电焊竞赛理论知识备课教材简化.docx
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电焊竞赛理论知识备课教材简化
电焊理论知识学习
焊接现状分析
焊接是加工制造业的组成部分,应用广泛,发展也非常迅速,在加工制造业中占有非常重要的位置。
焊接质量的好坏直接影响着产品质量和生产进度。
随着质保体系的健全以及对合格焊工的严格要求,合格焊工人员不足将可能成为制约公司发展的因素之一。
焊接是现代工业生产中最重要的加工工艺之一,广泛用于制造和修理各种结构和设备。
焊接作为一种降低成本、提高生产效率的有效手段,不仅可以得到优质、可靠的工件,而且可以创造出原则上完全新颖的产品。
焊接的加工对象,不仅有各种各样的金属,而且还可以是塑料、碳纤维、工程陶瓷、半导体等非金属。
与铆接相比,焊接具有节省金属材料、接头密封性好、生产效率高、应用广泛等一系列优点。
在许多工业部门中应用的金属结构,如建筑钢结构、船体、机动车辆、管道、压力容器等,几乎全部采用了焊接结构。
在机器制造工业中,过去不少用整体铸造或锻造生产的大型毛坯,也采用了焊接结构。
焊接还常用于铸锻件缺陷和受损坏零件的修复。
焊工基本素质要求
(1)忠实于企业。
(2)具有不怕苦、不怕脏、不怕累的精神。
(3)对焊接有一定的悟性。
培训目标
通过本次培训,使焊工掌握焊接的基本理论知识和应用知识,做到文明施工、按图纸、工艺、技术要求生产。
学员应达到以下要求:
(1)能正确的选择使用常用焊条、焊丝、焊剂及保护气体。
(2)能进行低碳钢的平位置的焊接,包括平板对接及角接。
(3)能根据焊接工艺卡选择低碳钢、低合金钢的焊接材料和焊接工艺参数。
(4)能进行焊前坡口准备及焊接性能试验焊件的装对。
(5)能进行手工焊条电弧焊、气焊、CO2焊等之一焊接。
(6)能控制和矫正焊接变形,能减少和消除焊接应力。
(7)能对焊接接头外观检验和进行返修。
焊接存在的问题是:
焊接接头的组织和性能与母材相比会发生变化;焊接后会产生残余应力与变形;容易产生焊接裂纹等缺陷。
这些问题的存在会影响焊接结构的质量。
第一节焊接基础知识
焊接的概念及分类
焊接就是通过加热或加压,或者两者并用,并且用或不用填充材料使焊件达到结合的一种加工方法。
按照焊接过程中金属所处的状态不同,可以把焊接方法分为熔焊、压焊、钎焊三大类。
1、熔焊,熔焊是在焊接过程中将焊接接头加热至熔化状态,不加压力完成的焊接方法。
2、压焊,压焊是在焊接过程中必须对焊件施加压力(加热或不加热),以完成焊接的方法。
3、钎焊,钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点,低于母材的熔点的温度,利用液态钎料润湿母材填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
图2-1基本焊接方法分类
在选用焊接方法的过程中,首先应满足技术要求及质量要求,在此前提下,尽可能地选择经济效益好,劳动强度低的焊接方法。
焊接接头类型及焊缝型式
一、焊接接头类型
焊接接头即用焊接方法联结的接头。
在焊条电弧焊中,由于产品结构形状、材料厚度和工件质量要求的不同,需要采用不同型式的接头进行焊接。
焊接接头主要有四种类型,即对接接头、搭接接头、T型接头和角接接头,如图2-4所示。
图2-4焊接接头的基本类型
1.对接接头
两焊件端面相对平行的接头称为对接接头。
这种接头能承受较大的载荷,是焊接结构中最常用的一种接头型式。
2.角接接头
两焊件端面间构成30°~135°夹角的接头称为角接接头。
角接接头焊缝的承载能力不高,一般多用于箱形构件等不重要的焊接结构中。
3.搭接接头
两焊件重叠放置或两工件表面之间的夹角不大于30°构成的端部接头称为搭接接头。
搭接接头便于组装,常用于对焊前准备和装配要求简单的结构,但承载能力较低,在结构设计中应尽量避免采用搭接接头。
4.T型接头
一焊件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头称为T型接头。
这种接头承受动载荷的能力较强,在船体结构中约有70%的焊缝都采用T型接头。
在设计与选择接头形式时,要考虑的几个因素主要是
(1)产品结构形式,尺寸及技术要求
(2)焊接方法及其接头的基本特性
(3)接头承受载荷的性质,大小,如拉伸,压缩,弯曲和冲击等。
(4)接头的工作环境,如温度,腐蚀介质等。
(5)焊接变形与控制,以及施焊的难易程度
(6)接头焊前的准备与焊接所需费用
不同焊接方法对接头类型,焊接位置的适应能力是不同的,电弧焊可焊接各种形式的接头,钎焊、电阻点焊仅适用于搭接接头。
尽管大多数焊接方法的焊接质量均可以满足使用要求,但不同方法的焊接质量,特别是焊缝的外观质量仍有较大的差别,在产品质量要求较高时,可选用氩弧焊,电子束焊,激光焊等,质量要求较低时,可选用手工电弧焊,CO2焊,气焊等。
二、焊接坡口的形式
焊接坡口根据设计或工艺需要,在焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽叫坡口。
1、坡口的作用:
为了保证焊缝根部焊透,使焊接电源能深入接头根部,以保证接头质量,同时还能起到调节基体金属与填充金属比例的作用。
2、选择坡口的原则:
A、能够保证工件焊透,且便于焊接操作。
B、坡口形状应容易加工。
C、尽可能提高焊接生产率和节省焊条。
D、尽可能减少焊后工件的变形。
焊接坡口的形式
常用的形式有:
I型、V型、X型、Y型、双Y型、带钝边U型、双U型、J型坡口。
2.焊条电弧焊常用的坡口形式
焊条电弧焊常用的坡口形式有:
I形破口、Y型坡口、双Y型坡口和U型坡口等。
第二节焊接材料
焊条
涂有药皮的供弧焊用的熔化电极称为电焊条,简称焊条。
焊条由焊芯和药皮两部分组成。
焊条中被药皮包覆的金属芯称焊芯。
焊条电弧焊时,焊芯与焊件之间产生电弧并熔化为焊缝的填充金属。
焊芯有两个作用:
一是传导焊接电流,产生电弧把电能转换成热能,二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。
药皮:
常用焊芯表面的有效成分称为药皮。
(1)药皮的作用:
①稳弧作用,可以提高电弧的稳定性,保证焊接过程能正常进行。
②造气保护作用,利用药皮熔化产生的气体保护电弧和焙池,防止空气进入熔池。
③造渣保护作用.药皮熔化后形成熔渣.复盖在液体金属和凝固后的焊缝表面,保护焊缝金属,同时使焊缝金属冷却速度减慢,有助于气体的逸出。
防止气孔的产生.防止表面氧化。
有助于改善焊缝的组织和性能。
④脱氧、去硫、去磷作用,药皮熔化后.参与了熔池的冶金反应,可在一定程度上脱氧、还原、去硫,去磷.减少焊缝金属中有害元素古量,减少合金元素的烧损,从而提高焊缝质量。
⑤渗台金作用.可以通过药皮将所需的合金元素渗人到焊缝金属中,改进和控制焊缝金属的化学成分,以获得所希望的性能。
⑥改善焊接工作性能,提高焊接生产率,药皮中含有合适的造硅、稀硅成分,使焊接可获得良好的流动性.药皮在焊接时形成套简,使熔滴能较好地向熔池过渡,有利于全位置焊接,同时使电孤热量集中,减少飞溅,提高金属的熔敷效率。
(2)焊条药皮组成物分类:
焊条药皮组成物按其作用不同可分为稳弧剂,造渣剂,造气剂,脱氧剂,合金剂,稀释剂,粘结剂,增塑剂。
(1)稳弧剂。
改善焊条的引弧性能,增加焊接过程中电弧燃烧的稳定性。
一般采用低电离电位的碱金属及碱土金属化合物。
(2)造渣剂。
药皮组成物能熔成一定密度和黏度的熔渣浮于液体金属表面,使之不受空气的影响,起机械保护作用。
并具有与熔池金属进行必要的冶金反应的能力,保证焊缝的质量和成形美观。
(3)造气剂。
在电弧周围燃烧成气体,以防止空气侵入熔池。
(4)脱氧剂。
与熔池中的氧作用,生成熔渣,浮出熔池,以防止产生气孔,从而保证焊缝质量。
(5)合金剂。
改变焊缝金属的化学成分和力学性能,补偿焊缝中被烧损的合金元素。
(6)稀释剂。
调整熔渣的薪度和流动性。
(7)粘结剂。
将药皮牢固地涂敷在焊芯上。
(9)增塑剂。
改善涂料的塑性,使之易于用机械涂在焊芯上
根据不同情况,电焊条有三种分类方法:
按焊条用途分类、按药皮的主要化学成分分类、按药皮熔化后熔渣的特性分类。
(1)按照焊条的用途,可以将电焊条分为:
结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍和镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条以及特殊用途焊条。
(2)如果按照焊条药皮的主要化学成分来分类,可以将电焊条分为:
氧化钛型焊条、氧化钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条、石墨型焊条及盐基型焊条。
(3)如果按照焊条药皮熔化后,熔渣的特性来分类,可将电焊条分为酸性焊条和碱性焊条。
酸性焊条药皮的主要成分为酸性氧化物,如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等。
碱性焊条药皮的主要成分为碱性氧化物,如大理石、萤石等。
酸性焊条对水分不敏感,而有机物金红石型焊条能容许有更高的含水量。
所以要根据受潮的具体情况,在70-150°烘干一小时,存储时间短且包装良好,一般使用前可不烘干。
碱性低氢型焊条在使用前必须烘干,以降低焊条的含氢量,防止气孔、裂纹等缺陷产生,一般烘干温度为350°C、一小时。
不可将焊条在高温炉中突然放入或突然冷却,以免药皮干裂。
对含氢量有特殊要求的,烘干温度应提高到400-500°C,一至量个小时。
经烘干的碱性焊条最好放入另一个温度控制在50-100°C低温烘干箱中存放,并随用随取。
烘干焊条时,每层焊条不能堆放太厚(一般1-3层)以免焊条烘干时受热不均和潮气不易排除。
露天操作时,隔夜必须将焊条妥善保管、不允许露天存放,应该在低温箱中恒温存放,否则次日使用前必须重新烘干。
焊条直径(即焊条芯的直径)为2.5—6毫米,长度在350—450mm.
选用焊条的基本原则:
1)等强度原则即选用与母材同强度等级的焊条。
一般用于焊接低碳钢和低合金钢。
2)同成分原则即选用与母材化学成分相同或相近的焊条。
一般用于焊接耐热钢、不锈钢等金属材料。
3)抗裂纹原则选用抗裂性好的碱性焊条,以免在焊接和使用过程中接头产生裂纹。
一般用于焊接刚度大、形状复杂、使用中承受动载荷的焊接结构。
4)抗气孔原则受焊接工艺条件的限制,如对焊件接头部位的油污、铁锈等清理不便,应选用抗气孔能力强的酸性焊条,以免焊接过程中气体滞留于焊缝中,形成气孔。
5)低成本原则在满足使用要求的前提下,尽量选用工艺性能好、成本低和效率高的焊条
焊丝:
焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料为焊丝。
在气焊和钨极气体保护电弧焊时,焊丝用作填充金属;在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时,焊丝既是填充金属,同时也是导电电极。
焊丝的分类方法很多,按其使用的焊接方法,被焊材料,制造方法与焊丝的形状等从不同角度对焊丝进行分类。
(1)按其适用的焊接方法可分为埋弧自动焊焊丝,电渣焊焊丝,CO2焊焊丝,堆焊焊丝,气焊焊丝。
生产中普遍使用的是实芯焊丝。
(2)按被焊金属材料的不同可分为碳素结构钢焊丝,低合金焊丝,不锈钢焊丝,镍基合金焊丝,铸铁焊丝,有色金属焊丝和特殊合金焊丝。
(3)按制造方法与焊丝的形状可分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类,其中药芯焊丝分为气体保护焊丝和自动保护焊丝。
目前常用的是按制造方法和使用的焊接方式分类,焊丝主要分为实芯焊丝和药芯焊丝。
实心焊丝是目前最常用的焊丝,由热轧线材经拉拔加工而成。
为了防止焊丝生锈,须对焊丝(除不锈钢焊丝外)表面进行特殊处理。
目前主要是镀铜处理,包括电镀、浸铜及化学镀铜等方法。
实芯焊丝的分类及特点:
(1)埋弧焊和电渣焊用焊丝:
埋弧焊和电渣焊时焊丝和焊剂配合使用,焊丝作为填充金属,焊剂起保护和冶金作用,二者共同参与焊接过程中的冶金反应,焊缝的成分和性能由焊丝和焊剂共同决定。
根据被焊材料不同,埋弧焊焊丝又分为低碳钢焊丝、低合金钢焊丝、Cr-Mo耐热钢焊丝、低温钢焊丝、不锈钢焊丝、表面堆焊焊丝等。
(2)气保护焊用焊丝:
气保护焊时,焊丝作为
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