[工程科技]焊接工培训教材.doc
《[工程科技]焊接工培训教材.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[工程科技]焊接工培训教材.doc(52页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、焊接工种培训教材 工艺院铆焊工艺室 焊接工种培训教材焊接工种培训教材1 第一章第一章 概述概述.3 第一节 气体保护焊的工作原理及特点 3 一、气体保护焊的工作原理3 二、气体保护焊的特点5 第二节 气体保护焊电弧及熔滴过渡形式.5 一、气体保护焊电弧5 二、熔滴过渡形式5 第三节 几种常用保护气体及特点 6 一、CO2保护气体.6 二、AR+CO27 三、AR+HE7 第二章第二章 焊接材料焊接材料7 第一节 保护气体8 一、CO2气体.8 二、其它气体10 第二节 焊 丝.12 一、焊丝的分类13 二、焊丝的型号和牌号13 三、焊丝的成分、性能和用途15 第三章第三章 气体保护焊接设备气体
2、保护焊接设备.20 第一节 设备介绍20 一、供气系统20 二、焊接电源21 三、送丝机构22 四、焊枪23 第二节 气体保护焊机.23 一、焊机的型号23 二、国产半自动 CO2、MIG 和 MAG 熔化极气体保护焊机的型号与技术数据 .24 第三节 气体保护焊机的使用及维护.26 一、焊机的安装26 二、焊机的使用与调整方法26 第四章第四章 焊接工艺焊接工艺29 第一节 焊接接头的基本类型及基本符号.29 一、焊接接头的类型29 二、焊接接头在图纸上的表示方法32 三、焊缝尺寸大小的选择标准39 四、坡口的尺寸及精度40 第五章第五章 常见焊接缺陷及焊接检验常见焊接缺陷及焊接检验44 第
3、一节 焊缝形状缺陷44 第二节 未熔合与未焊透45 第三节 气孔、夹杂与夹渣45 第四节 其它缺陷47 第五节 焊接检验48 一、检验的目的48 二、检验方法48 三、零件的检验49 四、焊接过程的检验49 五、焊后检验50 第一章 概述 第一节第一节 气体保护焊的工作原理及特点气体保护焊的工作原理及特点 一、气体保护焊的工作原理 用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊,简称气体 电弧焊。气体保护焊种类很多,如惰性气体保护焊(MIG) 、氧化性混合气体保护焊 (MAG) 、CO2气体保护焊、管状焊丝气体保护焊(FCAW)等等。在此,以 CO2气体保护 焊和熔化极氩弧
4、焊为例,分别介绍其工作原理。 1、CO2气体保护焊是利用 CO2气体作为保护气体,使用焊丝作为熔化电极的电弧焊方 法。 CO2气体保护焊的工作原理:焊接时,在焊丝与焊件之间产生电弧;焊丝自动送进,被 电弧熔化形成熔滴并进入熔池;CO2气体经喷嘴喷出,包围电弧和熔池,起着隔离空气和保 护焊接金属的作用。同时,CO2气还参与冶金反应,在高温的氧化性有助于减少焊缝中的氢。 当然,其高温下的氧化性也有不利之处。 在 CO2焊的初期发展阶段,由于 CO2气体在高温下的氧化性,难以保证焊接质量。后 来,在焊接钢铁材料时,采用含有一定量脱氧剂的焊丝或采用带有脱氧剂成分的药芯焊丝, 使脱氧剂在焊接过程中进行冶
5、金脱氧反应,就可以消除 CO2气体氧化作用的不利影响。 CO2焊通常是按采用的焊丝直径来分类。当焊丝直径小于 1.6mm 时,称为细丝 CO2焊, 常用这种方法焊接厚度小于 3mm 的低碳钢和低合金结构钢。当焊丝直径大于或等于 1.6mm 时,称为粗丝 CO2焊,一般采用大的焊接电流和高的电弧电压来焊接中厚板。 按操作方式,CO2焊可分为自动焊及半自动焊两种。对于较长的直线焊缝和规则的曲线 焊缝,可采用自动焊;而对于不规则的或较短的焊缝,通常采用半自动焊,也是现在生产中 用的最多的形式。 为了适应现代工业某些特殊应用的需要,目前在生产中还派生出下列一些方法:CO2电 弧电焊、CO2气体保护立焊
6、、CO2保护窄间隙焊、CO2加其他气体(如 CO2+O2)的保护焊 等。 2、熔化极氩弧焊是使用焊丝作为熔化电极,采用氩气或富氩混合气作为保护气体的电 弧焊方法。当保护气体是惰性气体 Ar 或 Ar+He 时,通常称作熔化极气体保护电弧焊,简称 MIG 焊;当保护气体以 Ar 为主,加入少量活性气体如 O2或 CO2,或 O2+CO2等时,通常称 作熔化极气体保护电弧焊,简称 MAG 焊。由于 MAG 焊电弧也成氩弧特性,因此也归入熔 化极氩弧焊。 熔化极氩弧焊的工作原理:焊接时,氩气或富氩混合气体从喷枪喷嘴中喷出,保护焊接 电弧及焊接区;焊丝由送丝机构向待焊处送进;焊接电弧在焊丝和焊件之间燃
7、烧,焊丝被电 弧加热熔化形成熔滴过渡到熔池中。冷却时,由焊丝和母材金属共同组成的熔池凝固结晶, 形成焊缝。 MIG 焊时,采用 Ar 或 Ar+He 作为保护气体,可以利用气体对金属的非活性和不溶性有 效地保护焊接区的熔化金属;MAG 焊时,在 Ar 气中加入少量 O2或 CO2 ,或 O2+CO2等气 体,其目的是增加气氛的氧化性,能克服使用单一的 Ar 气焊接钢铁材料时产生的阴极漂移 及焊缝成形不良等缺点。 二、气体保护焊的特点 气体电弧焊与其他焊接方法相比,具有如下特点: (1)电弧和熔池的可见性好,焊接过程中可根据熔池情况调用焊接参数。 (2)焊接过程操作方便,没有熔渣或很少有熔渣,焊
8、后基本上不需清渣。 (3)电弧在保护气流的压缩下热量集中,焊接速度较快,熔池较小,热影响区窄,焊 件焊后变形小。 (4)有利于焊接过程的机械化和自动化,特别是空间位置的机械化焊接。 (5)可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、钛及其合金。 (6)可以焊接薄板。 (7)在室外作业时,需设挡风装置,否则气体保护效果不好,甚至很差。 (8)电弧的光辐射很强。 (9)焊接设备比较复杂,比焊条电弧焊设备价格高。 第二节第二节 气体保护焊电弧及熔滴过渡形式气体保护焊电弧及熔滴过渡形式 焊接电弧是由焊接电源供给能量,在具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间的气 体介质中产生的强烈而持久的放电现
9、象。 一、气体保护焊电弧 气体保护焊采用的电流密度很大,电弧的静特性曲线处于上升阶段,即电流增加时,电 弧电压增加。 通常,气体保护焊都采用直流反接,即焊件接电源负极,焊丝接电源正极。采用直流反 接时,电弧稳定,飞溅小,成形较好,熔深大,焊缝金属中扩散氢的含量少。堆焊及补焊铸 件时,采用直流正接(与反接正好相反)比较合适。 二、熔滴过渡形式 在电弧热的作用下,焊丝末端加热熔化形成熔滴,并在各种力的作用下脱离焊丝进入熔 池,称之为熔滴过渡。熔滴过渡的形式以及过渡过程的稳定性取决于作用在焊丝末端熔滴上 的各种力的综合影响,其结果关系到焊接过程的稳定性、焊缝成形、飞溅大小,最终影响焊 接质量和生产效
10、率。根据外观形态、熔滴尺寸以及过渡频率等特征,熔滴过渡通常分为三种 基本类型,即自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。以下主要介绍熔化极氩弧焊和 CO2 气体保 护电弧焊的熔滴过渡形式 熔化极氩弧焊时,熔滴过渡形态有粗滴过渡、射滴过渡、旋转射流过渡、亚射流过渡、 短路过度等。不同的熔滴过渡形式有不同的形成条件及应用范围。其中,粗滴过渡、旋转射 流过渡的焊接过程稳定性不好,通常不被应用;短路过渡的焊接参数范围窄,应用较少。焊 接工程中应用比较广泛的是射滴过渡、射流过渡、亚射流过渡。 CO2 焊的熔滴过渡主要有短路过渡和自由过渡(包括滴状过渡、喷射过渡等)两种形式。 短路过渡是熔滴在未脱离焊丝之前就与熔池
11、接触形成金属液态过桥,在其表面张力及其他力 共同作用下向熔池过渡的过程。短路过渡适合用细焊丝焊接薄板的情况。当采用中等电流、 电弧电压较高时,熔滴呈变化形态的排斥过渡。此时,电弧较长,熔滴呈粗滴状。排斥过渡 也是滴状过渡的一种,其特点是:电弧较集中,而且电弧总是在熔滴下方产生;作用在熔滴 上的电弧力集中,具有排斥作用;熔滴较大且不规则,过渡时偏离焊丝的轴线方向,过渡频 率也较低;焊接过程的稳定性较差,焊缝成形比较粗糙,飞溅较大。 当焊接电流、电压介于上述两种情况之间时,易产生短路过渡和滴状过渡都存在的混合 过渡。两者比例因参数匹配而异,飞溅较大,但电弧加热效率高。从提高焊接生产率考虑, 往往在
12、实际操作中用于焊接中等厚度的焊件,熔深较大。 当采用大电流焊接且弧压较高时,熔滴呈细滴的非轴向过渡,焊接熔深大,飞溅小,称 为细滴过渡,适合焊接较厚的工件。 第三节第三节 几种常用保护气体及特点几种常用保护气体及特点 一、CO2保护气体 焊接用的 CO2 气体应该有较高的纯度,一般技术标准规定是(体积分数): O20.1、H2O(12)gm3、CO299.5。焊接时对焊缝质量要求较高,则对 CO2 气体纯度要求也较高。近几年有些国家提出了更高的标准,要求 CO2 的纯度99.8,露点 低于40(注:露点40,即 CO2 气体中的水分含量为质量的 0.0066) 。 CO2 焊是一种高效节能的焊
13、接方法。 用粗丝(焊丝直径1.6)焊接时可以使用较大的电流,实现射滴过渡,用细丝(焊丝 直径1.6)焊接时可以使用较小的电流,实现短路过渡方式。 CO2 焊在机车车辆制造、汽车制造、船舶制造、金属结构及械制造等方面应用十分普遍, 既可采用小电流短路过渡方式焊接薄板,也可以用大电流自由过渡方式焊接厚板。从焊接接 头的形式来看,CO2焊可以进行对焊、角焊等方式的焊接,不仅可以平焊,也可以立焊和仰 焊,可焊工件厚度范围较宽,从 0.5mm 到 150mm。 目前,CO2焊除不适于焊接容易氧化的有色金属及合金外,可以焊接碳钢和合金结构钢 构件,甚至用于焊接不锈钢也取得了较好的效果。 二、Ar+CO2
14、Ar+CO2混合气体被广泛用于焊接碳钢及低合金钢。它既有 Ar 气的优点,如电弧稳定、 飞溅小、很容易获得轴向喷射过渡等,又因为具有氧化性,克服了用单一 Ar 气焊接时产生 的阴极漂移现象及焊缝成形不良等问题。 Ar 与 CO2的混合比例,通常为 Ar80+CO220或 Ar82+CO218及 Ar80+CO215+O25。这种比例既可用于喷射过渡电弧也可用于短路过渡及脉冲过渡电 弧。但在用短路过渡电弧进行立焊和仰焊时,Ar 和 CO2的比例最好为 1:1,这样有利于控 制熔池。 采用 Ar+CO2混合气体焊接碳钢和低合金钢,虽然成本较纯 CO2高,但由于焊缝金属冲 击韧性好及工艺效果好,特别
15、是飞溅比纯 CO2小得多,所以应用很普遍。 另外,还可以用这种气体来焊接不锈钢,但 CO2比例不能超过 5%,否则,焊缝金属有 渗碳的可能,从而降低接头的抗蚀性能。 在 Ar 气中加入 CO2及 O2气体都使保护气体具有氧化性,但是对焊缝金属性能的影响 却不一样,随着混合气体中 CO2含量的增加,焊缝金属冲击韧度下降。采用纯 CO2保护时, 冲击韧度趋于最低值。 三、Ar+He Ar、He 都是惰性气体,但由于 He 的传热系数大,在相同的电弧长度下,氦弧比氩弧的 弧压高,电弧温度亦高很多。氩弧的传热系数比较小,燃烧非常稳定,进行熔化极氩弧焊时 熔滴很容易呈稳定的轴向射流过渡,飞溅极小。 除了
16、以上三种保护气体,另外还有 Ar+H2、Ar+N2、Ar+O2 等等。 第二章 焊接材料 第一节第一节 保护气体保护气体 一、CO2气体 (1) 、 CO2气体的性质 纯 CO2是无色、无嗅的气体、有酸味。密度为 1.977kg/m3, 比空气重(空气密度为 1.29 kg/m3) 。 CO2有三种状态:固态、液态和气态。 不加压力冷却时,CO2直接由气体变成固体叫做干冰。温度升高时,干冰升华直接变成 气体。因空气中的水分不可避免地会凝结在干冰上,使干冰升华时产生的 CO2气体中含有大 量的水分,故固态 CO2不能直接用于焊接。 常温下 CO2加压至 57Mpa 时变成液体。常温下液态 CO2
17、比水轻,其沸点为-78。 (2) 、CO2 纯度对焊缝质量的影响 CO2 气体的纯度对焊缝金属的致密性和塑性有很大的影响。CO2气体中的杂质是水分和 氮气。氮气一般含量较少,危害较小。水分的危害较大,随着 CO2气体中水分的增加,焊缝 金属中的扩散氢含量也增加,焊缝金属的塑性变差,容易出现气孔,还可能产生冷裂纹。 HG/T2537-1993焊接用 CO2规定了焊接用二氧化碳(CO2)的技术要求、试验方法、 验收规则、标志、包装、运输、贮存和安全要求。适用于以石灰窑气、合成氨厂气、炼油厂 气、矿井气、发酵池气等方法生产的二氧化碳。 焊接用 CO2气体必须符合表 2-1-1 的有关规定。 表 2-
18、1-1 焊接用 CO2气体 组合含量(体积分数,) 项目 优等品一等品合格品 二氧化碳含量 10-2(体积分数,)99.999.799.5 液态水 油 不得检出 水蒸气+乙醇含量 10-2(体积分数,)0.0050.020.05 气味无异味 注:对以非发酵法所得的 CO2,乙醇含量不做规定。 (3) 、瓶装 CO2气体 工业上使用的瓶装 CO2既经济又方便。规定钢瓶主体喷成银白色,用黑漆表明“二氧化 碳”字样。 容量为 40L 的标准钢瓶,可灌入 25kg 液态的 CO2,约占钢瓶容积的 80,其余 20的 空间充满了 CO2气体,气瓶压力表上指示的就是这部分气体的饱和压力,它的值与环境温度
19、有关。温度高时,饱和气压增高;温度降低时,饱和气压降低。0时,饱和气压为 3.63MPa;20时,饱和气压为 5.72 MPa;30时,饱和气压达 7.48 MPa,因此,应防止 CO2气瓶靠近热源或让烈日暴晒,以免发生爆炸事故。当气瓶内的液态 CO2全不挥发成气体 后,气瓶内的压力才逐渐下降。 液态 CO2中可溶解约质量分数为 0.05(按重量)的水,多余的水沉在瓶底,这些水和 液态 CO2一起挥发后,将混入 CO2气体中一起进入焊接区。溶解在液态 CO2中的水也可蒸 发成水蒸气混入 CO2气中,这将影响气体的纯度。水蒸气的蒸发量与气瓶中气体的压力有关, 气瓶内压力越低,水蒸气含量越高。 (
20、4) 、CO2 的实验方法 焊接用 CO2需分别测定其液态水、油、水蒸气与乙醇含量及气味。这里只介绍生产上常 用的试验方法。 CO2纯度的测定 按照国标 GB/T10621-1989二氧化碳含量的测定方法,测定 CO2的含量。 a、测定方法的原理:由于 CO2可被氢氧化钾吸收。因此,可以根据吸收前后气体容积 之差,直接在 CO2含量快速测定仪上读出其容量的体积分数(体积百分浓度) 。 b、试剂和溶液的配制:称取分析纯氢氧化钾 300g,溶于适量的不含 CO2的水中,稀释 至 1000mL,获得质量浓度为 300g/L 的氢氧化钾溶液。 c、实验仪器:CO2快速测定仪 吸收器容积为(1000.5
21、)mL,其中 98100mL 处刻 度为 0.1mL,允许误差 0.02mL。 d、测定步骤 先检查仪器各部分,确认无破损漏气处才能取样分析。 将上、下通旋塞都打开,旋塞下端的玻璃管末端接在 CO2钢瓶减压阀输出橡胶管上,用 CO2气排净吸收器中的空气,确信吸收器中的空气已被 CO2完全置换时,先关上旋塞,再关 下旋塞。 取下快速测定仪,迅速开闭上旋塞数次,使仪器内 CO2气的压力与大气压平衡,确保取 样体积的一致性。 取样结束后,在漏斗中加入 105mL 配好的氢氧化钾溶液,然后缓慢的开启上旋塞,当 氢氧化钾溶液不再下降时,关闭上旋塞,此时,吸收器上液面刻度指示的就是 CO2的含量。 液态水
22、的检验 液态水检验应先与其项目的检验。检验方法如下: a、将样品气瓶倾斜倒置,瓶嘴向下。 b、气瓶倒置 5 分钟后,缓慢打开瓶阀,不应有液态水流出,只能有微弱的 CO2气流出。 油的检验 按照国标 GB/T 10621-1989食品添加剂 液体二氧化碳(石灰窑法和合 成氨法) 规定的“油份的测定”方法进行。步骤如下: a、将干燥的粗织棉布袋套在倒置的样品钢瓶瓶阀出口接管上并扎紧。 b、开启瓶阀,让适量 CO2迅速流入布袋中。 c、从布袋中取出约 10g 固态 CO2,置于试验室用的定量滤纸上。待固态 CO2完全蒸发 后,滤纸上没有油迹为合格。 (5) CO2气体的提纯 如果发现使用的 CO2气
23、体含水分较高,为保证焊接质量,焊接 现场采取以下措施,可有效地降低 CO2气中水分的含量: 将新灌气瓶倒置 12h 后,打开阀门,可排出沉积在下面的自由状态的水。根据瓶中 含水量的不同,每隔 30 分钟左右放一次水,需放水 23 次。然后将气瓶放正,开始焊接。 更换新气时,先放气 23min,以排除装瓶时混入的空气和水分。 必要时可在气路中设置高压干燥器,用硅胶或脱水硫酸铜做于干燥剂,用过的干燥剂 经烘干后可反复使用。 气瓶中压力降到 1MPa 时,停止用气。 当气瓶中液态 CO2用完后,气体的压力将随气体的消耗而下降。当气瓶压力降至 1MPa 以下时,CO2中所含的水分将增加 1 倍以上,如
24、果继续使用,焊缝中将产生气孔。 焊接对水分比较敏感的金属时。当瓶中气压降至 1.5MPa 时就不宜再使用了。 二、其它气体 (1)氩气 氩气是无色、无味、无嗅的惰性气体,比空气重,密度为 1.78kg/m3(空气 密度为 1.29 kg/m3) 。 焊接用氩气应符合 GB/T4842-1995纯氩的规定。纯氩的品质要求应符合表 2-1-2 规 定。 表 2-1-2 纯氩的品质要求(GB/T4842-1995) 项目 指标项目 指标 氩纯度(体积分数10-2) 9999氮含量(体积分数10-6)50 氢含量(体积分数10-6) 5 总含碳量(以甲烷计)(体积分数10-6) 10 氧含量(体积分数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程科技 工程 科技 焊接工 培训教材
链接地址:https://www.31doc.com/p-2380010.html