常用焊接方法

第二章常用焊接方法表1焊接方法及代号焊接方法代号焊条电弧焊SMAW钨极气体保护焊GTAW熔化极气体保护焊GMAW（含药芯焊丝电弧焊FCAW）埋弧焊SAW一、手工电弧焊1、焊接电弧电弧的温度阴极区2100℃，弧柱5700~7700℃，阳极区2300℃气体电离电极发射电子电弧区热量阳极占43%,阴极区占36%,弧柱区占21%。正接法:工件接正极,焊条接负极2、焊接过程手工电弧焊(3)当电弧向前移动时,熔池冷却凝固而新的熔池不断产生,形成连续的焊缝。(1)电弧在焊条与被焊件之间燃烧,电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池;(2)电弧使焊条的药皮熔化或燃烧,产生熔渣和气体,对熔化金属和熔池起保护作用；3、焊接设备（1）设备：弧焊机①对弧焊机的要求：a具有一定的空载电压以满足引弧的需要,一般为50～80V。b限制适当的短路电流，以免引起过载损坏,一般不超过工作电流的1.25-2倍。c应有保证电弧稳定的电弧电压,一般情况下，电弧电压在16～35V范围内。d焊接电流应具有可调节性。②类型：直流、交流电焊机直流电焊机：普通直流弧焊机：整流弧焊机：电动机＋发电机，电弧稳定，焊接薄板、铸铁、合金钢、有色金属。但结构复杂，噪声大、成本高、维修困难。弧焊整流器。电弧稳定，结构简单，重量轻，无噪声，制造维修方便。交流弧焊机：有特殊要求的降压变压器。结构简单，制造方便，价格便宜，使用可靠，维修容易，工作噪声小，但电弧稳定性差。焊接基础与焊接方法（2）手弧焊工艺①焊前准备：下料、整形、表面清理。焊接接头型式：对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头。为什么开坡口？工件厚度＞6mm即开，保证焊透为防止烧穿，坡口的根部，留有的2～3mm直边，称为“钝边”。坡口基本形式：I形坡口、Y形坡口、V形坡口、K型坡口。②焊缝的空间位置：平焊、立焊、横焊、仰焊③焊接规范：焊接时的各种参数，手弧焊主要有：焊条直径：主要根据厚度。焊接电流：据焊条直径和焊缝位置大：咬边、烧穿、飞溅、过热小：焊不透、夹渣等经验公式：I=k·dk-经验系数，一般为30-50。平焊时，K取较大值，其他位置焊时，K取较小值。焊接速度：电弧长度：④操作过程：引弧、运条、焊缝的连接与收尾焊接基础与焊接方法（3）手弧焊的特点与应用与气焊相比有如下特点：①温度高，热量集中，速度快，生产率高，热影响区小，焊接变形小；②产生气体和熔渣保护，去除有害元素，渗合金元素，化学成分较好。总之，焊条电弧焊焊接质量好，生产率高，焊接变形小。与埋弧自动焊相比有如下特点：②但对焊工技术要求高，焊接质量不稳定，厚件、长焊缝焊接时生产率较低。①设备简单，操作灵活，适应性强，各种位置、焊接结构中焊机不能到达的部位以及各种不规则的焊缝都能施焊；应用范围：适用于单件小批生产，用于厚度2mm以上，各种焊接位置，短的、不规则的焊缝，以及焊机不能到达的部位的焊接。钛等易氧化的金属不能用手弧焊。3、手工电弧焊的特点手工电弧焊手工电弧焊有何特点？使用哪种设备？优点：设备简单，操作灵活，适应性强。缺点：生产效率低，劳动强度大，质量不易保证。电焊机：直流电焊机：交流电焊机：引弧容易，电弧稳定，焊接质量好结构简单，使用可靠，维修方便二、埋弧自动焊1.埋弧自动焊的焊接过程自动焊——焊接动作由机械装置自动完成。埋弧焊——电弧在颗粒状焊剂层下燃烧进行焊接。焊车焊丝焊剂在焊缝处撒放焊剂→焊丝送入电弧区→选定弧长→引弧燃烧→焊机带动焊丝匀速前移工件焊丝熔化→较大体积熔池→焊缝焊剂熔化→熔渣→保护焊缝焊剂蒸发→熔渣泡→隔绝空气，防止熔滴外溅减少电弧热能损失，阻止弧光四射埋弧自动焊自动焊小车埋弧焊生产2.埋弧自动焊的特点与应用生产效率高（比手弧焊提高5～10倍）焊接质量好（焊缝内气孔、夹渣少，焊缝美观）成本低（省工、省时、省料）劳动条件好（无弧光,飞溅,劳动强度低）适应性差（平焊、长直焊缝和较大直径的环缝）焊接设备复杂，焊前准备工作严格应用：成批生产、中厚板结构的长直焊缝和较大直径的环缝，如锅炉、压力容器、船舶等。特点：压力容器环缝和纵缝的埋弧自动焊纵缝环缝压力容器焊接生产三、气体保护焊1、氩弧焊及其特点保护气体氩气CO2氩弧焊CO2气体保护焊钨极金属极钨极氩弧焊焊接电流不能过大；焊接钢材板：直流正接法；焊铝、镁合金：直流反接法或交流电源。气体保护焊钨极熔点高，发射电子能力强直流正接：钨极烧损小。直流反接：钨极烧损大，电弧不稳，但有“阴极破碎”作用（焊铝时有利）。应用特点焊接范围广,可适用0.3㎜以上不同板厚作业性好，明弧操作，便于观察和控制熔池焊接性能好，无飞溅、成型好、变形小、焊后修整简单。气体保护、不用药剂，无残留药剂的腐蚀问题。适用于各种结构、形状的全位置焊接可焊接所有工业用金属、合金。与手工焊比：焊接成本较高，抗风能力差，设备较复杂。TIG焊的特点2.TIG焊主要规范参数2.7电流种类与极性2.6氩气2.4填充焊丝2.2电弧长度2.3焊接速度2.1焊接电流2.5钨电极2.1焊接电流焊接电流的选择应保证单位时间内给焊缝适宜的热量。通常根据焊接条件（板厚、材质、焊接速度、焊接位置等参数）选定相应的焊接电流。焊接热量三要素：Q=I*U/t（J/mm）I：焊接电流（A）U:电弧电压（V）t:焊接速度（mm/s）注意：焊接电流的选择不允许超过焊机的额定电流2.2电弧长度钨极喷嘴填充焊丝工件电弧长度（钨极与工件间距离）：焊接过程中保持稳定的电弧长度是评定焊接熟练程度的一项重要内容。电弧长度发生变化将直影响到焊缝形状、熔深等，对焊接质量产生极大的影响。电弧长度增加:焊道宽度增加，熔深减小，保护效果变差。电弧长度减少:不宜观察熔池，填充焊丝易与钨极短路。L＝2—4㎜电弧长度(L)钨极伸出长度钨极伸出长度:对焊时:5～6㎜角焊时:7～8㎜（过长时钨极易氧化）开口夹2.3焊接速度在焊接电流一定的情况下,焊接速度的选择保证单位时间内给焊缝适宜的热量.焊接热量三要素：Q=I*U/t（J/mm）I：焊接电流（A）U:电弧电压（V）t:焊接速度（mm/s）焊接速度快时：焊道窄，熔深浅。焊接速度慢时，焊道宽，熔深深。选择焊接速度应考虑以下因素：1.焊接铝及铝合金等高导热金属时，为了减少变形，应采用较快的焊接速度。2.焊接有裂纹倾向的合金时，不能采用高速焊接。3.非平焊位置焊接时，为保证较小的熔池，避免铁水下流，尽量选择较快的焊速。2.4填充焊丝为保证焊接强度或当焊缝有间隙时，TIG焊需插入适量的填充焊丝，使用填充焊丝时应注意以下事项：1.焊丝的化学成分应与母材的性能相匹配,严格控制其化学成分、纯度和质量。主要化学成分应比母材稍高，以弥补高温的烧损。2.TIG焊使用钢焊丝时应尽量选专用焊丝,以减少主要化学成分的变化,保证焊缝一定的力学性能和熔池液态金属的流动性,获得良好的焊缝成型,避免产生裂纹等缺陷。3.TIG焊使用有色金属焊丝焊接铜、铝、镁、钛及其合金时应注意成分相符。有时可将与母材成分相同的薄板剪成小条当焊丝。4.焊丝在使用前应采用机械或化学方法清除其表面的油脂、锈蚀等杂质，并使之露出金属光泽。5.填充焊丝直径的选择标准:P24焊接电流(A)10～2020～5050～100100～200200～300焊丝直径(mm)0～1.00～1.61.0～2.41.6～3.02.4～4.52.5钨电极1.钨电极的作用：传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧。2.对钨极的要求：发射电子能力强，电流承载能力大，寿命长，抗污染性好。3.常用的钨极:钍钨极:含有1--2%氧化钍，电流密度大，寿命长，抗污染能力强。引弧性能好，电弧稳定。成本高，有微量放射性。铈钨极:含有2%的氧化铈，引弧性能更好，电弧稳定，热量集中，寿命长，电流密度比钍钨高5%--8%，烧损率比钍钨低5%--50%，放射性低，推荐使用。4.钨极的选用:焊接方法电极材质标志颜色直流TIG焊接2%氧化钍钨（钍）红色2%氧化铈钨（铈）灰色2%氧化镧钨（镧）黄绿色交流TIG焊接2%氧化钍钨（钍）红色2%氧化铈钨（铈）灰色纯钨（纯钨）绿色150mm钨极标志颜色钨极许用电流范围表（钍钨极、铈钨极）电极直径（mm）焊接电流（A）交流直流正接直流反接0.55～205～201.015～8015～801.670～15070～15010～202.4140～235150～25015～303.2225～325250～40025～404.0300～425400～50040～554.8400～525500～80055～805.钨极的许用电流:钨极的许用电流主要由直径、电流种类和极性决定，当焊接电流超过钨极的许用值时，会使钨极强烈发热、熔化和蒸发，电弧不稳，影响焊接质量，导致焊缝产生气孔、夹钨等缺陷，同时焊缝的外型粗糙不整齐。在许用电流允许的情况下应选用细直径的钨极以提高电流密度。钨极的许用电流范围见下表：6.钨极的端部形状：钨极的端部形状是一个重要工艺参数，应根据所用电流种类选用不同的端部形状。钨极尖端角度α的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。小电流焊接时：小的钨极直径和锥角可使引弧容易，电弧稳定。大电流焊接时：增大锥角可避免尖端过热熔化，减少损耗，并防止电弧往上扩展影响阴极斑点的稳定性。钨极尖端角度对焊缝熔深和熔宽也有一定影响：减小锥角，焊缝熔深增大熔宽减小，反之则熔深减小熔宽增大。钨极尖端形状和电流范围：α直流正接交流钨极直径（mm）尖端直径（mm）尖端角度（O）电流（A）恒定直流脉冲电流1.00.125122～152～251.00.25205～305～601.60.5258～508～1001.60.83010～7010～1402.40.83512～9012～1802.41.14515～15015～2503.21.16020～20020～3003.21.59025～25025～3502.6氩气(Ar)焊接电流（A）﹤100﹤200300～500气体流量（L/分）6～78～910～15滞后停气（秒）51020作用：隔离空气并作为电弧的介质。纯度：纯度应为99.99%。否则产生气孔，夹渣，焊接质量变差。性质：1.无色、无味、单原子气体，重量是空气的1.4倍，气体保护效果好。2.惰性气体，常温下不与其他物质产生化学反应，高温下不分解。3.高温下氩气离解为正离子和电子,其中正离子体积和质量较大,对阴极冲击力很强,具有强烈的阴极破碎作用。4.焊接时拉长电弧，其弧压改变不大，电弧不易熄灭,电弧稳定性较好。5.无脱氧或去氢作用,因此对工件、焊丝、钨极的除油、去锈、去水要求严格。存储：瓶装气态，瓶内压力为150个大气压。容量：气瓶容量为7m3时约为6000～7000升气体。流量：2.7电流种类与极性钨极惰性气体保护焊使用的电流种类可分为直流正接、直流反接及交流三种。其特点如下：电流种类直流交流（对称的）直流正接直流反接示意图熔深特点深、窄浅、宽中等电极热量分布工件70%钨极30%工件30%钨极70%工件50%钨极50%钨极许用电流最大小较大阴极清理作用无有有（工件为负时）适用材料除铝、镁外金属一般不采用铝、镁、铝青铜等－○○○○○○－－＋＋＋＋－－○○○○○○－－＋＋＋＋－－○○○○○○－－＋＋＋－○○○○○○－－＋＋＋＋－－○○○○○○－－＋＋＋＋－TIG焊直流正接与直流反接的特点直流正极性的特点：钨极发射电子，带走大量的逸出功，钨极本身温度不高，烧损小，同样直径钨极可使用较大电流，电弧稳定而集中，熔深大，焊接质量好，直流反极性的特点：钨极吸收电子，钨极本身温度高，烧损大，同样大小直径的钨极许用电流要小的多，电流密度小，熔深浅而宽。但在质量很大的氩正离子的高速撞击下可清除铝、镁等易氧化金属表面形成的氧化膜，有阴极清理即“清洁”作用。钨极工件工件钨极－○○○○○○－－＋＋＋通常情况下，铝板或镁板表面有一层很明显的氧化膜。即使工件金属熔化后，此膜也呈固体状浮在表面上（既不熔化），为达到良好的焊接效果，就需要清除此膜。清洁作用：TIG焊接工件为阴极时，阳离子（氩气正离子）加速冲向工件，破坏并分解表面的氧化膜，使氧化膜消失。这一作用是在氩气中进行的，一