金工實訓教程實訓專題4

1、【實訓目的及要求】 了解焊接的工藝過程及特點，學習焊條、焊劑、焊絲等焊接材料的使用。了解手工電弧焊、氣焊、氣割所用的設備，學習該設備的基本操作方法，并掌握用手工電弧焊進行簡單零件的平焊操作。了解焊接件缺陷的常見形式、產(chǎn)生原因、預防矯正方法。了解氬弧焊、CO2氣體保護焊、壓力焊、釬焊的特點和應用范圍?！緦嵱柊踩马棥?電焊之前應檢查電焊機的接地是否良好，穿戴絕緣膠鞋、電焊手套和電焊面罩等防護用品；電焊時應防止弧光直射灼傷眼睛；敲擊焊渣時應注意焊渣飛出的方向，防止傷人。 電焊時禁止將焊鉗擱置在工作臺上，以防短路燒壞電焊機；發(fā)現(xiàn)電焊機或線路發(fā)熱燙手時，應當立即停止工作；電焊操作完畢或檢查電焊機及電路

2、系統(tǒng)時，必須拉閘停電。 氣焊、氣割操作時必須嚴格按順序點火：先開乙炔氣，后開氧氣，再點火。 氣焊、氣割時應注意不要把火焰噴射到人體身上和膠皮管上；剛氣焊好或氣割好的工件不要用手觸摸，防止燙傷；氣焊、氣割操作完畢，應及時關(guān)閉各氣源氣閥，清理現(xiàn)場。4.0 實訓典型案例 典型案例1 ：手工電弧焊的平焊操作及工藝分析 參觀實訓車間的設備，正確畫出完整的手工電弧焊接線簡圖（電焊機、焊接電纜、焊條、工件等），標明接線極性。畫出5 mm鋼板的平焊接頭坡口圖，確定該鋼板的平焊工藝參數(shù)，進行手工電弧焊焊接操作，并完成本案例的金工實訓報告。 典型案例2 ：氣焊操作或氣割操作 根據(jù)實訓車間的設備條件，進行厚度約12

3、mm鋼板的氧氣切割下料實訓操作，以及進行厚度約2mm 薄壁鋼板沖壓件的氧氣焊接實訓操作，并完成本案例的金工實訓報告。4.1 概述 焊接是指通過加熱或同時加熱加壓的方法，使分離的焊件金屬之間產(chǎn)生原子間結(jié)合力而連成一體的連接方法。焊接屬于不可拆連接，通過焊接可以將型材、鑄件和鍛件拼焊成不可拆組合體結(jié)構(gòu)，用于制造大型機械零件的毛坯。焊接是一種重要的金屬加工工藝方法。與鉚接相比，焊接結(jié)構(gòu)省工節(jié)料，焊接接頭的致密性好，焊接過程便于實現(xiàn)機械化和自動化，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中焊接被廣泛用來制造各種金屬結(jié)構(gòu)和機械零件。 按照焊接過程的物理特點，焊接方法可分為三大類：熔化焊、壓力焊和釬焊。其中，熔化焊的應用比較普遍，

4、具體方法有手工電弧焊、氣焊、埋弧自動焊、氣體保護焊、電渣焊、等離子弧焊等多種，在實際生產(chǎn)中又以手工電弧焊和氣焊較為常見。4.2 手工電弧焊 4.2.1 基本工藝知識 手工電弧焊是利用電弧放電所產(chǎn)生的高熱量，將焊條金屬與被焊金屬局部加熱至熔化形成焊接熔池，經(jīng)冷凝后固聯(lián)為一體完成焊接的。 手工電弧焊的工作過程如圖4-1所示：圖4-1 手工電弧焊示意圖 1. 電焊條 電焊條是供手工電弧焊用的外層涂有藥皮的熔化電極，由金屬焊芯和焊條藥皮組成。金屬焊芯既是焊接時的電極，又是填充焊縫的金屬材料；焊條藥皮由礦石粉、鐵合金粉、水玻璃等配制而成，粘涂在金屬焊芯的外層，其作用是幫助電弧引燃并保持電弧穩(wěn)定燃燒，保護

5、焊接熔池內(nèi)的高溫熔融金屬不被氧化，以及補充被燒損的合金元素，提高焊縫的力學性能。 根據(jù)被焊接零件的材料不同，電焊條有低碳鋼焊條、合金鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條等多種。電焊條的規(guī)格以金屬焊芯的直徑尺寸表示。常用電焊條的焊芯直徑為3.2-6mm，長度為300-450mm。 2. 電焊機 手工電弧焊使用的電焊機有交流電焊機和直流電焊機兩種。 1) 交流電焊機：交流電焊機是一種特殊的降壓變壓器(圖4-2)，它能將220V或380V的電源電壓降至空載時的60V-70V和電弧燃燒時的20V-35V，能輸出幾十安培到幾百安培的電流，并可以根據(jù)需要很方便地調(diào)整焊接電流的大小。

6、 圖4-2 交流電焊機 2) 直流電焊機 直流電焊機由交流電動機和特殊的直流發(fā)電機組合而成，如圖4-3 所示。交流電動機帶動直流發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，發(fā)出滿足焊接要求的直流電，其空載電壓約為50V-80V，工作電壓約為30V，電流調(diào)節(jié)范圍為45A320A，同樣也可分為粗調(diào)和細調(diào)兩級。圖4-3 直流電焊機 3. 焊鉗和面罩 焊鉗的作用是夾持焊條和傳導焊接電流，面罩的作用是保護工人的眼睛和面部免被弧光灼傷。在手工電弧焊時必須使用面罩方可作業(yè)，切不可裸眼直視弧光進行操作。 4. 焊接接頭、坡口、焊縫位置 在手工電弧焊中，由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀、材料厚度和焊件質(zhì)量的要求不同，常常需要采用不同型式的接頭和坡口進行焊接

7、。焊接的接頭型式有對接、搭接、T型接和角接等多種，如圖4-4所示。圖4-4 焊接接頭型式 5. 電焊條直徑和焊接電流選擇 電焊條直徑和焊接電流的大小，是影響手工電弧焊焊接質(zhì)量與生產(chǎn)效率的重要工藝因素。電焊條直徑d 取決于工件的厚度、接頭型式、焊縫在空間的操作位置等，通常可按工件的厚度選取。例如平焊低碳鋼時，電焊條直徑可按表4-1選取。表4-1 電焊條直徑選擇焊件厚度/mm234-56-1212焊條直徑/mm23.23.2-44-55-6 手工電弧焊的焊接電流大小，可參考工件的厚度，按電焊條直徑選取。當工件較厚、焊工的技術(shù)水平高、野外操作時焊接電流宜取大值；在相同的焊接條件下，立焊比平焊時的焊接

8、電流要減少10-15，仰焊則應減少15-20。4.2.2 手工電弧焊基本操作方法 手工電弧焊的基本操作，主要包括“引弧”、“運條”和“焊接點固”。 1. 引弧 引弧是將焊條與工件接觸，形成瞬間短路，然后迅速將焊條提起2-4 mm，使焊條與工件之間產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧。引弧的方法如圖4-7所示，通常有敲擊法和擦劃法兩種。 圖4-7 引弧的方法（a）敲擊法； （b）擦劃法 2. 運條 手工電弧焊運條有三個基本動作，如圖4-8所示：(I) 引弧后，將焊條與工件平面傾斜，保持70- 80方位角，均勻地向下送進焊條，以維持一定的電弧長度；(II)將焊條沿焊接方向緩慢均勻地向前移動，使工件焊透；(III) 焊條

9、垂直于焊縫方向作橫向往復擺動，以獲得所需的焊縫形態(tài)。圖4-8 運條的三個基本動作 I-向下送進； II-沿焊接方向移動； III-橫向往復擺動圖4-9 手工電弧焊運條的路徑 3. 焊接點固 手工電弧焊時為了便于定位和焊接裝配，常常在較長焊縫施焊前每隔一定距離，點焊一小段焊縫，使焊件的相對位置固定，這通常稱為焊接點固，如圖4-10所示。圖4-10 焊接點固 4.2.3 焊接變形和焊接缺陷 1. 焊接變形 焊接變形的基本形式如圖4-11所示，主要有：尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、翹曲變形等。 圖4-11 焊接變形的基本形式（a）尺寸收縮（b）角變形（c）彎曲變形（d）扭曲變形（e）翹曲變形

10、 2焊接缺陷 焊接接頭的外觀缺陷如圖4-12所示，主要有咬邊、焊瘤、燒穿、未焊滿等。 圖4-12 焊接接頭的外觀缺陷 焊接接頭的內(nèi)部缺陷如圖4-13所示，主要有：裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等。 圖4-13 焊接接頭的內(nèi)部缺陷4.3 氣焊與氣割 4.3.1 基本工藝知識 氣焊與氣割是利用氣體的燃燒火焰熱量進行金屬焊接和切割的方法。生產(chǎn)中最常用的是氧乙炔氣焊，它的火焰溫度最高可達3150，熱量也較分散，加熱工件緩慢，但比較均勻，適合于焊接0.5-2mm薄鋼板件、有色金屬件和鑄鐵等工件。氣焊的另一個優(yōu)點是不需使用電能，因此在沒有電源的地方也可以應用。 1. 氣焊設備 氣焊設備如圖4-14所示，主要由氧

11、氣瓶、氧氣減壓器、乙炔發(fā)生器（或乙炔氣瓶和乙炔減壓器）、回火防止器、焊炬和氣管等組成。圖4-14 氣焊設備圖4-15 射吸式焊炬的構(gòu)造 2. 氣焊火焰 氣焊主要采用氧乙炔火焰，調(diào)節(jié)氧氣和乙炔氣的混合比例，可以得到三種不同形態(tài)的火焰，即中性焰、氧化焰和碳化焰，它們對焊縫質(zhì)量有十分重要的影響。 1) 中性焰 2) 碳化焰 3) 氧化焰 圖4-16 氧乙炔火焰的形態(tài) 4.3.2 氣焊基本操作 氣焊的基本操作有點火、調(diào)節(jié)火焰、焊接和熄火等幾個步驟。 1點火 氣焊點火時，先把氧氣閥門略微打開，然后再開大乙炔氣閥門，即可點燃火焰。 2調(diào)節(jié)火焰 剛開始點燃的火焰是碳化焰，隨后逐漸開大氧氣閥門，調(diào)接成中性焰。

12、 3平焊焊接 氣焊時，右手握持焊炬，左手拿焊絲。焊接剛開始時，為了盡快地加熱和熔化工件形成焊接熔池，焊嘴的傾角應為80-90，如圖4-17所示； 4熄火圖4-17 平焊時焊嘴的傾角 4.3.3 氧氣切割 氧氣切割簡稱氣割，是利用高溫金屬在純氧中燃燒氧化而將工件分離的工藝方法。氣割時必須使用氣割割炬，氣割割炬如圖4-18所示，它與焊炬的結(jié)構(gòu)明顯不同，增加了輸送切割氧氣的管道，割嘴的結(jié)構(gòu)也不一樣。圖4-18 氣割割炬 氣割時，先用氧-乙炔焰將金屬預熱到接近熔點溫度，碳鋼為1100-1150，呈淡黃色；然后開大氧氣開關(guān)，送出過高壓純氧，使高溫熔融金屬迅速氧化燃燒，生成氧化物熔渣并被高壓氧氣吹走，形成

13、氣割切口，如圖4-19所示；熔融金屬在氧化燃燒時放出大量的熱能，將工件待切割的部分預熱；隨著割炬緩慢移動，即可完成氧氣切割全過程。 氣割的操作方便，切口平整，生產(chǎn)率較高，能切割形狀復雜工件和較厚的工件，廣泛適用于切割低碳鋼和中碳鋼板料。圖4-19 氧氣切割 4.4 其它焊接方法 4.4.1 氣體保護電弧焊 1. 氬弧焊 氬弧焊是以氬氣為保護氣體的電弧焊。按照電極結(jié)構(gòu)不同，氬弧焊可分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種。 圖4-20 氬弧焊示意圖 2. 二氧化碳氣體保護焊 二氧化碳氣體保護焊簡稱CO2保護焊，是利用CO2作為保護氣體的一種電弧焊方法。CO2保護焊屬于熔化極焊接方式，它的工作原理如圖

14、4-21所示。圖4-21 CO2氣體保護焊原理 4.4.2 電阻焊 電阻焊又稱接觸焊，它是利用電流通過焊件接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱，將焊件加熱到塑性狀態(tài)或局部熔融狀態(tài)，再在壓力作用下形成牢固接頭的一種壓力焊接方法。電阻焊的基本形式有三種：點焊、縫焊、對焊，如圖4-23所示。圖4-23 電阻焊的三種基本形式 1. 點焊 點焊主要用于薄板殼體和厚度較薄的鋼板構(gòu)件搭接。點焊使用的設備稱為點焊機，點焊機的工作原理如圖4-24所示： 圖4-24 點焊機的工作原理 2. 對焊 根據(jù)焊接過程的不同，對焊可分為電阻對焊和閃光對焊兩種。 1）電阻對焊 電阻對焊機的工作原理如圖4-25所示，由變壓器、夾

15、鉗、加壓機構(gòu)、機架等部件組成。 2) 閃光對焊 閃光對焊是將兩被焊工件牢固裝夾在夾鉗內(nèi)，先通電，然后逐漸移動工件使接頭相互接觸； 圖4-25 電阻對焊機的工作原理 4.4.3 釬焊 釬焊是利用熔點比母材低的填充金屬 (稱為釬料)熔化后填充到被焊件的焊縫之中，并使之連接起來的一種焊接方法。釬焊的特點是焊接過程中釬料熔化填充焊縫，而被焊件只加熱到高溫而不熔化。 按釬料的熔點不同，釬焊可分為硬釬焊和軟釬焊兩種。 1. 硬釬焊 釬料的熔點高于450 的釬焊，稱為硬釬焊。硬釬焊常用的釬料有銅基釬料和銀基釬料等。硬釬焊的焊接接頭強度較高，適用于釬焊受力較大、工作溫度較高的焊件。 2. 軟釬焊 釬料的熔點在450 以下的釬焊，稱為軟釬焊。軟釬焊常用的釬料是錫鉛釬料。軟釬焊的接頭強度低，主要用于釬焊受力不大、工作溫度較