电气焊专业知识培训教材

电气焊专业知识培训•第一章：焊接电弧•第二章：常用电弧焊接材料知识•第三单：常用电弧焊工艺知识•第四章：焊接接头及焊缝形成•第五章：工具及设备使用与维护•第六章：气焊与气割•第七章：焊工安全生产知识第一章焊接电弧•第一节：焊接技术发展概况及在国民经济中的作用•第二节：焊接电弧的引燃过程•第三节：焊接电弧的静特性及电源极性的应用•第四节：对电弧焊电源的要求•第五节：常用电弧焊机构及工作原理第一节焊接技术发展概况及在国民经济中的作用一、焊接技术发展简史焊接是机械制造中重要的工艺方法之一，焊接工艺作为一门科学和其他科学技术一样是人类共同创造的财富，也是人类社会发展的必然产物。焊接在工业生产中仍占据主要地位。我国是较早应用焊接技术的国家，但主要是钎焊。二、焊接技术在国民经济中的作用当前焊接技术的先进水平是衡量一个国家工业发达程度的重要标志，焊接技术已发展成为一门边缘技术，所涉及的领域相当广泛。传说的焊接方法，高能速的焊接方法和特种焊接方法都在应用于工业生产之中。第二节焊接电弧的引燃过程一、焊接电弧的概念焊接时将焊条与焊件接触后很快拉开，在焊条端部和焊件之间立即会产生明亮的电弧，电弧是一种气体放电现象。电弧并不是一般的燃烧现象，实质上，电弧是在一定条件下电荷通过两电极间气体的导电过程，或者说是一种气体放电现象。利用这种气体放电过程，电能转换为热能、机械能和光能。焊接时主要利用热能和机械能来达到焊接金属的目的。二、焊接电弧的性质及引燃方法1.接触引弧法（称接触短路法），将焊条与焊件短路产生电流，随后拉起焊条而引燃电弧，它是一种最常用的引弧方式，焊条电弧焊和熔化极气体保护焊都采用这种引弧方式。接触引弧法的方式有两种：直接法和划擦法2.非接触引弧法，引弧时电极与工件之间保持一定的间隙，然后在电极和工件之间施以高电压击穿空气间隙使电弧引燃，这种方法称为非接触引弧法。根据工作原理不同，可分为高频高压引弧和高压脉冲引弧。由于引弧时电极无需与工件接触，不会污染工件的引弧点，也不会损坏电极端部的几何形状，有利于电弧的稳定燃烧，也就是说，利用高压（2000V---3000V），直接将两电极间的空气间隙击穿电离引发电弧，主要用于钨极氩弧焊和等离子弧焊。电弧焊时，引燃焊电弧的过程称为引弧，也称引燃。焊接电弧的引燃一般有两种形式，接触引弧法和非接触引弧法。三、焊接电弧的组成及温度分布焊接电弧沿长度方向分为三个区域1.阴极区：电弧靠近负电极区域2.阳极度区：电弧靠近正电极区域3.弧柱区：阴极区和阳极区间的区域电弧的长度可以近似认为等于弧柱长度。一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的43%，阴极约36%，弧柱约21%。温度：用钢焊条焊钢材时阳极区—2600K阴极区—2400K电弧中心—6000~8000K使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。反接：负极接工件，工件温度可稍低一些。交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为50~90V，电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大，电弧电压也越高，一般为16~35V。四、焊接方法分类1.熔焊：利用局部加热，使连接处的母材熔化，再加入（或不加入）填充金属形成焊缝而结合的方法，是工业生产中应用最广泛的一种。2.压焊：必须对焊件施加一定的压力（加热或不加热）以完成焊接的方法，压焊也是使原子间结合而焊接的。但接头力学性能较熔焊差，适宜小型金属加工，焊后变形极小，机械化，自动化程度高。3．钎焊：采用比母材熔点低的金属材料，将焊件加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润温母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的方法。通常说的“银焊”“铜焊”“锡焊”就是使用不同的焊料的钎焊。按照金属在焊接过程中所处的状态及工艺特点不同，要以把金属的焊接方法分为三大类：1.熔焊2.压焊3.钎焊熔焊1）气焊2）电弧焊（焊条电弧焊，埋弧自动焊或半自动焊）3）铝热焊4）电渣焊5）等离子弧焊6）电子束焊7）气电焊（惰性气体保护电弧焊，还原性气体保护电弧焊，氧化性气体保护电弧焊）8）激光焊压焊1）锻焊2）摩擦焊3）电阻焊（点焊，缝焊，对焊）4）气压焊5）冷压焊6）超声波焊7）爆炸焊钎焊1）烙铁钎焊2）火焰钎焊3）盐浴钎焊4）电接触钎焊5）炉中钎焊6）高频钎焊7）反应钎焊8）真空钎焊第三节焊接电弧的静特性、电源极性的应用一．电弧的静特性二．电弧电压和弧长的关系三．焊接电源的极性四．焊接电源极性的应用五．电弧燃烧的稳定性第四节对电弧焊电源的要求一．具有适当的空载电压当焊机接通电网而输出端没有负载（没有电弧时）时，焊接电流为零，此时输出端的电压为空载电压。二．具有合适的短路电流当焊条和焊件适中时，焊机输出端的电流为短路电流，此时电压为零，在引弧和熔滴过渡时，经常发生短路，如果短路电流过大，电源将出现过载而烧损的危险，同时还会使焊条过热、药皮脱落、飞溅增大等。三．具有陡降的外特性为获得一定范围所需的焊接方法，就必须要求弧焊电源具有很多条可以均匀改变的外特性曲线。四．具有良好的动特性焊接电流适应焊接电弧变化的电源就是电源动特性。五．具有良好的调节性能弧焊电源的调节特性是用来调节焊接电流的。选择不同的焊接工艺时，要求电源能够通过调节，得出最佳的焊接效果。六．焊机型号的编制A、弧焊发电机Z、弧焊整流器B、弧焊变压器X、下降的外特性P、平特性D、多特性第五节常用电弧焊机构造及工作原理一．常用的交流弧焊机（弧焊变压器）1.工作原理交流弧焊机弧焊变压器是一种具有陡降外特性的降压变压器，通常称交流弧焊机，获得下降外特性的方法，是在焊接回路中，串一可调电感，此电感可以是一个独立的电抗器，也可用弧焊变压器本身漏感来代替。二．直流弧焊机直流弧焊机是向焊接电弧供给直流电能设备，可分为弧焊整流器和弧焊发电机两类。（一）直流弧焊整流器直流焊整流器是一种通过将交流电整流后获得直流电的弧焊机。1.工作原理：弧焊整流器它是由主变压器、整流器组以及获得所需外特性的调节装置和指示装置所组成。主变压器都是三相的，其目的是使整流后的电流波形比较平直。整流器组可以用硅整流元件或晶阐管元件，采用硅整流元件的称硅整流弧焊机，采用晶阐管作整流元件和称晶阐管弧焊机。2.焊机的分类（ZXG型）分类国产常用牌号无反馈磁饱和电抗器硅弧焊机ZXG7—300、ZXG7—500全部内反馈磁饱和电抗器弧焊机ZPG1—500、1500CD—500部分内反馈磁饱和电抗器弧焊机ZCG—300、400、500常用晶阐管式弧焊机反馈方式外特性应用ZDK—500型电压负反馈和电流截止负反馈平特性陡降特性焊条电弧焊，CO2保护焊氩弧，等离子，埋弧焊ZX5—400型电流负反馈下降特性直流焊条电弧焊碳弧气刨采用逆变技术，以大功率电子开关器件为核心，去除了工频变压器。弧焊整流器，电弧稳定性好，有一定的抗感性能，韧性，塑性，但造价高，适合焊较重要的结构钢。1）有磁饱和电抗器的硅弧焊整流器分类2）常用晶阐管式弧焊整流器3）逆变式弧焊整流器（二）直流弧焊发电机直流弧焊发电机是由一台异步电动机和一台弧焊发电机组成。属50年代产品，为淘汰产品。但由于此焊机具有燃烧稳定、可靠性好、经久耐用等特点，应用一直较为广泛。1）结构：主要有互相交流电动机、发电机电枢、发电机励磁极及绕组换向片、电刷、控制盘所组成。2）工作原理：下降外特性的获得一般是磁通随焊接电流的增加而迅速降低，采用的方法有增设去磁绕组、利用电枢反应等方法。3）常用型号和规格AX—320（裂极式）、AX1—500（差复励式）、AX4—302（换向极式）第二章：常用焊接材料知识•第一节焊条•第二节碳钢焊条的选择及保管第一节焊条一．焊条的组成和应用焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极，它是由焊芯和药皮两部分组成。在焊条前端药皮有450左右的倾角，这是为了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长的1/16，便于焊钳夹持，有利于导电。（一）焊芯焊条中被药皮包覆的金属芯称焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的焊接专用金属丝。焊接时焊芯有两个作用，一是传导焊接电流，产生电弧把电能转为热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔化形成焊缝。手弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的50%—70%，所以焊芯的化学成分，直接影响焊缝的质量，因此，做焊芯用的钢丝都是经过特殊冶炼的、并规定了它的牌号与成份。这种焊接专用钢丝，用来制造焊条就是焊芯；如果用于埋弧焊（自动埋弧焊），气体保护焊，气焊等熔焊方法作填充金属时，则称为焊丝。焊芯中含有多种合金元素，对焊缝的质量有着不同程度的影响，其中有碳C、锰Mn、硅Si、铬Gr、镍Ni、硫S、磷P等。低碳钢焊芯的含碳量一般：C≤0.1%；焊重要结构时磷的含量：不得大于0.03%；焊芯牌号末尾注有“A”表示焊芯含磷量均小于0.03%焊芯分为以下三类：1、碳素结构钢丝2、合金结构钢3、不锈钢（二）药皮压涂在焊芯表面的涂料层叫药皮1．药皮的作用提高焊接电弧的稳定性，保持熔化金属不受外界空气的影响，防止空气对熔池的侵入，保证焊缝金属顺利脱氧，添加合金，提高焊缝性能，保证焊接质量。也就是说，药皮的作用是保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成份和力学性能，并使焊条具有良好的焊接工艺性能。2．焊条药皮的组成焊条药皮是由各种矿物质，铁合金和金属类、有机物类及化工产品（水玻璃等）原料组成，焊条药皮相当复杂，一种焊条药皮的配方中，组成成份有七八种之多。药皮组成及在焊接中的作用1）稳弧剂2）造渣剂3）造气剂4）脱氧剂5）合金剂6）稀释剂7）黏结剂8）增塑剂二、焊条药皮的类型及焊条分类焊条药皮类型：1、钛型（氧化钛型）2、钛钙型（氧化钛钙型）3、钛铁矿型4、氧化铁型5、纤维素型6、低氢钠型和低氢钾型7、石墨型8、盐基型9、铁粉XX型焊条的分类：1、按用途分碳钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁条、低温钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、铜及铜合金焊条、镍及镍合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条十类。2、按药皮熔化后的熔渣特性分酸性焊条、碱性焊条两大类。三、焊条型号的表示方法（一）按国家标准规定碳钢焊条的编制方法：1.字母E表示焊条2.前两位数字表示熔敷金属抗拉强度最小值，3.第三位数字表示焊条的焊接位置4.第三位和第四位组合时，表示焊接电源种类及药皮类型。（二）按国家规定低合金钢焊条型号的编制方法：低合金钢焊条型号EXXXX的编制方法与碳钢焊条相同，不同的是型号后面有短划“－”与前面数字划开，后缀字母为熔敷金属的化学成份分类代号，其中A表示碳焊条、D表示锰-钼焊条、G或M或W表示其他低合金焊条。字母后的数字表示同一等级焊条中的编号。如还有附加化学成份时，附加化学成份直接用元素符号表示，并以短划“—”与前面后缀字母分开。（三）按国家标准规定不锈钢焊条型号的编制方法：1.字母E表示焊条2.熔敷金属含碳量用“E”后的－位或两位数字表示3.熔敷金属含铬量、含镍量用近似值的百分之几表示，并以“—”与表示含铬量、含镍量的数字分开。4.若熔敷金属中含有其他重要合金元素，当元素平均含量低于1.5%时，型号中只标明元素符号，而不标注具体含量；当元素平均含量等于或大于1.5%,2.5%,3.5%时一般在元素符号后面相应标注2、3、4等数字。5.焊条药皮类型及焊接电流种类，在焊条型号后面附加代号。第二节碳钢焊条的选择及保管一、碳钢焊条的选择1、考虑焊件的力学性能、化学成分（等强度选择）2、考虑焊件的工作条件及使用性能（等条件选择）3、考虑简化工艺、提高生产率（降低条件选择）二、碳钢焊条的保管1．分类、分型号存放；2.通风、干燥，离地面30mm米以上；3.焊条和仓库温度应在10—250℃、相对湿度50%；4.按顺序使用，先入库先使用；5.轻拿轻放、不许乱扔；6.对受潮、药皮变色、焊芯有锈迹的焊条，须经烘干后进行质量评定，方可使用，并且优先使用。二．鉴别焊条变质的方法1．将数根焊条放手掌中滚击，发出清脆的金属声即干燥焊条；2．焊条在回路中短路数秒，药皮出现颗粒状斑点即受潮焊条；3.焊条金属有锈痕，即受潮焊条；4.焊条缓