電焊機員工基礎知識培訓

第一章 焊接概述 焊接是一種不可拆卸的連接方法，是金屬熱加工方法之一。焊接與鑄造、鍛壓、熱處理、金屬切削等加工方法一樣，是機器制造、石油化工、礦山、冶金、航空、航天、造船、電子、核能等工業(yè)部門中的一種基本生產手段。沒有現(xiàn)代焊接技術的發(fā)展，就沒有現(xiàn)代的工業(yè)和科學技術的發(fā)展。第一節(jié) 焊接的種類焊接：是指通過適當?shù)奈锢砘瘜W過程（加熱或加壓），使兩個工件產生原子(或分子)之間結合力而連成一體的加工方法。一、 焊接方法的分類一焊條電弧焊（ARC）一熔 化 極一一埋弧焊一CO2電弧焊（MAG） 氬氣電弧焊（MIG）一電弧焊一一鎢極氬弧焊（TIG）一非熔化極一一原子氫焊一等離子弧焊一熔化焊接一 螺柱焊一氧氫一氣 焊一一氧乙炔一空氣乙炔一鋁熱焊一電渣焊基本焊接方法一 一電子束焊一激光焊一電阻點、縫焊一電阻對焊一冷壓焊一壓力焊接一一超聲波焊一爆炸焊一鍛焊一擴散焊一磨擦焊一火焰釬焊一感應釬焊一釬 焊一一爐釬焊一鹽浴釬焊一電子束釬焊二、焊接方法的特點1、 焊接過程的本質 就是采用加熱、加壓或兩者并用的辦法，使兩個分離表面的金屬原子之間接達到晶格距離并形成結合力。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。2、熔焊： 是在焊接過程中，將焊接接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓完成焊接的方法。3、壓焊： 是在焊接過程中，對焊件施加壓力（加熱或不加熱，）以完成焊接的方法。4、釬焊： 是采用比母材熔點低的金屬材料，將焊件和釬料加熱至高于釬料熔點，低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬潤濕母材，填充接頭間隙并母材互相擴散實現(xiàn)聯(lián)接焊件的方法。二、 電弧焊1、 什么是電?。弘娫诳諝庵辛鲃右l(fā)氣體放電產生的一種發(fā)光放熱現(xiàn)象。2、 什么是電弧焊：是指用電弧供給加熱能量，使工件熔合在一起，達到原子間接合的焊接方法。電弧焊是焊接方法中應用最為廣泛的一種。據(jù)一些工業(yè)發(fā)達國家的統(tǒng)計，電弧焊在焊接生產總量中所占比例一般都在60%以上。根據(jù)其工藝特點不同，電弧焊可分為焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護電弧焊和等離子弧焊等多種。四、四種常用的弧焊方式 、 手弧焊：使用焊鉗夾住焊條進行焊接的方法；、 氬弧焊：用工業(yè)鎢或活性鎢作不熔化電級，惰性氣體氬氣作保護氣的焊接方法。簡稱TIG。、 二氧化碳氣體保護焊：用金屬焊絲作為熔化電極，惰性氣體（CO2）作保護的弧焊 接方法。簡稱MIG。、 埋弧焊：在顆粒助焊劑層下，利用焊絲與母材間電弧的熱量，進行焊接的焊接方法。第二節(jié) 手工電弧焊一、概述 手工電弧焊，簡稱手弧焊。它利用焊條與工件之間建立起來的穩(wěn)定燃燒的電弧，使焊條和工件熔化，從而獲得牢固的焊接接頭。在焊接過程中，藥皮不斷地分解、熔化而生成氣體及熔渣，保護焊條端部、電弧溶池以及其附近區(qū)域，以防止熔化金屬氧化，焊條芯棒也在電弧作用下不斷熔化，進入溶池，構成焊縫填充金屬。也有焊條藥皮摻合金粉末，提高焊縫的機械性能。二、ZX7系列焊機的一次電線截面計算。一次接線盒及空氣開關的容量大?。ǜ鶕?jù)額定容量測算）。一次線截面計算：三、 焊機面板上旋鈕的調節(jié)方法和作用 詳見說明書。四、手工電弧焊電流選擇1、 根據(jù)焊接金屬材質、焊條類型、焊接結構來選擇。2、 根據(jù)焊接結構所用的材料，板結構形式等因素確定所需電流的大小。 3、影響電流選擇的其他因素（效率、電網(wǎng)容量、場地設施、噪音、維修、重量）用電量等因素。五、電焊條的分類一般按藥皮成份分類為10種類型 ，現(xiàn)列三種常用焊條舉例說明如下：J422型 該焊條引弧容易電弧穩(wěn)定飛濺小，熔深較淺，熔渣復蓋性好，脫渣容易，焊縫波紋特別美觀，適用于全位置和薄板焊接，但塑性和裂性較差，能適用于一般低碳鋼和同等強度的低合金鋼焊接。氧化鈦鈣型藥皮，交直流兩用。焊縫金屬抗熱強度不低于420Mpa（42Kg/m）。結構鋼焊條（表示用途類型）J507型 該焊條熔渣流動性，其工藝性較好，能全位置焊，焊縫金屬抗裂性能和機械性能較好，適用于焊接重要結構件，受壓容量16MnR及中碳鋼及低合金鋼重要構件。低氫鈉型藥皮，直流焊縫金屬抗拉強度不低于500Mpa。結構鋼焊條A117型該焊條為低氫型不銹鋼焊條，適用于鉻18鎳9不銹鋼結構。低氫型藥皮-直流。同一等級焊縫化學成分中的不同牌號。焊縫金屬主要化學成分類型Cr18%Ni8%；奧氏體不銹鋼焊條。六、電弧焊工藝1、 焊條牌號及直徑。主要取決于材料性質，焊件的厚度，接頭形式焊縫位置，焊縫參數(shù)等因素。焊條直徑與板厚關系如下表：焊件厚度（）44 8 8 12 12焊條直徑（） 3.53 44 55 62、 焊接電流：焊接電流的大小，主要根據(jù)焊條類型，焊條直徑，焊件厚度以及接頭型式焊縫位置及層次等因素，結構鋼焊條平焊位置時，焊接電流可根據(jù)下列經(jīng)驗公式來初選。 I=Kd I焊接電流 K經(jīng)驗系數(shù) d焊條直徑焊接電流經(jīng)驗系數(shù)和焊條直徑關系：焊條直徑（）1.62 2.53.34 6經(jīng)驗系數(shù)（A/mm）20 2525 3030 4040 50立焊、橫焊、仰焊時焊接電流應比平焊電流小10 20%，角焊時應比平焊位置時大10 20%。合金鋼焊條、不銹鋼焊條，由于電阻大熱膨脹系數(shù)高，若電流大則焊接過程中焊條容易發(fā)紅造成藥皮脫落，影響焊接質量，因此電流要適當減小。3、 焊接輸出的連接方法堿性焊條施焊時應采用直流反接法。酸性焊條施焊時應采用直流正接法。七、手工電弧焊操作過程： 1、 引弧將焊條與工件短路然后向上拉起焊條以引燃電弧稱為點拉式引弧。將焊條端部在金屬表面輕輕劃擦后提起焊條以引燃電弧叫擦引弧。 2、 焊接過程電弧引燃后，一方面要仔細觀察熔池狀態(tài)，始終保持熔池大小不變， 不斷調整焊條角度控制弧長保持熔池金屬不致外溢，另一方面要保持電弧沿焊接方向作勻速直線移動只有保持熔池大小和焊接電弧移動速度始終不變，才能獲得均勻一致的焊縫。 3、 收弧焊接結束時如果直接拉斷電弧則會形成弧坑，弧坑會產生氣孔裂縫降低焊縫接頭的強度，為此要采取下列措施。（1） 當電弧移至焊縫終端時，稍稍停留或者回焊一小段拉斷電弧，此法適用于堿性焊條。（2）當電弧移至焊縫終端時，采用反復熄弧、引弧法，填滿弧坑。（3）重要結構焊縫采用收弧板，使電弧在收弧板上運行一般后再拉斷電弧。在焊接過程中要獲得高質量的焊縫，必須要有三個共同的要求： a、合適的工藝規(guī)范 b、正確的焊條角度 c、適當?shù)倪\條方法 第三節(jié) 鎢極氬弧焊一、概述：1、鎢極氬弧焊就是以氬氣作為保護氣體，鎢極作為不熔化極，借助鎢電極與焊件之間產生的電弧，加熱熔化母材（同時添加焊絲也被熔化）實現(xiàn)焊接的方法。氬氣用于保護焊縫金屬和鎢電極熔池，在電弧加熱區(qū)域不被空氣氧化。 2、一般氬弧焊的優(yōu)點： (1) 能焊接除熔點非常低的鋁錫外的絕大多數(shù)的金屬和合金。 (2) 交流氬弧焊能焊接化學性質比較活潑和易形成氧化膜的鋁及鋁鎂合金。 (3) 焊接時無焊渣、無飛濺。 (4) 能進行全方位焊接，用脈沖氬弧焊可減小熱輸入，適宜焊0.1mm不銹鋼 (5) 電弧溫度高、熱輸入小、速度快、熱影響面小、焊接變形小。 (6) 填充金屬和添加量不受焊接電流的影響。 3、氬弧焊適用焊接范圍適用于碳鋼、合金鋼、不銹鋼、難熔金屬鋁及鋁鎂合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金，以及超薄板0.1mm，同時能進行全方位焊接，特別對復雜焊件難以接近部位等等。二、鎢極氬弧焊焊機的組成1、本公司氬弧焊機的型號（見圖表）、編制方法、文字說明。2、焊機的部件（焊機、焊槍、氣、水、電）、地線及地線鉗、鎢極。3、焊機的連接方法（以WSM系列為例） (1) 焊機的一次進線，根據(jù)焊機的額定輸入容量配制配電箱，空氣開關的大小，一次線的截面。 (2) 焊機的輸出電壓計算方法：U=10+0.04I (3) 焊機極性，一般接法：工件接正為正極性接法；工件接負為負極性接法。鎢極氬弧焊一定要直流正極性接法：焊槍接負，工件接正。 (4) 水源接法、氬氣接法三、焊槍的組成（水冷式、氣冷式）： 手把、連接件、電極夾頭、噴嘴、氣管、水管、電纜線、導線。四、氬氣的作用、流量大小與焊接關系、調節(jié)方法。1、 氬氣屬于惰性氣體，不易和其它金屬材料、氣體發(fā)生反應。而且由于氣流有冷卻作用，焊縫熱影響區(qū)小，焊件變形小。是鎢極氬弧焊最理想的保護氣體。2、 氬氣主要是對熔池進行有效的保護，在焊接過程中防止空氣對熔池侵蝕而引起氧化，同時對焊縫區(qū)域進行有效隔離空氣，使焊縫區(qū)域得到保護，提高焊接性能。3、 調節(jié)方法是根據(jù)被焊金屬材料及電流大小，焊接方法來決定的：電流越大，保護氣越大。活潑元素材料，保護氣要加強加大流量。具體見下表：板厚 (mm)電流大?。ˋ）氣體流量不銹鋼鋁銅鈦0.30.5104046660.51.0204046661.02.0407046810810682.03.080130810101210128103.04.012017010121015101510124.016020010141218121812141418氬氣太小，保護效果差，被焊金屬有嚴重氧化現(xiàn)象。氬氣太大，由于氣流量大而產生紊流，使空氣被紊流氣卷入溶池，產生溶池保護效果差，焊縫金屬被氧化現(xiàn)象。所以流量一定要根據(jù)板厚、電流大小、焊縫位置、接頭型式來定。具體以焊縫保護效果來決定，以被焊金屬不出現(xiàn)氧化為標準。五、鎢極1、 鎢極是高熔點材料，熔點為3400，在高溫時有強烈的電子發(fā)射能力，并且鎢極有很大的電流載流能力。鎢極載流能力見下表：電極直流正接法時1.02080A1.650160A2.0100200A3.0200300A4.0300400A5.0420520A6.0450550A2、 鎢極表面要光滑，端部要有一定磨尖 ，同心度要好，這樣焊接時高頻引弧好、電弧穩(wěn)定性好，溶深深，溶池能保持一定，焊縫成形好，焊接質量好。3、 如果鎢極表面燒壞或表面有污染物、裂紋、縮孔等缺陷時，這樣焊接時高頻引弧困難，電弧不穩(wěn)定，電弧有漂移現(xiàn)象，熔池分散，表面擴大，熔深淺，焊縫成形差，焊接質量差。4、鎢極直徑大小是根據(jù)材料厚度、材料性質、電流大小、接頭形式來決定，見下表：板厚（mm）鎢極直徑（mm）焊接電流(A)0.51.035400.81.035501.01.640701.51.650852.02.02.5501303.02.53.0120150六、焊絲 焊絲選擇要根據(jù)被焊材料來決定，一般以母材的成分性質相同為準。焊接重要結構時，由于高溫要燒損合金元素，所以選擇焊絲一定要高于母材料，把焊絲熔入熔池來補充合金元素燒損。鎢極氬弧焊，一種方法可以不添絲自熔，熔化被焊母材；另一種要添加焊絲，電極熔化金屬，同時焊絲熔入熔池，冷卻后形成焊縫。不銹鋼焊接時，焊絲與板厚和電流大小關系見下表：板厚 (mm)電流(A)焊絲直徑(mm)0.530501.00.830501.01.035601.61.545801.62.0751202.03.01101402.0隨著板厚增加、電流增大、焊絲直徑增粗鋁及鋁合金焊接時，焊絲與板厚、電流大小關系見下表：板厚(mm)電流(A)鎢極直徑(mm)焊絲直徑(mm)氣流量16090/1101401.01.646 681.570100/1301602.0290120/1501802.03.02.068 8103120180/1702203.04.08124140200/1902603.04.02.5812 10146160220/2003004.05.03.01018 1220七、WSM（WSE）系列焊機面板上的各種旋鈕和調節(jié)方法，見說明書。八、直流氬弧焊與脈沖氬弧焊的區(qū)別：1、 直流氬弧焊，即在直流正極性接法下以氬氣為保護氣，借助電極與焊件之間的電弧在一定的要求下（焊接電流），加熱熔化母材，添加焊絲時焊絲也一同熔入熔池，冷卻形成的焊縫。2、 脈沖氬弧焊，除直流鎢極氬弧焊的規(guī)范外，還可獨立地調節(jié)峰值電流、基值電流、脈沖寬度、脈沖周期或頻率等規(guī)范參數(shù)，它與直流氬弧焊相比優(yōu)點如下：（1） 增大焊縫的深寬比，在不銹鋼焊接時可將熔深寬增大到2：1（2） 防止燒穿、在薄板焊接或厚板打底焊時，借助峰值電流通過時間，將焊件焊透，在熔池明顯下陷之前即轉到基值電流，使金屬凝固。而且有小電流維持電弧直至下一次峰值電流循環(huán)。（3） 減小熱影響區(qū)，焊接熱敏感材料時，減小脈沖電流通過時間和基值電流值，能把熱影響區(qū)范圍降低到最小值，這樣焊接變形小。（4） 增加熔池的攪拌作用，在相同的平均電流值時，脈沖電流的峰流值比恒定電流大，因此電弧力大，攪拌作用強烈，這樣有助于減少接頭底部可能產生氣孔和不熔合現(xiàn)象。在小電流焊接時，較大的脈沖電流峰值電流增強了電弧挺度，消除了電弧漂移現(xiàn)象。九、焊前準備和焊前清洗：1、檢查焊機的接線是否符合要求。2、水、電、氣是否接通，并按要求全部連接好，不能松動。3、對母材進行焊前檢查并清洗表面。4、用工具清洗，即用刷子或砂紙徹底清除母材表面水、油、氧化物等。5、重要結構用化學清洗法，清洗表面的水、油、高熔點氧化膜、氧化物污染。簡單用丙酮清洗，或用燒堿硫酸等方法清洗。6、工作場所的清理，不能有易燃、易爆物,采取避風措施等。十、焊接規(guī)范參數(shù)鎢極氬弧焊參數(shù)主要是電流、氬氣流量、鎢極直徑、板的厚度、接頭型式等不銹鋼氬弧規(guī)范列表如下：板材厚度鎢極直徑焊絲直徑接頭型式焊接電流氣體流量0.51.01.0平對接35-40A4-60.81.01.0添加絲35-45A4-61.01.61.640-70A5-81.51.61.650-85A6-82.02-2.52.080-130A8-103.02.5-32.25120-150A10-12交流鋁合金規(guī)范參數(shù)如下：板材厚度鎢極直徑焊絲直徑接頭型式焊接電流氣體流量1.01.0-1.51.0-2.0平對接60-90A4-61.52.0-2.52.0添加絲70-100A6-82.02.0-3.02.0-2.590-120A8-103.03.0-4.02.5-3.0120-180A10-124.03.0-4.02.5-3.0140-200A12-146.04.0-5.03.0-4.0160-220A14-16十一、焊接操作 1、焊前檢查設備、水、氣、電路是否正常，焊件和焊槍接法是否符合要求，規(guī)范參數(shù)是否調試妥當，全部正常后，接通電源、水源、氣源。 2、焊接 把焊槍的鎢極端部對準焊縫起焊點，鎢極與工件之間距離為1-3mm按下焊開關，提前送氣，高頻放電引弧，焊槍保持70-80傾角，焊絲傾角為11-20焊槍作直線勻速移動，并在移動過程中觀察熔池，焊絲的送進速度與焊接速度要匹配，焊絲不能與鎢極接觸，以免燒壞鎢極，焊槍。同時根據(jù)焊縫金屬顏色，來判定氬氣保護效果的好壞。 3、收弧的方法： （1） 焊接結束時，焊縫終端要多添加些焊絲金屬來填滿弧坑。熄滅電弧后，在熄弧處多停留一段時間，使焊縫終端得到充分氬氣保護，防止氧化。 （2） 利用焊機的電流衰減裝置，在焊縫終端結束前關閉控制按鈕，此時電弧繼續(xù)燃燒，焊接繼續(xù)，直至電弧熄滅，保證了焊縫端部不至于燒穿，保證了焊縫質量。 （3） 重要結構的焊接件，焊縫的兩端要加裝引弧板和熄弧板。焊接引弧在引弧板上進行，熄弧在熄弧板上進行，保證了焊縫前點和終端的質量。第四節(jié) CO2氣體保護焊一、CO2電弧焊的特點和應用CO2電弧焊是一種高效率的焊接方法，以CO2氣體作保護氣體，依靠焊絲與焊件之間的電弧來熔化金屬的氣體保護焊的方法稱CO2焊。這種焊接法都采用焊絲自動送絲，敷化金屬量大，生產效率高，質量穩(wěn)定。因此，在國內外獲得廣泛應用，與其它電弧焊相比有以下特點：1、 生產效率高 CO2電弧焊穿透力強，熔深大、而且焊絲熔化率高，所以熔敷速度快、生產效率可比手工電弧焊高3倍。2、 焊接成本低 CO2焊的成本只有埋弧焊與手工電弧焊成本的40%-50%。3、 消耗能量低 CO2電弧焊和藥皮焊條相比3mm厚鋼板對接焊縫，每米焊縫的用電降低30%，25mm鋼板對接焊縫時用電降低60% 。4、 適用范圍寬 不論何種位置都可以進行焊接，薄板可焊到1mm，最厚幾乎不受限制（采用多層焊）。而且焊接速度快、變形小。5、 抗銹能力強 焊縫含氫量低抗裂性能強。6、 焊后不需清渣，引弧操作便于監(jiān)視和控制，有利于實現(xiàn)焊接過程機械化和自動化。我國在CO2焊接設備、焊接材料、焊接工藝方面已取得了很大的成就。CO2電弧焊接在我國的造船、機車、汽車制造、石油化工、工程機械、農業(yè)機械中獲得廣泛應用。二、焊機的型號和連接方法1、 我公司CO2焊機型號（見文字說明表）2、 面板上的旋鈕作用與調節(jié)方法，（見說明書）3、 連接方法 水、電、氣、焊槍（見說明書）4、 焊槍的構造及軟管、導電嘴、噴嘴。5、 焊機可能發(fā)生的故障及排除方法（見說明書）三、焊接材料1、 CO2保護氣體CO2有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種狀態(tài)。瓶裝液態(tài)CO2是CO2焊接的主要保護氣源。液態(tài)CO2是無色液體，其密度隨溫度變化而變化。當溫度低于-11時密度比水大，當溫度高于-11時則密度比水小。由于CO2由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的沸點很低為-78，所以工業(yè)焊接用CO2都是液態(tài)。在常溫下能自己氣化。CO2氣瓶漆成黑色標有“CO2”黃色字樣。2、 焊絲 CO2氣體保護焊對焊絲化學成分的要求：（1）焊絲必須含有足夠數(shù)量的脫氧元素以減少焊縫金屬中的含氧量和防止產生氣體。（2）焊絲的含碳量要低，通常要求0.11%，這樣可減少氣孔和飛濺。（3）保證焊縫金屬具有滿意的機械性能和抗裂性能。目前生產中應用最廣的焊絲為H08Mn2SiA焊絲，該焊絲有較好的工藝性能、機械性能及抗熱裂紋能力，適用于焊接低碳鋼、屈服極限500Mpa的低合金鋼和經(jīng)焊后熱處理抗拉強度1200Mpa的低合金高強鋼。焊絲表面的清潔程度影響到焊縫金屬中含氫量。焊接重要結構應采用機械、化學或加熱辦法清除焊絲表面的水分和污染物。3、 藥芯焊絲（1）由于藥芯成分改變了純CO2電弧的物理化學性質，因而飛濺小且飛濺顆粒容易清除，又因熔池表面蓋有熔渣，焊縫成形類似手工弧焊。焊縫較實芯焊絲電弧焊美觀。（2）與手工焊相比由于CO2電弧耐熱效率高加上電流密度比手工弧焊大，生產效率可為手工弧焊的35倍。（3）調整藥芯成分就可焊不同的鋼種，而不象冶煉實芯絲那樣復雜。（4）由于熔池受到CO2氣體和熔渣二方面的保護，所以抗氣孔能力比實芯焊絲能力強。四、焊接規(guī)范選擇1、 短路過渡焊接CO2電弧焊中短路過渡應用最廣泛，主要用于薄板及全位置焊接，規(guī)范參數(shù)為電弧電壓焊接電流、焊接速度、焊接回路電感、氣體流量及焊絲伸出長度等。（1）電弧電壓和焊接電流，對于一定的焊絲直徑及焊接電流（即送絲速度），必須匹配合適的電弧電壓，才能獲得穩(wěn)定的短路過渡過程，此時的飛濺最少。不同直徑焊絲的短路過渡時參數(shù)如表：焊絲直徑（）0.81.21.6電弧電壓（V）181920焊接電流（A）100-110120-135140-180（2） 焊接回路電感，電感主要作用：a 調節(jié)短路電流增長速度di/dt, di/dt過小發(fā)生大顆粒飛濺至焊絲大段爆斷而使電弧熄滅，di/dt 過大則產生大量小顆粒金屬飛濺。b 調節(jié)電弧燃燒時間控制母材熔深。c 焊接速度。焊接速度過快會引起焊縫兩側吹邊，焊接速度過慢容易發(fā)生燒穿和焊縫組織粗大等缺陷。d 氣體流量大小取決于接頭型式板厚、焊接規(guī)范及作業(yè)條件等因素。通常細絲焊接時氣流量為5-15 L/min，粗絲焊接時為20-25 L/min。e 焊絲伸長度。合適的焊絲伸出長度應為焊絲直徑的10-20倍。焊接過程中，盡量保持在10-20范圍內，伸出長度增加則焊接電流下降，母材熔深減小，反之則電流增大熔深增加。電阻率越大的焊絲這種影響越明顯。f 電源極性。CO2電弧焊一般采用直流反極性時飛濺小，電弧穩(wěn)定母材熔深大、成型好，而且焊縫金屬含氫量低。2、 細顆粒過渡。（1） 在CO2氣體中，對于一定的直徑焊絲，當電流增大到一定數(shù)值后同時配以較高的電弧壓，焊絲的熔化金屬即以小顆粒自由飛落進入熔池，這種過渡形式為細顆粒過渡。 細顆粒過渡時電弧穿透力強母材熔深大，適用于中厚板焊接結構。細顆粒過渡焊接時也采用直流反接法。（2） 達到細顆粒過渡的電流和電壓范圍：焊絲直徑（mm）電流下限值（A）電弧電壓（V）1.230034- 351.64002.0500隨著電流增大電弧電壓必須提高，否則電弧對熔池金屬有沖刷作用，焊縫成形惡化，適當提高電弧電壓能避免這種現(xiàn)象。然而電弧電壓太高飛濺會顯著增大，在同樣電流下，隨焊絲直徑增大電弧電壓降低。CO2細顆粒過渡和在氬弧焊中的噴射過渡有著實質性差別。氬弧焊中的噴射過渡是軸向的,而CO2中的細顆粒過渡是非軸向的，仍有一定金屬飛濺。另外氬弧焊中的噴射過渡界電流有明顯較變特征。（尤其是焊接不銹鋼及黑色金屬）而細顆粒過渡則沒有。3、 減少金屬飛濺措施：（1） 正確選擇工藝參數(shù)，焊接電弧電壓：在電弧中對于每種直徑焊絲其飛濺率和焊接電流之間都存在著一定規(guī)律。在小電流區(qū)，短路過渡飛濺較小，進入大電流區(qū)（細顆粒過渡區(qū)）飛濺率也較小。（2） 焊槍角度：焊槍垂直時飛濺量最少，傾向角度越大飛濺越大。焊槍前傾或后傾最好不超過20度。（3） 焊絲伸出長度：焊絲伸出長對飛濺影響也很大，焊絲伸出長度從20增至30，飛濺量增加約5%，因而伸出長度應盡可能縮短。 4、 保護氣體種類不同其焊接方法有區(qū)別。（1） 利用CO2氣體為保護氣的焊接方法為CO2電弧焊。在供氣中要加裝預熱器。因為液態(tài)CO2在不斷氣化時吸收大量熱能，經(jīng)減壓器減壓后氣體體積膨脹也會使氣體溫度下降，為了防止CO2氣體中水分在鋼瓶出口及減壓閥中結冰而堵塞氣路，所以在鋼瓶出口及減壓之間將CO2氣體經(jīng)預熱器進行加熱。（2） CO2Ar氣作為保護氣的焊接方法MAG焊接法，稱為物性氣體保護。此種焊接方法適用于不銹鋼焊接。（3） Ar作為氣體保護焊的MIG焊接方法，此種焊接方法適用于鋁及鋁合金焊接。五、基本操作技術1、 注意事項（1）電源、氣瓶、送絲機、焊槍等連接方式參閱說明書。（2）選擇正確的持槍姿勢： a 身體與焊槍處于自然狀態(tài)，手腕能靈活帶動焊槍平移或轉動。 b 焊接過程中軟管電纜最小曲率半徑應大于300m/m焊接時可任意拖動焊槍。 c 焊接過程中能維持焊槍傾角不變還能清楚方便觀察熔池。d 保持焊槍勻速向前移動，可根據(jù)電流大小、熔池的形狀、工件熔和情況調整焊槍前移速度，力爭勻速前進。2、 基本操作（1） 檢查全部連接是否正確，水、電、氣連接完畢合上電源，調整焊接規(guī)范參數(shù)。（2） 引?。篊O2氣體保護焊采用碰撞引弧，引弧時不必抬起焊槍，只要保證焊槍與工作距離。 a 引弧前先按遙控盒上的點動開關或焊槍上的控制開關將焊絲送出槍嘴，保持伸出長度10 15 mm。b 將焊槍按要求放在引弧處，此時焊絲端部與工件未接觸，槍嘴高度由焊接電流決定。c 按下焊槍上控制開關，焊機自動提前送氣，延時接通電源，保持高電壓、慢送絲，當焊絲碰撞工件短路后自然引燃電弧。短路時，焊槍有自動頂起的傾向，故引弧時要稍用力下壓焊槍，防止因焊槍抬起太高，電弧太長而熄滅。3、 焊接引燃電弧后，通常采用左焊法，焊接過程中要保持焊槍適當?shù)膬A斜和槍嘴高度，使焊接盡可能地勻速移動。當坡口較寬時為保證二側熔合好，焊槍作橫向擺動。焊接時，必須根據(jù)焊接實際效果判斷焊接工藝參數(shù)是否合適。看清熔池情況、電弧穩(wěn)定性、飛濺大小及焊縫成形的好壞來修正焊接工藝參數(shù)，直至滿意為止。4、 收弧焊接結束前必須收弧。若收弧不當容易產生弧坑并出現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷。焊接結束前必須采取措施。（1）焊機有收弧坑控制電路。焊槍在收弧處停止前進，同時接通此電路，焊接電流電弧電壓自動減小，待熔池填滿。（2） 若焊機沒有弧坑控制電路或因電流小沒有使用弧坑控制電路。在收弧處焊槍停止前進，并在熔池未凝固時反復斷弧、引弧幾次，直至填滿弧坑為止。操作要快，若熔池已凝固才引弧，則可能產生未熔合和氣孔等缺陷。第五節(jié) 等離子切割機一、等離子弧切割方法：利用等離子弧高速、高溫和高能的等離子氣流加熱并熔化金屬，再借助某種氣體介質排除熔化了的金屬而形成割口。由于等離子弧能量集中，所以割件的熱影響區(qū)小，熱變形小，切割速度隨割件厚度增加面減慢。等離子弧可切割所有金屬材料，特別適用于火焰切割無法切割的高合金鋼和有色金屬。二、割槍的組成：等離子發(fā)生器、導電咀、導電極、氣體分配器、陶瓷、噴咀。三、本公司切割機型號、連接方法、面板調節(jié)旋鈕的作用和調節(jié)方法（詳見說明書）。四、切割工藝1、切割氣體 空氣等離子弧切割采用壓縮空氣作為切割氣體。2、切割規(guī)范 包括切割電流、切割速度、氣體流量及參數(shù)。（1）切割電流 電流大小與割件材質和厚度有關，切割電流隨割件厚度增加而增大電流。（2）切割速度 切割速度取決于割件材質厚度、切割電流。切割速度快慢嚴重影響切口質量，速度過快，等離子弧來不及熔化金屬。（3）噴嘴高度 噴嘴離割件的高度與割炬結構有關，一般金屬表面2-4mm。（4）氣體流量 影響著電弧壓縮程度和吹除熔化金屬的效果，流量過大，電弧趨于不穩(wěn)定，氣流過小無法吹除熔化金屬，甚至燒壞導電嘴。等離子弧切割規(guī)范見下表：低碳鋼空氣等離子切割規(guī)范板材厚度（mm）導電嘴孔徑（mm）切割電流（A）氣體流量（L/min）切割速度（m/min）613080.24101240700.30202100700.35302.5125700.30不銹鋼空氣等離子切割規(guī)范613080、2.5101.240700、2.5202.5100700、2.0303125700、2.0鋁及鋁合金空氣等離子切割規(guī)范61.240100、30101.5100700、30202.5125700、25303.5125700、25等離子割炬（詳見說明書）五、使用過程中焊機發(fā)生的故障及排除方法（詳見說明書）。第二章 弧 焊 電 源第一節(jié)弧焊電源的種類一、 弧焊電源在電弧焊中的作用不同材料、不同結構的工件，需要采用不同的電弧焊工藝方法，而不同的電弧焊工藝方法則需用不同的電弧焊機。例如：操作方便、應用最為廣泛的焊條電弧焊，需要由對電弧供電的電源裝置、和焊鉗組成的手弧焊機；鍋爐、化工、造船等工業(yè)廣為使用的埋弧焊，需要由電源裝置和、控制箱和焊車等組成的埋弧焊機；適用于焊接化學性活潑金屬的氣體保護電弧焊，需要由電源裝置、控制箱、焊車（自動焊）或送絲機構（半自動焊）、焊槍、氣路和水路系統(tǒng)等組成的氣體保護電弧焊；適用于焊接高熔點金屬的等離子弧焊，則需要由電源裝置、控制系統(tǒng)、焊槍或焊車（自動焊）、氣路和水路系統(tǒng)等組成的等離子弧焊機。由上述可知，各種電弧焊方法所需的供電裝置即弧焊電源是電弧焊機的重要組成部分，是對焊接電弧供給電能的裝置，它應滿足電弧焊所要求的電氣特性，這正是本課程將要系統(tǒng)講述的內容。與弧焊電源配套的其它裝置和設備部分，將在焊接方法和設備課程中講述。顯然，弧焊電源電氣性能的優(yōu)劣，在很大程度上決定了電弧焊機焊接過程的穩(wěn)定性。沒有先進的弧焊電源，要實現(xiàn)先進的焊接工藝和焊接過程自動化也是難以辦到的。因此，應該對弧焊電源的基本理論、結構特點和電氣性能進行深入的研究，真正了解和正確使用弧焊電源，進而研制出新型的弧焊電源，使焊接質量和生產效率得到進一步提高。二、弧焊電源的種類弧焊電源種類很多，其分類方法也不盡相同。本書按弧焊電源輸出的焊接電流波形的形狀將弧焊電源分為交流弧焊電源、直流弧焊電源和脈沖弧焊電源三種類型。每種類型的弧焊電源根據(jù)其結構特點不同又可分為多種形式。如圖所示。弧焊變壓器 交流弧焊電源 矩形波弧焊電源弧焊電源一 - 脈沖弧焊電源 弧焊發(fā)電機 直流弧焊電源 弧焊整流器 絕緣柵雙極晶體管IGBT 逆變式弧焊電源 晶閘模式 晶體管式三、常見弧焊電源的特點和用途1、交流弧焊電源交流弧焊電源包括工頻交流弧焊電源（弧焊變壓器）、矩形波交流弧焊電源。下面分述其特及用途。（1） 工頻交流弧焊電源 即是弧焊變壓器，它把電網(wǎng)的交流電變成適合于電弧焊的低電壓交流電，它由變壓器、電抗器等組成?；『缸儔浩骶哂薪Y構簡單、易造易修、成本低、磁偏吹小、空載損耗小、噪聲小等優(yōu)點。但其輸出電流波形為正弦波，因此，電弧穩(wěn)定性較差，功率因數(shù)低，一般用于焊條電弧焊、埋弧焊和鎢極惰性氣體保護電弧焊等方法。（2） 矩形波交流弧焊電源 它是利用半導體控制技術來獲得矩形交流電流的。由于輸出電流過零點時間短，電弧穩(wěn)定性好，正負半波通電時間和電流比值可以自由調節(jié)，此特點適合于鋁及鋁合金鎢極氬弧焊。 2、直流弧焊電源（1） 直流弧焊發(fā)電機 一般由特種直流發(fā)電機、調節(jié)裝置和指示裝置等組成。按驅動動力的不同，直流弧焊發(fā)電機可分為兩種：以電動機驅動的并與發(fā)電機組成一體的稱為直流弧焊電動發(fā)電機；以柴（汽）油驅動并與發(fā)電機組成一體的，稱為直流弧焊柴（汽）油發(fā)電機。它與弧焊整流器相比，制造復雜，噪聲及空載損耗大，效率低，價格高；但其抗過載能力強，輸出脈動小，受電網(wǎng)電壓波動的影響小，一般用于堿性焊條電弧焊。（2） 弧焊整流器 是由變壓器、整流器及為獲得所需外特性的調節(jié)裝置、指示裝置等組成。它把電網(wǎng)交流電經(jīng)降壓整流后獲得直流電。與直流弧焊發(fā)電機相比，它具有制造方便、價格低、空載損小、噪聲小等優(yōu)點。而且大多數(shù)弧焊整流器可以遠距離調節(jié)焊接工藝參數(shù)，能自動補償電網(wǎng)電壓波動對輸出電壓和電流的影響。它可作為各種弧焊方法的電源。 （3）逆變式弧焊電源 它把單相（或三相）交流電經(jīng)整流后，由逆變器轉變?yōu)閹装僦翈兹f赫茲的中頻交流電，降壓后輸出交流或直流電。整個過程由電子電路控制，使電源獲得符合要求的外特性和動特性。它具有高效節(jié)能、重量輕、體積小、功率因數(shù)高等優(yōu)點，可應用于各種弧焊方法 是一種很有前途的普及型弧焊電源。順便指出，逆變式弧焊電源既可以輸出交流電，又可以輸出直流電。但目前常用后種形式。因此又可把它稱為逆變式弧焊整流器。4、脈沖弧焊電源 焊接電流以低頻調制脈沖方式饋送，一般由普通的弧焊電源與脈沖發(fā)生電路組成。它具有效率高、輸入線能量較小、線能量調節(jié)范圍寬等優(yōu)點。它主要用于氣體保護電弧焊和等離子弧焊。四、弧焊電源的現(xiàn)狀及發(fā)展方向焊接技術的發(fā)展是與近代工業(yè)和科學技術的發(fā)展緊密相聯(lián)的。弧焊電源又是弧焊技術發(fā)展水平的主要標志，它的發(fā)展與弧焊技術的發(fā)展也是互相促進、密切相關的。1、早期的弧焊電源1802年俄國學者發(fā)現(xiàn)了電弧放電現(xiàn)象。并指出利用電弧熱熔化金屬的可能性。但是電弧真正應用于工業(yè)生產，則是在1892年出現(xiàn)了金屬極電弧焊接方法以后。當時電力工業(yè)發(fā)展較快，弧焊電源本身也有了很大的改進，到20世紀20年代除直流弧焊發(fā)電機外，已開始應用結構簡單、成本低廉的弧焊變壓器。2、焊接方法的發(fā)展隨著工業(yè)生產的進一步發(fā)展，不但需要焊接的產品數(shù)增加了，而且許多產品對焊接質量要求也提高了，加之焊接冶金科學的發(fā)展，20世紀30年代在薄藥皮焊條的基礎上研制成功了焊接性能優(yōu)良的厚藥皮焊條，更顯示了焊接方法的優(yōu)越性。這個時期由于機器制造、電機制造工業(yè)及電力拖動、自動控制等新科學技術的發(fā)展，也為實現(xiàn)焊接過程機械化、自動化提供了物質條件和技術條件，于是在30年代后期，研制成功了自動埋弧焊。20世紀40年代初，由于航空、核能等技術的發(fā)展，迫切需要輕金屬或合金，如鋁、鎂、鈦、鋯及其合金等。這些材料的化學性能活潑，產品對焊接質量的要求又很高，氬弧焊就是為了滿足上述要求而發(fā)展起來的新的焊接方法。50年代又相繼出現(xiàn)了CO2焊等各種氣體保護電弧焊，以及隨后出現(xiàn)的焊接高熔點金屬材料的等離子弧焊。3、弧焊電源的發(fā)展各種焊接方法的問世，促進了弧焊電源的飛速發(fā)展，20世紀40年代開始出現(xiàn)了用硒片制成的弧焊整流器。到了60年代由于大容量的硅整流器件、晶閘管的問世，為發(fā)展新的弧焊整流器開辟了道路。70年代以來又相繼成功研制了脈沖弧焊電源、逆變式弧焊電源、矩形波交流弧焊電源。4、弧焊電源的發(fā)展方向弧焊電源的飛速發(fā)展，不僅表現(xiàn)在弧焊電源種類的大量增加，還表現(xiàn)在廣泛應用電子技術、控制技術、電子計算機技術等方面的理論知識和最新成就，來不斷提高弧焊電源的質量，改善其電氣性能。例如，采用單旋鈕調節(jié)，即用一個旋鈕就可以對電弧電壓、焊接電流和短路電流上升速度等同時進行調節(jié)并獲得最佳配合；通過電子控制電路獲得多種形狀的外特性，以適應各種弧焊工藝的需要；提供多種電壓、電流波形，以滿足某些弧焊工藝的特殊需要；采用電壓和溫度補償控制；設置電流遞增和電流衰減環(huán)節(jié)，以防止引弧沖擊和提高填滿弧坑的質量；采用計算機控制，具有記憶、預置焊接參數(shù)和在焊接過程中自動變換焊接參數(shù)等功能，使弧焊電源智能化。第二節(jié) 逆變弧焊電源一、 什么是逆變在生產實踐中，需要利用電子電路把直流電變成交流電，這種對應于整流的逆向過程就定義為逆變。自70年代以來，隨著電子技術和大功率快速開頭器件的不斷發(fā)展，逆變技術除了應用在電工、電熱、電化學等方面之外，已逐步引進焊接領域。逆變式弧焊電源（或稱為弧焊逆變器）于1981年首次出現(xiàn)在國際焊接與切割博覽會上。由于逆變式弧焊電源具有節(jié)省材料和電能等突出優(yōu)點，現(xiàn)在各種類型的弧焊逆變器已相繼研制成功，并逐步應用于各種弧焊方法，因此弧焊逆變器是一種很有發(fā)展前途的新型弧焊電源。1、弧焊逆變器的組成及其作用弧焊逆變器是電子控制的弧焊電源中的一種新類型。因此它的組成、基本原理與通常的電子控制弧焊電源相比在本質上是基本相同的，一般都采用閉環(huán)反饋系統(tǒng)控制它的電氣性能，即控制它的外特性和動特性?；『改孀兤鞯幕窘M成框圖如圖所示。它的主要組成及其作用如下：供電系統(tǒng)變壓器焊接輸出電子功率開關系統(tǒng) 輔助電源電子控制系統(tǒng)檢測電路 給定電路 弧焊逆變器的基本組成框圖（1）主電路： 由供電系統(tǒng)、電子功率系統(tǒng)和焊接電弧等組成。 a 供電系統(tǒng) 把工頻交流電經(jīng)整流器變換為直流電供給電子功率開關系統(tǒng)（逆變器）。 此外還通過變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓系統(tǒng)對電子控制系統(tǒng)提供所需的各種直流電壓。 b 電子開關系統(tǒng) 是弧焊逆變器的逆變器主電路，起著變換電參數(shù)（電壓、電流及波形）的作用。并以低電壓大電流向焊接電弧提供所需的電氣性能和工藝參數(shù)。這里必須指出，一個電子功率系統(tǒng)，其本身并不能焊接，必須與電子控制系統(tǒng)結合起來才能焊接。也就是說，只有兩者的結合才能對焊接電弧提供所需要的電氣性能和焊接參數(shù)。（3） 電子控制系統(tǒng) 對電子功率開關系統(tǒng)提供足夠大的、按電弧所需變化規(guī)律的開關脈沖信號驅動逆變主電路的工作。確切地說，它用于產生焊接電弧所需的靜（外）特性和動特性。其主要組成是靜態(tài)單元和動態(tài)單元。電子控制系統(tǒng)往往包括驅動電路。（4） 反饋給定系統(tǒng) 由檢測電路、給定電路、比較放大電路等組成。檢測電路主要作用是提取電弧電壓和電流的反饋信號；給定電路用于提供給定信號，決定對電弧提供焊接工藝參數(shù)的電流大??；與電子控制系統(tǒng)一起，實現(xiàn)對弧焊逆變器的閉環(huán)控制，并使它獲得所需外特性和動特性。2、弧焊逆變器的基本工作原理在供電系統(tǒng)中，單相或三相交流電網(wǎng)電壓，經(jīng)輸入整流器整流和濾波器濾波后獲得逆變器所需的平滑的直流電壓。該直流電壓在電子功率開關系統(tǒng)中經(jīng)逆變器的大功率開關器件（晶閘管、晶體管、場效應管或IGBT）組成的交替開關作用，變成幾千至幾萬赫的中高頻電流，再經(jīng)過中高頻變壓器降至適合于焊接的幾十伏低電壓，并借助于電子控制系統(tǒng)的控制電路和給定反饋電路及焊接回路的阻抗，獲得焊接工藝所需的外特性和動特性。如果需要采用直流電進行焊接，還需經(jīng)輸出整流器整流和濾波，把中高頻交流電變成直流輸出?；『改孀兤髦麟娐返幕竟ぷ髟砜梢詺w納為：工頻交流直流逆變?yōu)橹懈哳l交流降壓二次整流直流輸出。 二、逆變的目的弧焊逆變器與弧焊變壓器、直流弧焊發(fā)電機、弧焊整流器等傳統(tǒng)弧焊電源的各項技術指標比較可歸納出如下優(yōu)點：（1） 高效節(jié)能 弧焊逆變器由于體積小，銅耗和鐵耗隨耗用材料減少而大為降低無功功率損耗減少。因此，這種弧焊電源的效率高，可以達到80%90%，功率因數(shù)可達0.99；空載損耗極小，比傳統(tǒng)弧焊電源節(jié)電1/3以上。（3） 體積小、重量輕 中頻變壓器的重量僅為傳統(tǒng)弧焊電源降壓變壓器的幾十分之一；整機重量僅為傳統(tǒng)弧焊電源的1/51/10；整機體積也只有傳統(tǒng)弧焊電源的1/3左右。（4） 具有良好的動特性和弧焊工藝性能 它采用電子控制電路，可以根據(jù)不同的焊接工藝要求設計出合適的外特性，并保證具有良好的動特性，從而可進行各種位置的焊接，獲得良好的焊接工藝性能。（4）可用微機或單旋鈕控制調節(jié)焊接工藝參數(shù)。a 根據(jù)材料性質決定焊機的型號。b 根據(jù)材料厚度決定焊機的功率大小。c 依據(jù)焊接要求、工藝特點、焊縫的位置、長短決定焊機型號及功率大小。（5）設備費用較低，但對制造技術要求較高。第三節(jié) 弧焊電源的一般技術要求一、焊接對電弧的要求：1、 方便起弧 起弧是弧焊的先決條件。焊機的起弧難易度是焊機性能的主要參數(shù)之一，能否方便起弧決 定了焊機性能的優(yōu)劣；起弧的難易也直接影響焊接的效果。2、 電弧放電穩(wěn)定 穩(wěn)定燃燒的電弧是良好焊接的保障。電弧是一種氣體放電形式，良好的氣體氛圍和穩(wěn)定的輸出電流是保持電弧穩(wěn)定的重要條件。一般而言，手弧焊機焊接所需氣體氛圍由焊條上藥皮受熱產生，埋弧焊機則由顆粒狀焊劑層受熱產生；而氬弧焊、CO2氣體保護焊則由隨機的氣體瓶提供。3、 弧長可在一定范圍變化。由于焊接是一個動態(tài)過程，由于人手的抖動、焊條的燃燒，焊條與工件間的距離不可避免地要發(fā)生改變，要持續(xù)焊接，達到良好的焊接效果，就不能讓電弧熄滅，即要求電弧的長度在一定的距離范圍內改變時電弧不熄滅