯 1、焊芯的作用：传导；作金属。 2、焊芯中各合金元素对焊接质量的影响 （1）、碳是一种良好的剂. ，含碳量过高，还原作用剧烈，引起较大 的和，焊芯中的含碳量一般不超过%。 （2）锰（Mn）：锰是一种较好的剂和剂，良好的脱剂，锰可作为合金元素提高焊缝的性能。一般碳素结构钢焊芯的含锰量为%～%，用于某些特殊用途的钢丝，其含锰量可以高达%～%。 （3）、硅（Si）是一种较好的剂。适量的硅能提高焊缝的、 及抗酸性能。硅也是一种较好的剂。焊芯中的含硅量一般限制在%以下。 （4）、铬（Gr）是一种较好的剂，用于冶炼钢、钢，能提高钢的、、性。焊芯中的含铬量限制在%以下。
绪论 1.与铆接相比，焊接可以节省金属材料，与粘结相比，焊接具有较高的强度。 2.根据焊接方法的焊接过程特点，可将其分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 第一单元电弧焊基础知识 综合知识模块一 1.复合：电弧空间的正负带点粒子（正离子、负离子、电子）在一定条件下相遇而结合 成中性粒子的过程。 2.电磁收缩力：当电流流过液体或气态导体时，电流可看成是由许多相距很近的平行同 向电流线组成的，这些电流线之间将产生的相互吸引力。 3.最小电压原理：当电弧长度也为定值时，电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小， 因此，能量消耗最小时的电场强度最低，即固定弧长上的电压降最小。 4.电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电 过程。 5.要使两电极之间的气体导电，必须具备两个条件是：1. 两电极之间有带电粒子；2. 两 电极之间有电场。 6.斑点力的方向与熔滴过渡方向相反，因而斑点力总是阻碍熔滴过渡的作用力。 7.电弧不稳定的原因除操作人员技术熟练程度不足外，还与焊接电源、焊条药皮或 焊剂、焊接电流、磁偏吹等因素有关。 综合知识模块二 1.熔滴过渡过程十分复杂，主要过渡形式有自由过渡、接触过渡和渣壁过渡三种。 2.立焊和仰焊时，促使熔滴过渡的力有表面张力、气体吹力和熔滴爆破力。 综合知识模块三 1.焊缝成形缺陷包括焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、未焊透和未熔合、焊瘤和 焊穿及塌陷。 2.正确选择焊接参数和熟练掌握焊接操作技术是防止咬边的有效措施。 第二单元焊条电弧焊 综合知识模块一 1.焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。 2.焊条药皮不断地分解、熔化而生成气体及熔渣，保护焊条端部，电弧、熔池及附 近区域，防止大气对熔化金属的有害污染。 3.焊条电弧焊可以适时调整电弧位置和运条姿势，修正焊接参数。因此，对焊接接 头的装配精度要求相对降低。 综合知识模块二 1.焊接极性：用直流电弧焊电源焊接时，工件和焊条与电源输出端正、负极的接法 2.额定焊接电流：在额定负载持续率条件下允许使用的最大焊接电流。 3.焊条保温筒：盛装已烘干的焊条，且能保持一定温度及防止焊条受潮的一种筒形容器。 4.焊条电弧焊的焊接设备主要由弧焊电源、焊钳和焊接电缆组成。 5.工件接直流电源正极，焊条接负极时，称正接或正极性。 6.护目镜起减弱弧光强度、过滤红外线和紫外线以保护焊工眼睛的作用。
焊接工艺参数 1．4 焊接工艺参数 焊接工艺参数是指焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量 ( 例如：焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等 ) 的总称。焊条电弧焊的焊接工艺参数主要包括焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度和预热温度等。 1．4．1 焊条直径 焊条直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式、焊接层数等进行选择的。 厚度较大的焊件，搭接和 T 形接头的焊缝应选用直径较大的焊条。对于小坡口焊件，为了保证底层的熔透，宜采用较细直径的焊条，如打底焊时一般选用Φ2.5m m 或Φ3.2mm 焊条。不同的焊接位置，选用的焊条直径也不同，通常平焊时选用较粗的Φ～mm 的焊条，立焊和仰焊时选用Φ～mm 的焊条；横焊时选用Φ～mm 的焊条。对于特殊钢材，需要小工艺参数焊接时可选用小直径焊条。 根据工件厚度选择时，可参考表3-20。对于重要结构应根据规定的焊接电流范围 ( 根据热输入确定 )参照表3—21焊接电流与焊条直径的关系来决定焊条直径。 1．4．2 焊接电流 焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。焊接电流的选择直接影响着焊接质量和劳动生产率。 焊接电流越大，熔深越大，焊条熔化快，焊接效率也高，但是焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，焊条尾部易发红，部分涂层要失效或崩落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，增大焊件变形，还会使接头热影响区晶粒粗大，焊接接头的韧性降低；焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳定，易产生未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷，且生产率低。 因此，选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层数来综合考虑。首先应保证焊接质量，其次应尽量采用较大的电流，以提高生产效率。板厚较的，T 形接头和搭接头，在施焊环境温度低时，由于导热较快，所以焊接电流要大一些。但主要考虑焊条直径、焊接位置和焊道层次等因素。 1) 考虑焊条直径焊条直径越粗，熔化焊条所需的热量越大，必须增大焊接电流，每种焊条都有一个最合适电流范围，表3-21是常用的各种直径焊条合适的焊接电流参考值。 当使用碳钢焊条焊接时，还可以根据选定的焊条直径，用下面的经验公式计算焊接电流： I=dK 式中：I 一一焊接电流 (A) ： d——焊条直径 (mm) ： K——经验系数 (A／cra) ，见表 3-20。 表 3-20 焊接电流经验系数与焊条直径的关系 [9] 焊条直径 d24
焊条电弧焊的操作技巧与禁忌 焊接设备操作注意事项 是一种为电弧提供电能的设备，简称为电焊机。 1）检查接线是否正确，设备外壳必须接地，遇到焊工触电时，应先断电源再进行抢救。 2）推拉电源开关应戴好干燥手套，禁止面对开关，以免发生电弧火花而灼伤面部。 3）焊接电缆不准放在焊机附近或炙热的金属焊缝上，也要避免碰撞和磨损。4）停止工作时应及时断电，户外工作时要遮盖好设备。 焊接材料的选用 焊条的选用原则是等强度原则、等同性原则、等条件原则。
焊接电流的选择 1）实际生产过程中焊工都是根据试焊的试验结果，并根据自己的实践经验选择焊接电流的。 2）电流太小，很难引弧，焊条容易粘在焊件上，鱼鳞纹粗，两侧融合不好。3）电流太大，焊接时飞溅和烟雾大，焊条发红，熔池表面很亮，容易烧穿、咬边。 4）电流合适，容易引弧电弧稳定，飞溅很小，能听到均匀的劈啪声，焊缝两侧圆滑的过渡到母材，表面鱼鳞纹很细，焊渣容易敲掉。 电弧电压的选择 电弧电压主要影响焊缝的宽窄。焊条电弧焊时，主要靠焊条的横向摆动来控制，因此电弧电压的影响并不大。 当焊接电流调整好以后，电弧越长电压越高。但电弧太长时，燃烧不稳、飞溅大、容易产生咬边，气孔等缺陷；若电弧太短，容易粘住焊条，一般情况下，电弧长度等于焊条直径的1/2或1倍为好。 焊接速度及焊缝层数的选择
焊接速度是指单位时间内完成焊缝的长度。在保证所要求的尺寸和外形、熔合良好的原则下，焊接速度由焊工灵活掌握。 在厚板焊接时，必须采用多层焊或多层多道焊。前一条焊道对后一条焊道起预热作用，后一条焊道对前一条焊道起热处理作用。有利于提高焊缝金属的朔性和韧性。每层焊道厚度不能大于焊条直径的1.5倍。 焊条运条的技巧 引弧 电弧焊开始时，引燃焊接电弧的过程称为引弧。 引弧的方法包括以下两类： 1）不接触引弧：是指利用高频电压使电极末端与焊件间的气体导电产生电弧。焊条电弧焊很少采用这种方法。 2）接触引弧：引弧时先使电极与焊件短路，再拉开电极引燃电弧。根据操作手法不同又可分为敲击法和划檫法两种。 敲击法：使焊条与焊件表面垂直地接触，当焊条的末端与焊件的表面轻轻一碰，便迅速提起焊条并保持一定的距离，立即引燃了电弧。操作时焊工必须掌握好手腕上下动作的时间和距离。
焊条电弧焊常见焊接缺陷及防止措施 （1）焊缝尺寸不符合要求 ①形状焊缝表面高低不平、焊缝波纹粗劣、纵向宽度不均匀、余高过高或过低、角焊缝单边以及焊脚尺寸不符合要求等。如图2-27所示。 图2-27 焊缝表面尺寸不符合要求 ②危害造成焊缝成形不美观，影响焊缝与母材金属的结合强度，易产生应力集中，降低接头承载能力等。 图2-28 焊接裂纹 ③产生原因焊件坡口角度不对、装配间隙不均匀、焊接参数选择不合适或运条手法不正确等。 ④防止措施选择适当的坡口角度和间隙，提高装配质量，正确选择焊接工艺参数和提高焊工的操作技术水平等。 （2）裂纹 焊接中的裂纹有很多类型，产生裂纹的原因也很多，关于裂纹的理论知识在以后的章节有介绍，这里不再多讲。常见裂纹形状见图2-28所示。 （3）咬边 图2-29 咬边 ①形状沿着焊趾的母材部位上被电弧熔化而形成成的凹陷或沟槽称为口角边。其形状如图2-29所示。 ②危害降低接头强度及承载能力，易产生应力集中，形成裂纹等。 ③产生原因焊接工艺参数选择不当，焊接电流过大，电弧过长，焊条角度不正确以及运条不适当等。 图2-30未焊透 ④防止措施选择正确焊接电流和焊接速度，电弧不能拉得太长，掌握正确的运条方法和运条角度等。 （4）未焊透 ①形状焊接时，接头根部未完全熔合的现象称为未焊透。如图2-30所示。
②危害易造成应力集中，产生裂纹，影响接头的强度及疲劳强度等。 ③产生原因坡口角度过小，间隙过小或钝边过大；焊接速度过快；焊接电流太小；电弧电压偏低；焊接时有磁偏吹现象；清根不彻底；焊条可达性不好等。 ④防止措施正确选择焊接参数、坡口尺寸，保证必须的装配间隙，认真操作，仔细清理层间或母材边缘的氧化物和熔渣等。 （5）未熔合 ①形状熔焊时，焊缝与母材之间或焊缝与焊缝之间，未能完全熔合的部分称为未熔合。主要产生在焊缝侧面及焊层间。如图2-31所示。 图2-31未熔合 ②危害易产生应力集中，影响接头连续性，降低接头强度等。 ③产生原因层间及坡口清理不干净，焊接线能量太低，电弧指向偏斜等。 ④防止措施加强层间及坡口清理，正确选用焊接线能量，正确操作。 图2-32 烧穿 （6）烧穿 ①形状焊接过程中，熔化金属从坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿。如图2-32所示。 ②危害减少焊缝有效截面积，降低接头承载能力等。 ③产生原因焊接电流过大，焊接顺序不合理，焊接速度太慢，根部间隙太大，钝边太小等。 ④防止措施选择合适的焊接电流和焊接速度，缩小根部间隙，提高操作技能。 图2-33 焊瘤 （7）焊瘤 ①形状焊接过程中熔化的金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，称为焊瘤，也称满溢。如图2-33所示。 ②危害影响焊缝美观，浪费材料，焊缝截面突变，易形成尖角，产生应力集中等。 ③产生原因焊件根部间隙过大，焊接电流太大，操作不正确或运条不当等。 ④防止措施提高操作技能，选择合适的焊接电流，提高装配质量等。
电弧焊
电弧焊技术的发展历程 1801年，迪威发现了电弧放电现象 19世纪中叶，提出利用电弧熔化金属进行材料连接的思想 1885年俄国人发明了碳弧焊 1891年俄国人提出金属电极代替碳电极 1907年瑞典人发明了焊条 1912年瑞典人开发出保护性能良好的厚涂层焊条 1920年，英国的全焊接船下水 1930年，开发了埋弧焊 1930年以后，气体保护钨电极电弧 1945年前后，电弧放电的阴极点具有去除氧化膜的作用 出现了GMA (Gas Metal Arc )
介绍几种常用的电弧焊方法 电弧焊是目前应用最广的焊接技术。 它分渣保护电弧焊和气体保护电弧焊两类。它 包括焊条电弧焊、埋弧自动焊、钨极气体保护焊、 熔化极气体保护焊和等离子弧焊等。 焊接电弧是一种人工制造下的小能量放电现象，它是在焊接电源支持下，在两个电极之间产生电弧放电。为了满足弧焊工艺的要求，它必须保证：一、引弧容易；二、电弧稳定；三、具有足够宽的焊接规范调节范围。
按照国家标准， 焊条分成许多种类。焊 接不同材料有不同的焊 条，焊接不同的位置也 有不同的焊条。现在仅 国产焊条就有300多种 。 焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。焊接时，焊条末端和工件之间燃烧电弧使焊条药皮、焊芯和工件熔化，焊芯形成细小金属颗粒过渡和工件表面熔化金属熔合形成熔池。药皮熔化产生气体和熔渣使熔池和空气隔绝并发生一系列冶金反应，保证焊缝的性能。熔池液态金属冷却结晶生成焊缝。 1）焊条电弧焊是一种最常见的渣保护电弧焊 (Shielded Metal Arc Welding －SMAW)
本单元练习题（焊接） （一）名词解释 焊接、金属焊接性、碳当量、熔化焊、气焊、压焊、钎焊 答：1.焊接：通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。 2.金属焊接性：是材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定工作要求的能力。 3.碳当量：把钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换算成碳的相当含量。 4.熔化焊：是将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。 5.气焊：是利用气体火焰作热源的焊接法，常用的是氧乙炔焊. 6.压焊：是指在焊接过程中必须对工件施加压力(加热或不加热)，以完成焊接的方法。 7.钎焊：钎焊是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接工件的方法。 （二）填空题 1．焊接方法按焊接过程的特点分熔焊、压焊、钎焊三大类。 2．焊接电弧由阴极区、阳极区、弧柱区三个区域组成。 3．电焊机分为直流弧焊机和交流弧焊接两大类。 4．焊缝的空间位置有平焊、横焊、立焊、仰焊。
焊接接头的基本形有对接、角接、T型接头、搭接。 6．气体保护焊根据保护气体的不同，分为氩弧焊焊和CO2气体保护焊焊等。 7． （三）选择题 1．下列焊接方法中属于压焊的有 B 。 A．埋弧焊B．闪光对焊C．激光焊 2．焊条电弧焊焊接电弧阳极区的温度大约是 B K左右。 A．2400 B．2 600 C．6 000-8 000 3．焊接一般结构件时用 A ，焊接重要结构件时用 B 。 A．酸性焊条B．碱性焊条 4．下列金属中焊接性最好的是 A ，焊接性最差的是 B 。 A．20 B．HT200 C．40Cr （四）判断题 1．用交流弧焊机焊接时，焊件接正极焊条接负极的正接法常用于焊厚件。（×） 2．焊接后的焊件常采用正火来消除焊接内应力。（×） 3．焊条的直径是指焊芯的直径。（√） 4．在焊接的四种空间位置中，立焊是最容易操作的。（×） 5．缝焊时会出现电流分流现象。（√） 6．钎焊时的温度都在450℃以下。（×）
第四章电弧焊自动控制基础
第四章电弧焊自动控制基础 应用自动控制技术，保证自动化电弧焊过程参数稳定不变或恰当调变，是获得稳定的电弧、焊丝熔化、熔滴过渡及焊缝成形的根本途径。本章首先讨论熔化极自动电弧焊能量参数的稳定自动调节系统，然后讨论焊速和送丝速度拖动电机的稳速驱动系统，最后给出焊缝起点和终点焊接参数的合理控制方式。所有这些将是构成各种自动电弧焊机的基本控制环节。在第十一章将继续讨论一些特定场合下应用的电弧焊自动控制技术。 第一节熔化极自动电弧焊的自动调节系统 一、自动调节的必要性及基本要求 为了获得稳定的焊接过程，依据焊件材质、板厚和接头形式、焊接位置等具体条件，合理选择I a、U a、v a焊接电弧能量参数是重要的，但更关键的却是如何使选定的参数在焊接过的控程中稳定不变。例如，在普通结构钢埋弧自动焊生产中，I a、U a制精度要求为±25～50A、±2V；而在全位置气保护自动电弧焊中，I a、U a的控制精度已可达到±0.1～1.0A、±0.1V。 电弧过程的稳定状态，即I a、U a的稳定值是由电源外特性曲线和电弧静特性曲线的交点给定的。在实际焊接过程中，电弧静特性和电源外特性都可能受外界干扰而发生波动，从而使I a、U a发生波动。 1. 使电弧静特性发生波动的外界干扰 1）装配定位焊道、坡口加工或装配不均匀、环缝焊接时筒体的圆度、焊接小车导轨不平整、支承焊头的台架振动等都会导致电弧弧长变化。 2）焊丝盘卡死、焊丝盘绕中的拆弯或扭曲造成送丝阻力突变、送丝电机转速不稳或送滚轮打滑等导致送丝速度不匀。 3）焊剂、保护气体、母材和电极材料成分不均或污染物等所引起弧柱气体成分及平均电离电位、弧柱电场强度的变化。 2. 使电源外特性发生波动的外界干扰 1）电阻焊机、电炉等大容量用电设备的起、停，会造成网压的瞬时波动，
任务二焊条电弧焊方法与设备使用教学目标：了解焊条电弧焊的原理、工艺特点及应用范围； 能合理选用焊接材料； 能合理制定焊条电弧焊工艺； 掌握焊条电弧焊操作技术； 教学活动设计：利用多媒体课件辅助教学、现场教学； 教学重点：焊条电弧焊的原理、工艺特点 制定焊条电弧焊工艺； 掌握焊条电弧焊操作技术 教学难点：对工艺制定及操作的掌握 教学内容： 学习单元一认知焊条电弧焊 一、焊条电弧焊的特点 焊条电弧焊是最常用的熔焊方法之一。焊接过程如图1-1所示。在焊条末端和工件之间燃烧的电弧所产生的高温使药皮、焊芯和焊件熔化，药皮熔化过程中产生的气体和熔渣，不仅使熔池和电弧周围的空气隔绝，而且和熔化了的焊芯、母材发生一系列冶金反应，使熔池金属冷却结晶后形成符合要求的焊缝。 焊条电弧焊具有以下优点： 1.设备简单维护方便 2.操作灵活在空间任意位臵的焊缝，凡焊条能够达到的地方都能进行焊接。 3.应用范围广
焊条电弧焊具有以下缺点： 1.对焊工要求高 2.劳动条件差 3.生产效率低 二、坡口形式和焊接位臵 1.接头和坡口形式 焊条电弧焊常用的基本接头有对接、搭接、角接和T形接头，如图l-2所示。不同的焊接接头以及不同板厚应加工成不同的坡口形式。对接接头常用的坡口形式如图1-3所示。板厚1～6mm时，用I形坡口；板厚增加时可选用Y形、X形和U形等各种形式的坡口。 2.焊接位臵 熔焊时，被焊焊件接缝所处的空间位臵，称为焊接位臵，如图l-5所示。 (1)平焊位臵焊缝倾角0°焊缝转角90°的焊接位臵称为平焊位臵，如图1-5a所示。在平焊位臵进行的焊接称为平焊。 (2)横焊位臵焊缝倾角0°，180°；焊缝转角0°，180°的对接位臵称为横焊位臵，如图1-5b所示。在横焊位臵上进行的焊接称为横焊。 (3)立焊位臵焊缝倾角90°(立向上)，270°(立向下)的焊接位臵称为立焊位臵如图1-5c所示。在立焊位臵上进行的焊接称为立焊。 (4)仰焊位臵对接焊缝倾角0°，180°；转角270°的焊接位臵称为仰焊位臵。如图1-5d所示。在仰焊位臵上进行的焊接称为仰焊。 三、焊接参数的选择 焊条电弧焊焊接参数包括：焊条种类、牌号和直径，焊接电流的种类、极性和大小，电弧电压，焊道层次等。选择合适的焊接参数，对提高焊接质量和生产效率是十分重要的，下面分别讲述选择这些焊接参数的原则及它们对焊缝成形的影响。 1.焊条种类和牌号的选择
第四章二氧化碳气体保护电弧焊 第一节CO2焊的特点及应用 目的与要求：简要了解CO2焊的实质、特点及应用 一、CO2焊的实质 定义：二氧化碳气体保护焊是利用CO2作为焊接保护气的一种熔化极、气体保护的电弧焊方法。 按照GB/T5185-1985《金属焊接及钎接方法在图样上的表示方法》以及ISO的相关规定，二氧化碳气体保护焊属于MAG（熔化极活性气体保护焊）的一种，所以它的代号也是135。 为何要用CO2作为焊接保护气？ ①焊条药皮造气剂的造气结果就是CO2／工业生产中产生大量廉价的CO2。 ②与焊条电弧焊相比，熔化极气体保护焊效率高。 二、CO2焊的特点（重点） 1、优点： ⑴焊接生产率高；（比MMA高2～4倍） ⑵焊接成本低；（是MMA或SAW的40～50%） ⑶焊接变形小；（尤适于薄板焊接） ⑷焊接质量高；（对铁锈不敏感，焊缝含氢量低） ⑸适用范围广；（全位置焊接能力好，打底/填充/盖面、厚/薄板均宜） ⑹操作简便；（比MMA容易操作、适于自动焊）（robot） ⑺绿色环保。（CO2来自可再生资源） 2、“缺点”： ⑴飞溅较大；（这一缺陷目前已经解决） ⑵焊接设备较“复杂”；（用今天的眼光看，已不复杂） ⑶抗风能力差；（所有气体保护焊的共同缺憾，但药芯焊丝CO2焊无此问题） ⑷不能焊接有色金属。 三、CO2焊的应用 材料：黑色金属——低碳钢、合金结构钢 厚度：厚薄均可，尤薄板有优势 位置：全位置 结构：车辆、船舶、机械、容器等。
第二节CO2焊设备 目的与要求：了解并掌握CO2设备的组成、性能特点与应用。 以半自动CO2焊设备为例 一、CO2焊设备的组成和作用 组成：焊接电源送丝机构焊枪供气系统控制系统 （有的还有循环水冷系统） （一）焊接电源（难点）：直流电源 1、平特性电源——用于细丝（短路过渡）焊接，配用等速送丝系统； 2、下降特性电源——用于粗丝焊接，配用变速送丝系统； 3、对动特性的要求 细丝短路过渡焊机对动特性有特别的要求，即对短路电流上升速度、短路电流峰值、电弧电压恢复速度三个指标有一定的要求，目的是保证短路过渡过程可靠的同时又控制飞溅。 老式焊机通常通过改变接入回路电感来调节。 CO2焊机的型号编制请参见GB/T10249-1998《电焊机型号编制方法》，如NBC-250等。 （二）送丝系统 送丝方式的变化主要在于细丝/平特性（等速送丝）焊机上，以适应不同场合的要求。 1、送丝方式 ⑴推丝式——焊枪简单、轻巧，以鹅颈式焊枪多见，实际应用较多；送丝距离有限（通常≤5M），送细丝效果欠佳。 ⑵拉丝式——焊枪复杂、较重，以手枪式焊枪多见，薄板结构使用较多；适于送细丝/远距离送丝。 ⑶推拉丝式——焊枪结构复杂，适用于远距离送（细、软）丝，多用于机器人焊接和铝的熔化极气体保护焊。 2、送丝机构（送丝机） 由送丝电机、减速装置、送丝滚轮和压紧机构等组成；CO2焊专用焊机的送丝机采用单主动送丝即可。 送丝机多为独立式，也有与电源做为一体者。 有专业厂家专门生产配套的送丝机，接口兼容或以德国宾采尔（BINZEL）焊枪为标准。 （三）焊枪 ⑴半自动焊枪
手工电弧焊通用焊接工艺规程 一．目的 规定焊接过程中一般性工艺要求，可单独指导生产。对于重要 产品与焊接工艺卡配合共同指导生产，以保证焊接质量、提高工作效 率、降低成本。 二．使用范围 本守则适用于单位焊接实施过程中有关手工电弧焊、手工钨极氩弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊和半自动化的焊接。三．引用标准 GB/T13149-91 钛及钛合金复合钢板焊接技术条件 GB985-1988 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的形式及尺寸 GB986-1988 埋弧自动焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 GB/T5117-1995 碳钢焊条 GB/T5118-1995 低合金焊条 GB983-1995 不锈钢焊条 GB/T14957-1994 熔化焊用钢丝 GB/T14958-1994 气体保护焊用钢丝 GB/T5293-1999 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 YB/T5091-1993 惰性气体保护焊用不锈钢棒及钢丝 YB/T5092-1993 焊接用不锈钢钢丝 JB3223-1983 焊条质量管理规程 GB228-1987 金属拉伸实验方法
GB/T229-1994 金属下比缺口冲击实验方法 GB/T232-1988 金属弯曲实验方法 GB4334-2000 不锈耐酸钢晶间腐蚀倾向实验方法焊缝表面的形状尺寸及外观要求 Q碳弧气刨工艺守则 四．职责 由技术生产科归纳管理，相关人员具体实施。 五．工作内容 包括焊接前准备、焊接材料、焊接设备、焊接方法、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数、焊后热处理等。 焊接前准备焊接前准备包括坡口的制备、焊条焊剂的烘干、焊丝除锈、保护气体干燥、焊件组对、焊件区域清理及预热。 焊接坡口焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计、选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素： A、焊接方法 B、焊缝填充金属应尽量少 C、避免产生缺陷D减少残余焊 接变形与应力E、有利于焊接防护F、焊工操作方便G 复合钢板的坡 口应有利于减少过度焊缝金属的稀释率。 对于手工电弧焊、气体保护焊、厚度不大于3mm碳钢、低合金钢， 不锈钢一般不开坡口；厚度为3-12mm的上述材料开J型、V型或V 形坡口；厚度大于12mm的上述材料，采用双面U形或X形坡口更好，V形坡口角度为60°。埋弧自动焊，一般板厚度不大于14mm时寸不开坡口，当焊件为14-22mm时，一般开V形坡口，坡口角度一般为50-