《焊接基础知识手工电弧焊.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接基础知识手工电弧焊.pptx（36页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 电弧焊是指利用电弧作为热源的熔焊方法，简称弧焊。电弧焊是指利用电弧作为热源的熔焊方法，简称弧焊。1.手工电弧焊概念：是用手操作焊条，利用焊条与被手工电弧焊概念：是用手操作焊条，利用焊条与被焊金属工件间产生的电弧热量加热并熔化金属，随后焊金属工件间产生的电弧热量加热并熔化金属，随后形成焊缝，获得牢固接头的焊接方法。形成焊缝，获得牢固接头的焊接方法。缺点：焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，焊缝质量缺点：焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，焊缝质量不稳定。不稳定。第1页/共36页2.手工电弧焊设备手工电弧焊设备 熔池工件焊缝渣壳电弧焊条焊钳焊接电缆焊机第2页/共36页接头和焊缝名称接头和焊缝名称b）焊缝各部
2、分名称余高熔宽熔深a）焊接接头热影响区焊缝熔合区母材第3页/共36页（1）电焊机）电焊机 手弧焊机简称电焊机或弧焊机，是手弧焊的电源。焊接电源在结构上及特手弧焊机简称电焊机或弧焊机，是手弧焊的电源。焊接电源在结构上及特性上与一般电源不同。手弧焊时，电焊机与电弧组成一个电源性上与一般电源不同。手弧焊时，电焊机与电弧组成一个电源-负载系统，电负载系统，电弧是一个变动的负载弧是一个变动的负载.在稳定状态下弧焊电源的输出电压与输出电流之间的关系称为电源的外特在稳定状态下弧焊电源的输出电压与输出电流之间的关系称为电源的外特性。手弧焊时为保证电弧的稳定燃烧和引弧容易，要求焊接电源外特性必须是性。手弧焊时为
3、保证电弧的稳定燃烧和引弧容易，要求焊接电源外特性必须是下降的。下降的。此外，焊接电源还应具有适当的空载电压、良好的动特性、良好的调节此外，焊接电源还应具有适当的空载电压、良好的动特性、良好的调节特性等。特性等。弧长5mm弧长2mmU（V）I（A）第4页/共36页1）交流弧焊机）交流弧焊机 交流弧焊机是一种特殊的降压变压器，又称弧焊变压交流弧焊机是一种特殊的降压变压器，又称弧焊变压器。它将电网输入的交流电变成适宜于电弧焊的交流电。器。它将电网输入的交流电变成适宜于电弧焊的交流电。此类焊接电源通过增大主回路电感量来获得下降特性，其此类焊接电源通过增大主回路电感量来获得下降特性，其中有一种方式是增强
4、变压器本身的漏磁，形成漏磁感抗。中有一种方式是增强变压器本身的漏磁，形成漏磁感抗。弧焊变压器中可调感抗除用以获得下降特性外，还有稳定弧焊变压器中可调感抗除用以获得下降特性外，还有稳定焊接电弧和调节焊接电流的作用。焊接电弧和调节焊接电流的作用。2）直流弧焊机直流弧焊机 常用的直流弧焊机有两类，一类是直流弧焊发电机，常用的直流弧焊机有两类，一类是直流弧焊发电机，它坚固耐用，工作电流稳定，但由于制造成本高，效率低，它坚固耐用，工作电流稳定，但由于制造成本高，效率低，消耗电能大，噪声大，故用电动机驱动的弧焊发电机已趋消耗电能大，噪声大，故用电动机驱动的弧焊发电机已趋于淘汰。另一类是弧焊整流器，其结构相
5、当于在交流弧焊于淘汰。另一类是弧焊整流器，其结构相当于在交流弧焊机上加上整流器（如硅整流器），它将交流电变成直流电机上加上整流器（如硅整流器），它将交流电变成直流电输出，既弥补了交流电焊机稳定性不好的缺点，又比直流输出，既弥补了交流电焊机稳定性不好的缺点，又比直流弧焊发电机结构简单，消除了噪音。弧焊发电机结构简单，消除了噪音。第5页/共36页直直流流电电焊焊机机第6页/共36页交交流流电电焊焊机机第7页/共36页（2）手工电弧焊接线）手工电弧焊接线焊接前，将焊钳和焊件分别接到弧焊机输出端的两极，并焊接前，将焊钳和焊件分别接到弧焊机输出端的两极，并用焊钳夹持焊条。焊条和焊件分别成为两个电极。用焊
6、钳夹持焊条。焊条和焊件分别成为两个电极。第8页/共36页焊机暂载率:在一个工作过程中，焊接时间与总时间的比值叫做电焊机的暂载率。比如：每焊接1min后，停顿1min，再焊接1min，再停顿1min.，其实际暂载率是：1/（1+1）=50%电焊机都规定一个暂载率，如果实际暂载率超过电焊机规定的暂载率时，就要降低功率使用。焊接设备的标准暂载率分为50、65、75、100四种,其中自动焊接设备的暂载率为100。中国的技术标准规定工作周期以10min为计算依据。第9页/共36页（3）焊接电弧及其特性焊接电弧及其特性 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、在由焊接电源供给的、具有一定电
7、压的两电极间或电极与焊件间、在气体介质中产生的强烈而持久稳定的放电现象，叫焊接电弧。气体介质中产生的强烈而持久稳定的放电现象，叫焊接电弧。一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的 43%，阴极约，阴极约 36%，弧柱约，弧柱约 21%。使用直流电源焊接时有正接、反接两种：使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件正接：正极接工件工件温度可稍高一些。工件温度可稍高一些。反接：负极接工件，工件温度可稍低一些。反接：负极接工件，工件温度可稍低一些。交流焊机交流焊机,无正反接特点。无正反接特点。手弧焊时，电弧产生的热量只有手弧焊
8、时，电弧产生的热量只有 65 85 用于加热和熔化金属。用于加热和熔化金属。其余的热量则散失在电弧周围和飞溅的金属熔滴中。其余的热量则散失在电弧周围和飞溅的金属熔滴中。第10页/共36页第11页/共36页 （4）手工电弧焊用焊条、焊钳和面罩）手工电弧焊用焊条、焊钳和面罩 第12页/共36页 焊条是电焊条的简称，由药皮和焊芯两部分焊条是电焊条的简称，由药皮和焊芯两部分组成。它实际就是涂有药皮的供手弧焊用的熔化组成。它实际就是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。电极。1)焊芯焊芯 焊芯是指焊条中被药皮包覆的金属焊芯是指焊条中被药皮包覆的金属芯。其作用有二：芯。其作用有二：一是作为电极，传导电流，产生电
9、弧；一是作为电极，传导电流，产生电弧；二是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一二是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起组成焊缝金属。起组成焊缝金属。第13页/共36页2)药皮焊条药皮的作用压涂在焊芯表面上的涂料层称为焊条药皮,焊条的药皮在焊接过程中起着极为重要的作用,是决定焊缝质量的重要因素,因此,各个国家的焊接工作者对焊条的药皮都给予高度重视,大家所研究和使用的主要是厚药皮的焊条(药皮的重量与外涂药皮部分的焊芯重量之比大于40%的焊条)(1)对电弧和熔池的保护的作用-气渣联合保护焊接时,焊条药皮熔化后产生大量的气体笼罩着电弧区和熔池,基本上将熔化金属与周围空气隔绝开来,这些气体中绝大部分是不太
10、容易与金属起反应且较难分解的还原性气体(CO2H2),能在电弧区和熔池周围形成一个很好的保护层,防止空气中的氧,氮侵入,起到对熔化金属较好的保护作用第14页/共36页焊接过程中药皮被电弧高温熔化后形成密度比金属小的熔渣包裹并覆盖熔池金属,这样不仅隔绝空气中氧、氮保护着焊缝,而且还能减缓焊缝的冷却速度,促进焊缝金属中空气的排出,减少生成气孔的可能性,并能改善焊缝的成型和结晶,起到全面提高作用(2)通过冶金反应去出有害杂质及渗入有用合金电弧焊接过程中通过焊条药皮熔化并进入熔池进行的冶金反应去除氧、硫、磷等有害杂质并渗入有用合金的作用。药皮虽然有气渣联合保护作用,但由于保护气体散发方向分散，加上熔渣
11、的粘度及表面张力的作用不足以严密包围熔池等原因,液态金属不可避免的要受到少量空气侵入并氧化,此外,药皮中某些物质受电弧高温作用而分解放出氧,使液态金属中有用的合金元素烧损或形成有害金第15页/共36页属氧化物，导致焊缝质量降低,因此,在药皮中加入还原剂,使氧化物还原以保证焊缝质量是必要的,药皮中根据需要加入一些去氢、去硫、去磷的物质以提高焊缝金属的抗裂性(如低氢焊条),药皮中加入铁合金或纯合金元素,使之随着药皮的熔化过渡带入焊缝中去,以弥补合金元素烧损和提高焊缝金属的力学性能。(3)改善焊接工艺性能焊条药皮能使电弧稳定燃烧,能使焊缝成型好,易脱渣和熔敷效率高,药皮中加入低电离电位的物质(如钾,
12、钠金属氧化物等),来提高电弧燃烧的稳定性,焊条药皮的熔点虽然低于焊芯,第16页/共36页但因焊芯处于电弧的中心区,温度较高,所以焊芯先熔化,药皮稍晚一点熔化,这就使焊条端头形成一药皮套筒,使电弧热量更集中,减少飞溅,有利于熔滴向熔池过渡,提高熔敷效率,这个套筒造成的电弧吹力可使熔滴避免回流,使仰焊,立焊成为可能。焊条药皮加入一些脱渣性较好的物质,可使脱渣容易。第17页/共36页焊条钢芯性能、化学成分、规格GB1300-77 已标准化焊条药皮“作用”非常重要由焊条芯和药皮组成焊条组成第18页/共36页 3)焊条的种类及编号焊条的种类及编号 焊条的分类焊条按用途可分为九大类：即焊条的分类焊条按用途
13、可分为九大类：即:结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝和铝合铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝和铝合金焊条、特殊用途焊条，其中应用最广的是结构钢焊条。金焊条、特殊用途焊条，其中应用最广的是结构钢焊条。按熔渣的特性来分类可分为酸性焊条和碱性焊条两大按熔渣的特性来分类可分为酸性焊条和碱性焊条两大类。药皮中含有多量酸性氧化物（如类。药皮中含有多量酸性氧化物（如 SiO2，TiO2，Fe2 O3）的焊条，称为酸性焊条；药皮中含有多量碱性）的焊条，称为酸性焊条；药皮中含有多量碱性氧化物（如氧化物
14、（如 CaO，FeO，MnO，Na2 O,MgO）的焊）的焊条，称为碱性焊条。条，称为碱性焊条。按焊条药皮的主要化学成分来分类，可以将电焊条分按焊条药皮的主要化学成分来分类，可以将电焊条分为：氧化钛型焊条、为：氧化钛型焊条、氧化钛钙型焊条氧化钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、化铁型焊条、纤维素型焊条纤维素型焊条、低氢钾型焊条、低氢钾型焊条、低氢钠型焊低氢钠型焊条条、石墨型焊条及盐基型焊条。、石墨型焊条及盐基型焊条。第19页/共36页 GB5117-85 规定了碳钢焊条的型号，以字母规定了碳钢焊条的型号，以字母 E 字后字后加上四位数字表示。例如：加上四位数字表示。例如：
15、E 4303 的含义如下：的含义如下：字母字母“E”表示焊条；表示焊条；前两位数字前两位数字 43表示焊缝金属的抗拉强度不小于表示焊缝金属的抗拉强度不小于 420MPa；第三位数字第三位数字“0”表示全位置焊接；表示全位置焊接；第四位数字第四位数字“3”表示氧化钛钙型药皮和交、直流表示氧化钛钙型药皮和交、直流两用。两用。焊条牌号是以各类焊条的相应汉字（或汉字拼音的首焊条牌号是以各类焊条的相应汉字（或汉字拼音的首字母）加上三位数字表示的，例如：结字母）加上三位数字表示的，例如：结 507（或（或 J507）的含义如下：的含义如下：汉字汉字 结结 （或（或 J）-表示结构钢焊条；前两位数字表示结构
16、钢焊条；前两位数字 50-表示焊缝金属抗拉强度不小于表示焊缝金属抗拉强度不小于 500MPa；第三位数；第三位数字字“7”表示药皮类型是低氧钠型，只适用于直流焊表示药皮类型是低氧钠型，只适用于直流焊接。接。第20页/共36页4)焊条的选用原则首先根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐蚀性及高温性首先根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐蚀性及高温性能等要求，选用相应的焊条种类。再考虑焊接结构形状、受力情能等要求，选用相应的焊条种类。再考虑焊接结构形状、受力情况、焊接设备条件和焊条售价来选定具体型号。况、焊接设备条件和焊条售价来选定具体型号。1）低碳钢和普通低合金钢构件，一般按照焊缝金属与母材等
17、强）低碳钢和普通低合金钢构件，一般按照焊缝金属与母材等强度的原则。度的原则。2）要求塑性好、冲击韧性高、抗裂能力强或低温性能好的构件）要求塑性好、冲击韧性高、抗裂能力强或低温性能好的构件应选用碱性焊条，而对受力不复杂、母材质量好的构件，可选用应选用碱性焊条，而对受力不复杂、母材质量好的构件，可选用酸性焊条。酸性焊条。3）低碳钢和低合金结构钢焊接，一般应按异种钢接头中强度较低的）低碳钢和低合金结构钢焊接，一般应按异种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。钢材来选用相应的焊条。4）铸铁应选用碱性焊条，焊接前应预热。）铸铁应选用碱性焊条，焊接前应预热。5）焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，
18、应选用相应）焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应 的专用焊条，以保证焊缝的主要化学成分与性能和母材相同。的专用焊条，以保证焊缝的主要化学成分与性能和母材相同。第21页/共36页 2.弧焊工艺弧焊工艺焊条电弧焊时，焊件和焊条在电焊条电弧焊时，焊件和焊条在电弧热量的作用下，焊件坡口边缘被局弧热量的作用下，焊件坡口边缘被局部熔化，焊条熔化形成熔滴向焊件过部熔化，焊条熔化形成熔滴向焊件过渡，熔化的金属形成焊接熔池。随着渡，熔化的金属形成焊接熔池。随着焊接电弧向前移动、熔池后边缘的液焊接电弧向前移动、熔池后边缘的液态金属温度逐渐降低，液态金属以母态金属温度逐渐降低，液态金属以母材坡口处末
19、完全熔化的晶粒为核心生材坡口处末完全熔化的晶粒为核心生长出焊缝金属的枝状晶体并向焊缝中长出焊缝金属的枝状晶体并向焊缝中心部位发展，直至彼此相遇而最后凝心部位发展，直至彼此相遇而最后凝固。与此同时，前面的焊件坡口边缘固。与此同时，前面的焊件坡口边缘又开始局部熔化，使焊接熔池向前程又开始局部熔化，使焊接熔池向前程动。当焊接过程稳定以后，一个形状动。当焊接过程稳定以后，一个形状和体积均不变化的熔池随焊接电弧向和体积均不变化的熔池随焊接电弧向前移动，形成一条连续的焊缝。前移动，形成一条连续的焊缝。第22页/共36页 (1）焊接工艺参数）焊接工艺参数1)焊条直径焊条直径 手弧焊焊接工艺参数的选择，一般先
20、根据焊件的厚度选择焊条直径。焊条直径的选择还与焊接层数、接头形式、焊接位置等有关，立焊、横焊、开坡口多层焊的第一层施焊时应选用直径小一点的焊条。2)焊接电流焊接电流 焊接电流与焊条直径有关。I =(30 60)d3)焊接速度焊接速度 焊接速度指焊条沿焊缝方向向前移动的速度。一般当焊道的熔宽为焊条直径的2倍时，焊速较适当。第23页/共36页4)电弧长度电弧长度电弧长度指焊条末端与起弧处工作表面间的距离。保持电弧长度约等于焊条直径。5)焊接层数焊接层数 当工件厚度较大时，需要采用多层焊接，以保证焊缝的力学性能。一般每层厚度为焊条直径的0.8 1.2倍时，比较合适，生产率高且易控制。6）焊接线能量熔
21、焊时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量，又称为线能量。第24页/共36页线能量的计算公式：q=IU/式中：I焊接电流AU电弧电压V焊接速度cm/sq线能量J/cm线能量综合了焊接电流、电弧电压和焊接速度三大焊接工艺参数对焊接热循环的影响。线能量增大时，热影响区的宽度增大，加热到高温的区域增宽，在高温的停留时间增长，同时冷却速度减慢，第25页/共36页4.焊接接头形式、坡口形式焊接接头形式、坡口形式（1）焊接接头形式焊接接头形式 常用焊接接头形式有：对接接头、搭接接头、角接接头和常用焊接接头形式有：对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头等形接头等 接头基本形式第26页/共36页（2）坡口形式坡
22、口形式 焊件较薄时，在焊件接头处只要留出一定的间隙，采用单面焊或双面焊，焊件较薄时，在焊件接头处只要留出一定的间隙，采用单面焊或双面焊，就可以保证焊透。焊件较厚时，为了保证焊透，焊接前要把焊件的待焊部位加就可以保证焊透。焊件较厚时，为了保证焊透，焊接前要把焊件的待焊部位加工成为所需的几何形状，即需要开坡口。工成为所需的几何形状，即需要开坡口。对接接头的坡口形式对接接头的坡口形式 第27页/共36页 加工坡口时，通常在焊件厚度方向留有直边，称为钝边，其作用是加工坡口时，通常在焊件厚度方向留有直边，称为钝边，其作用是为了防止烧穿。接头组装时，往往留有间隙，这是为了保证焊透。为了防止烧穿。接头组装时
23、，往往留有间隙，这是为了保证焊透。第28页/共36页(3)多道焊与多层焊多道焊与多层焊 焊接较厚焊件时，为了焊满坡口，应采用多层焊或多层多道焊（每一焊接较厚焊件时，为了焊满坡口，应采用多层焊或多层多道焊（每一层由数道窄道并列组成）。层由数道窄道并列组成）。a）多层焊b）多层多道焊对接平焊的多层焊第29页/共36页(4)常用焊缝的表示方法常用焊缝的表示方法 单面焊缝的标注方法：当箭头指向焊缝所在的一面时，应将图形符号和尺寸标注在横线的上方(图a)；当箭头指向焊缝所在另一面(相对应的那面)时，应将图形符号和尺寸标注在横线的下方(图b)。表示环绕工作件周围的焊缝时，其围焊焊缝符号为圆圈，绘在引出线的
24、转折处，并标注焊角尺寸K(图c)。第30页/共36页第31页/共36页双面焊缝的标注应在横线的上、下都标注符号和尺寸。上方表示箭头一面的符号和尺寸，下方表示另一面的符号和尺寸(图a)；当两面的焊缝尺寸相同时，只需在横线上方标注焊缝的符号和尺寸(图b、c、d)。第32页/共36页第33页/共36页（5）焊接系数:焊接接头系数，符号为，,即焊接接头强度与母材强度之比,，它是考虑焊接对容器强度的削弱，用以降低设计许用应力的系数，1在ASME规范中焊接接头系数仅取决于该焊接接头型式和无损检测程度，一台容器不同的接头可以使用不同的焊接接头系数，对A、B、C、D四类焊接接头都规定了焊接接头系数，同时允许采
25、用降低焊接接头系数而免除无损检测要求。而在我国GB150中，焊接接头系数特指A、B类焊接接头，不允许采用降低焊接接头系数而免除无损检测要求，产品制造完成后必须对A、B类接头进行射线或超声检测。第34页/共36页5.焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接工艺参数对焊缝成形的影响 焊接工艺参数的选择是否合适，直接影响焊缝焊接工艺参数的选择是否合适，直接影响焊缝的质量，右图表示焊接电流和焊接速度对焊缝形状的质量，右图表示焊接电流和焊接速度对焊缝形状的影响。的影响。（1）焊接电流和焊接速度合适，焊缝的形状规则，）焊接电流和焊接速度合适，焊缝的形状规则，焊波均匀并成椭圆形，焊缝各部分的尺寸符合要求焊波均匀并成
26、椭圆形，焊缝各部分的尺寸符合要求（图（图a）。）。（2）焊接电流太小，电弧不易引燃，燃烧也不）焊接电流太小，电弧不易引燃，燃烧也不稳定，弧声变弱，焊波呈圆形，而且堆高增大，熔稳定，弧声变弱，焊波呈圆形，而且堆高增大，熔宽和熔深都减小（图宽和熔深都减小（图b）。）。（3）焊接电流太大，弧声强，飞溅增多，药皮）焊接电流太大，弧声强，飞溅增多，药皮往往变得红热，焊波变尖，熔宽和熔深都增加。焊往往变得红热，焊波变尖，熔宽和熔深都增加。焊薄板工件时，有烧穿的可能（图薄板工件时，有烧穿的可能（图c）。）。（4）焊接速度太慢，焊波变圆，而且堆高、熔）焊接速度太慢，焊波变圆，而且堆高、熔宽和熔深都增加。焊薄板工件时有可能烧穿（图宽和熔深都增加。焊薄板工件时有可能烧穿（图d）。）。（5）焊接速度太快，焊波变尖，焊缝形状不规则焊接速度太快，焊波变尖，焊缝形状不规则而且堆高、熔宽和熔深都减小（图而且堆高、熔宽和熔深都减小（图e）。）。焊接电流和焊接焊接电流和焊接速度对焊缝形状速度对焊缝形状的影响的影响 第35页/共36页感谢观看！感谢观看！第36页/共36页