國際焊接工程師培訓(xùn)課件（完整版）

1、1、焊接概述包括：,1）焊接基本術(shù)語（ISO857）2）ISO4063對焊接方法的分類及表示符號3）各種焊接方法的焊接過程簡介及適用范圍,1）焊接基本術(shù)語（ISO857）,熔化焊：使局部地區(qū)熔化，在無壓力的作用 下，帶或不帶焊接填充材料的焊接。熔化焊焊縫通常在以下方面有較高的要求：——強(qiáng)度和韌性——具有較強(qiáng)耐高溫和低溫能力——耐腐蝕和磨損能力——對氣體、蒸汽、壓力或真空等條件下的密封性能

2、壓力焊：在力的作用下，帶或不帶焊接填充材料，實施局部性加熱（至熔化狀態(tài)）的焊接。,,連接（焊接）：兩個或更多的工件通過焊接而形成永久性的連接。堆焊：為增大或恢復(fù)焊件尺寸，或使焊件表面獲得具有特殊性能的熔敷金屬而進(jìn)行的焊接。單道焊：只熔敷一條焊道完成整條焊縫或者一個焊層中只熔敷一條焊道的焊接。,,雙道焊：熔敷兩條焊道完成整條焊縫或者一個焊層中熔敷兩條焊道進(jìn)行的焊接。單面焊：僅在焊件的一面施焊，完成整條焊縫而進(jìn)行的焊接。雙面焊：在

3、焊件的兩面施焊，完成整條焊縫而進(jìn)行的焊接。焊接操作：通過焊接完成工件的連接的過程。,焊接條件：1）包括環(huán)境因素（例如天氣）2）應(yīng)力和環(huán)境因素（例如噪音、熱度、拘束狀態(tài)）3）工件因素（例如母材材質(zhì)、坡口形狀、工作位置）焊接工藝參數(shù)：焊接時為保證焊接質(zhì)量而需要的數(shù)據(jù)。熔化速度：填充材料熔化的速度。指填充材料在單位時間內(nèi)熔化的長度焊接速度：單位時間內(nèi)完成焊縫的長度,,焊接時間：完成焊接接頭所需要的時間（不包括準(zhǔn)備和完成操作），包

4、括焊接生產(chǎn)時間和輔助時間。熔敷效率：熔敷在坡口或者工件上的焊縫金屬量與熔化的填充金屬量的比率，或者與藥芯電弧焊中熔化焊絲的比率，常用百分比表示。焊接填充材料：焊接時被熔化用盡，并有利于焊縫形成的材料。例如填充金屬、氣體、焊劑。,2）焊接方法的分類及表示符號（ISO4063）,,,2、電工學(xué)基礎(chǔ)、弧焊電源,電流的實質(zhì)在自然界的固體、液體和氣體中原子是構(gòu)成每一種物質(zhì)的最小微粒。原子由帶正電荷（+）的原子核和帶負(fù)電荷（-）的電子殼層所

5、組成；原子核本身由質(zhì)子和中子所構(gòu)成；在電子殼層上，電子沿著橢圓形軌道圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)，電子的數(shù)量與具體材料有關(guān)。,熱效應(yīng) 電流在導(dǎo)體內(nèi)的流動產(chǎn)生熱量。所產(chǎn)生的熱量大小與通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度、導(dǎo)體橫截面積大小以及導(dǎo)體的材料種類有關(guān)。如果在一根通電導(dǎo)體的某一段內(nèi)，用高熔點(diǎn)材料—如鎢制成的細(xì)絲替代，那么就會在該部位產(chǎn)生很高的熱量。它可能達(dá)到白熾狀態(tài)。,電流效應(yīng),電流熱效應(yīng)也出現(xiàn)在，當(dāng)引燃電弧以后出現(xiàn)的自由電子及正離子與其它微粒碰

6、撞時，可將它們的運(yùn)動能量（動能）轉(zhuǎn)換成熱能。,磁效應(yīng) 一個通電導(dǎo)體周圍密布著磁場。如果沿著電流方向觀察磁力線，則磁力線是以逆時針方向圍繞著導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)。,化學(xué)效應(yīng) 電鍍時，電流在正極（銅）和負(fù)極（工件）之間流動。電解液硫酸銅（CuSO4）分解成帶電質(zhì)點(diǎn)，這些帶電質(zhì)點(diǎn)完成電流的輸送任務(wù)。銅作為涂層析出在工件上。,蓄電池充電時，在一塊極板上，硫酸鉛轉(zhuǎn)變成二氧化鉛，在另一塊極板上，硫酸鉛轉(zhuǎn)變成鉛。蓄電池放電

7、時，通過化學(xué)反應(yīng)儲存的電能被重新釋放出來。,直流電 對于公共供電網(wǎng)路，不使用直流。特定的電弧焊接方法只能用直流進(jìn)行焊接，直流對焊接而言是很重要的 交流電 公共供電網(wǎng)絡(luò)，幾乎用交流電。生活用電，通常交流電壓有效值為220V。三相交流電 是由一組頻率相同、振幅相等、相位互差120º的三個電動勢組成的供電系統(tǒng)。應(yīng)用：主要應(yīng)用于電流消耗較大的電器設(shè)備的網(wǎng)路供電。所有的公共電網(wǎng)都是三相網(wǎng)路電流，它的電壓通常為380V（在較

8、大的企業(yè)中，三相網(wǎng)路電壓也可達(dá)500V）,電流種類,弧焊電源的安全,焊接電源的空載電壓對人而言，很小的電流（ 0.05~0.1A）就已經(jīng)可能使心臟停止跳動而引起死亡。通常交流電比直流電更危險。假如人體的內(nèi)阻為2000歐姆，根據(jù)歐姆定律，當(dāng)電壓為100伏時，人體就可能流過0.05安培。,1) 正常運(yùn)行情況下指的是手工焊和半自動焊2) W-交流含量或諧波現(xiàn)象3) 存在較高觸電危險的環(huán)境： 由導(dǎo)電墻組成的狹

9、窄空間，例如鍋爐，在導(dǎo)電部件之間或附近的狹窄的范圍里，在導(dǎo)電部件上活動受限制的情況下，以及在潮濕和炎熱的空間里。,,,功率及功率因數(shù),視在功率S 電路中總電壓和電流有效值之間的乘積定義為電路的視在功率。有功功率P 是 S 的一部分，它被轉(zhuǎn)換成“非電”功率，被轉(zhuǎn)換成熱量（電?。┗蛘邫C(jī)械功（馬達(dá)）的功率，從電網(wǎng)中取出的有功功率是不可逆轉(zhuǎn)的。無功功率Q 理想電感元件雖然不消耗電能，但它與電源之間不斷進(jìn)行能量互換;無功功率Q是建立電場或

10、磁場用的電功率，當(dāng)電場或磁場的能量衰減時，又把它提供回網(wǎng)路。功率因數(shù)cosφ：有功功率與視在功率的比值。,,3、電弧,電弧 既是一種氣體導(dǎo)電現(xiàn)象，又是一種自持放電現(xiàn)象。電弧中的帶電粒子主要是依靠電弧中的氣體介質(zhì)的電離和電極的電子發(fā)射兩個物理過程而產(chǎn)生的。,焊接電弧的主要作用：,把電能轉(zhuǎn)化為熱能，同時產(chǎn)生光輻射和響聲．１）電弧的高熱可以用于焊接，切割和煉鋼等。２）電弧的強(qiáng)光可用于照明。３）電弧聲可以用于焊接過程的監(jiān)控。,氣體

11、間隙電離的過程和 電弧的形成過程如下：,當(dāng)弧焊電源輸出端的兩個極即電極和焊件短路時，表面局部突出部位首先接觸，在接觸區(qū)域有電流通過，金屬熔化并形成小橋，拉開電極則小橋爆斷，使金屬受熱氣化。當(dāng)電極與工件分離后，在極小的間隙中，在電源電壓的作用下，形成較大的電場強(qiáng)度，電子在電場的作用下，自“陰極逸出”，形成“電子發(fā)射”。由陰極發(fā)射出的電子，在電場的作用下快速向陽極運(yùn)動，與中性氣體粒子相撞并使其電離，分離成電子和正離子。電子被

12、陽極吸收，而正離子向陰極運(yùn)動，形成電弧放電過程。,電弧的帶電粒子的產(chǎn)生,電離與熱解離：電弧是由兩電極和其間的氣體空間組成，電弧中的帶電粒子主要依靠氣體空間中氣體的電離和電極的電子發(fā)射產(chǎn)生。a、電離 在一定條件下，中性氣體分子或原子分離為正離子和電子的現(xiàn)象稱為電離。 使中性氣體粒子失去第一個電子所需要的最低外加能量稱為第一電離能,用符號V表示則為電離電壓。,常用元素及化合物電離電壓,,電離電壓與氣體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，電離電壓高表示

13、這種氣體難于電離，導(dǎo)電困難。為了提高交流電弧燃燒的穩(wěn)定性，在焊條藥皮或焊劑中加入穩(wěn)弧劑。穩(wěn)弧劑主要是由容易電離的鉀、鈉等堿金屬組成。,,熱解離,在熱作用下，氣體質(zhì)點(diǎn)具有很高的動能，在無規(guī)則的相互碰撞中產(chǎn)生電離。 N2→N+N H2→H+H CO2→CO+O 加入低電離物質(zhì)（K），,電子發(fā)射,當(dāng)電極（陰極或陽極）表面受到外加能量作用時，電極中的電子可能沖破電極表面的約束而飛到電弧空間，這種現(xiàn)象稱為電子發(fā)射。 電子

14、發(fā)射的三種形式： 1）粒子碰撞發(fā)射 2）熱發(fā)射 3）電場發(fā)射,,幾種金屬電子逸功： Fe →Fe++ e-+4.8eV Al →Al++ e-+4.0eV Cu →Cu++ e-+4.8eV為提高電子發(fā)射能力和改善焊接工藝性能，TIG焊時在鎢極中常加入Th、Cs等成份，可以提高鎢極的電流容量和改善引弧性能。,電弧區(qū)域組成,陰極區(qū) 靠近陰極表面的部分電

15、壓降叫做陰極電壓降陽極區(qū) 靠近陽極表面的部分電壓降叫陽極電壓降弧柱區(qū) 陰、陽極區(qū)之間電壓降叫做弧柱電壓降。,A:陽極溫度可達(dá)4000℃K:陰極溫度可達(dá)3600℃L:弧柱區(qū)溫度可達(dá)4500～20000℃L:電弧,不同保護(hù)氣體下電弧的性能,氬氣與二氧化碳?xì)怏w的工藝性能存在差異，如密度、熱傳導(dǎo)性和電弧特性。,CO2焊時電弧總是在熔滴下半部產(chǎn)生的原因：,CO2氣體在2000K左右開始分解，伴隨吸熱反應(yīng)，電弧發(fā)生冷卻、收縮作用（C

16、O2弧根面積小，電弧集中，是由于氣體的物理性能所造成的）。由于CO2焊時電弧的電場強(qiáng)度較大，必然造成電弧集中在熔滴的下部。二氧化碳焊時電弧的電場強(qiáng)度為17.7V/cm，而氬弧焊大約為6V/cm。,溶滴過渡的影響力,1)電磁收縮力 有利2)短路爆破力 有利3)細(xì)熔滴沖擊力 有利4)等離子流力 有利5)斑點(diǎn)壓力 阻礙6)表面張力 阻礙,接線位置、焊接位置及鐵磁體對電弧的影響,

17、接線位置,,,焊接位置,鐵磁體對電弧影響,火焰技術(shù) 4、氧-乙炔火焰,氧—乙炔火焰大多用作氣焊熱源。焊接部位所需要的熱量與工件厚度和材料種類有關(guān)所需各種不同的熱量與焊炬種類和焊炬尺寸有關(guān)焊接火焰的作用:具有熔化連接面和焊接填充材料;能夠保護(hù)焊接熔池。,火焰的分類及用途(DIN8522),氣焊（G；311）,應(yīng)用范圍： 所能焊接的材料為:非合金鋼、低合金鋼、有色金屬，鑄鐵工件厚度一般為6mm以下。各種

18、位置的連接焊，特別是管道安裝、車體結(jié)構(gòu)、安裝和維修、堆焊等。,常用于焊接和切割的燃?xì)庵饕校?乙炔（C2H2）、丙烷（C3H8即液化石油氣）、甲烷（CH4即天然氣）、氫氣（H2）、煤氣（CO+H2）和汽油（CnH2n即烯烴+芳香烴）等。,火焰的溫度分布,混合器體的爆炸容限,氣焊的分類（ISO4063）,31氧－燃?xì)夂?11氧－乙炔焊312氧－丙烷焊313氫－氧焊32空氣－燃?xì)夂?21空氣－乙炔焊322空氣－丙烷焊33氧－乙

19、炔噴焊（堆焊）,氧氣瓶及氧氣瓶閥,氧氣瓶是貯存和運(yùn)輸氣態(tài)氧氣的一種高壓容器。在制氧機(jī)中制取的氧以15Mpa的壓力灌入氧氣瓶內(nèi)。我國的氧氣瓶應(yīng)符合國家《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》的要求。氧氣的壓力氣瓶、管道和軟管都以蘭色作為標(biāo)志。,,氧氣是以氣體狀態(tài)和液體狀態(tài)進(jìn)行儲存的。通常，氧氣以氣態(tài)儲存在壓力氣瓶中。如果持續(xù)地需要大量的氧氣，則氧氣一般就以液態(tài)形式盛裝在絕熱的容器中進(jìn)行運(yùn)輸和儲存。在“低溫氣化器”的蒸發(fā)裝置中，液態(tài)氧氣轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氧氣。1

20、升液態(tài)氧大約可獲得850升氣態(tài)氧。,乙炔氣瓶及乙炔氣瓶閥,乙炔氣瓶是存儲和運(yùn)輸乙炔用的壓力容器，是采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或低合金鋼板焊接而成。乙炔是不穩(wěn)定的化合物，受壓時會爆炸。因此不能以高壓壓入普通鋼瓶內(nèi)，而必須利用乙炔能溶解于丙酮（CH3COCH3）的特性，采用裝有多孔填料的特殊鋼瓶，才能將乙炔壓入鋼瓶內(nèi)。乙炔氣瓶、管道是按照EN1089的規(guī)定都是黃色，我國為白色。,,使用乙炔氣瓶時不能放倒，避免丙酮流出。瓶體溫度不能超過30～40℃

21、，溫度升高會降低丙酮對乙炔的溶解度，而使瓶內(nèi)乙炔壓力急劇升高，乙炔瓶使用時需全部打開，以避免漏氣，瓶內(nèi)氣體嚴(yán)禁用完，必須留有剩余壓力。,焊接材料,焊劑是氧—乙炔焊時的助熔劑。 它的主要作用是：消除坡口、焊絲表面的油污和臟物的有害作用；與金屬中的氧、硫化合，使金屬還原，補(bǔ)充合金元素，起到合金化的作用等。焊劑主要用于：鑄鐵、合金鋼及各種有色金屬的氣焊，低碳鋼氣焊不使用焊劑。,氣焊工藝,左焊法：適用于厚度小于3mm的工件；焊絲可間斷送

22、進(jìn)；焊槍擺動。右焊法：適用于厚度大于3mm的工件；焊絲攪動；焊槍不擺動。優(yōu)點(diǎn)： —容易觀察熔池—容易易焊透—能夠?qū)崿F(xiàn)對熔池大范圍的保護(hù)—焊道較窄—用氣量少,焊接各種材料用的氧—乙炔焰,銅與銅焊接時，可選用氣焊、鎢極氬弧焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊,填充材料標(biāo)準(zhǔn),EN12536-2000《非合金鋼和熱強(qiáng)鋼氣焊焊絲標(biāo)記》例：,焊絲化學(xué)成分,氣焊焊絲焊接性能：,各種焊絲對氣體熔化焊的適應(yīng)程度反映在他們的性能上，即：流動性及滲透性（

23、在焊接過程中）和在熔池中的氣孔傾向。,氣焊焊絲的適應(yīng)性,相對應(yīng)所采用的焊絲焊接的焊接接頭，對于所有焊接位置都可達(dá)到所焊材料的最低屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，焊絲等級OⅠ至OⅢ，用于單道焊接，OⅣ至OⅥ用于多道焊接；,氧乙炔火焰應(yīng)用,火焰校正利用局部加熱后再冷卻的收縮變形校正原來變形的工藝方法；要求材料有較高的塑性；校正效果取決于火焰加熱位置和火焰能率。氧乙炔火焰切割屬于火焰切割，切割過程中，金屬材料處于燃燒狀態(tài)，火焰切割的材料其燃點(diǎn)都

24、應(yīng)低于熔點(diǎn)。鋼材表面預(yù)處理 氧化皮、鐵銹等。預(yù)熱火焰噴涂,,板厚在3～300mm范圍內(nèi)的碳鋼和低合金鋼，切割質(zhì)量最好的熱切割方法是火焰切割所要求的能量消耗最小,較大部分熱量是通過氧與所切割鋼的放熱反應(yīng)產(chǎn)生的,1.17 熱切割方法分類,按物理物理過程分類:火焰燃燒切割、熔化切割和升華切割。按機(jī)械化程度分類:手工、半機(jī)械化、全機(jī)械化和自動化切割。按能源的分類:,火焰切割質(zhì)量技術(shù)要求,a)直角或斜角誤差u　切割面最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的

25、切線的理論垂直距離b)平均粗糙度Ry5 指割紋深度,進(jìn)行目視判斷參數(shù),c)后拖量n 切割方向上兩個切槽點(diǎn)之間的間距d)邊緣熔化度r　切面上棱邊一定形狀的尺寸e)垂直度　實際切斷面與被切割表面的垂線之間最大偏差,說明:按ISO 9013標(biāo)準(zhǔn)，直角或斜角誤差u為區(qū)域2，表面粗糙度RZ5為區(qū)域3,工件尺寸偏差為1級例2:（用文字描述） 說明:按ISO 9013標(biāo)準(zhǔn)，直角或斜角誤差u

26、為區(qū)域3，表面粗糙度Rz5區(qū)域4 ，工件尺寸偏差為2級。,例1 : ISO9013-231,1.20 切割面質(zhì)量標(biāo)記舉例,ISO9013 342,影響火焰切割質(zhì)量的因素,氣體（壓力、流量、混合比、純度、類型和溫度等）割嘴（結(jié)構(gòu)、壽命和切割角度等）機(jī)械裝置（機(jī)器結(jié)構(gòu)、壽命和切割速度等）被切割材料（化學(xué)成分、厚度和尺寸精度等）,等離子切割分類,根據(jù)原理不同分：—— 非轉(zhuǎn)移弧等離子切割—— 轉(zhuǎn)移弧等離

27、子切割—— 二次氣體等離子切割—— 水流束等離子弧切割根據(jù)使用氣體不同分：—— 空氣等離子弧切割—— 氧氣等離子弧切割—— 氮?dú)獾入x子弧切割—— 氬氣-氫氣等離子弧切割—— 水射流等離子弧切割,等離子是一種熔化切割方法。使用氣體 氧氣、空氣、氮?dú)夂蜌鍤鈶?yīng)用：氬氣+氫氣 高合金鋼、有色金屬（鋁、鈦、鉬等）氮?dú)?高合金鋼、鋁、鈦、銅氧氣 結(jié)構(gòu)鋼壓

28、縮空氣 結(jié)構(gòu)鋼、鉻鎳鋼氬氣+氮?dú)?鉻鎳鋼氬氣+氮?dú)?氫氣 鉻鎳鋼二氧化碳 高合金鋼,等離子切割,切割氣體特性,激光切割方法及原理,1）激光火焰切割原理 利用激光熱能將工件加熱至其燃點(diǎn)，再用活性氣體(如氧氣、空氣)使其燃燒，并排除燃燒物，形成割縫。其原理類似氧氣切割，只是利用激光作預(yù)熱熱源。 主要用于切割鋼、鈦、鋁等金屬材料2）激光熔化切割原理 利用激光加熱工件使之

29、熔化，然后噴吹非氧化性氣體，排除熔融物質(zhì)，形成割縫。大多數(shù)金屬材料的切割都屬于這類切割。3）激光升華切割原理 當(dāng)高功率密度的激光照射到材料表面時，材料在極短時間內(nèi)被加熱到氣化點(diǎn)，并以氣體或者為氣體沖擊以液態(tài)、固態(tài)微粒形式逸出，形成割縫。 材料的氣化熱很大，多用于非金屬材料切割,激光切割的特點(diǎn):,1）切割質(zhì)量高：激光是理想的光源，具有單色相關(guān)性的特點(diǎn)。對于材料加工，優(yōu)先采用CO2激光。激光束是通過氣體的電激發(fā)產(chǎn)生的。這

30、里氣體是指二氧化碳、氮?dú)夂秃獾幕旌蠚怏w。激光通過凸透鏡，使激光束聚焦到工件的表面。CO2激光的激光束的斑點(diǎn)直徑為0.1～0.2mm。,2)切割效率高107W/cm2的能量密度能夠使:激光火焰切割的材料迅速達(dá)到燃燒溫度，激光熔化切割的材料迅速達(dá)到熔化溫度，激光升華切割的材料迅速達(dá)到蒸發(fā)溫度。 根據(jù)切割材料不同可使用：O2、N2、Ar、He或壓縮空氣切割，使用氣體能加快切割過程。,激光焊接和切割適用范圍,

31、對于焊接和切割等材料加工，主要采用CO2激光，而激光氣是由45%CO2、13.5% N2和82% He組成的混合氣體。激光可切割：金屬材料/塑料/木材和陶瓷材料,5、焊條電弧焊（E；111）,2.1 工藝特點(diǎn)1）設(shè)備簡單，操作靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可達(dá)性好；2) 可焊金屬廣泛；3) 待焊接頭裝配要求較低；4) 勞動條件差，熔敷速度慢，生產(chǎn)率低。,2.2 焊條電弧焊應(yīng)用范圍,焊條電弧焊時，電弧溫度約在6000℃左右，（熔

32、化極氣體保護(hù)焊接時，電弧溫度約10000℃左右）焊條藥皮受熱作用產(chǎn)生氣體與熔渣，保護(hù)焊條末端、過渡的熔滴；母材上的液態(tài)金屬，凝固的熔渣覆蓋著焊縫金屬，同樣起保護(hù)作用。應(yīng)用范圍：適于全位置焊接，工件厚度大于3mm能焊的金屬有：碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼的連接焊接及堆焊 ;可能須預(yù)熱、后熱或兩者兼用的金屬有：鑄鐵、高強(qiáng)度鋼、淬火鋼等,,焊接鋼材時，陰極溫度約為2400 ℃，陽極溫度約為2600 ℃，正極（陽極）上

33、產(chǎn)生的溫度要比負(fù)極（陰極）溫度高200～500℃。其原因是： 在負(fù)極上射出的電子當(dāng)它們脫離電極材料時，要消耗能量，電子以很高的速度射到正極上，將它的動能傳遞給正極。,電弧的特點(diǎn),1)電弧是一種氣態(tài)物質(zhì)；2)電弧的四周集中了磁場，受到磁作用的影響；還受到化學(xué)作用的影響；電弧在焊接電路中具有阻值高、且不斷變化的電阻；3）電弧具有良好的導(dǎo)熱性能；4）電弧能發(fā)射出紅外線、可見光線和紫外線。5）當(dāng)磁場單側(cè)作用到電弧上時，會出現(xiàn)“磁

34、偏吹”現(xiàn)象；6）電弧能在焊接熔池上施加壓力。,常用焊條電弧焊電源：,按輸出電流種類不同分（ ISO 60974 ） 弧焊變流器 弧焊整流器 ——直流 弧焊逆變器 弧焊變壓器 ——交流,,,負(fù)極性 交流 正極性,電流大小相同而極性不同時獲得的焊縫熔深,酸性藥皮和金紅石型藥皮——負(fù)極性（國內(nèi)直流正接）堿性和所有高合金鋼焊條—

35、—正極性（國內(nèi)直流反接）,對弧焊電源外特性要求,焊條電弧焊時,焊工很難保持弧長恒定。因此，應(yīng)選用陡降外特性的弧焊電源，當(dāng)焊接非平焊位置的焊接或裝配間隙大小不均的接頭根部焊道時，宜采用具有較為緩降外特性的弧焊電源。如果為了提高引弧性能和電弧熔透能力，而須增加焊接短路電流時，可以選用恒流加外拖的外特性的弧焊電源。每一種電弧焊接方法均要求一種帶特定的靜特性曲線的電源，例：1）熔化極氣體保護(hù)焊（MSG）—恒壓特性曲線 2

36、）埋弧焊（UP） —下降和恒壓特性曲線 3）鎢極惰性氣體（WIG）—下降特性曲線,,具有陡降外特性電源優(yōu)點(diǎn),容易控制熔池的尺寸，限制電弧電流的最大值。確保了電弧的穩(wěn)定性。電弧短路時不會產(chǎn)生過大電流。,對電源的要求,①     足夠高的空載電壓→保證引?、?#160;    良好的調(diào)節(jié)特性→穩(wěn)定的電?、?#160;  

37、0; 良好的動態(tài)特性→保證再引?、?#160;    足夠的功率→保證操作。,ISO60974-1電弧焊設(shè)備,對弧焊電源調(diào)節(jié)特性的要求,焊接時須按焊件材質(zhì)、厚度、坡口形式、焊接位置等選用不同的焊接工藝參數(shù),電源的主要技術(shù)參數(shù),弧焊電源的暫載率額定暫載率 額定暫載率是表示焊接電源工作狀態(tài)的參數(shù)。額定暫載率是額定焊接電流工作狀態(tài)下允許的最大暫載率。,,接通時間=10min( ISO標(biāo)準(zhǔn) ),,帶有下降特性

38、的焊條電弧焊電源，通常它的暫載率規(guī)定為35%，60%和100%ED。,暫載率100%和60%時焊接電流與溫度上升曲線的關(guān)系,根據(jù)ISO60974標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，具有陡降特性的焊條電弧焊設(shè)備，其額定暫載率為60%。,,暫載率（ED）,,暫載率 =負(fù)載時間/負(fù)載時間+空載時間 x 100% =負(fù)載時間/工作周期 x 100% ts = 電弧燃燒時間 tp = 電弧熄滅時間 ；ts+tp = 工作時間（標(biāo)準(zhǔn)

39、值：10min）,,額定焊接電流:按額定工作條件焊接時，能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定而輸出的電流。 IS = ID × 注:IS ＝額定焊接電流 ID＝持續(xù)電流 ED1＝額定暫載率 ED2＝暫載率,,焊鉗的作用及對焊鉗的要求,焊鉗作用： 夾持焊條、傳導(dǎo)焊接電流。對焊鉗的要求： 導(dǎo)電性能好、外殼應(yīng)絕緣、重量輕、 裝換焊條方便、夾持牢固和安全耐用等,焊條藥皮的作

40、用,①提高電弧的導(dǎo)電性 a） 電弧引弧變易。 b） 提高焊接性能。②造渣 a） 影響熔滴的大小 b） 可阻止有害氣體的侵入（ N 2和O2） c） 決定焊縫的成型 d） 防止焊縫快速冷卻③造氣 a） 通過有機(jī)物 b） 通過碳酸鹽（比如：CaCO3）④脫氧及合金化,焊條藥皮化學(xué)成分及性能：,焊條的焊接性能和焊縫的機(jī)械性能主要是通過藥皮成分來獲得的?！纬稍鼩の镔|(zhì)（石英、液態(tài)材料）——造渣物質(zhì)（二

41、氧化錳、二氧化硅）——造氣物質(zhì)（纖維素、CaCO3）——穩(wěn)弧劑（鉀化合物、金紅石）——滲合金劑（CrO3,Ti，Si，Ni粉等） ——粘接劑（鉀水玻璃、鈉水玻璃）,對電焊條基本要求：,1)引弧容易，電弧穩(wěn)定，金屬飛濺少。2)焊條熔化速度應(yīng)均勻，并稍慢于焊條芯的熔化速度。3)熔渣的黏度及流動性應(yīng)適當(dāng),凝固后脫渣性好。4)焊條在焊接過程中應(yīng)具有滲入合金和冶金的作用，以保證焊縫金屬和焊接接頭的力學(xué)性能及物理性能，并保證焊縫不產(chǎn)

42、生氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。5)焊條應(yīng)適合全位置焊接，藥皮強(qiáng)度要高，不易脫落、受潮，同心度好，焊接時放出的有害氣體應(yīng)盡量少。,選用焊條應(yīng)考慮的基本原則：,1)焊接材料的力學(xué)性能和化學(xué)成分； 2)焊件的使用性能和工作條件； 3)焊件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力狀態(tài)； 4)施工條件及設(shè)備；5)改善操作工藝性能； 6)合理的經(jīng)濟(jì)效益 。,焊條加工工藝過程簡要：,焊芯的加工；藥皮材料粉碎制粉；涂料的混合與制備；壓涂；干燥；焊條質(zhì)量檢驗等

43、,,按照EN499標(biāo)準(zhǔn)焊條比例系數(shù)：薄藥皮 ≤105~125%中厚藥皮≤ 125 ~160%厚藥皮≥ 160%,,按藥皮類型分為：酸性藥皮（A）、堿性藥皮（B）、金紅石藥皮（R）、纖維素藥皮（C）再烘干溫度由藥皮類型確定 1）酸性焊條取70～150℃范圍，最高250℃，烘焙l～l.5h；2）堿性焊條取300～400℃范圍，保溫l～2h。,重要焊條藥皮類型主要特點(diǎn),A——酸性 焊條藥皮中含有大量的鐵氧化物，引起氧勢偏高

44、，和脫氧劑（含鐵-錳）。對于厚藥皮，酸性熔渣形成細(xì)熔滴過渡，產(chǎn)生平滑焊縫。酸性藥皮焊條只在定位焊接中使用，有局限性，并且比其他類型藥皮焊條更易受影響，而導(dǎo)致硬化裂紋。B——堿性 主要由大量堿土金屬的碳酸鹽組成，例如，碳酸鈣（石灰）和氟石。為了改善焊接性能，特殊情況下使用AC進(jìn)行焊接，需要附加非堿性成分（如，金紅石和/或石英）。 堿性藥皮有兩大性能： a)焊縫金屬的沖擊功比較高，特別是在低溫狀態(tài)下； b)比其他類型藥皮

45、更能抵抗裂紋的產(chǎn)生，其焊縫金屬的高金屬純度可抗凝固裂紋，同時可減少冷裂紋的發(fā)生，在烘干狀態(tài)下施焊時得到的焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量低于其他類型，不超過可允許的上限H=15ml/100g焊縫金屬。 對焊縫質(zhì)量及韌性有較高要求時采用堿性焊條藥皮焊接最合適。,C——纖維素 藥皮內(nèi)含有大量的可燃物質(zhì)，尤其是纖維素，特別適用于立向下（PG）焊。R——金紅石 粗大熔滴過渡，適于金屬薄板的焊接。用于除立向下（PG）焊外的全位置

46、焊接。RR——厚藥皮金紅石 焊條藥皮與藥芯的直徑比率大于或等于1：6。特點(diǎn)是再引弧性能良好，焊縫波紋整齊。RC——金紅石纖維素 焊條的藥皮組成與金紅石焊條相似。含大量的纖維素。因此適用于立向下（PG）焊RA——金紅石酸性 藥皮中鐵氧化物的比例由金紅石取代?；旧蠟楹袼幤ぃm用于除立向下（PG）焊外的全位置焊接。RB——金紅石堿性 特點(diǎn)：含大量的金紅石和堿性成分。,1、重要藥皮類型分析（%） 1.

47、1焊條藥皮類型主要成分,提高電弧的導(dǎo)電性 造渣 造氣 脫氧及合金化,幾種重要藥皮的特點(diǎn),焊條藥皮成分的作用,焊接時的保護(hù)氣體可由藥皮中的下列哪些元素產(chǎn)生？有機(jī)物、碳酸鈣（例如CaCO3）、造渣劑、合金、石墨,金紅石型藥皮的導(dǎo)電性,金紅石型藥皮導(dǎo)電性能良好，主要原因是:在焊條藥皮外套角

48、上形成含有 TiO2 的渣殼。,焊芯,藥皮,在焊口藥皮套處的渣,,CaF2對焊接性能的作用:會使電離作用變壞，影響氣體電離，使得電弧不能穩(wěn)定燃燒，CaF2在高溫時與氫結(jié)合成氟化氫（HF），從而降低了焊縫中的含氫量。鐵粉或金屬粉焊條的作用：提高金屬的熔敷率和溶化率,焊接填充材料（ISO2560）,碳鋼和細(xì)晶粒鋼焊條電弧焊用藥皮焊條 ISO2560規(guī)定了當(dāng)最低屈服強(qiáng)度不超過500 N/mm2或者最低抗拉強(qiáng)度不超過570 N/mm

49、2時，碳鋼和細(xì)晶粒鋼焊條電弧焊在焊態(tài)條件和焊后熱處理條件下藥皮焊條和熔敷金屬的分類要求。,焊接填充材料所涉及標(biāo)準(zhǔn),EN499（ISO2560）焊接填充材料—碳鋼和細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼焊條電弧焊焊條。EN757(ISO18275)焊接填充材料—高強(qiáng)鋼焊條電弧焊焊條—部分EN1599(ISO3580)焊接填充材料—熱強(qiáng)鋼焊條電弧焊條EN1600（ISO3581）焊接填充材料—不銹鋼，耐熱鋼焊條電弧焊焊條,ISO標(biāo)準(zhǔn)同時說明了兩個分類體

50、系：,1) ISO 2560-A/EN499ISO 2560-A對非合金鋼和細(xì)晶粒鋼用藥皮焊條的分類系統(tǒng)，以屈服強(qiáng)度和47焦耳最低沖擊功為基礎(chǔ)。2) ISO 2560-B ISO 2560-B對非合金鋼和細(xì)晶粒鋼用藥皮焊條的分類系統(tǒng)，以抗拉強(qiáng)度和27焦耳最低沖擊功為基礎(chǔ)。,A體系標(biāo)記,按照屈服強(qiáng)度和47焦耳沖擊功進(jìn)行分類1)第一部分給出產(chǎn)品/工藝的標(biāo)記 2)第二部分給出全焊縫金屬的強(qiáng)度和延伸率標(biāo)記 3)第三部分給出全焊

51、縫金屬的沖擊性能的標(biāo)記 4)第四部分給出全焊縫金屬的化學(xué)成分的標(biāo)記 5)第五部分給出焊條藥皮類型的標(biāo)記 6)第六部分給出名義上的焊條熔敷率和電流種類的標(biāo)記 7)第七部分給出焊接位置的標(biāo)記 8)第八部分給出熔敷金屬氫含量的標(biāo)記,A體系焊接填充材料標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記 （ ISO2560-A/EN499),(ISO2560-A),非強(qiáng)制性標(biāo)記部分,,根據(jù)ISO2560-A標(biāo)準(zhǔn)藥皮焊條E 42 2 MnMo RR 7 3 H5具有的性能,最

52、小屈服強(qiáng)度為420N/mm2在-20℃時的最小沖擊值為47J厚藥皮焊條熔敷率＞160%,且可使用交流或直流電源進(jìn)行焊接適用于在PA和PB焊接位置進(jìn)行焊接每100g熔敷焊縫金屬擴(kuò)散氫含量最大值為5ml,電弧長度的正確選擇,金紅石藥皮焊條（R、RR）的弧長為焊條直徑。酸性藥皮焊條（A） 的弧長為焊條直徑。纖維素藥皮焊條（C）的弧長為焊條直徑。堿性藥皮焊條（B）的弧長為焊條直徑的一半,焊條直徑與焊接電流的關(guān)系,實例（母材S23

53、5 t＝12）ISO 9606-1 111 P BW 1.1 B t12 PA ss nb,設(shè)計或選用接頭形式須考慮因素,1）根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接工藝要求2）綜合考慮承載條件3）焊接的可達(dá)性4）焊接應(yīng)力與變形5）經(jīng)濟(jì)成本,生產(chǎn)中常采用的克服磁偏吹的方法,1）焊接時采用交流電源，而不適合采用直流電源2）改變焊件接地線位置，使焊接電弧遠(yuǎn)離接地位置，地線對稱接在工件上3）采用短弧焊接4）沿焊縫對焊件定位或焊接，以便改變返回

54、電流的流向和磁場區(qū)域的形狀。5）在遠(yuǎn)離焊縫的末端（末焊端）放置一塊鋼塊6）焊縫遠(yuǎn)離母材邊緣，或朝向已焊的焊縫一側(cè)7）采用分段退焊法8）利用電弧挺度（通過改變焊槍角度）,焊縫產(chǎn)生的缺陷及防止,氣孔；咬邊；夾渣 ；未熔合；未焊透；弧坑裂紋；,6、鎢極惰性氣體保護(hù)焊（141） （德文縮寫為WSG，WIG，英文縮寫為TIG）,保護(hù)氣體及鎢極氬弧焊的應(yīng)用惰性氣體為：氬氣（Ar），氦氣（He），氬氣和氦氣以及氫氣（H2）的混

55、合氣體可焊接鋼和有色金屬，在0.5～5㎜厚度適合全位置焊空間技術(shù)、精密機(jī)械、化工設(shè)備及壓力容器,對于奧氏體不銹鋼的焊接方法 背面加氬氣保護(hù)以利于焊縫成型及抗氧化,脈沖TIG焊與直流TIG焊相比較：,優(yōu)點(diǎn)：較低的能量輸入 具有良好的深/寬比穩(wěn)定的電弧 均勻的打底成形良好定位性 工件變形小熔池容易控制 良好的彌隙性能缺點(diǎn)：焊接設(shè)備昂貴參數(shù)調(diào)整較復(fù)雜,TIG焊槍,TIG焊焊槍可分

56、為氣冷和水冷式TIG焊氣冷式焊槍用于額定電流250A以下TIG焊水冷焊槍用于高電流和持續(xù)焊接時,鎢電極,Tth：焊接時釷電極的溫度Tr ：焊接時純鎢極的溫度,純鎢極與釷鎢極的溫度和電流密度關(guān)系,電極端部形式,在直流TIG焊時，電極形狀對熔深的影響,保護(hù)氣體對熔深的影響,不同保護(hù)氣體其熱傳導(dǎo)性能亦不同,保護(hù)氣體使用He時比使用Ar時熔深大用氫氬混合氣體保護(hù)時，隨氫氣量的加大熔深加大,鋁的TIG焊工藝,鋁的交流TIG焊TIG焊交

57、流焊接過程，正半波時對熔化表面進(jìn)行清理，負(fù)半波時鎢極得到冷卻 鋁的直流TIG焊采用直流負(fù)極性接法,氧化膜得不到破壞。,電極為負(fù)極和熔深形式,電極為正極和熔深形式,AlMg3材料TIG焊（雙V型坡口，16㎜板厚）,焊前預(yù)熱對熔深的影響,TIG焊鋁時產(chǎn)生缺陷及原因和避免措施,TIG 焊填充材料（棒、絲）分類,EN1668/ISO636―非合金鋼及細(xì)晶粒鋼 按照A系列分類方法可分為四項：1）第一部分給出產(chǎn)品/工藝的標(biāo)記 ；2）第二

58、部分給出全焊縫金屬的強(qiáng)度和延伸率標(biāo)記； 3）第三部分給出全焊縫金屬沖擊性能的標(biāo)記；4）第四部分給出所用焊棒或者焊絲化學(xué)成分的標(biāo)記。,按照A系列分類方法的焊絲標(biāo)記方式： ISO 636-A W 46 3 W3Si1按照化學(xué)成分標(biāo)記的焊絲標(biāo)記方式如下： ISO 636-A W3Si1其中：ISO 636-A國際標(biāo)準(zhǔn)編號，按照屈服強(qiáng)度和47焦耳沖擊功分類；W鎢極惰性氣保護(hù)焊

59、46強(qiáng)度和延伸率（見表1）3沖擊性能（表3）W3Si1 焊棒/焊絲的化學(xué)成分（見表2）,,,,,7、熔化極氣體保護(hù)焊,MSG與WSG在電極種類和形式上有所不同鋼和非鐵金屬的使用范圍由焊絲和保護(hù)氣體的組合形式確定： 金屬極一活性氣體 MAG (135) 1） 混合氣體（MAGM） 2 ）CO2氣體（MAGC） 金屬極一惰性氣體 MlG (131),,工作原理

60、：電弧在一個熔化的電極和工件之間燃燒，這個熔化的電極同時又作為填充金屬，保護(hù)氣體是惰性的或活性的。電弧溫度約高達(dá)10000℃；焊絲具有較高的電流承載能力（直徑1mm的焊絲；可承載40～200安培的焊接電流）。,應(yīng)用范圍,適于工件厚度0.6～100mm范圍內(nèi)的全位置連接焊接，以及堆焊。MIG焊使用惰性氣體，既可以焊接黑色金屬又可以焊接有色金屬，主要用于鋁、銅、鈦及其合金，以及不銹鋼、耐熱鋼的焊接。MAG焊主要用于焊接碳鋼、低合金高

61、強(qiáng)度鋼。,焊接電源,熔化極氣體保護(hù)焊一般使用直流焊接電源，外特性曲線為平特性。,軟管式焊槍,熔化極氣體保護(hù)焊焊槍的作用：1）將保護(hù)氣體輸送到焊接位置2）輸送焊絲 3）將焊接電流導(dǎo)通到焊絲上,焊槍,額定電流為200A的氣冷式焊槍，在較高焊接電流時必須采用水冷卻的焊槍。,熔化極氣體保護(hù)焊電弧長度的調(diào)節(jié),在各種焊接方法中，焊接參數(shù)（如電流，電壓）在焊接過程中應(yīng)保持不變，而其體現(xiàn)形式則是保持電弧長度不變，對此主要有二種調(diào)節(jié)方法，即ΔU調(diào)節(jié)

62、和ΔI調(diào)節(jié)。ΔI調(diào)節(jié)主要用于熔化極氣體保護(hù)焊設(shè)備中,在經(jīng)過不同臺階時，電弧長度的變化,“ΔI”調(diào)節(jié),“ΔI”調(diào)節(jié)方式適用于平特性或緩降特性的焊接電源，即當(dāng)電流有很大改變時，電壓沒有變化或變化很小。在實際中主要以略帶傾斜的特性曲線為主.,,在ΔI 調(diào)節(jié)方式中，送絲速度在焊接過程中保持在預(yù)先調(diào)定的位置不變，當(dāng)電弧長度發(fā)生變化時，電弧電壓將發(fā)生變化，這一較小的變化將導(dǎo)致焊接電流的大幅度變化（ΔI），由于送絲速度保持恒定，則焊絲的熔化速度將發(fā)

63、生變化，電流增加，熔化速度加快，電流減小，熔化速度減慢，這樣即可使電弧長度恢復(fù)到原始長度，這種調(diào)節(jié)是依靠不同電弧長度的電流差值來調(diào)節(jié)的。,“ΔI” 調(diào)節(jié)速度較快，適于細(xì)焊絲焊接時的調(diào)節(jié)“ΔU” 調(diào)節(jié)速度較慢，適于粗焊絲焊接時的調(diào)節(jié),電弧種類和熔滴過渡形式,不同的電弧過渡形式對焊接參數(shù)的影響,熔化極氣體保護(hù)焊的電弧功率調(diào)節(jié)范圍不同，決定它的實際應(yīng)用范圍,,— 短路過渡電弧（kLb）適用于薄板焊接對接坡口封底焊空間位置— 過渡電

64、?。?#252;Lb）由于它的不規(guī)則的電弧過渡形式，在實際應(yīng)用中與所采用的保護(hù)氣體形式有關(guān)，一般用于PA和PB焊接位置的中厚度板的焊接?！?噴射過渡電?。╯Lb）或長電?。╨Lb）用中厚板多層焊和PA及PB角焊縫焊接。,,脈沖過渡電弧（p-Lb）在熔化極氣體保護(hù)焊中，電磁作用力（收縮力）對熔滴的過渡影響最大，收縮力使焊絲液態(tài)端部收縮，提高了收縮位置的電流密度，這也增強(qiáng)了收縮力，最終迫使熔滴過渡，收縮效應(yīng)是以電流強(qiáng)度的平方增大。,

65、每個脈沖的通電時間也可隨意調(diào)整，經(jīng)組合可調(diào)出實際脈沖電流值，按母材、板厚、焊縫型式、焊接位置、焊絲種類、焊絲直徑和保護(hù)氣體進(jìn)行調(diào)整和改變脈沖電流值。,不同電流時間的脈沖電流,MIG/MAG脈沖電弧焊與直流焊相比較,優(yōu)點(diǎn)：良好的引弧性能焊接參數(shù)對所焊工件的良好適應(yīng)性熱輸入量可保持最小較粗焊絲可焊較薄工件在整個脈沖功率調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)飛濺少焊縫的良好抗氣孔性能與直流焊相比對空間焊縫其熔化效率約高25%良好的抗腐蝕性能沒有短路良好

66、的焊接熔深,缺點(diǎn)：焊接設(shè)備較昂貴焊接設(shè)備的調(diào)整較復(fù)雜導(dǎo)電咀壽命較短,MIG-MAG焊保護(hù)氣體的選擇,不同保護(hù)氣體的U-I特性曲線,MIG焊保護(hù)氣體的選擇,通常：Ar 氣 (I1)Ar+He的優(yōu)點(diǎn): 鋁Al: Ar+30-70(50)%He He會使熔深增加，防氣孔能力增加，予熱溫度降低或 不予熱。但純 He會使電弧不穩(wěn)(不平靜)，熔滴粗 大，短路過渡。 銅Cu:銅導(dǎo)熱系數(shù)>Al

67、,故 Ar+70%He. 鎳 Ni/Ni-:Ar+5%H2 or Ar+30%He. Ar+He+CO2 or Ar+H2+CO2 (CO2<=2%)(MAG),,— 鋁采用Ar氣保護(hù)時，可使熔滴過渡非常穩(wěn)定，但采用氬氣和氦氣混合氣體時可改善熔深和抗氫氣孔性能，氦氣（I 2）由于使熔滴過渡變得不穩(wěn)定，氦氣所占比例在30%和70%之間，常用混合氣體比例為50%Ar和50%He（I 3），采用氦氣混合氣可降低預(yù)熱所需

68、費(fèi)用或者甚至不預(yù)熱。,,— 銅及銅合金由于這些材料與鋁相比具有較高的導(dǎo)熱性能，所以氦氣混合量在70%是適合的，板厚在5㎜以下，可不用進(jìn)行預(yù)熱。— 鎳及鎳合金為獲得穩(wěn)定的、飛濺少的電弧過渡型式，采用MIG-脈沖焊是必要的，純Ar氣保護(hù)時焊縫易產(chǎn)生過大的余高，改進(jìn)措施是用Ar和5%H2（R 1）或30%He（I3）在實際應(yīng)用中，也采用Ar-He-CO2或者Ar-H2-CO2，一般CO2比例為2%。,MAG焊保護(hù)氣體的選擇,通常：CO

69、2、ArAr為主的氣體優(yōu)點(diǎn):高熔化效率時飛濺減少. 低合金鋼:Ar+18%CO2 (薄板,中板) Ar+18%CO2+8%O2 (中板,厚板) 高合金鋼:Ar+1%,3%O2 or Ar+>0-5%CO2 如:(Ar+<5%CO2)+低C焊材:化工設(shè)備 奧氏體:≥8%O2 -熱裂紋 堆焊:+1%O2 -稀釋小鐵素體+奧氏體鋼