大連理工焊接與水火成型實(shí)驗(yàn)

1、姓 名： 黃達(dá)泉 報(bào)名編號(hào)： 201203178394 學(xué)習(xí)中心： 河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 層 次： 高 起 專 專 業(yè)： 船舶與海洋工程 實(shí)驗(yàn)1：焊條電弧焊的引弧及運(yùn)條 焊條電弧焊是利用焊條與工件間產(chǎn)生的電弧熱，將工件熔化而進(jìn)行焊接的。 電弧在焊條與被焊工件之間燃燒，電弧熱使工件和焊條同時(shí)熔化成為熔池，焊條金屬熔滴借重力和電弧氣體吹力的作用逐漸過(guò)渡到熔池當(dāng)中。電弧熱還使焊條的藥皮熔化或燃燒。藥皮燃燒后與液體金屬起物理化學(xué)作用，所形成的熔渣和氣體可防止空氣中氧、氮、氫的侵入，起保護(hù)熔化金屬的作用。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解焊條電弧焊的設(shè)備及操作；2、掌握引燃電弧和運(yùn)條的技術(shù)要點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1、焊機(jī)：

2、分為直流焊機(jī)和交流焊機(jī)，即采用直流電源的焊機(jī)和采用交流電源的焊機(jī)。2、焊條：焊條在焊接回路中可以傳導(dǎo)電流，作為引燃電弧的一個(gè)電極，同時(shí)焊條還起著填充金屬的作用。在焊接熱源的作用下，焊條熔化以熔滴的形式進(jìn)入熔池，與熔化的母材共同組成焊縫。焊條的主要分類：（1） 結(jié)構(gòu)鋼焊條：用于焊接低碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼；（2） 不銹鋼焊條：用于焊接不銹鋼和熱強(qiáng)鋼；（3）鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條：焊接珠光體耐熱鋼；（4）堆焊焊條：用于堆焊工藝，以獲得具有紅硬性、耐磨性、耐蝕性的堆焊層；（5）低溫鋼焊條：用于焊接在低溫下工作的焊接構(gòu)件，其熔敷金屬具有不同的低溫工作能力；（6）鑄鐵焊條：用于焊補(bǔ)鑄鐵構(gòu)件；（7）鎳及鎳合金焊條

3、：用于焊接鎳及其合金；（8）銅及銅合金焊條：用于焊接銅及銅合金；（9）鋁及鋁合金焊條：用于焊接鋁及鋁合金。焊條由（焊芯）和（藥皮）組成。（1）焊芯 作為焊縫的填充金屬，焊芯的作用之一是作為電極導(dǎo)電，同時(shí)它也是形成焊縫金屬的主要材料，因此焊芯的質(zhì)量直接影響到焊縫的性能，其材料一般是特制的優(yōu)質(zhì)鋼，其含碳量及硫、磷有害雜質(zhì)都有極嚴(yán)格的限制。 常見(jiàn)的焊接用焊芯的牌號(hào)，如H08、H08MnA、H08Mn2SiA等。其中“H”表示焊條的“焊”，緊接著的兩位數(shù)字表示其含碳量的范圍，如08表示含碳量為0.08%左右，以后的字母和數(shù)字則表示焊芯的主要合金元素名稱和含量范圍，如H08Mn表示Mn含量在0.8%1.

4、1%范圍內(nèi)。帶有字母“A”的焊芯，表示其S、P含量更低，不超過(guò)0.03%，稱為優(yōu)質(zhì)焊絲。（2）藥皮。藥皮的主要成分及作用包括：（穩(wěn)弧，一般含有低電離勢(shì)的物質(zhì)具都有穩(wěn)弧作用，通常稱為穩(wěn)弧劑），常用的有碳酸鉀、鉀水玻璃、大理石、長(zhǎng)石等。（造氣，藥皮中的有機(jī)會(huì)和碳酸鹽在焊接中產(chǎn)生氣體，起到隔離空氣，保護(hù)焊接區(qū)的作用，稱為造氣劑），常用的有木粉、淀粉、大理石、菱苦土等。（造渣，藥皮中某些物質(zhì)在溶化時(shí)形成具有一定無(wú)理化學(xué)性能的熔渣，從而保護(hù)焊接熔池和熔接金屬，稱為造渣劑），常用的有鈦鐵礦、金紅石、大理石、石英砂。（脫氧，降低藥皮和熔渣中的氧化性，和減少金屬中的氧稱為脫氧劑，），焊接鋼時(shí)，常用的有錳鐵、鈦

5、鐵、硅鐵、鋁粉等。（合金化，補(bǔ)償焊接時(shí)的金屬燒損獲得必要的合金成分），通常選鐵合金或金屬粉。（粘接，將藥皮材料涂鋪到焊芯，并使藥皮具有一定的強(qiáng)度），常用的是鈉水玻璃，或者是鈉水玻璃與鉀水玻璃的混合溶液。（成型，加入某些物質(zhì)使藥皮具有一定的塑形彈性和流動(dòng)性，以至于壓制時(shí)，是焊條表面光滑不開(kāi)裂），常用的有白泥、云母、鈦白粉、糊精等。3、防護(hù)面罩 分為兩種：手持型和頭盔型4、敲渣錘5、角磨機(jī)6、鋼板尺7、試驗(yàn)用的鋼板三、電弧的引燃和運(yùn)條1、引弧 引弧是焊接過(guò)程中頻繁進(jìn)行的動(dòng)作，引弧技術(shù)直接影響到焊接質(zhì)量，因此必須認(rèn)真對(duì)待予以重視。焊接開(kāi)始時(shí)，將焊條末端輕輕接觸工件，然后迅速離開(kāi)，保持一定距離后產(chǎn)生電

6、弧的過(guò)程稱為引弧。 電弧焊時(shí)有兩種引弧方式，一種是接觸式引弧，適用于（ 熔化極電弧焊 ）方法，另一種是非接觸式引弧，適用于（ 非熔化極電弧焊 ）方法。焊條電弧焊采用接觸式引弧法引弧，具體的操作又分為（ 直擊法引弧 ）和（ 劃擦發(fā)引弧 ）。 （1）直擊法引弧直擊引弧法較難掌握，一般容易發(fā)生電弧熄滅或短路現(xiàn)象，這是由于沒(méi)有掌握好焊條離開(kāi)焊件時(shí)的速度和焊條與工件表面的距離而引起的，如果動(dòng)作太快或焊條提得太高，就不能引燃電弧，或電弧只燃燒一瞬間就熄滅。（2）劃擦法引弧劃擦法引弧與劃火柴的動(dòng)作相似，先將焊條末端對(duì)準(zhǔn)焊件，然后將焊條在焊件表面劃擦一下，當(dāng)電弧產(chǎn)生后金屬還沒(méi)有熔化的一瞬間，立即拉開(kāi)電弧，使焊

7、條末端與被焊金屬表面的距離維持在34mm。2、 運(yùn)條常見(jiàn)的運(yùn)條方法有以下幾種：（1）（直線型運(yùn)條法） 使用這種方法焊接時(shí)，要保持一定的電弧長(zhǎng)度，焊條沿焊接方向做不擺動(dòng)的前移，由于焊條不用橫向擺動(dòng)，電弧比較穩(wěn)定，所以能獲得較大的熔深，但焊縫寬度較小，一般用于35mm不開(kāi)坡口的對(duì)接平焊縫、多層焊的第一層焊縫和多層多道焊。（2）（直線往返運(yùn)條法）用這種方法焊接時(shí)，焊條的末端沿焊縫的縱向做來(lái)回的直線形擺動(dòng)，其特點(diǎn)是焊接速度快，焊縫窄，散熱快，適用于薄板和接頭間隙較大的多層焊的第一層焊縫的焊接。（3）（鋸齒形運(yùn)條法）用這種方法焊接時(shí)，將焊條的末端做鋸齒形連續(xù)擺動(dòng)并向前移動(dòng)，在焊縫兩邊稍停片刻以防止產(chǎn)生咬

8、邊，焊條的擺動(dòng)是為了達(dá)到必要的焊縫寬度，以及便于控制熔化金屬的流動(dòng)，以及獲得較好的焊縫質(zhì)量。（4）（月牙形運(yùn)條法）它是將焊條末端沿著焊接方向做月牙形的左右擺動(dòng)，擺動(dòng)的速度要根據(jù)焊縫的位置、接頭形式、焊縫寬度和電流大小而定，為保證焊縫兩側(cè)邊緣能夠熔透并防止產(chǎn)生咬邊現(xiàn)象，必須注意在兩側(cè)做片刻的停留，這種方法的適用范圍和鋸齒形運(yùn)條法相同，但焊縫的余高較大。（5）（三角形運(yùn)條法）它是將焊條末端做連續(xù)的三角形運(yùn)動(dòng)，并不斷向前移動(dòng)，根據(jù)適用范圍的不同分為正三角形和斜三角形兩種運(yùn)條法，正三角形法適用于（開(kāi)破口的立焊和不開(kāi)坡口的立角焊），其特點(diǎn)是（一次能焊成較厚的焊縫截面），斜三角形運(yùn)條法只適用于（平焊，仰焊

9、位置的角焊縫和開(kāi)破口的橫焊縫），其特點(diǎn)是（能借助焊條的運(yùn)條動(dòng)作來(lái)控制金屬量），使焊縫成形良好。（6）（圓圈形運(yùn)條法） 它是將焊縫末端連續(xù)的做圓圈形運(yùn)動(dòng)，并不斷向前移動(dòng)，這種運(yùn)條方法可分為正圓形和斜圓形兩種方法。 正圓形運(yùn)條法適用于（焊接較厚焊件，開(kāi)破口的平焊縫，能使熔化金屬有足夠高的溫度，能使溶解在熔池中的氫、氮等氣體有足夠的時(shí)間析出），能使熔化金屬有足夠高的溫度，使溶解在熔池中的氫、氮等氣體有足夠的時(shí)間析出，同時(shí)便于熔渣上浮。斜圓形運(yùn)條法適用于（平焊仰焊位置的角焊縫和開(kāi)破口的橫焊縫），能夠控制熔化金屬的溫度，避免下淌，有助于焊縫成形。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接實(shí)驗(yàn)電路，將試件與直流焊機(jī)的電極相連接

10、，交流焊機(jī)不區(qū)分正負(fù)極；2、夾持焊條，選擇合適的焊條，用焊鉗夾持牢固；3、打開(kāi)焊機(jī)電源，選擇并調(diào)節(jié)焊接電流；4、分別用直擊法和劃擦法引弧，要求在5秒內(nèi)引弧成功；5、在鋼板上進(jìn)行焊條電弧焊接，焊條與前進(jìn)方向保持70°80°的角度，焊條與工件之間的距離應(yīng)保持在24mm，手工送進(jìn)焊條，試驗(yàn)各種運(yùn)條方法；6、清除焊縫表面熔渣，觀察焊縫成形，記錄存在的焊接缺陷；7、交換焊機(jī)類型進(jìn)行練習(xí)；8、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉焊接電源，清理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。五、思考題這次實(shí)驗(yàn)我們學(xué)習(xí)了焊條電弧焊的引弧和運(yùn)條，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)并思考以下問(wèn)題：1、引弧、運(yùn)條的操作要點(diǎn)； 劃擦法引弧的操作要領(lǐng)：先將焊條末端對(duì)準(zhǔn)焊

11、件，然后將手腕扭轉(zhuǎn)一下，像劃火柴似的將焊條在焊件表面輕輕劃擦一下，引燃電弧，再迅速將焊條提起24mm，使電弧引燃，并保持電弧長(zhǎng)度，使之穩(wěn)定燃燒。 直擊法引弧的操作要領(lǐng)：將焊條末端對(duì)準(zhǔn)焊件，然后將手腕下彎，使焊條輕微碰一下焊件后迅速提起24mm，即引燃電弧。引弧后，手腕放平，使電弧長(zhǎng)度保持在與所用焊條直徑相適應(yīng)的范圍內(nèi)，使電弧穩(wěn)定燃燒。2、電弧燃燒狀態(tài)的描述。 嚴(yán)格地說(shuō)，電弧不是燃燒，而是一種氣體放電，電弧焊是利用焊條與工件間產(chǎn)生的電弧熱，將工件熔化而進(jìn)行焊接的。 電弧在焊條與被焊工件之間燃燒，電弧熱使工件和焊條同時(shí)熔化成為熔池，焊條金屬熔滴借重力和電弧氣體吹力的作用逐漸過(guò)渡到熔池當(dāng)中。實(shí)驗(yàn)2：

12、橫焊和立焊一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握橫焊的焊接技術(shù)特點(diǎn)及操作；2、掌握立焊的焊接技術(shù)特點(diǎn)及操作。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器和工具主要包括：1、焊機(jī)：分為直流焊機(jī)和交流焊機(jī)，即采用直流電源的焊機(jī)和采用交流電源的焊機(jī)。2、焊條：選用J422酸性焊條3、防護(hù)面罩：分為兩種：手持型和頭盔型4、敲渣錘5、角磨機(jī)6、尺7、試驗(yàn)用的鋼板三、橫焊 橫焊是焊接（垂直或傾斜平面上水平方）方向的焊縫。橫焊時(shí)，由于熔化金屬和熔渣受（重力）作用下流至下坡口面上，容易形成（未融合）和（層間夾渣），并且在上坡口面邊緣易產(chǎn)生（咬邊）。應(yīng)采用短弧焊接，并選用較小直徑焊條以及適當(dāng)?shù)倪\(yùn)條方法。 始焊端為3.2mm，終焊端為4mm

13、，終焊端放大裝配間隙的目的是克服試板在焊接過(guò)程中由于焊縫橫向收縮而使焊縫間隙變小，影響背面焊縫熔深質(zhì)量。裝配好試件后，在焊縫的始焊端和終焊端20mm內(nèi)用直徑3.2mm的焊條定位焊接，定位焊縫長(zhǎng)為1015mm。 對(duì)定位焊縫的焊接質(zhì)量要求與正式焊縫相同。 打底焊。打底的短弧焊，橫焊時(shí)由于熔渣極易下淌，嚴(yán)重影響坡口下側(cè)的熔合，同時(shí)坡口上側(cè)鈍邊由于溶化后迅速下墜，從而產(chǎn)生正面、背面焊縫的咬邊和內(nèi)凹，因此控制上側(cè)金屬的熔化下墜保護(hù)坡口下側(cè)金屬熔合良好，是板對(duì)接橫焊單面焊雙面成型的主要難點(diǎn)。 焊條與焊件的夾角為75°85°，使焊接電弧總是頂著熔池，防止熔渣超越電弧而產(chǎn)生夾渣缺陷。 填充

14、焊，焊前將前焊道焊縫表面打磨平整，焊渣清理干凈，第2條焊道為單層填充焊道，施焊時(shí)的焊條夾角與打底焊的焊條夾角基本相同。 蓋面焊。坡口邊緣熔化要均勻，熔合良好，防止焊道下墜產(chǎn)生未熔合缺陷。焊條與焊件的夾角為85°90°。四、立焊 立焊是指（ 沿 接 頭 由 上 而 下 或 者 由 下 而 上 ）焊接。立焊時(shí)，熔池金屬和熔滴因受（ 重力 ）作用具有下墜趨勢(shì)，和焊件分開(kāi)，所以容易產(chǎn)生（ 焊瘤 ）。由于熔渣的熔點(diǎn)低、流動(dòng)性強(qiáng)，熔池金屬和熔渣容易分離，不容易產(chǎn)生（ 夾渣 ）。由于熔池部分脫離熔渣的保護(hù)，所以如果操作或運(yùn)條角度不當(dāng)時(shí)，容易產(chǎn)生（ 氣孔 ）。 開(kāi)坡口的立焊。引弧部位在始焊

15、端1020mm處，電弧引燃后迅速將電弧移到定位焊縫上，預(yù)熱23秒后，將電弧壓至坡口根部，聽(tīng)到擊穿坡口根部而發(fā)出噗噗的聲音后，這時(shí)迅速提起焊條熄滅電弧，此處所形成的熔池是整條焊道的起點(diǎn)，從這一點(diǎn)開(kāi)始以后的打底層焊采用兩點(diǎn)擊穿法焊接。 兩點(diǎn)擊穿法的操作過(guò)程是，當(dāng)建立了第一個(gè)熔池后重新引弧，迅速將電弧移至熔池的左或右前方，靠近根部的坡口面上，壓低焊接電弧，以較大的焊條傾角擊穿坡口根部，然后迅速滅弧，大約經(jīng)過(guò)1秒后，在上述左或右側(cè)坡口根部熔池尚未完全凝固時(shí)再迅速引弧，并迅速將電弧移向第1個(gè)熔池的左或右前方靠近根部的坡口面上，壓低焊接電弧，以較大的焊條傾角直擊坡口根部，然后迅速滅弧。這種連續(xù)不斷的反復(fù)在

16、坡口根部左右兩側(cè)交叉擊穿的運(yùn)條方法稱為兩點(diǎn)擊穿法。 斷弧焊法每引燃熄滅電弧一次就完成一個(gè)焊點(diǎn)的焊接，其節(jié)奏應(yīng)控制在每分鐘滅弧4555次之間，操作者應(yīng)該根據(jù)坡口根部熔化的程度控制電弧的滅弧頻率，斷弧焊過(guò)程中每個(gè)焊點(diǎn)與前一個(gè)焊點(diǎn)重疊2/3，焊接速度6070mm/min。在距焊縫的始焊端1015mm處引弧，然后將電弧拉回始焊處施焊。施焊采用連弧焊法，以鋸齒或月牙形橫向擺動(dòng)運(yùn)條，施焊時(shí)焊條與焊板垂直面的夾角為5565度，為了防止出現(xiàn)焊縫中間高兩側(cè)凹的現(xiàn)象，焊條從坡口一側(cè)擺動(dòng)到另一側(cè)時(shí)應(yīng)該稍快些，并在坡口兩側(cè)稍作停頓。同時(shí)焊接電弧要短，防止空氣侵入焊縫熔池產(chǎn)生氣孔和夾渣。填充層焊完后的焊道表面應(yīng)該平滑整

17、齊，不得破壞坡口邊緣，填充金屬表面與母材相差約0.51.5mm。蓋面焊采用連弧焊法，用月牙形或鋸齒形擺動(dòng)運(yùn)條，焊條擺動(dòng)到坡口邊緣時(shí)要穩(wěn)住電弧并稍作停留，將坡口兩側(cè)邊緣熔化并深入每側(cè)母材12mm，待液體金屬飽滿后，再將電弧運(yùn)至坡口的另一側(cè)，以避免產(chǎn)生咬邊缺陷。焊接的速度要穩(wěn)定一致，焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的搭接要均勻，焊縫的余高差符合技術(shù)要求。更換焊條前往熔池中稍填些液態(tài)金屬，然后迅速更換焊條，在弧坑前1015mm處引燃電弧，并將電弧引至弧坑處預(yù)熱，當(dāng)弧坑重新熔化所形成的熔池延伸進(jìn)入坡口兩側(cè)邊緣內(nèi)各12mm時(shí)即可進(jìn)入正常焊接。五、思考題通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)我們學(xué)習(xí)了焊條電弧焊的橫焊和立焊，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)并思考以

18、下問(wèn)題：1、橫焊和立焊時(shí)容易出現(xiàn)哪些問(wèn)題？ 橫焊時(shí)，由于熔化金屬和熔渣受重力作用下流至下坡口面上，容易形成未融合和層間夾渣，并且在上坡口面邊緣易產(chǎn)生咬邊。應(yīng)采用短弧焊接，并選用較小直徑焊條以及適當(dāng)?shù)倪\(yùn)條方法。立焊時(shí)，熔池金屬和熔滴因受重力作用具有下墜趨勢(shì)，和焊件分開(kāi)，所以容易產(chǎn)生焊瘤。由于熔渣的熔點(diǎn)低、流動(dòng)性強(qiáng)，熔池金屬和熔渣容易分離，不容易產(chǎn)生夾渣。由于熔池部分脫離熔渣的保護(hù)，所以如果操作或運(yùn)條角度不當(dāng)時(shí)，容易產(chǎn)生氣孔。2、 橫焊的操作特點(diǎn)？橫焊時(shí)的特點(diǎn)是：(1)金屬受重力作用而下淌至下側(cè)坡口上，容易造成未熔合和夾渣。因此，應(yīng)采用較小直徑的焊條和短弧施焊。(2)熔化金屬與熔渣較容易分清。(3

19、)采用多層多道焊，能比較容易地防止鐵水下淌，但外觀不易整齊。(4)為了避免熔池金屬下淌，有利于焊縫成型，厚板橫焊時(shí)，下面焊件可不開(kāi)坡口或坡口角度小于上面焊件。(5)在坡口上邊緣容易形成咬邊，下邊緣容易形成下墜。操作時(shí)應(yīng)在坡口上邊緣稍作停留，并以選定的焊接速度焊至坡口下邊緣，作微小的橫拉穩(wěn)弧動(dòng)作，然后迅速帶至上坡口，勻速進(jìn)行。 橫焊時(shí)，由于重力作用，熔化金屬容易下淌而產(chǎn)生各種缺陷。因此，應(yīng)采用短弧焊接，并民選用較細(xì)的焊條和較小的電流強(qiáng)度，以及適當(dāng)?shù)倪\(yùn)條方法，否則難以獲得良好的焊縫成形3、立焊的操作特點(diǎn)？ 立焊操作方法有兩種：一種是由下向上施焊，稱為向上立焊；另一種是由上向下施焊，稱為向下立焊。1

20、、 向上立焊操作要領(lǐng)l）焊接時(shí)應(yīng)選用較小直徑的焊條（2.5mm4mm），較小的焊接電流（比平對(duì)接焊小10%15%)，這樣熔池體積小，冷卻凝固快，可以減少和防止熔化金屬下淌。2） 采用短弧焊接，電弧長(zhǎng)度不大于焊條直徑，利用電弧吹力托住熔池，同時(shí)短弧操作利于熔滴過(guò)渡。3） 焊條工作角度為90°，前傾角為-10-30°，即焊條向焊接方向的反方向傾斜，這樣電弧吹力對(duì)熔池產(chǎn)生向上的推力，防止熔化金屬下淌。4）為便于右手操作和觀察熔池情況，焊工身體不要正對(duì)焊縫，要略向左偏。2、向下立焊法向下立焊法只適用于薄板和不甚重要結(jié)構(gòu)的焊接，因向下立焊比向上立焊熔化金屬及熔渣更易下墜，焊縫易產(chǎn)生夾

21、渣和氣孔等缺陷。向下立焊法的特點(diǎn)是焊接速度快熔深淺，熔寬窄，不易燒穿，焊縫成形美觀，操作簡(jiǎn)單，但需要熱練掌握操作技巧。其操作要點(diǎn)如下：l）焊接電流應(yīng)適中，保證熔合良好；2） 焊接時(shí)，使焊條垂直于焊件表面用直擊法引弧，運(yùn)條采用較大焊條前傾角，約為3040°，利用電弧吹力托住熔池，防止熔池下淌； 3）采用直線形運(yùn)條法，盡量避免橫向擺動(dòng)，但有時(shí)也可稍作橫向擺動(dòng)，以利于焊縫兩側(cè)與母材熔合良好。向下立焊法最好使用熔渣粘度較大的向下立焊專用焊條。除使用交流焊接電源外，普通直流弧焊電源都應(yīng)使用直流反接法焊接。實(shí)驗(yàn)3、焊接變形的計(jì)算及測(cè)量 當(dāng)金屬物體的溫度發(fā)生變化或發(fā)生相變時(shí)，它的形狀和尺寸就要發(fā)生

22、變化。焊接是一個(gè)溫度迅速升高又迅速降低的過(guò)程，因此焊接后構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生一定的變形，焊接殘余變形是指焊后殘存于結(jié)構(gòu)中的變形。 船舶制造中大量的焊接工作帶來(lái)了一系列的問(wèn)題，其中焊接變形是主要的問(wèn)題之一，焊接變形嚴(yán)重影響了造船精度，往往需要焊后矯正，浪費(fèi)人力物力和時(shí)間，甚至導(dǎo)致分段合攏的困難，因此必須加以研究和控制。焊接殘余變形主要有以下幾種表現(xiàn)形式：（1）縱向收縮變形表現(xiàn)為焊后構(gòu)件在焊縫長(zhǎng)度方向上發(fā)生收縮，使長(zhǎng)度縮短。（2）橫向收縮變形表現(xiàn)為焊后構(gòu)件在垂直焊縫長(zhǎng)度方向上發(fā)生收縮。（3）撓曲變形是指構(gòu)件焊后發(fā)生撓曲。撓曲可以由縱向收縮引起，也可以由橫向收縮引起。（4）角變形表現(xiàn)為焊后構(gòu)件的平面圍繞焊縫產(chǎn)

23、生角位移。（5）波浪變形指構(gòu)件的平面焊后呈現(xiàn)出高低不平的波浪形式，這是一種在薄板焊接時(shí)易于發(fā)生的變形形式。（6）錯(cuò)邊變形指由焊接所導(dǎo)致的構(gòu)件在長(zhǎng)度方向或厚度方向上出現(xiàn)錯(cuò)位。1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)進(jìn)行鋼板的對(duì)接焊接實(shí)驗(yàn)，測(cè)量并計(jì)算焊接橫向收縮變形和角變形，定量研究焊接結(jié)構(gòu)的變形并分析其原因。二、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器和工具主要包括：1、 焊機(jī)：采用直流焊條電弧焊焊機(jī)。2、 焊條：采用J422酸性焊條。3、防護(hù)面罩：采用手持型防護(hù)面罩4、敲渣錘5、角磨機(jī)6、數(shù)字式游標(biāo)卡尺7、樣沖8、粉筆9、鋼板尺三、焊接變形的測(cè)量及計(jì)算1、焊接變形的測(cè)量實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）用角磨機(jī)將焊縫附近12cm范圍內(nèi)

24、清理干凈，避免油、銹、水帶來(lái)的不利影響；（2）把兩塊需要對(duì)接的鋼板平放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，留出12mm的間隙；（3）定位焊。裝配好試件后，選擇合適的焊條，調(diào)整焊接電流參數(shù)，在焊縫的始焊端和終焊端20mm內(nèi)用直徑3.2mm的J422焊條進(jìn)行定位焊接，定位焊縫長(zhǎng)為1015mm。對(duì)定位焊縫的焊接質(zhì)量要求與正式焊縫相同。（4）標(biāo)記鋼板的正反面，如圖1所示在鋼板的正面和背面距離焊縫中心20mm處畫(huà)線，在所畫(huà)的線上取關(guān)于焊縫對(duì)稱的8對(duì)點(diǎn)并標(biāo)記，要求焊縫同側(cè)的點(diǎn)的間距相同，正面和背面的樣沖眼的位置相同。圖1測(cè)量點(diǎn)的位置 用樣沖和錘子在相應(yīng)的位置上打眼，測(cè)量樣沖眼之間的橫向距離，這是焊前對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，記錄在表格1

25、和2中；（5）完成鋼板對(duì)接的焊條電弧焊焊接；（6）焊后敲渣，測(cè)量焊縫寬度和板厚，并記錄在表格1和2中；（7）當(dāng)鋼板冷卻到100以下時(shí)測(cè)量焊后樣沖眼之間的橫向距離，記錄在表格1和2中；（8）關(guān)閉焊接設(shè)備和電源，整理測(cè)量工具及其它設(shè)備。2、橫向收縮變形和角變形的計(jì)算 計(jì)算過(guò)程如下：如圖2所示，焊前樣沖眼之間的橫向距離記為L(zhǎng)0，焊后鋼板正面對(duì)應(yīng)樣沖眼之間的距離記為L(zhǎng)T，焊后鋼板背面對(duì)應(yīng)樣沖眼之間的距離記為L(zhǎng)B。則鋼板正面橫向收縮變形T=L0-LT鋼板背面橫向收縮變形B=L0-LB 焊后角變形的角度為，則tan()=(LB-LT)/h，其中h是鋼板的厚度，由此根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)就可以計(jì)算角變形，記錄在

26、表3中。3、作圖 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)，計(jì)算鋼板正面和背面對(duì)稱位置的樣沖眼的橫向收縮變形和角變形，并按如下要求作圖。（1）以樣沖眼的位置為橫坐標(biāo)，變形量為縱坐標(biāo)，分別作出鋼板正面的橫向收縮變形、鋼板背面的橫向收縮變形和角變形三幅圖；（2）圖中標(biāo)明坐標(biāo)軸的物理意義和單位；（3）作圖時(shí)按照比例作圖；（4）每幅圖應(yīng)配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果的表格；（5）角變形作圖時(shí)應(yīng)以變形角度為縱坐標(biāo)，不能用角度的正切值代替。四、思考題 這次實(shí)驗(yàn)我們進(jìn)行了平板對(duì)接焊的橫向收縮變形和角變形的測(cè)量和計(jì)算，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)并思考以下問(wèn)題：1、焊接變形產(chǎn)生的原因； 當(dāng)金屬物體的溫度發(fā)生變化或發(fā)生相變時(shí)，它的形狀和尺

27、寸就要發(fā)生變化。焊接是一個(gè)溫度迅速升高又迅速降低的過(guò)程，因此焊接后構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生一定的變形，焊接殘余變形是指焊后殘存于結(jié)構(gòu)中的變形2、鋼板正面收縮變形和背面收縮變形有什么差異，為什么； 鋼板焊接時(shí)侯正面收縮量比較大。由于鋼板焊接時(shí)由于坡口在正面，屬于直接受力面，正面的焊接量比較大，從而造成的焊接溫度較高，收縮也比反面要大一些。3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別作出鋼板正面的橫向收縮變形、鋼板背面的橫向收縮變形和角變形三幅圖。實(shí)驗(yàn)4：平板對(duì)接鎢極氬弧焊實(shí)驗(yàn) 以（鎢或鎢的合金）材料做電極，在（在惰性氣體）保護(hù)下進(jìn)行的焊接，稱為鎢極氬弧焊，又稱為T(mén)IG(TungstenInertGas)焊或GTAW（GasTungs

28、tenArcWelding），是船舶制造中的常用焊接方法之一。 鎢極氬弧焊接方法的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）（是一種高品質(zhì)的焊接方法，能夠獲得優(yōu)質(zhì)焊縫）。采用惰性氣體保護(hù)能夠避免O2、N2、H2對(duì)焊接區(qū)的不利影響，電弧在惰性氣氛中燃燒穩(wěn)定、不飛濺、焊縫美觀；（2）（焊接時(shí)熱源與焊絲分別控制，操作更靈活），適用于薄板及各種空間位置的焊接，是一種精密焊接方法；（3）（適用范圍廣），除了鋼鐵材料也適用于有色金屬材料、合金以及金屬基合材料，也可以用于鈦等難熔金屬的焊接。鎢極氬弧焊接方法的缺點(diǎn)：（1） （生產(chǎn)效率低），由于鎢電極承載電流能力有限，功率受限、熔深淺、焊接速度低；（2）（采用惰性氣體作為保護(hù)氣），成

29、本高。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解鎢極氬弧焊設(shè)備及基本操作，掌握平板對(duì)接鎢極氬弧焊技術(shù)。二、鎢極氬弧焊的工具及設(shè)備實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器和工具主要包括：1、 鎢極氬弧焊機(jī)：焊接電源分為直流電源和交流電源。電流分為起弧電流、焊接電流和收弧電流。起弧電流是指（引燃電弧至開(kāi)始焊接前）的電流，收弧電流是指（收弧時(shí)）的電流，起弧電流、焊接電流和收弧電流都可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇和設(shè)置。 直流電流可以以一定的脈沖形式變化。根據(jù)脈沖的頻率可以分為（直流低頻脈沖TIG焊）和（直流高頻脈沖TIG焊）。直流低頻脈沖TIG焊的頻率通常在0.510Hz，其特點(diǎn)是：（1） （線能量低：同等厚度板可采用較小平均電流焊接）；（2） （成型美

30、觀易控制：可精確控制電弧能量及其分布）；（3） （適用于難焊金屬的焊接）1） 峰值電流期間電弧溫度和電弧力很高，使難熔金屬迅速形成熔池。2）基值時(shí)間迅速凝固，高溫停留時(shí)間短。直流高頻脈沖TIG焊的頻率通常在2030kHz，目前多為20kHz，其特點(diǎn)是：（1）（電弧集中、挺直性好）；（2）（小電流下電弧燃燒穩(wěn)定）；（3）（隨電流頻率的增加，電弧收縮程度增強(qiáng)，電弧壓力增大）。直流高頻脈沖TIG焊的應(yīng)用：（1）超薄板的焊接：10A以下的小電流區(qū)域電弧仍非常穩(wěn)定，可用于0.5mm以下的薄板焊接，焊縫成形均勻美觀；（2）高速焊接：高速移動(dòng)下電弧仍有良好的挺直度，焊管作業(yè)中焊接速度可提高一倍；（3）坡口內(nèi)

31、焊接熔合良好：（4）焊縫組織性能好：對(duì)熔池金屬有強(qiáng)烈的電磁攪拌作用有利于細(xì)化金屬晶粒，提高焊縫機(jī)械性能。2、自動(dòng)引弧設(shè)備：安置在焊接電源內(nèi)部，采用高頻振蕩電路引弧，交流焊時(shí)引弧穩(wěn)弧采用同一套電路。3、氣路：包括（氣瓶）、（氣管）、（氣壓表）、（氣體流量計(jì)（減壓），（電磁氣閥），保護(hù)氣受引弧和熄弧動(dòng)作的控制而導(dǎo)通或阻斷。 氬氣是單原子氣體，無(wú)色無(wú)味，比空氣重25%，有利于保護(hù)焊接區(qū)；在空氣中含量約1%，價(jià)格相對(duì)便宜；焊接用氬氣的純度約99.9%-99.999%；氬氣是惰性氣體，不溶解，不反應(yīng)，可以避免焊縫中合金元素的燒損（蒸發(fā)除外）；氬氣導(dǎo)熱系數(shù)小，燃燒穩(wěn)定性好（電壓可以在8-15V）。4、水路：大電流下焊槍需水冷，采用電磁閥控制冷卻水流量。5、焊槍：分為自動(dòng)式和手動(dòng)式，按照冷卻方式可分為空冷式和水冷式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括電纜接續(xù)、內(nèi)部水路循環(huán)、氣路通道、電極夾、電極換裝、噴嘴等。6、焊接面罩：頭盔型7、敲渣錘8、角磨機(jī)9、尺10、試驗(yàn)用不銹鋼板三、平板對(duì)接的鎢極氬弧焊1、定位焊將準(zhǔn)備好的試板裝配成I型對(duì)接接頭，裝配間隙始焊端為1mm，終焊端為2mm。在焊縫的始焊端和終焊端20mm內(nèi)定位焊接。定位焊縫為1015mm，對(duì)定位焊縫的質(zhì)量要求與正式焊縫一樣，試板定位焊后由于焊縫在厚度方向上的橫向收縮不均勻，使兩塊試板離開(kāi)原來(lái)的位置翹起一個(gè)