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1、教学目标知识目标：掌握焊条电弧焊焊接设备的型号及主要技术参数；掌握焊条电弧焊焊接工具的使用方法及工艺要求。了解气焊的特点；了解气焊的加工范围；掌握气焊设备的型号及主要技术参数；掌握气焊火焰种类及其使用范围。了解气割特点；了解气割加工范围；掌握割炬的组成部分及其作用。技能目标：掌握焊接的基本操作方法；会合理选用设备的技术参数对工件进行焊条电弧焊加工。掌握气焊的基本操作方法。掌握气割的基本操作方法。教学重点掌握焊条电弧焊焊接的步骤和方法，掌握气焊、气割的基本操作方法。教学难点在教师辅助下，能够独立进行焊接工艺的相关操作。教学手段实物演示；教学板书；录像插件；电子课件。教学学时20学时教 学 内 容
2、 与 教 学 过 程 设 计注 释模块三 焊接焊接是指通过加热、加压或同时加热加压的方法使分离的焊件金属之间产生原子间结合力而连成一体的连接方法。与铆接相比，焊接方法省工节料，接头的致密性好，焊接过程便于实现机械化和自动化。通过焊接还可以将型材、冲压件、锻件拼焊成组合体结构，用于制造大型零件毛坯。焊接方法的种类很多，按照焊接过程的物理特点，焊接的基本方法可分为熔焊、压焊、钎焊三大类。（1）熔焊。将焊接接头处的金属加热到熔化状态，经过冷却结晶形成接头的焊接方法。（2）压焊。在焊接过程中需要对焊件施加压力（加热或不加热）的一类焊接方法。（3）钎焊。利用低熔点的填充金属（称为钎料）熔化后与固态焊件金
3、属相互扩散形成原子间的结合而实现连接的方法。焊接的具体分类如图3-1所示。图3-1焊接的分类课题一 熔焊熔焊的具体方法有焊条电弧焊、气焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊等，其中，焊条电弧焊和气焊在实际生产中的应用较为普遍。实训 焊条电弧焊一、实训内容V形坡口的平对接焊操作训练。二、工艺知识1.焊条电弧焊焊条电弧焊是利用电弧放电所产生的高热量，将焊条和被焊金属局部加热至熔化，经冷却凝固完成焊接，将工件和焊钳分别连接到电焊机的两个电极上，并用焊钳夹持焊条；将焊条与工件瞬时接触，随即将焊条提起，在焊条与工件之间便产生了电弧；电弧区的温度很高，中心处最高温度可达 6 000 ，将工件接头附近的
4、金属和焊条熔化，形成焊接熔池；随着焊条沿焊接方向陆续移动，新的焊接熔池不断形成，原先熔化了的金属迅速冷却和凝固，形成一条牢固的焊缝，将分离的金属焊接为整体。2.焊接设备1）电焊机焊条电弧焊使用的电焊机有交流电焊机和直流电焊机两种。（1）交流电焊机。交流电焊机是一种特殊的降压变压器。交流电焊机能将220 V或380 V的电源电压降至空载时的6080 V和电弧燃烧时的2030 V。交流电焊机具有结构简单、价格便宜、使用可靠、效率高、噪声小、维护方便等优点，应用较广，但在电弧稳定性方面有些不足。（2）直流电焊机。生产中常用的直流电焊机有直流弧焊发电机和整流弧焊机两种。直流弧焊发电机。它是由交流电动机
5、和直流发电机组成的。直流弧焊发电机焊接时电弧稳定，焊接质量较好，但结构复杂，噪声大，价格高，耗电大，耗材多，不易维修。因此，这种焊机的应用受到了限制。整流弧焊机。整流弧焊机是电弧焊专用的整流器，故又称为弧焊整流器。它通过整流器把交流电转变为直流电，既弥补了交流电焊机电弧稳定性较差的缺点，又比一般直流电焊机结构简单，维修容易，噪声小。2）焊条（1）焊条的组成及作用。电弧焊使用的焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯在焊接时的作用有两个：一是作为电极，产生电弧；二是熔化后作为填充金属，与熔化后的工件一起形成焊缝。（2）电焊条的分类。焊条按用途的不同分为十大类，即结构钢焊条、不锈钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条
6、、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、低温钢焊条和特殊用途焊条。（3）焊条的选用。焊条的选用原则如下。根据被焊件材质选择焊条种类。根据被焊件强度选择焊条型号。根据焊接结构的使用条件选择药皮类型。3）焊钳和面罩 焊钳的作用是夹持焊条和传递焊接电流；面罩的作用是保护操作者的眼睛和面部，避免被弧光灼烧。在进行焊条电弧焊时必须使用面罩，切不可裸眼直视弧光进行操作。3.焊接参数焊接参数是为了保证焊接质量而选定的各个参数的总和。焊条电弧焊的焊接参数包括焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊接层数等。1）焊条直径为了提高生产率，通常选用直径较大的焊条，但焊条直径一般不大于
7、6 mm。2）焊接电流焊接电流的大小对焊件的质量有很大的影响，电流过大会使焊条药皮失效，同时使金属的熔化速度加快，加剧了金属的飞溅，易造成焊件烧穿、咬边等缺陷；电流过小会造成夹渣、未焊透等缺陷，降低焊接接头的力学性能。实际操作中，可根据经验来判断所选择的焊接电流是否合适。（1）听声音。（2）看飞溅。（3）看焊条熔化情况。（4）看熔池状况。（5）看焊缝成形。3）电弧电压电弧电压由电弧长度决定。4）焊接速度焊条沿焊接方向移动的速度称为焊接速度。焊接速度对焊接质量影响很大，一般在保证焊透和焊缝良好成形的前提下，应快速施焊；但焊速过快，易产生焊缝的熔深小、焊缝窄及焊不透等缺陷；焊速过慢，容易将焊件焊穿
8、。5）焊接层数中厚板焊接时，要加工坡口，进行多层多道焊。一般每层焊缝厚度不宜超过4 mm。4.焊接接头、坡口、焊接位置1）焊接接头将两个工件焊接在一起时，两个工件的相对位置决定了它们的接头形式。常用的焊接接头形式有对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头。2）坡口在焊接过程中，为满足零件设计和工艺的要求，同时为了焊透和减少焊件熔入熔池的相对数量及焊接完成后方便清渣，要将焊件的待焊接部位加工成一定形状的沟槽，称为坡口。3）焊接位置熔焊时，焊缝所处的空间位置称为焊接位置，有平焊、立焊、横焊和仰焊4种。5.焊接基本操作技术在进行焊条电弧焊时，焊条末端和工件之间燃烧的电弧产生高温，使焊条药皮、焊芯熔化，
9、熔化的焊芯端部形成细小的金属熔滴，通过弧柱过渡到局部熔化的工件表面，熔化工件形成熔池。随着焊条以适当速度在工件上连续向前移动，熔池液态金属逐步冷却结晶，形成焊缝。药皮熔化过程中产生气体和熔渣，使熔池、电弧和周围空气隔绝，熔化了的药皮、焊芯、工件发生一系列反应，保证所形成的焊缝的性能。熔渣冷却凝固后形成的渣壳要清除掉。1）引弧引弧就是使焊条和工件之间产生稳定的焊接电弧的过程。（1）敲击法。将焊条末端对准焊件，然后手腕下弯，使焊条轻微碰一下焊件，再迅速提起焊条24 mm，手腕托稳焊钳，保持电弧稳定燃烧。（2）划擦法。先将焊条对准焊件，将焊条像划火柴似的在焊件表面轻微划动一下，即可引燃电弧，然后迅速
10、将焊条提起24 mm，并保持电弧稳定燃烧。2）运条（1）运条的基本动作。焊条的操作运动简称运条，它是一种合成运动。焊条朝熔池方向送进速度要与焊条熔化速度相等。焊条沿焊接方向移动逐渐形成一条焊道。焊条的横向摆动是为了得到一定宽度的焊缝。（2）运条方法。运条方法有如下几种。直线形运条法。直线往复形运条法。锯齿形运条法。月牙形运条法。正圆圈形运条法。3）接头常用的接头方法是在焊道弧坑前约 10 mm 处引弧，拉长电弧移至原弧坑2/3处，压低电弧，焊条做微微转动，待填满弧坑后即向前运动进入正常焊接。4）收尾焊道的收尾动作不仅是熄弧，还需填满弧坑。常用的收尾方法有三种。（1)划圈收尾法。（2）反复断弧（
11、灭弧法）收尾法。（3）回焊收尾法。5）焊缝熔渣的清理用敲渣锤从焊缝侧面敲击熔渣使之脱落，为防止热熔渣灼伤脸部皮肤可用焊帽遮挡，焊缝两侧的飞溅可用錾子清理。三、开V形坡口的平对接焊实训操作1.焊前准备1）工件Q235A钢板300 mm100 mm38 mm（两块）。2）焊条E4303，3.2 mm、4 mm。3）焊机额定焊接电流大于300 A的交流焊机一台。4）辅助工具焊帽、焊工手套、磨光机、钢丝刷、敲渣锤等。2.操作方法及要领1）工件组装定位焊预留2.5 mm对接间隙，工件两端定位焊，定位焊缝长10 mm左右。为防止焊后变形，应做12反变形。2）打底焊将焊接电流调至90110 A，采用锯齿形运
12、条法进行焊接。3）填充焊先将打底层熔渣清除干净。采用140160 A焊接电流，用锯齿形运条法短弧焊接，在距离焊缝端部10 mm左右处引弧，将电弧拉长并移至焊缝起焊处压低电弧施焊，摆动到两坡口侧面时，焊条稍作停留，待坡口两侧与母材熔合良好后方可移动，焊条角度与焊接前进方向的夹角为8085，与两侧工件夹角为90。应控制焊接速度，使每层焊道厚度为34 mm，各层之间的焊接方向应相反，且接头相互错开不小于 30 mm，收尾填满弧坑。最后一道填充层后，其表面应距焊件表面11.5 mm，为盖面焊做好准备。4）盖面焊正面最后一层或背面焊缝均属于盖面焊。采用140160 A焊接电流，锯齿形运条法施焊；横向摆动
13、至坡口两侧11.5 mm的边缘，以控制焊缝宽度；两侧要充分停留，以防发生咬边。背面盖面层采用锯齿形运条法进行焊接。一般厚度12 mm以下的工件开V形坡口平对接焊，正面焊缝高0.51.5 mm，焊缝宽度1416 mm。四、注意事项(1)开始工作前应检查电焊机是否接地，电缆、焊钳的绝缘是否完好。焊接操作时应穿绝缘胶鞋，或站在绝缘地板上操作。 (2)电弧发射出大量紫外线和红外线，对人体有害。操作时必须戴电焊手套和电焊面罩，穿好套袜等防护用品，特别要防止电焊的弧光直接照射眼睛。刚焊完的工件需用手钳夹持。敲击焊渣时应注意焊渣飞出的方向，以防伤人。 (3)不得将焊钳放在工作台上，以免短路烧坏电焊机；发现电
14、焊机或线路发热烫手时，应立即停止工作；操作完毕和检查电焊机及电路系统时，必须拉闸停电。五、评分标准填写该实训评分表。课题二 气焊与气割气焊是利用气体火焰作为热源的一种焊接方法，当火焰产生的热量能熔化母材和填充金属时，就可以用于焊接。气割是利用氧气、乙炔火焰的热量，先预热切割部位的金属至燃点，然后喷射高压氧气流，使金属产生剧烈的氧化燃烧，并吹除燃烧后产生的氧化物，将金属分割开或形成切口。实训一 气焊一、实训内容低碳钢板平对接气焊操作训练。二、工艺知识1.气焊 气焊是利用氧气和可燃气体（一般为乙炔）混合燃烧所产生的热量来加热和熔化金属进行焊接的一种焊接方法。氧气和乙炔混合燃烧形成的火焰称为氧乙炔焰
15、，其温度可达3 150 左右。与焊条电弧焊相比，火焰加热容易控制熔池温度，易于实现均匀焊透和单面焊双面成形；气焊设备简单，移动方便，施工场地不限。但气体火焰温度较低，热量分散，加热较为缓慢，生产率低，焊件变形严重。2.气焊设备气焊所用的设备由氧气瓶、乙炔瓶、减压器、回火保险器、焊炬和橡胶管等组成。1）氧气瓶氧气瓶是用来储存和运输高压氧气的钢瓶。2）乙炔瓶乙炔瓶是用来存储和运输乙炔的钢瓶。3）减压器减压器用来将氧气瓶或乙炔瓶中的高压氧气或乙炔的压力降低到工作压力（气焊时所需的工作压力一般较低，如氧气压力为0.20.4 MPa，乙炔压力一般不超过0.15 MPa），并使其在焊接的整个过程中保持稳定
16、。4）回火保险器在气焊时，由于气体压力不正常或焊嘴堵塞等原因会发生火焰沿导管倒燃的情况，这种现象称为回火。若火焰倒燃到乙炔发生器，会发生爆炸。回火保险器的作用就是装在乙炔瓶和焊炬之间，防止回火的发生。5）焊炬焊炬是在气焊时，用来使氧气和乙炔按一定的比例混合并获得气焊火焰的焊接工具。3.气焊火焰气焊时，改变氧气和乙炔的混合比例，可以得到三种不同性质的火焰。1）中性焰氧气和乙炔的混合比为11.2时燃烧所形成的火焰称为中性焰。它由焰心、内焰和外焰三部分组成。焰心呈尖锥状，色白明亮，轮廓清楚；内焰颜色发暗，轮廓不清楚，与外焰无明显界限；外焰由里向外逐渐由淡紫色变为橙黄色。内焰温度最高可达3 000 3
17、 200 ，焊接时应使熔池及焊丝末端处于焰心前24 mm的最高温度区。2）碳化焰氧气与乙炔的混合比小于1时燃烧所形成的火焰称为碳化焰。其结构也分为焰心、内焰和外焰三部分。焰心呈亮白色，内焰呈淡白色，外焰呈橙黄色。碳化焰的火焰比中性焰长，最高温度约为2 700 3 000 。3）氧化焰氧气与乙炔的混合比大于1.2时燃烧所形成的火焰称为氧化焰。由于氧气较多，燃烧比中性焰剧烈，火焰各部分长度均缩短，温度比中性焰高，可达3 100 3 300 。4.焊丝和焊剂1）焊丝气焊的焊丝作为填充金属，其表面不涂药皮，与熔化的母材一起形成焊缝。焊丝的化学成分应与母材相匹配。2）气焊熔剂气焊熔剂是气焊时的助熔剂，又
18、称为焊粉或焊药，其作用是避免焊接过程中形成高熔点稳定氧化物，防止产生夹渣，改善母材的润湿性等。气焊熔剂主要供气焊铸铁、不锈钢、耐热钢、合金钢、有色金属使用，气焊低碳钢时，由于气体火焰能充分保护焊接区，一般不需使用气焊熔剂。5.接头形式气焊通常用于薄板和管子的焊接。接头形式有对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头等。最常用的是对接接头，根据材料厚度的大小可进行单面焊或双面焊。三、低碳钢板平对接气焊实训操作1.焊前准备1）工件备料尺寸300 mm150 mm3 mm（两块）。2）焊丝选用3 mm焊丝。3）焊炬选择H03型焊炬。4）设备检查检查焊炬、导管、氧气表及乙炔表是否正常，各连接处是否紧密。5
19、）焊前清理清理焊缝10 mm范围内的铁锈和油污。2.操作方法及要领1）点火右手握焊炬，拇指放在乙炔开关处，食指放在氧气开关处，其他三指握住焊炬，先逆时针方向旋转打开氧气阀门，用其吹掉气路中残留的灰尘等杂物，然后打开乙炔阀门，点燃火焰。2）调节火焰气体刚点燃时，火焰为碳化焰，逐渐开大氧气阀门，将碳化焰调整为中性焰。3）平焊右手握焊炬，左手握焊丝，两手互相配合，沿焊缝从左向右移动平焊。焊接开始时，为了尽快加热工件形成熔池，焊炬倾角可采用8090的倾角，在正常焊接时，火焰的焰心应距熔池液面24 mm，焊炬倾角应保持4050，在焊接结束时，为了避免烧穿焊件和更好地填满弧坑，焊炬的倾角应减小。在操作过程
20、中，焊丝的倾角与焊炬倾角相同，但方向相反。4）熄火焊接过程结束后，应先关闭乙炔阀门，再关闭氧气阀门。四、注意事项(1)点火时，先微开氧气阀门，再打开乙炔阀门，随后点燃火焰。然后逐渐开大氧气阀门，将碳化焰调整成中性焰。(2)灭火时，应先关闭乙炔阀门，后关闭氧气阀门。(3)氧气瓶不得撞击，不得高温暴晒，不得沾上油脂或其他易燃物品。乙炔瓶必须竖立放稳，严禁在地面上卧放使用。氧气瓶和乙炔瓶附近严禁烟火，并需隔开一定距离放置。(4)刚刚气焊好的工件不要用手触及，以防烫伤。(5)气焊前应检查氧气瓶和乙炔瓶的导管接头处是否漏气，应检查焊炬和割炬的气路是否通畅、射吸能力及气密性是否符合标准等技术要求。五、评分
21、标准填写该实训评分表。实训二 气割一、实训内容板材切割操作训练。二、工艺知识1.气割气割是利用高温的金属在纯氧中燃烧而将工件分离的加工方法。气割时用割炬来代替焊炬，其余设备与气焊相同。割炬比焊炬多了一个切割高压氧气管和一个切割氧阀门。2.气割条件从气割的过程可以看出，只有符合一定条件的金属才能进行气割。（1）金属的燃点必须低于其熔点。（2）金属氧化物(熔渣)的熔点应低于金属本身的熔点，且其流动性要好。（3）金属的导热性不能太高，否则预热火焰的热量和切割中所发出的热量会迅速扩散，使切割处热量不足，导致切割困难。此外，金属在氧气中燃烧时应能发出大量的热量，足以预热周围的金属。另外，金属中所含的杂质
22、要少。满足以上条件的金属材料有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金结构钢。而高碳钢、铸铁、高合金钢及铜、铝等非铁金属及合金，均难以气割。影响碳钢熔点和燃点的主要因素是含碳量。3.气割工艺（1）根据气割工件厚度选择割嘴型号及氧气工作压力。（2）气割应从工件的边缘开始。（3）气割时，割嘴与工件之间应有一定的角度和距离。割嘴对切口左右两边必须保持垂直。割嘴在切割方向上与工件之间的夹角随工件厚度变化而变化。割嘴离工件表面的距离应始终使预热的焰心端部距工件35 mm。（4）气割速度与工件厚度有关。工件越薄，气割速度越快；反之则越慢。三、低碳钢板气割实训操作1.气割前的准备（1）工件材料选用低碳钢中厚板610 m
23、m。（2）割炬选用G0130，2号环形割嘴，氧气压力0.40.5 MPa，乙炔压力0.0301 MPa。（3）对切口处的铁锈、油污等杂质进行清理。（4）确定切割位置，垫平工件。（5）调整好乙炔和氧气的压力，并检查有无漏气。2.气割操作过程（1）先微开氧气阀门，再开乙炔阀门，然后将焊嘴靠近明火点燃火焰，且调节成中性焰。（2）右手握住割炬使食指靠在预热氧调节阀门上，左手拇指和食指握住切割氧调节阀，其余三指托住混合管。（3）对切割端进行预热，加热至1 300 左右的高温（亮红色）后，再打开切割氧阀门，使已预热的金属部分激烈氧化而燃烧，再用高压氧流吹走氧化物熔渣，将被割金属从表面直烧到深层以至穿透，随
24、割炬向前移动，形成切口而分离工件。3.气割后先关闭切割氧调节阀，再关闭乙炔调节阀，最后关闭预热氧调节阀。及时查看并去除粘在割嘴上的金属氧化物和飞溅物，以保证后续切割工作顺利进行。四、注意事项（1）氧气瓶在搬运过程中尽量避免振动或互相碰撞，禁止依靠人背着氧气瓶搬运或用吊车吊运。（2）禁止乙炔发生器及乙炔瓶靠近火源，应将其放在空气流通的地方，并且保证不能漏气。（3）当需要离开工作场地时，严禁将点燃的割炬放在工作台上，以免发生意外。五、评分标准填写该实训评分表。明确该模块学习重点，在任务驱动下开始教学。明确实训任务讲解焊接常用设备、工具及其功用。熟悉焊接基本工序，掌握各步骤操作方法。教师按开V形坡口的平对接焊实训操作步骤进行演示并提示各个步骤要点，学生观察。提示实训过程中需要注意的问题。根据实训表现，填写评分表。明确实训任务讲解常用气焊设备结构，以及不同比例混合后的气焊火焰。了解焊丝、焊剂的成分及作用，以及接头形式分类。教师按低碳钢板平对接气焊实训操作步骤进行演示并提示各个步骤要点，学生观察。提示实训过程中需要注意的问题。根据实训表现，填写评分表。明确实训任务讲解常用气割设备结构、气割条件，以及气割工艺步骤。教师按低碳钢板气割实训操作步骤进行演示并提示各个步骤要点，学生观察。提示实训过程中需要注意的问题。根据实训表现，填写评分表。10第 页