电焊工技术教案本

1第一章焊接电弧学习目的：为了认识和掌握电弧方法，首先弄清电弧的实质，掌握电弧的基础知识。本章就从理论上对电弧的性质及作用进行分析，通过学习，使我们能把焊接电弧的知识应用到电弧焊焊接工作中去，从而达到提高焊接质量的目的。重点难点：焊接电弧的产生、焊接电弧的概念。教学课时：8课时一、焊接电弧的产生中性气体原来是不能导电的，为了在气体中产生电弧而通过电流，就必须使气体分子(或原子)电离成为正离子和电子。而且，为了使电弧维持燃烧，要求电弧的阴极不断发射电子，这就必须不断地输送电能给电弧，以补充能量的消耗。气体电离和电子发射是电弧中最基本的物理现象。1.气体原子的激发与电离如果气体原子得到了外加的能量，电子就可能从一个较低的能级跳跃到另一个较高能级，这时原子处于“激发”状态。使原子跃为“激发”状态所需的能量称为激发能。气体原子的电离就是使电子完全脱离原子核的束缚，形成离子和自由电子的过程。由原子形成正离子所需的能量称为电离能。在焊接电弧中，根据引起电离的能量来源，有以下3种形式：(1)撞击电离。是指在电场中，被加速的带电粒子(电子、离子)与中性点(原子)碰撞后发生的电离。(2)热电离。是指在高温下，具有高动能的气体原子(或分子)互相碰撞而引起的电离。(3)光电离。是指气体原子(或分子)吸收了光射线的光子能而产生的电离。2．电子发射(1)热发射(2)光电发射。(3)重粒子撞击发射。2二、焊接电弧的概念电弧是一种气体导电（放电）现象。焊接电弧则是两个电极之间强烈而持久的放电现象。电弧产生的条件就是气体要成为导电体。通常气体是不导电的，气体成为导体则需要两个条件，即①阴极电子发射和②气体电离。①阴极电子发射②气体电离3第二章常用焊接材料知识学习目的：认识一些常用焊接材料重点难点：了解什么焊条、焊芯、氩气、钨极；及其组成与分类教学课时：8课时一、焊条焊条(coveredelectrode)气焊或电焊时熔化填充在焊接工件的接合处的金属条。焊条的材料通常跟工件的材料相同。焊芯焊芯有两个作用：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。焊条型号与牌号：（1）焊条的牌号以结构钢为例：牌号,编制法。结XXX,结为结构钢焊条,第3个数字,代表药皮类型,焊接电流要求,第1、2数:代表焊缝金属抗拉强度。（2）焊条的型号焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。EXXX,以结构钢为例，型号编制法为字母“E”表示焊条，第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第三、四位数字表示焊接电流种类4及药皮类型。(3)焊条型号的表示方法：铸铁焊条用Z开头表示、低温钢镍合金焊条用WNi表示、耐热钢焊条用R表示、堆焊焊条用D表示、铬不锈钢焊条用GA表示、特种焊条用TS表示、银基焊条用HL表示、铜及铜合金焊条用T表示、铝及铝合金焊条用L表示、气焊条用HS表示。焊条的分类按照焊条的用途，有两种表达形式，一为原机械工业部编制的的，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。二为国家标准规定，为碳钢焊条，低合金焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条。二者没有原则区别，前者用商业牌号表示，后者用型号表示。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按药皮主要成分分类按照药皮的主要成分可以确定焊条的药皮类型，见①。由于药皮配方组成不同，致使各种药皮类型焊条的熔渣特性、焊接工艺性能以及焊缝金属力学性能有很大差别。即使是同一类型药皮，但不同牌号的焊条也因为药皮成分和配比不同，焊条的工艺性能等也会出现明显的差别。焊条药皮类型及主要特点见②。①焊条药皮类型分类：（1）药皮类型：钛型‖药皮主要成分：氧化钛≥35%‖焊接电源：直流或交流5（2）药皮类型：钛钙型‖药皮主要成分：氧化钛30%以上，碳酸盐20%以下‖焊接电源：直流或交流（3）药皮类型：钛铁矿型‖药皮主要成分：钛铁矿≥30%‖焊接电源：直流或交流（4）药皮类型：氧化铁型‖药皮主要成分：多量氧化铁及较多的锰铁脱氧剂‖焊接电源：直流或交流（5）药皮类型：高纤维素钠型‖药皮主要成分：有机物15%以上，氧化钛30%左右‖焊接电源：直流②焊条药皮类型分类：（1）药皮类型：不属已规定的类型电源种类：不规定主要特点：在某些焊条中采用氧化锆、金红石碱性型等，这些新渣系目前尚未形成系列（2）药皮类型：氧化钛型电源种类：直流或交流主要特点：含多量氧化钛，焊条工艺性能良好，电弧稳定，再引弧方便，飞溅很小，熔深较浅，熔渣覆盖性良好，脱渣容易，焊缝波纹特别美观，可全位置焊接，尤宜于薄板焊接，但焊缝塑性和抗裂性稍差。随药皮中钾、钠及铁粉等用量的变化，分为高钛钾型、高钛钠型及铁粉钛型此外，对于药皮中含有多量铁粉的焊条，可以称为铁粉焊条。这时，按照相应焊条药皮的主要成分，又可分为铁粉钛型、铁粉钛钙型、铁粉钛铁矿型、铁粉氧化铁型、铁粉低氢型等，构成了铁粉焊条系列。4按焊条性能分类按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而制造的专用焊条，如超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。焊条的选用原则焊条的选用须在确保焊接结构安全、可行使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合考查后，有针对性地选用焊条，必要时还需进行焊接性试验。（1）同种钢材焊接时焊条选用要点6①考虑焊缝金属力学性能和化学成分对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金结构钢，有时还要求合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝中容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条。②考虑焊接构件使用性能和工作条件对承受载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊接件，应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。③考虑焊接结构特点及受力条件对结构形状复杂、刚性大的厚大焊接件，由于焊接过程中产生很大的内应力，易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢焊条。对受力不大、焊接部位难以清理干净的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。对受条件限制不能翻转的焊件，应选用适于全位置焊接的焊条。④考虑施工条件和经济效益在满足产品使用性能要求的情况下，应选用工艺性好的酸性焊条。在狭小或通风条件差的场合，应选用酸性焊条或低尘焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量采用高效率焊条，如铁粉焊条、高效率重力焊条等，或选用底层焊条立向下焊条之类的专用焊条，以提高焊接生产率。铡母材的性能。因此，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。7二、焊剂1、什么是焊剂：焊接时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金处理作用的一种物质。用于埋弧焊的为埋弧焊剂。用于针焊时有：硬钎焊钎剂和软钎焊钎剂。焊剂也叫钎剂，定义应该很广泛，包括熔盐、有机物、活性气体、金属蒸汽等，即除去母材和钎料外，泛指第三种用来降低母材和钎料界面张力的所有物质。钎料与母材的湿润能力与钎料的本性固然有很大关系，但与钎剂的作用相比则次要多了。2、焊剂的功能：焊剂的功能部分可分为三个：1、去除焊接面的氧化物，降低焊料熔点和表面张力，尽快达到钎焊温度。2、保护焊缝金属在液态时不受周围大气中有害气体影响。3、使液态钎料有合适流动速度以填满钎缝。钎剂的熔点应该低于钎料熔点10-30℃，特殊情况下也可使钎剂的熔点高于钎料。钎剂的熔点若过低于钎料则过早熔化使钎剂成分由于蒸发、与母材作用等原因使钎料熔化时钎剂已经失去活性。在450℃以下钎焊用的钎剂成为软钎剂。软钎剂分为两种，一是水溶性的通常是盐酸盐和磷酸盐的单个或索格盐的水溶液构成，活性高，腐蚀性强，焊后需要清洗。林一种是不溶于水的有机物钎剂，通常以松香或人工树脂为基，加入有机酸、有机胺或其HCL或HBr的盐，以提高去膜能力和活性。8三、氩气、钨极1、什么是氩？氩气是一种无色、无味的惰性气体，分子量39.938，分子式为Ar，在标准状态下，其密度为1.784kg/m3。其沸点为-185.7℃2、氩的用途氩是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼，既不能燃烧，也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门，对特殊金属，例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时，往往用氩作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施，每炼1t钢的氩气消耗量为1～3m3。此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及电子工业中也需要用氩作保护气。3、氩对人体的危害氩气为惰性气体,对人体无直接危害。但是，如果工业使用后，产生的废气则对人体危害很大，会造成矽肺、眼部损坏等情况。氩本身无毒，但在高浓度时有窒息作用。当空气中氩气浓度高于33%时就有窒息的危险。当氩气浓度超过50%时，出现严重症状，浓度达到75%以上时，能在数分钟内死亡。液氩可以伤皮肤，眼部接触可引起炎症。所以生产场所要通风，并且，从事与氩气有关的技术人员，每年定期进行职业病体检，确保身体健康。5、钨极的牌号和规格1、钨极的牌号及编制方法：（1）、纯钨极。牌号是W1、W2.（2）、钍钨极。牌号是WTH－7、WTH－10、WTH—15.（3）、铈钨极。牌号是：WCe-5、WCe－13、WCe－209（4）、镧钨极。牌号是：WZr-15,它的性能在纯钨极和钍钨极之间。2、钨极的规格：制造厂家按长度范围供给为76~610mm的钨极：常用钨极的直径为：0.5、1.0、1.6、2.0、2.5、3、4.0、5.0、6.3、8.0、10mm多种。第三章常用电弧焊工艺学习目的：掌握常用电弧焊工艺教学重点：手工电弧焊、埋弧焊、手工TIG焊、气体保护焊教学课时：32课时1、手工电弧焊基本知识一、焊剂/焊条的类型焊条药皮的化学成分对电弧的稳定性、熔深、金属熔敷率和定位能力有很大影响。焊条可分为三大类：纤维素型焊条；氧化钛药皮焊条；碱性焊条。2、特点低氢焊缝金属；要求高焊接电流/速度；焊道成形差（表面轮廓弯曲、粗糙）；清除熔渣困难；金属粉末焊条包含加有金属粉末的涂料，可使焊接电流增加到最大容许电流。因此，与药皮中不含铁粉的焊条相比，金属粉末焊条的金属熔敷速度和效率（金属熔敷比例）都有所提高，熔渣也很容易清除。由于熔敷速度快，铁粉焊条主要用于平焊、横焊和立焊。氧化钛焊条和碱性焊条没有显著的电弧特性，电弧力度较小，减少了焊道的熔深。3、电源焊条可以在交流或直流电源下使用。并不是所有的直流焊条都能在交流电源下使用，但交流焊条通常都能在直流电源下使用。4、焊接电流对焊接电流的选择取决于焊条的尺寸，生产厂商向用户推荐正常的操作范围和焊接电流。选择焊条尺寸的标准操作范围如左图所示。根据经验，选择电流所依据的焊条标准约是40A/mm（直径）。因此，一个直径为4mm的焊条首选的电流大小应该是160A，但实际的操作范围可以是140~180A。10二、手工电弧焊过程在焊钳更换新的焊条前，手工电弧焊过程只能完成短焊缝的焊接。焊缝熔深浅，熔敷质量取决于焊工的技能。焊剂/焊条的类型焊条药皮的化学成分对电弧的稳定性、熔深、金属熔敷率和定位能力有很大影响。焊条可分为三大类：纤维素型焊条；氧化钛药皮焊条；