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1、焊工工艺与技能训练 课题一 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望课题一 平敷焊v一、焊接电弧的概念v二、焊接电弧的构造及静特性 v三、电弧焊的熔滴过渡v四、手弧焊操作预备知识11/13/20222一、焊接电弧的概念v焊接时，将焊条与焊件接触后很快拉开，在焊条端部和焊件之间立即会产生明亮的电弧。电弧是一种气体放电现象。11/13/20223一、焊接电弧的概念v焊接电弧焊接电弧：由焊接电源供给的具有一定电压的两电极间或电极与焊件间的气体介质中，产生强烈而持久
2、的放电现象。v 一般情况下，由于气体的分子原子都是呈中性的，不能导电。要使气体呈现导电性必须使气体电离。气体电离后，原来气体中的一些中性分子或原子转变为电子、正离子等带电质点，这样电流才能通过气体间隙形成电弧。11/13/20224一、焊接电弧的概念v1.气体电离气体电离v气体原子中电子是按一定的轨道环绕原子核运动，在常态下原子都是呈中性的。但在一定的条件下，气体原子中的电子从外面获得足够的能量，就能脱离原子核的引力成为自由电子，同时原子由于失去电子而成为正离子，这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程称为气体电离气体电离。v 使气体电离所需要的能量称为电离电位(或电离功)；不同的气
3、体或元素，由于原子结合不同，其电离电位电不同。11/13/20225一、焊接电弧的概念v气体介质电离的方式主要有热电离、电场作用下的热电离、电场作用下的电离、光电离电离、光电离。v (1)热电离 气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离，温度越高，热电离作用越大。v (2)电场作用下的电离 带电粒子在电场的作用下，各作定向高速运动，产生较大的动能，并不断与中性粒子相碰撞时，不断地产生电离：两电极间的电压越高，电场作用越大，则电离作用越强烈。v (3)光电离 中性粒子在光辐射的作用下产生的电离，称为光电离11/13/20226一、焊接电弧的概念v2、阴极电子发射v阴极的金属表面连续地向外发射出电
4、子的现象。v作用：电弧产生和维持的重要条件。v一般情况下，电子不能自由离开金属表面产生电子发射，要使电子发射，必须施加一定的能量，使电子克服金属内部正电荷对它的静电引力。所加的能量越大，阴极产生电子发射作用就越强烈。11/13/20227v电子从阴极表面逸出所需要的最低外加能量称为逸出功，单位是电子伏特(eV)。v电子逸出功的大小与阴极的成分有关。表1-2列出了常见元素的电子逸出功。v 焊接时，根据阴极吸收能量的方式不同，所产生的电子发射有以下几类：热发射、电场发射和撞击发射等。11/13/20228二、焊接电弧的构造及静特性v 1焊接电弧的构造v焊接电弧的构造可分为三个区域：阴极区、阳极区、
5、弧柱区(图12)11/13/20229v(1)阴极区 v任务：向弧柱区提供电子流和接受弧柱区正离子流。v在焊接时，阴极表面存在一个烁亮的辉点，称为阴极斑点。阴极斑点是子发射源，也是阴极区温度最高的部分，一般达21303230，放出的热量占焊接总热的36左右；v阴极温度的高低主要取决于阴极的电极材料，一般都低于材料的沸点。电极的电流密度增加，阴极区的温度也相应提高。阴极和阳极为同种料。11/13/202210二、焊接电弧的构造及静特性v(2)阳极区 v任务：接受弧柱区流过来的电子流和向弧柱区提供正离子流；v在阳极表面的光亮辉点称为阳极斑点，阳极斑点是由于电子对阳极表面撞击而形成的。一般情况下，阳
6、极区的温度达23303980放出的热量占焊接总热量的43左右。11/13/202211二、焊接电弧的构造及静特性v(3)弧柱区 v弧柱是处于阴极区与阳极区之间的区域；v作用：电子流和正离子流的导电通路，v弧柱的温度不受材料沸点制，而取决于弧柱中气体介质和焊接电流，焊接电流越大，弧柱中电离程度就越大，弧柱温度也就越高。v弧柱区的中心温度高达57307730，放出的热量占焊接总热量的21左右。11/13/202212二、焊接电弧的构造及静特性v(4)电弧电压 v阴极区、阳极区和弧柱区电压降之和，电弧电压的分布如图13所示。v电弧电压叫用可式表示：v U弧=U阴+U阳+U柱=U阴+U阳+bl弧v U
7、弧 弧电压，V；v U阴阴极电压降，Vv U阳阳极电压降，Vv U柱弧柱电压降，Vv b单位长度的弧柱电压降，一般为2040V；v L弧电弧长度，。11/13/202213二、焊接电弧的构造及静特性v2电弧的静特性v在电极材料、气体介质和弧长一定的情况卜，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系称为电弧静特性。表示它们关系的曲线叫做电弧的静特性曲线，如图1-4所示。11/13/202214二、焊接电弧的构造及静特性v(1)电弧静特性曲线11/13/202215二、焊接电弧的构造及静特性v电弧静特性曲线呈U形。v当电流较小时，(曲线左边的ab段)，电弧静特性为下降特性区，即随着电流的增加而电
8、压降低；v在正常上艺参数焊接时，电流通常从几十安培到几百安培，这时的电弧静特性曲线如曲线中的bc段，称为平特性区，即电流大小变化时电压几乎不变；当电流更大时(曲线右边cd段)，电弧静特性为上升特性区，电压随电流的增加而升高。11/13/202216二、焊接电弧的构造及静特性v(2)焊接方法不同时的电弧静特性曲线 不同的焊接方法，在特性只是曲线中的某一区域。v 1)手工电弧焊手工电弧焊 v由于手弧焊设备的额定电流值不大于500A，无上升特性区。v 2)埋弧自动焊埋弧自动焊 v在正常电流密度焊接时，其静特性为平特性区；电流较大时为上升特征区。11/13/202217二、焊接电弧的构造及静特性v 3
9、)钨极氩弧焊钨极氩弧焊 v一般在小电流区间焊接时，其静特性为下降特性区。采用大电流密度焊静特性为平特性区。v4)细丝熔化极气体保护焊细丝熔化极气体保护焊v由于受电极端面积所限，电流密度很大，所以其静特性曲线为上升特性区。v在一般情况下，电弧电压总是和电弧长度成正比地变化升高，其静特性曲线的位置也随之上升（图1-5所示）。11/13/202218三、电弧焊的熔滴过渡v电弧焊时，焊条端部在电弧高温作用下熔化成液态金属熔滴，通过电弧空间不断地向熔池过渡的过程。v对焊接过程的稳定性、焊缝成形，飞溅及焊接接头质量影响较大。v形式：滴状过渡、短路过渡、喷射过渡。？11/13/202219三、电弧焊的熔滴过
10、渡v1.熔滴过渡的作用力熔滴过渡的作用力v（1）熔滴重力v平焊：促进；立、仰焊：阻碍v（2）表面张力v促进液态金属聚成球状。v平焊：阻碍；仰焊：促进v影响因素：焊条直径（成正比），保护气体性质。11/13/202220三、电弧焊的熔滴过渡v（3）电磁力v导体通电后产生，其电流越大，电磁力越大。v（4）其它：斑点压力，气体的吹力。v当焊接电流较小时，液态金属主要受重力和表面张力；焊接电流较大时，电磁力起主要作用。11/13/202221三、电弧焊的熔滴过渡v2.熔滴过渡形式v1）滴状过渡v可分为粗滴过渡和细滴过渡。粗滴过渡飞溅大，电弧不稳，在焊接中应避免粗滴过渡。熔滴大小与焊接电流、焊芯、涂层成
11、分有关。v细滴过渡应用：焊丝直径1.6mm的CO2气保焊（400A）；酸性焊条焊接。11/13/202222三、电弧焊的熔滴过渡v2）短路过渡v直接向熔池过渡适合于薄板或需低热输入情况下的焊接。v细丝（0.8-1.2mm）CO2气保焊；碱性焊条较大电流时。v3）喷射过渡v喷射过渡熔滴颗粒细，过渡频率高，熔滴沿电弧方向高速流向熔池，而且电弧稳定，飞溅小，熔深大，生产率高，焊缝成形美观。氩气或富氩气气保焊直流反接时。11/13/202223四、手弧焊操作预备知识v1.电弧焊机v三种类型：v弧焊变压器：交流弧焊机（酸性焊条）v弧焊整理器、弧焊发电机：直流弧焊机（碱性焊条）v常用：BX1-330型弧焊
12、变压器、BX3-300型弧焊变压器、ZXG-300型弧焊整流器11/13/202224四、手弧焊操作预备知识v2.电焊条v（1）组成v钢焊芯+药皮v焊条直径：2.5、3.2、4.0、5.0mm，焊芯长度250450mmv（2）药皮v作用：机械保护（形成气体、熔渣隔离空气）、冶金处理渗合金（除去OHSP有害杂质、添加有益金属元素）、改善焊接工艺性（稳弧性、脱渣型、全位置焊接性、焊缝成形、飞溅大小）11/13/202225四、手弧焊操作预备知识v（3）焊条类型（熔渣特性分）v1）酸性焊条：v熔渣为酸性氧化物，如钛钙型、氧化钛型、氧化铁型等。v特点：焊接工艺性好，但力学性能较差。v适用于一般低碳钢和
13、强度等级低的普低合金结构钢。v常用：E4303（j422)v75150烘干1h，保温12h。11/13/202226四、手弧焊操作预备知识v2）碱性氧化物v熔渣为碱性氧化物，低氢钠型、低氢钾型。v特点：焊缝金属力学性能好，但焊接工艺性能差。v适用于合金钢、重要碳钢结构焊接。v常用E5015（j507必须直流反接）、E5016(j506)v350400烘干12h，保温12h。11/13/202227四、手弧焊操作预备知识v3.防护用品v 1）焊钳v保障焊工的安全，焊钳、电缆线及焊焊钳的作用是夹持焊条和传导焊接电流。焊钳应具有良好的导电性，不易发热、质量轻、夹持焊条牢固及装换焊条方便。使用时，钳口
14、上的焊渣要经常清除，以减小电阻，降低热量，延长其使用寿命。11/13/202228四、手弧焊操作预备知识v 2）电缆线v 电缆线是连接焊机与焊钳和焊机与焊件的导线，其作用是传导焊接电流。电缆线应柔软，容易弯曲，具有良好的导电性能，外表应有良好的绝缘层。电缆线外皮如有烧损，应立即用绝缘胶布包扎好或更换，以避免触电事故。电缆线截面积的大小应根据焊接电流的大小和导线长度选择。11/13/202229四、手弧焊操作预备知识v 3）焊接电缆线快速接头v电缆线快速接头是一种快速方便地连接焊接电缆线的装置。采用导电性好并具有一定强度的锻制黄铜加工而成，在外面套上氯丁橡胶护套可保证接线处接触良好和安全可靠。11/13/202230四、手弧焊操作预备知识v4）其它工具v敲渣锤、烘干箱、保温筒、锉刀等。v5）焊缝万能量具v电焊工常用量具有普通量具和焊缝测量器等。普通量具主要有钢直尺和钢卷尺，其作用是检查较长焊缝的长度。焊接测量器是一种精确测量焊缝的量规，使用范围很广它可以测量焊接结构件及焊接零件的坡口角度、间隙宽度、焊缝高度和焊缝宽度等其构造如焊接测量器的使用方法如图所示。11/13/20223111/13/202232