金属结构焊接工艺

金属结构焊接工艺2007.10.21第二章焊接电弧及弧焊电源第一节焊接电弧的定义与弧焊电源的特性焊接电弧的定义产生焊接电弧的方法接触短路引弧法：焊条电弧焊、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊高频高压引弧法：手工钨极氩弧焊脉冲引弧法第一节焊接电弧的定义与弧焊电源的特性电弧的静特性曲线：U-I电弧长度对电弧静特性曲线的影响第一节焊接电弧的定义与弧焊电源的特性焊接电弧的稳定性焊接电弧稳定性的影响因素焊接电源的种类与电源极性的接法焊条药皮气流电弧偏吹（磁偏吹）第一节焊接电弧的定义与弧焊电源的特性减少或防止焊接电弧磁偏吹的措施1、尽量使用交流弧焊电源2、用挡板遮挡，对电弧进行保护3、在焊接间隙较大的对接焊缝下面加垫板4、在焊缝两端各加一小块附加钢板（引入板及引出板5、采用短弧焊接6、适当调整焊条角度7、适当地改变焊件上接地线的部位8、焊对接拼板或角焊缝时采用分段退焊第二节焊接电弧的温度分布及极性焊接电弧的结构和温度第二节焊接电弧的温度分布及极性焊接电弧电源输出端的极性焊接时的极性：正接和反接焊接时极性的应用通过观察电弧的形态来判别电源的极性第三节常用弧焊电源的种类及选用原则空载电压（U0）：电弧稳定燃烧、经济性、安全性短路电流（Id）：外特性：下降的外特性动特性：表示电源对负载突变的反应能力调节特性：较大范围、均匀、灵活225.1＜II＜Id第三节常用弧焊电源的种类及选用原则对弧焊电源的基本要求：合适的空载电压和短路电流、下降的外特性、良好的动特性和灵活的调节特性。第三节常用弧焊电源的种类及选用原则弧焊电源的分类项目弧焊发电机弧焊整流器弧焊变压器电流种类直流直流交流电弧稳定性好好较差磁偏吹较大较大很小构造与维修较繁较简单简单噪声大很小较小供电三相供电一般为三相供电单相供电功率因素较高较高较低空载损耗较大较小小成本高较高低重量较重较轻轻第三节常用弧焊电源的种类及选用原则弧焊电源型号的编制1、大类名称2、小类名称3、附加特性4、系列品种序号5、基本规格6、改进序号7、特殊环境举例ZXG1-400：Z表示大类弧焊整流器；X表示小类下降外特性；G表示附加特性硅整流器；1表示系列品种序号；400表示基本规格，即额定焊接电流为400A。第三节常用弧焊电源的种类及选用原则负载持续率额定电流：额定负载持续率负荷状态下允许的最大焊接电流值。使用焊机时，不得超过铭牌上所规定的不同负载持续率下允许使用的焊接电流。%100选定的工作周期电源有负载的时间选定的工作周期中弧焊负载持续率第三节常用弧焊电源的种类及选用原则焊接电源的选择原则焊接工艺与技术良好的经济效果现场的使用条件焊接电源的选择方法电源种类电源容量第三节常用弧焊电源的种类及选用原则使用与维护注意事项1.使用前检查2.空载状态下启动3.启动正常后才能操作使用4.焊接电流和连续工作时间应符合铭牌规定5.注意工作环境6.建立操作规程和定期维修制度7.发现故障，应立即切断电源，分析原因请专职电工及时排除与修理第四节逆变式弧焊电源简介逆变：直流电变为交流再变为直流的过程。广泛应用于手工钨极氩弧焊，熔化极气体保护焊，焊条电弧焊及等离子弧切割机等。第四节逆变式弧焊电源简介逆变式弧焊电源的特点整机复杂度及成本的提高，收益大大增加主变压器的体积大小节能效果明显电弧指向性、电弧稳定性和动、静特性好飞溅小，焊接过程稳定维修方便第三章焊接接头及焊缝形式第一节焊接接头的形式焊接接头的组成焊接接头的形式a）对接接头b）T形接头c）角接接头d）搭接接头第二节焊缝的形式按结合形式分对接焊缝角焊缝塞焊缝端接焊缝按焊缝断续情况分连续焊缝断续焊缝第二节焊缝的形式焊缝的形状和尺寸第二节焊缝的形式焊接工艺参数对焊缝形状的影响增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度几乎保持不变。电弧电压增大，焊缝宽度显著增加，而焊缝厚度和余高将略有减小。焊接电流直接影响焊接过程的稳定性和焊缝的成形。焊接速度增加时，焊缝宽度和厚度都大为下降。其他因素：焊接方法、焊条的类型、电源的种类及极性、气体保护焊中的气体成分、熔滴过度形式等。第三节坡口形状与加工方法坡口的形式a）I形坡口b）V形坡口c）X形坡口d）U形坡口第三节坡口形状与加工方法坡口的加工1、圆形工件的坡口，可采用专用工具如铣管机或精加工车削。2、板状直线坡口可用刨边机或刨床。3、U形坡口，应用专用的成形刀具或专用铣削刀具。4、碳弧气刨也可加工坡口，但要注意材料的淬硬倾向。5、目前也用氧-乙炔火焰加工坡口，大都采用自动或半自动氧-乙炔切割机。手工的氧-乙炔火焰切割的坡口质量差，焊接时有影响，常用手提式砂轮机修整。第四节常用焊缝符号焊缝符号一般由基本符号与指引线组成，必要时还可加上辅助符号，补充符号和焊缝尺寸符号。机械制图方法表示第四章常用电弧焊工艺第一节焊条电弧焊焊条电弧焊的特点1、设备简单，成本低，便于现场维护、保养，便于移动，安装方便，操作简单。2、工艺灵活，适应性强。3、劳动强度高，生产效率低。第一节焊条电弧焊焊条电弧焊的工具焊条电弧焊常用的工具有焊钳、焊接电缆、面罩、清渣工具、焊条保温筒和一些辅助工具。护目镜片角向磨光机敲渣锤第一节焊条电弧焊焊条电弧焊主要焊接参数电源种类和极性焊条直径焊接电流I=(35~55)d电弧电压焊接速度第一节焊条电弧焊焊条的三个基本动作朝熔池方向逐渐送进焊条沿焊接方向移动焊条的横向摆动第一节焊条电弧焊焊条电弧焊的运条方法第一节焊条电弧焊焊道的连接第一节焊条电弧焊焊道的收尾划圈收尾法反复断弧收尾法回焊收弧法第一节焊条电弧焊焊接热输入q——单位长度焊缝的热输入（J/cm）I——焊接电流（A）U——电弧电压（V）v——焊接速度（mm/s）vUIq第一节焊条电弧焊焊接层（道）数a)多层焊b)多层多道焊第二节埋弧焊主要焊接参数焊接电流电弧电压焊接速度焊丝直径焊丝伸出长度其他：电源极性、坡口形状及根部间隙、焊丝的倾角等第二节埋弧焊焊接参数的选择1、查表法查阅资料，根据类似情况的焊接参数作为确定新的焊接参数的依据。2、经验法根据实践积累的经验确定新的焊接参数。3、试验法通过在焊接试件上做的焊接试样来确定最佳的焊接参数。第三节CO2气体保护焊CO2气体保护焊机的组成1、焊接电源2、送丝系统3、焊枪4、供气系统5、控制系统第三节CO2气体保护焊主要焊接工艺要素焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度焊丝伸出长度CO2气体流量值回路电感值其他：焊枪倾角，坡口角度及焊接位置等第四节手工钨极氩弧焊特点有效地隔绝空气的侵入易于控制弧长且稳定焊接热输入易于调节，进行各种位置的焊接生产效率低、成本高第四节手工钨极氩弧焊手工钨极氩弧焊设备焊接电源焊接控制系统焊枪供气系统供水系统第四节手工钨极氩弧焊手工钨极氩弧焊工艺电源种类、极性及焊接电源焊接电流焊前清理坡口形式钨极直径与形状氩气保护效果第四节手工钨极氩弧焊手工钨极氩弧焊在钢结构焊接中对重要的构件节点焊缝焊趾的超标咬边进行重熔补焊返修，能起到事半功倍的效果。第五节等离子弧焊等离子弧的产生方法：由自由电弧压缩而成，又称压缩电弧。三种压缩效应：机械压缩效应、热压缩效应、电磁压缩效应三种形式：非转移弧、转移型弧、联合弧第五节等离子弧焊等离子弧焊设备电源引弧装置焊枪喷嘴第五节等离子弧焊等离子弧焊工艺电极与极性气体焊接参数：气流量、焊接电流、焊接速度、喷嘴与工件的距离第五节等离子弧焊使用范围及常见缺陷电极与极性1、操作方式：适用于手工和自动两种，可连续或断续焊接。2、被焊金属：碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及其合金，钛及其合金等。3、焊接位置：手工操作可进行全位置焊接，自动等离子弧焊通常是平焊或横焊位置。4、可焊厚度：最适宜用于薄板，最薄可焊0.01mm的金属薄片，超过8mm厚度的材料，从经济上考虑不宜用等离子弧焊。5、等离子弧焊的常见缺陷是咬边与气孔等。第五章钢材及焊接材料基本知识第一节钢材基本知识碳素结构钢：分类、性能、牌号优质碳素结构钢：用途、牌号低合金高强度钢：性能、牌号第二节焊条焊条的组成焊条的分类焊条型号与牌号焊条型号是国家规定的各类标准焊条，如E4315等。E表示焊条，第1、2位表示熔敷金属最小抗拉强度，第3位数字表示焊条的焊接位置，第3、4位数字表示焊接电流种类及药皮类型。焊条牌号是有关部门或厂家实际生产的焊条产品样本上的编号，如J427等。J为结构钢焊条，第3个数字代表药皮类型和焊接电流要求，第1、2数代表焊缝金属的抗拉强度。第二节焊条焊条的保管1、各类焊条必须分类，分牌号存放，以免混乱。2、焊条须贮存在通风良好而干燥的仓库内。仓库温度﹥5℃，相对湿度﹤60%（应设置温度计和湿度计）。3、焊条必须垫高0.3m以上分层堆放。距墙应大于0.3M，达到空气流通，以免受潮。4、搬运堆放应小心药皮脱落。5、包装用品是为了防止焊条受潮，最好随用随拆。6、焊条长期保存，应定期抽验，确认是否变质。第二节焊条焊条的使用1、一根焊条一次用完。焊条残留有药皮部分﹤20mm，以免浪费。2、使用前应烘焙：酸性焊条在100～150℃烘干2～1小时，碱性焊条在300～350℃，烘干2～1小时。3、焊条药皮上不可沾上油污，以免产生气孔。第三节焊丝与焊剂焊丝：分类、规格、型号与牌号、保管与使用焊剂：作用、分类、牌号、使用与保管第四节气体保护焊用气体及钨极二氧化碳：来源广、价格便宜。用于焊接的CO2气体的体积分数φ(CO2)≥99.5%。其中水分和乙醇的体积分数要求小于0.05%。CO2气体中的含水量是影响焊接质量的关键，水分多容易产生气孔，裂纹等缺陷。实际施焊时应采取措施减少或消除CO2气中的水分。氩气：是一种理想的保护气体。焊接用氩气纯度φ（Ar）应达到99.99%。电弧稳定，很适合于手工焊接。钨极：纯钨极很少采用。铈钨极是使用得最多的一种电极，热量集中，几乎没有放射性，故可尽量使用。第五节母材与焊接材料的匹配总的原则：在确保一定的塑性、韧性的前提下满足焊接结构的强度。首先考虑母材的力学性能和化学成分。低碳钢、低合金高强度钢在焊接时，一般应根据设计要求，按强度等级来选用焊材。焊条电弧焊时，焊条的抗拉强度与母材相同或稍高于母材。但对某些裂纹敏感性较高的钢种，或整体性大，钢性强的焊接结构。为了提高焊接接头的抗裂能力，焊条的抗拉强度以稍低于母材为宜。对同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条，应根据焊件的结构形状和钢材厚度加以选用，形状复杂、结构刚度大或大厚度的焊件，因在焊接过程中会产生较大的焊接应力，因此必须采用抗裂性能好的低氢型焊条。第五节母材与焊接材料的匹配焊接碳素结构钢用焊材举例焊接方法焊接材料应用范围焊条电弧焊E4303（J422）、E4315（J427）强度等级较低的碳素钢的焊接结构E5016（J506）、E5015（J507）强度等级较高的碳素钢、重要的碳素钢结构或低温下工作的焊接结构埋弧焊H08、H08A、HJ430、HJ431焊接一般的结构件H08MnA、HJ431焊接重要的碳素钢结构件