手工电弧焊接工艺

沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训工程训练实训指导书（热钳技术分册）沈阳航空工业学院工程训练中心沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训目录4.1金属材料的焊接方法4.2手工电弧焊接工艺4.3电焊条的作用4.4焊接的空间位置和焊接接头4.5手工电弧焊接工艺规范及安全特点4.6气焊与气割4.7点焊沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训焊接是一种重要的连接方法，其本质是在被连接工件的接头处，利用局部加热、加压或既加热又加压，促使原子间互相扩散结合，从而形成不可拆卸的整体的一种加工方法。焊接不仅可以连接金属材料，也可以连接塑料、陶瓷等非金属材料。焊接有很多类型，但是最常见的是手工电弧焊和气焊。手工电弧焊沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训焊接技术的应用几乎涉及所有的工业部门，现在焊接已经成为金属结构生产的主要加工方法之一。它具有很多的优点。其一，可以连接板金件、锻件等。其二，焊缝具有良好的机械性能。其三，采用焊接方法制造金属结构，一般比铆接节少金属材料10~20%，而且焊接加工快，工时少，生产周期短。但是，焊接还存在一定的缺点，焊后工件易产生变形、裂纹等缺陷，还有相当一部分金属的焊接性差，有的焊接工艺较为复杂。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训4.1金属材料的焊接方法根据焊接过程的特点，焊接方法可以分三大类。1.熔化焊这类焊接方法的特点是采用局部加热的方法，将被连接金属的结合处加热到熔化状并形成共同的熔池，一般都加入填充金属，冷凝后彼此结合在一起的焊接方法。2.压力焊这类焊接方法的共同特点是不论加热与否都施加一定的压力，使两个连接的结合面紧密的结合在一起，以获得牢固接头的焊接方法。3.钎焊这类焊接方法的共同特点是在焊接时焊件不熔化，而只是适当的加热，将熔化的钎料填充到焊件之间，凝固后便将焊件连接起来，必要时需加熔剂。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训1.手工电弧焊概念及应用手工电弧焊简称手弧焊，是利用电弧产生热量来熔化被焊金属的一种手工操作的焊接方法，其采用手工操作进行引弧到形成焊接的过程，是焊接最基本的操作工艺。4.2手工电弧焊接工艺沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训(1)擦划引弧法这种引弧方法与擦火柴有些相似，将焊条在焊件上划动一下，即可引燃电弧。当电弧发生后，趁金属还没有开始大量熔化的一瞬间，迅速将焊条轻轻提起和工件保持1~3毫米距离，使弧长维持到所需长度。2.手工电弧焊引弧方法手工电弧焊是采用低电压，大电流放电产生电弧。手工电弧焊可采用两种方法来引燃电弧(引弧)。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训(2)敲击引弧法焊条在焊件表面敲击接角后，便迅速缩回并保持一定的距离(1~3mm)，电弧即产生。此法方便，在用于各种位置特别是窄小位置焊接时更具适用性。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训(1)焊条三个基本方向的运动当电弧引燃后，在焊接过程中为了得到良好的焊缝，焊条必须要有三个基本方向的运动:焊条朝着熔池方向逐渐下降;焊条沿焊接方向前移;作横向摆动。3.运条方法为了确保焊缝质量，选用正确的运条方法对于初学者来说，尤其应该注意。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训直线形运条法(2)常用的运条方法及应用范围运条方法很多，应根据接头的型式和间隙、焊缝的空间位置、焊条直径与性能、焊接电流及焊工的技术水平等方面来选用合适的运条方法。常用的运条方法有如下几种。直线形运条法要求焊接时保持一定的弧长，并沿焊接主向作直线前进。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训锯齿形运条法操作容易，在实际中应用较广，多用于较厚钢板的焊接、平焊及仰焊的对接接头、立焊的对接和填角焊接头。直线往复运条法锯齿形运条法直线往复运条法具有焊接速度快、焊缝窄和散热快的特点，所以多用于薄板焊接和接头间隙较大的焊缝。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训月牙形运条法要求焊条末端焊接方向作月牙形的左右摆动。月牙形运条法此方法应用范围和锯齿形运条法基本相同，不过其焊出来的焊缝增高量较高，具有较长的保温时间、易使气体析出和熔渣浮到焊缝表面上来的优点。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训此方法适用于坡口立焊和填角立焊。它的特点是一次能焊出较厚的焊缝断面，焊缝不易产生夹渣，有利于提高生产率。三角形运条法三角形运条法要求焊条末端作连续三角形运动并不断前移。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训圆圈形运条法，如图所示，要求焊条末端连续作圆圈运动，并不断前进。圆圈形运条法此方法适用于平焊、仰脸焊位置的填角焊和横焊。它主要能控制熔滴金属不下淌，有助于焊缝成形。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训此方法的特点是使两个被焊件边缘充分加热，使之熔化均匀，保证焊透，适用于厚板有坡口的对接焊缝。八字形运条法八字形运条法要求焊条末端连续作８字形运动，并不断前移。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训4.手弧焊的收弧工艺焊缝结束时应当拉断电弧，称为收弧。如果收弧时立即拉断电弧则易产生弧坑，引起裂纹及气孔等缺陷，因此，要应用合理的收弧。常用的收弧方法有四种。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训4.3电焊条的作用一、焊条的组成焊条由焊芯和药皮两部分组成。1.焊芯的作用焊芯是具有一定长度和直径的焊接专用金属丝。它的作用如下：(1)作用电极，起传导焊接电注的作用(2)起填充金属的作用(3)维持电弧稳定燃烧沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训2.药皮的作用药皮的组成比较复杂，其组成物按作用分有稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂，合金剂及粘结剂等。焊条的药皮在焊接过程中起着极其重要的作用，是决定焊缝金属质量优劣的重要因素之一，其作用如下：(1)提高电弧的稳定性，以保证焊接过程正常进行。(2)产生保护气体和形成熔渣，保护焊缝金属不易氧化。(3)保证焊缝金属顺利脱氧、脱硫、脱磷。(4)向焊缝渗合金，以提高焊缝金属的机械性能。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训二、电焊条的分类1.按焊条用途分类(1)结构钢焊条(2)钼和铬钼耐热钢焊条(3)不锈钢焊条(4)堆焊焊条(5)低温钢焊条(6)铸铁焊条(7)镍及镍合金焊条(8)铜及铜合金焊条(9)铝及铝合金焊条(10)特殊用途焊条沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训(1)氧化钛型(2)氧化钛钙型(3)钛铁矿型(4)氧化铁型(5)纤维素型(6)低氢型(7)石墨型(8)盐基型(直流电源)2.按焊条药皮类型分类沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训3.焊条牌号中汉字(或拼音字母)及数字的意义如：结422(J422)结(J)表示结构钢焊条，前两位数字42表示焊缝金属抗拉强度不低于42kgf/mm2，后面的数字2表示氧化钛钙型药皮，交、直流电源两用。“A”表示奥氏体不锈钢焊条，“Z”表示铸铁焊条。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训4.选择电焊条的原则在生产中，可根据下述原则选择焊条。(1)考虑焊接件的机械性能和化学成分。(2)考虑焊接件的工作条件及使用要求。(3)考虑焊接件几何形状的复杂程度及钢板的厚度。(4)考虑现场的设备及工艺条件。(5)考虑改善工人的劳动条件、生产率和经济性等。在保证质量的情况下，尽量使用普通焊条。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训4.4焊接的空间位置和焊接接头一、焊接的空间位置焊接按不同的空间位置，可分为平焊，立焊，横焊，仰焊四种。1.平焊焊条位于工件之上，焊工俯视工件所进行的焊接叫平焊。平焊沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训2.横焊在工件的立面或倾斜面上横方向进行的焊接叫横焊。横焊横焊比平焊困难，施焊时应根据焊件的厚度选择焊条直径及焊条的角度位置。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训3.立焊在工件的立面或倾斜面上进行纵方向的焊接叫立焊。立焊立焊比平面更难掌握，因为焊接熔池处在垂直面上，熔池中的液体金属因自身重量有流出熔池的趋势，容易形成焊瘤。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训4.仰焊焊接时焊条位于工件下方,焊工仰视工件进行的焊接叫仰焊。仰焊是焊接中最困难的一种。因为在焊接时,焊接溶池向下,焊条与基本金属熔化后金属液体因自重下流,容易形成根部未焊透、溶缝夹渣等缺陷。仰焊沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训二、焊接结构中的焊接接头型式生产中应用较多的有以下四种。1.对接接头两焊件的对口平整，且保留一定的间隙的对接焊称为对接接头，如图所示。对接接头对接接头是焊接结构中最常见的接头型式，因为焊接受力比较均匀，结构理想，检验方便。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训2.搭接接头两焊件相叠并准备在顶端边缘上施焊的接头称为搭接接头，如图所示。搭接接头沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训3.丁字接头两焊件构成“Ｔ”字型的接头称为丁字接头，如图所示。丁字接头在钢结构中被广泛应用，在焊接时要注意焊接次序以减少应力和变形。丁字接头沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训4.角接接头两焊件构成直角或某一角度，并准备在顶端边缘上施焊时接头称为角接接头，如图4-15所示。角接接头沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训一、手工电弧焊接工艺规范手工电弧焊接工艺规范(焊接规范)主要包括焊条直径、焊接电流(Ｉ＝(35~55)b,立焊电流比平焊减小15~20%，仰焊电流比平焊减小(10~15%)，电弧长度及焊接速度等。二、焊接缺陷及防止方法在焊接过程中，由于各种原因常常造成焊缝出现缺陷，这些缺陷按所处的位置可分为外部缺陷和内部缺陷两种。外部缺陷位于焊缝表面，用肉眼或低倍放大镜可看到。内部缺陷位于焊缝内部。4.5手工电弧焊接工艺规范及安全特点沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训三、手工电弧焊的安全特点1.由触电造成的电击伤害2.烟尘及有毒气体中毒3.电焊弧光造成眼睛和皮肤的疾病4.爆炸、火灾和其它伤害沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训气焊气焊是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰所产生的高热熔化焊件和焊组织上而进行金属连接的一种熔化焊方法。4.6气焊与气割一、气焊的优缺点1.优点(1)可以焊接很薄的工件(2)焊接铸铁，有色金属时，焊缝质量很好。(3)在电力不足的地方需要焊接时，气焊可发挥更大的作用。2.缺点(1)生产效率低。(2)焊后变形大，热影响区大。(3)设备复杂，占用生产面积大。(4)技术较难掌握，不易实现自动化。(5)不适于焊厚的工件。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训二、气焊设备1.气焊时应用的设备和器具气焊设备及连接图设备：氧气瓶，乙炔瓶，乙炔发生器及回火防止器。器具：焊炬，减压器，胶管等。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训2.减压器的作用(1)显压显示瓶内气体及减压后气体的压力。(2)减压将气体从高压降低到工作压力。(3)稳压不论高压气体压力及焊炬耗气量如何变化都能保持工作压力基本稳定不变。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训三、常用的气体及氧-乙炔焰1.气焊中常用的气体气焊所用的气体中，一种是可燃气体，如甲烷，液化石油气，氢气天然气，乙炔等，另一种是助燃气体，如氧气，乙炔和氧气燃烧时产生的温度最高(3500℃)，所以，氧-乙炔焰在气焊中应用最广。2.氧-乙炔焰在气焊操作时，调节焊炬的氧气阀和乙炔阀，可以改变氧和乙炔的比例而得到三种不同性质的火焰。沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训(1)碳化焰在混合室内氧气和乙炔的比值(O2/C2H2)小于1时喷出具有富碳区的火焰为碳化焰。这种火焰明显的分为火焰心，内焰和外焰三部分，火焰温度最高达2700—3000℃。气焊设备及连接图沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训•(2)中性焰氧气与乙炔的比值为1—1.2时,焰心中没有过量的自由气及自由碳存在的火焰叫中性焰。•中性焰的焰心色白明亮，轮廓清楚微微可见和外焰没有明显的界限，只从颜色上可以略加区别。它的最高温度可达3100—3200℃。气焊设备及连接图沈阳航空工业学院工程训练中心第四章焊接实训(3)氧化焰当氧气与乙炔的比值大于1.2时，火焰焰心周围没有过量的自由氧的火焰叫氧化焰。