焊接方法与工艺 教学课件 ppt 作者 邱葭菲 1-3 模块二

1、,【学习目标】,1.了解焊条电弧焊的原理和特点。,2.了解焊条电弧焊设备和工具的使用方法。,图2-1 焊条电弧焊,【任务描述】 焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法,它是利用焊条和焊件之间产生的焊接电弧来加热并熔化焊条与局部焊件以形成焊缝的。焊条电弧焊如图2-1所示。本任务就是认识焊条电弧焊,即了解焊条电弧焊的原理、特点及应用。,【相关知识】,一、焊条电弧焊原理,图2-2 焊条电弧焊焊接回路 1电焊机 2面罩 3护目镜 4焊钳 5焊条 6电弧 7焊件 8工作台 9接地线夹具 10接焊件电缆 11接焊钳电缆,图2-3 焊条电弧焊原理,二、焊条电弧焊设备和工具,1.焊机 焊机是焊条电弧焊的设备,其作用就是为焊接电弧稳定燃烧提供 所需要的、合适的电流和电压。,图2-4 焊条电弧焊焊机,图2-5 直流焊机的接法,(1)焊钳 焊钳是夹持焊条并传导电流以进行焊接的工具,它既能 控制焊条的夹持角度,又可把焊接电流传输给焊条。,图2-6 焊钳,2.焊钳和面罩,图2-7 焊接面罩 a)手持式面罩 b)头盔式面罩 c)光控面罩,三、焊条 焊条是焊条电弧焊用的焊接材料。焊条电弧焊时,焊条既做 电极

2、,又做填充金属,熔化后与母材熔合形成焊缝。,图2-8 焊条的组成,四、其他辅助工具及防护用品,1.常用焊接手工工具 常用的焊接手工工具有锉刀、敲渣锤、手锤、錾子、钢丝刷、角 向砂轮机等,如图2-10所示。,图2-9 焊条红外线烘干箱,图2-10 常用的焊接手工工具 a)锉刀 b)敲渣锤 c)手锤 d)錾子 e)钢丝刷 f)角向砂轮机,图2-11 常用的焊接防护用品,2.防护用品 焊工工作时必须穿戴劳动保护用品。,五、焊条电弧焊的特点,1.焊条电弧焊的优点 (1)工艺灵活、适应性强 对于不同的焊接位置、接头形式、焊件 厚度及焊缝,只要焊条所能达到的任何位置,均能进行方便的焊接 。,2.焊条电弧焊的缺点 (1)焊接生产率低、劳动强度大 由于焊条的长度是一定的,因此 每焊完一根焊条后必须停止焊接,更换新的焊条,而且每焊完一焊 道后要求清渣,焊接过程不能连续地进行,所以生产率低,劳动强度 大。,一、焊条电弧焊对弧焊电源的要求 焊条电弧焊电弧与一般的电阻负载不同,它在焊接过程中是 时刻变化的,是一个动态的负载。因此焊条电弧焊电源除了 具有一般电力电源的特点外,还必须满足下列要求。,1.对弧焊电源

3、外特性的要求 在其他参数不变的情况下,弧焊电源输出电压与输出电流之间的 关系,称为弧焊电源的外特性。,图2-12 电源外特性与电弧静特性的关系 1下降外特性 2平外特性 3上升外特性 4电弧静特性,图2-13 不同下降度外特性曲线 对焊接电流的影响,2.对弧焊电源空载电压的要求 弧焊电源接通电网而焊接回路为开路时,弧焊电源输出端电压称 为空载电压。,3.对弧焊电源稳态短路电流的要求 弧焊电源稳态短路电流是弧焊电源所能稳定提供的最大电流,即 输出端短路时的电流。,4.对弧焊电源调节特性的要求,在焊接中,根据焊接材料的性质、厚度、焊接接头的形式、位置 及焊条直径等不同,需要选择不同的焊接电流。,5.对弧焊电源动特性的要求 弧焊电源的动特性是指弧焊电源对焊接电弧的动态负载所输出的 电流、电压对时间的关系,它表示弧焊电源对动态负载瞬间变化 的反应能力。,二、弧焊电源型号编制方法,1.弧焊电源的型号,根据GB/T 102492010电焊机型号编制方法,弧焊电源型号 采用汉语拼音字母和阿拉伯数字表示,弧焊电源型号的各项编排 次序如图2-14所示,型号中的1、2、3、6项用汉语拼音字母表示;4 、5

4、、7项用阿拉伯数字表示;3、4、6、7项如不用时,其他各项紧 排。,图2-14 弧焊电源型号的各项编排次序,1)第一项,大类名称:B表示弧焊变压器;Z表示弧焊整流器;A 表示弧焊发电机。,2)第二项,小类名称:X表示下降特性;P表示平特性;D表示多 特性。,3)第三项,附注特征:如E表示交直流两用电源。,4)第四项,系列序号:区别同小类的各系列和品种。弧焊变压 器中“1”表示动铁系列,“3”表示动圈系列;弧焊整流器中 “1”表示动铁系列,“3”表示动圈系列,“5”表示晶闸管,系列,“7”表示逆变系列。,5)第五项,基本规格:表示额定焊接电流。 例如:,BX3300:动圈系列的弧焊变压器,具有下降外特性,额定焊 接电流为300A。,ZX5400:晶闸管系列弧焊整流器,具有下降外特性,额定焊 接电流为400A。,2.弧焊电源的技术参数 焊机除了有规定的型号外,在其外壳均标有铭牌,铭牌标明了主要 技术参数,如负载持续率等可供安装、使用、维护等工作参考。,三、常用弧焊电源(焊机),1.弧焊变压器 弧焊变压器一般也称交流弧焊电源,是一种最简单和常用的弧焊 电源。,图2-15 BX3300型弧焊变

5、压器,图2-16 BX3300型弧焊变压器结构 1手柄 2调节丝杆 3铁心,BX13152焊机的焊接电流调节方便,仅需移动铁心就可 满足电流调节要求,其调节范围为60380A,调节范围广。当 活动铁心由里向外移动而离开固定铁心时,漏磁减少,则焊接 电流增大;反之,焊接电流减少。焊接电流调节如图2-18所示 。,图2-18 焊接电流的调节,图2-17 BX13152型弧焊变压器 a)外形 b)电路结构,2.弧焊整流器 弧焊整流器是一种将交流电变压、整流转换成直流电的弧焊电源 。,图2-19 硅弧焊整流器的组成,图2-20 ZX5400型晶闸管 弧焊整流器,图2-21 弧焊逆变器基本原理框图,1)交流直流交流。,图2-22 ZX7400型弧焊逆变器,2)交流直流交流直流。 通常弧焊逆变器采用后一种逆变系统,故还可把弧焊逆变器 称为逆变弧焊整流器。常用的国产型号有ZX7250、ZX7 400等。ZX7400型弧焊逆变器的外形如图2-22所示。,表2-2 晶闸管弧焊整流器和弧焊逆变器技术参数,表2-2 晶闸管弧焊整流器和弧焊逆变器技术参数,【学习目标】,1.掌握低碳钢的焊接性。,2.掌握低碳钢

6、焊条电弧焊工艺。,3.了解焊条的型号与牌号的编制方法。,4.了解生产中焊条的管理。,【任务描述】 图2-23为一低碳钢筒节,由钢板卷制焊接而成,有,纵焊缝一条,材料为20钢。根据有关标准和技术 要求,采用焊条电弧焊进行焊接。学习过程中,请 制订出正确的焊接工艺,并填写焊接工艺卡(表2- 3)。,图2-23 低碳钢筒节,本任务工艺分析包括材料的焊接性分析、焊条 的选用、焊机的选用、焊接参数(焊接电流、电 弧电压、焊接速度等)的选择等内容。,一、材料的焊接性分析 焊接性是指金属材料在一定的焊接工艺条件下,焊接成符合 设计要求,满足使用要求的构件的难易程度,即金属材料对焊 接加工的适应性和使用的可靠性。,【工艺分析】,二、焊条的选用 焊条电弧焊时,焊条既作电极,又作填充金属,熔化后与母材熔 合形成焊缝。焊条的选用包括焊条的型号(牌号)和直径的选 用两方面。,1.焊条的型号(牌号),1)低碳钢按焊件的抗拉强度来选用相应强度的焊条,使熔敷 金属的抗拉强度与焊件的抗拉强度相等或相近,该原则称为,“等强原则”。如焊接20钢,由于其抗拉强度在420MPa左 右,故选用熔敷金属抗拉强度最小值为430MP

7、a的E4303(J422) 、E4316(J426)或E4315(J427)焊条。,2)重要焊缝要选用碱性焊条。所谓重要焊缝就是受压元件 (如锅炉、压力容器)的焊缝;承受振动载荷或冲击载荷的焊 缝;对强度、塑性、韧性要求较高的焊缝;焊件形状复杂、结 构刚度大的焊缝等。对于这些焊缝要选用力学性能好、抗 裂性能强的碱性焊条。如焊接Q245R(20g)钢时,则须选用同,强度的碱性焊条E4316(J426)或E4315(J427)。,3)对于强度不同的低碳钢之间的异种钢焊接,要求焊缝或接 头的强度、塑性和韧性都不能低于母材中的最低值,故一般 根据强度等级较低的钢材来选用相应的焊条。,4)在满足性能前提下尽量选用酸性焊条。因为酸性焊条的工 艺性能要优于碱性焊条,即酸性焊条对铁锈、油污等不敏感; 析出有害气体少;稳弧性好,可交直流两用;脱渣性好;焊缝成 形美观等。,常用低碳钢焊条的选择见表2-4。,表2-4 常用低碳钢焊条的选择,表2-4 常用低碳钢焊条的选择,2.焊条的直径 生产中,为了提高生产率,一般选用较大直径的焊条,但是用直径过 大的焊条焊接,会造成未焊透或焊缝成形不良。,表2-5 焊条直

8、径与焊件厚度之间的关系(单位:mm),三、弧焊电源及极性的选择,1.弧焊电源 常用的弧焊电源(焊机)有交流的弧焊变压器、直流的弧焊整流器 及弧焊逆变器3种。,2.极性,极性是指在直流电弧焊或电弧切割时焊件的极性。,四、焊接参数的选择原则 焊接参数是指焊接时为保证焊接质量而选定的诸物理量的 总称。,1.焊接电流 焊接时,流经焊接回路的电流称为焊接电流,焊接电流的大小直接 影响着焊接质量和焊接生产率。,表2-6 各种焊条直径使用的电流参考值,师傅点拨,1)看飞溅。电流过大时,电弧吹力大,可看到较大颗粒的液态 金属向熔池外飞溅,焊接时爆裂声大;电流过小时,电弧吹力 小,熔渣和液态金属不易分清。,2)看焊缝成形。电流过大时,熔深大,焊缝余高低,两侧易产生 咬边;电流过小时,焊缝窄而高,熔深浅,且两侧与母材金属熔 合不好;电流适中时,焊缝两侧与母材金属熔合得很好,呈圆滑 过渡。,3)看焊条熔化状况。电流过大时,当焊条熔化了大半根时,其 余部分均已发红;电流过小时,电弧燃烧不稳定,焊条容易粘在 焊件上。,2.电弧电压 焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定。,1)电弧燃烧不稳定,易摆动,电弧热能

9、分散,飞溅增多,造成金属 和电能的浪费。,2)焊缝厚度小,容易产生咬边、未焊透、焊缝表面高低不平 、焊波不均匀等缺陷。,3)对熔化金属的保护差,空气中氧、氢等有害气体容易侵入,使焊缝产生气孔的可能性增加,使焊缝金属的力学性能降低,3.焊接速度,单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度。,4.焊接层数 在中厚板焊接时,一般要开坡口并采用多层多道焊。,【工艺确定】 通过分析,低碳钢筒节纵焊缝焊条电弧焊工艺如 下,编制的焊接工艺卡见表2-7。,一、焊接性 由于20钢是碳的平均质量分数为0.2%的优质碳素结构钢,并 且筒节结构简单,板厚为10mm,所以焊接性好,焊接时不需要 采取预热、后热及焊后热处理等工艺措施。,二、焊接工艺 (1)焊条 20钢的抗拉强度为420MPa,根据等强度原则,应选 用E43型焊条,可选用E4303、E4315、E4316等,由于没有特,殊要求,故选用酸性焊条E4303。板厚为10mm,需采用多层焊 。,【相关知识】,一、焊条型号与牌号的编制方法,1.碳钢焊条型号 根据国家标准GB/T 51171995碳钢焊条,碳钢焊条型号是根 据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和电流种类来划分 的。,表2-8 碳钢焊条型号的第三、四位数字组合的含义,表2-8 碳钢焊条型号的第三、四位数字组合的含义,2.不锈钢焊条型号 按国家标准GB/T 9831995不锈钢焊条规定,不锈钢焊条型 号是根据熔敷金属的化学成分、药皮类型、焊接位置和电流种类,来划分的。,表2-9 焊接电流、药皮类型及焊接位置,3.焊条牌号 按照焊接材料产品样本规定,焊条牌号由汉字(或汉语拼音字 母)和三位数字组成。,表2-10 焊条牌号中各大类汉字(或汉语拼音字母)的含义,表2-11 焊条牌号中第三位数字的含义,表2-12 钼和铬钼耐热钢焊条牌号第一位数字含义,表2-13 不锈钢焊条牌号第一位数字含义,A137表示熔敷金属铬的质量分数为18%、镍的质量分数为8 %,编号为3,药皮类型为低氢钠型,直流反接的铬镍奥氏体不 锈钢焊条。 (4)低温钢焊条牌号 汉字“温(W)”表示低温钢焊

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