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第三章焊接第一节手工电弧焊第二节焊接件结构工艺性第三节气焊和气割第四节其他焊接方法第一节手工电弧焊一、焊接过程二、手工电弧焊设备㈠交流弧焊机㈡直流弧焊机•发电机式直流弧焊机由一台交流电动机和一台直流弧焊发电机组成，发电机由电动机带动。•整流式直流弧焊机的结构相当于在交流弧焊机上加上整流器，从而将交流电变为直流电，故又称弧焊整流器。•直流弧焊机的输出端有两种不同的接线方法：①正接②反接三、焊条㈠焊条的组成和作用1.组成：焊条由金属焊芯和药皮两部分组成。2.作用：⑴焊芯在焊接时有两个方面的作用：①作为电极，传导电流，产生电弧；②熔化后作为填充金属，与母材一起组成焊缝金属。⑵药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层，由多种矿石粉、铁合金粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。它的主要作用是：①改善焊条工艺性，如易于引弧，保持电弧稳定燃烧，利于焊缝成形，防止飞溅等；②机械保护作用，药皮分解产生大量气体并形成熔渣，对熔化金属起着保护作用；③冶金处理作用，即通过冶金反应除去有害杂质并补充有益的合金元素，改善焊缝质量。㈡焊条的分类和型（牌）号•国产焊条按其用途分为结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、镍及镍合金焊条、铸铁焊条、低温钢焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条十类。•其中，结构钢焊条应用最为广泛。•根据GB5117—1995和GB5118—1995，低碳钢和低合金钢焊条型号的形式和含义如下：E××××第三位数字与第四位数字的组合，表示焊接电流种类及药皮类型，见表1.3-1第三位数字表示焊条适用的焊接位置，“0”和“1”表示焊条适用于全位置焊接，“2”表示适用于平焊及平角焊，“4”表示适用于向下立焊前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最低值，单位为MPa字母“E”表示焊条•焊条牌号是焊接行业统一的焊条代号，其形式与含义如下：×××第三位数字，表示焊接电流种类和药皮类型，见表1.3-1表示各大类中的若干小类大写汉语拼音字母，表示焊条各大类（按用途分）•结构钢焊条牌号的形式与含义如下：J×××第三位数字，表示焊接电流种类和药皮类型，见表1.3-1前两位数字，表示焊缝金属抗拉强度最低值，单位为Mpa，其等级划分见表1.3-2表示结构钢焊条㈢焊条的选用原则1.根据母材的化学成分和力学性能选用焊接低碳钢和低合金高强度钢时，一般根据母材的抗拉强度按“等强度原则”选择与母材有相同强度等级，且成分相近的焊条；异种钢焊接时，应按其中强度较低的钢材选用焊条。2.根据焊件的工作条件与工艺特点选用对于承受交变载荷、冲击载荷的焊接结构，或者形状复杂、厚度大、刚性大的焊件，应选用碱性焊条。3.按焊接设备、施工条件和焊接工艺性选用如果焊接现场没有直流弧焊机时，应选用交直流两用焊条；当焊件接头附近污物、锈皮过多时，应选用酸性焊条，在保证焊缝质量的前提下，应尽量选用成本低、劳动条件好的焊条；无特殊要求时，应尽量选用焊接工艺性好的酸性焊条。四、焊接工艺参数㈠焊接直径手弧焊焊接工艺参数的选择，一般先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。㈡焊接电流焊接电流与焊条直径有关。I=(30~60)d㈢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。㈣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。㈤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。五、手弧焊基本操作要领㈠引弧•引弧就是使焊条与焊件间引燃并保持稳定的电弧。引弧方法有两种，即敲击法和摩擦法。•这两种方法都是使焊条末端与工件表面接触形成短路，然后迅速将焊条向上提起一段距离（2~4mm），即可引燃并保持稳定的电弧。•注意：焊条不能提的太高，否则电弧易熄灭。焊条末端与工件接触时间不能太长，以免焊条粘连在焊件上。当发生粘连时，应迅速左右摆动焊条，以使焊条脱离工作。㈡运条手弧焊时，焊条除了沿其轴向向熔池送进和沿焊缝方向前移外，为了获得一定宽度的焊缝，焊条还应沿垂直于焊缝的方向横向摆动。㈢熄弧•熄弧是指焊缝结束，或一根焊条用完准备连接后一根焊条时的收尾动作。•焊缝结束时的焊弧，应在熄弧前让焊条在熔池处作短暂停顿或作几次环形运条，使熔池填满，然后将焊条逐渐向焊缝前方斜拉，同时抬高焊条，使电弧自动熄灭；连续熄弧，应在熄弧前减少焊条与焊件间的夹角，将熔池中的金属和上面的熔渣向后赶，形成弧坑后再熄弧。连接时的引弧应在弧坑前面，然后拉回弧坑，再进行正常焊接。六、常见焊接缺陷常件焊接缺陷产生的原因见表1.3-5返回第二节焊接件结构工艺性一、焊缝布置㈠焊接接头的选择1.对接接头2.搭接接头3.角接和T形接头㈡坡口形式的选择为了保证焊透，手弧焊板厚在6mm以上的焊件时，应在焊渐边缘处加工出坡口。二、焊接接头及坡口形式的选择三、焊接位置及工艺特点•焊缝在焊接构件上的空间位置不同，会直接影响焊接的难易程度，对焊接质量和焊接率也都有影响。一般按焊缝空间位置的不同，将其分为平焊、立焊、横焊、仰焊四种。•平焊时操作方便、劳动条件好、生产率高，焊缝质量容易保证。•立焊时，因熔池金属有低落趋势，操作难度较大，焊缝成形较困难，生产率较低。•横焊时，因熔化的金属液体在重力作用下向下流，导致焊缝上部出现咬边，下部出现焊瘤。•仰焊时，操作极不方便，熔滴极易流失，焊缝成形非常困难，不但生产率低，焊接质量也很难保证。•因此，应尽量采用平焊位置施焊。四、对接平焊的操作步骤对接平焊在生产中最为常用。厚度为4~6mm的钢板对接平焊的操作步骤见下表。序号操作步骤操作要点1备料划线、用剪切或气割方法下料，并调直钢板2坡口准备板厚为4~6mm时，可采用I形坡口双面焊，接口必须平整3焊前清理清除铁锈、油污等4装备将两板水平放置，对齐，两板间留1~2mm间隙5点固用焊条点固，固定两焊件的相对位置，点固后应除渣。若焊件较长，可每隔300mm左右点固一次，点固长度为10~15mm6焊接①选择合适的焊接工艺参数②先焊点固面的反面，使熔深大于板厚的一半，焊后除渣③翻转焊件焊另一面，注意事项同上7焊后清理用钢丝刷等工具把焊件表面的飞溅清理干净8检验用外观方法检查焊缝质量，若有缺陷，应尽可能修补返回第三节气焊和气割一、气焊气焊是利用可燃气体乙炔（C2H2）和氧气（O2）混合燃烧时所产生的高温火焰使焊件和焊丝局部熔化和填充金属的一种焊接方法。㈠气焊设备气焊设备包括乙炔气瓶、氧气瓶、减压器、焊炬等。㈡焊丝和焊剂1.焊丝气焊丝一般是光金属丝，用作填充金属并与熔化的焊件金属一起形成焊缝。2.焊剂焊剂的作用是去除熔池中形成的氧化物等杂质，保护熔池金属，并增加液态金属的流动性。㈢气焊火焰1.中性焰中性焰又称正常焰，其氧气和乙炔的混合比为1.0~1.2。•中心焰由焰心、内焰和外焰三部分组成。内焰区是焰心外边颜色较暗的一层，其温度最高，可达3000~3200°C。•中心焰适用于焊接低碳钢、中碳钢、合金钢、纯铜和铝合金等材料。通过调整混合气体中乙炔与氧气的比例，可获得三种不同性质的火焰：2.碳化焰碳化焰的氧气和乙炔混合的体积比小于1.0。•由于氧气较少，燃烧不完全，整个火焰比中性焰长，温度较低，最高温度约为2700~3000°C。•由于有乙炔过剩，故适用于焊接高碳钢、硬质合金，焊补铸铁等。焊接其他材料时，会使焊缝材料增碳，变得硬而脆。3.氧化焰氧化焰的氧气与乙炔混合的体积比大于1.2。•由于燃烧时有过剩氧气，故燃烧比中性焰剧烈。•由于对金属熔池有氧化作用，降低了焊缝质量，故只适用于焊接黄铜，一般不宜采用。㈣气焊（平焊）操作要领1.点火、调节火焰与灭火⑴点火点火时，先微开氧气阀门，再开乙炔阀门，随后用明火点燃。⑵调节火焰先根据焊件材料确定应采用哪种氧乙炔焰，并调整到所需的那种火焰，再根据焊件厚度，调整火焰大小。⑶灭火应先关乙炔，再关氧气。2.堆平焊波气焊时，通常用左手拿焊丝，右手持焊炬，两手动作应协调，沿焊缝向左或向右焊接。二、氧气切割•氧气切割简称气割，是利用某些金属（如铁）在纯氧气流中能够剧烈氧化的原理进行金属切割的方法。•气割时用割炬代替焊炬，其余设备与气焊相同。㈠氧气切割过程开始时，先用氧乙炔焰将割口始端附近的金属预热至燃点，然后打开切割金属阀门，高速氧气射流使高温金属立即燃烧，所生成的氧化物同时被氧气流吹走，而金属燃烧时释放的大量燃烧热和氧乙炔焰一起又将邻近的金属预热到燃点，因此沿切割线以一定的速度移动割炬，即可形成一条整齐的割口。2.燃烧生成的金属氧化物的熔点应低于金属本身的熔点，而且流动性要好，使之呈熔融状被吹走时，割口处金属仍未熔化。3.金属燃烧时能放出大量的热，而且其本身的导热性要低。返回1.金属材料的燃点必须低于其熔点㈡金属氧气切割的条件第四节其他焊接方法一、其他熔焊㈠埋弧焊埋弧焊是使电弧在较厚的焊接层下燃烧，利用机械自动控制引弧、焊丝送进、电弧移动和焊缝收尾的一种电弧焊方法。㈡气体保护电弧焊气体保护电弧焊简称气体保护焊，是利用外加气体作为电弧介质并保护电弧与焊接区的电弧焊方法。常用的保护气体有氩气和二氧化碳气等。•氩气是惰性气体，既不与熔化金属发生任何化学反应，又不溶解于金属，因而能非常有效的保护熔池，获得高质量的焊缝。此外，氩弧焊是一种明弧焊，便于观察，操作灵活，适用于全位置焊接。但是氩弧焊也有其明显的缺点，主要是氩气价格昂贵，焊接成本高，焊前清理要求严格，而且设备复杂，维修不便。•氩弧焊主要用于焊接易氧化的非铁金属（如铝、镁、铜、钛及其合金）和稀有金属，以及高强度合金钢、不锈钢、耐热钢等。1.氩弧焊氩弧焊是以氩气为保护气体的一种电弧焊方法。2.二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊是以二氧化碳（CO2）为保护气体的电弧焊方法，简称CO2焊。•CO2焊的优点是：生产率高，CO2气体来源广、价格便宜，焊接成本低，焊接质量好，可全位置焊接，明弧操作，焊后不需清渣，易于实现机械化和自动化。其缺点是：焊缝成形差，飞溅大，焊接电源需采用直流反接。•二氧化碳焊主要适用于低碳钢和低合金结构钢构件的焊接，在一定条件下也可用于焊接不锈钢，还可用于耐磨零件的堆焊，铸钢件的焊补等。•电阻焊是利用电流通过焊件的接触面时产生的电阻热对焊件局部迅速加热，使之达到塑性状态或局部熔化状态，并加压而实现连接的一种压焊方法。•按照接头形式不同，电阻焊可分为点焊、缝焊和对焊等。㈠点焊•点焊时，待焊的薄板被压紧在两柱状电极之间，接通后使接触处温度迅速升高，将两焊件接触处的金属熔化而形成熔核。•点焊主要用于4mm以下的薄板与薄板的焊接，也可用于圆棒与圆棒、圆棒与薄板的焊接。焊接材料可以是低碳钢、不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金等。二、电阻焊㈡缝焊•缝焊的焊接过程与点焊相似，只是用转动的圆盘状电极取代点焊时所用的柱状电极。•缝焊主要用于有密封要求的薄壁容器（如水箱）和管道的焊接，焊接厚度一般在2mm以下，低碳钢可达3mm，焊接材料可以是低碳钢、合金钢、铝及其合金等。㈢对焊对焊是利用电阻热是对接接头的焊接在整个接触面上形成焊接头的电阻焊方法，可分为电阻对焊和闪光对焊两种。•钎料熔点高于450°C的钎焊称为硬钎焊。•钎料熔点低于450°C的钎焊称为软钎焊。返回钎焊是采用熔点比母材低的金属材料作钎料，将焊件或钎料加热至高于钎料熔点、低于焊件熔点的温度，利用钎料润湿母材，填充接头间间隙并与母材相互扩散而实现连接的焊接方法。三、钎焊