第一章焊接与切割基础知识

金属焊接与切割作业气象出版社同煤安全培训中心第一章焊接与切割基础知识第一节焊接与切割概述一、焊接与切割的基本原理及分类可拆卸——螺栓永久性——焊接（一）基本原理焊接：通过加热或加压，或两者并用,并且使用或不用填充材料，使工件达到结合的方法(原子结合)。（二）分类熔焊：利用局部加热的方法将联接外的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法。压力焊：利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法。钎焊：把比被焊金属熔点低的钎料金属加热熔化至液态。然后使其渗透到被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。（三）切割的方法和分类1.火焰切割气割液化石油氢氧源切割（2800～3000℃）2.电弧切割等离子弧切割碳弧气割3.冷切割激光切割水射流切割二、焊接与切割的发展概况及应用（一）焊接与切割技术的历史（新设备，新技术）最早——800多年前宋代沈括——《梦溪笔谈》明代宋应星——《天工开物》1892——气焊（氢氧）1903——气焊（氧——乙炔）20世纪初——手工电弧焊机中国的发展：交流——直流——CO2气体保护焊——氩弧焊——半自动——全自动（数控、焊接机器人）（二）焊接与切割的应用主要：金属加工其它材料的加工发展方向：1.低成本2.高效率3.多功能4.简单化（重量、维修）5.大型化（三）学习焊接切割安全技术的必要性1999——《特种作业人员安全技术培训考核管理办法》《特种作业人员安全技术考核管理规则》相关法律《劳动法》《矿山安全法》《煤炭法》（四）学习安全技术的目的1.安全知识2.安全意识防护意识保护意识3.安全措施第二节金属学及热处理基本知识一、金属晶体结构的一般知识分类金属（83）非金属（22）（一）晶体的特点晶体非晶体（二）典型的金属晶体结构晶格体心立方晶格面心立方晶格二、合金的组织、结构及铁碳合金的基本知识（一）合金的组织合金（1）固溶体置换固溶体间隙固溶体（2）化合物（3）机械混合物（二）钢中常见的显微组织（1）铁素体（F）（2）渗碳体（Fe3c）（3）珠光体（P）（4）奥氏体（A）（5）马氏体（M）（6）魏氏组织（三）铁——碳合金相图2.11%以下——钢2.11～6.67%——铸铁AC——液相线AECF——固相线GS——A3ES——ACMECF——共晶线PSK——共析线三、钢的热处理（一）淬火提高钢的硬度及耐磨性（二）回火低温回火（150～250℃）马氏体中温回火（350～450℃）屈氏体高温回火（500～650℃）索氏体（调质：淬火+高温回火）（三）正火细化晶粒（四）退火降低硬度消除内应力焊后热处理——加热温度在A1以下，一般采用600～650℃保温一段时间，然后随炉缓慢冷却。第三节常用金属材料的一般知识一、金属材料的性能物理性能化学性能力学性能工艺性能（一）物理、化学性能1.密度2.导电性3.导热性4.热膨胀性应力、变形5.抗氧化性6.耐腐蚀性（二）力学性能1.强度（1）屈服强度（2）抗拉强度2.塑性（1）伸长率（2）断面收缩率（3）冷弯角3.冲击韧性4.硬度布氏HB洛氏HR维氏HV（三）工艺性能1.切削性能HB180～2002.铸造性能3.焊接性能碳当量（碳钢、低合金钢）二、钢材和有色金属的分类、编号及性能（一）钢材的分类C%＜2.11%——钢C%=2.11%～6.67%——铸铁常存元素：Mn、Si杂质元素：S、P1.按化学成分分类（1）碳素钢低碳钢＜0.25%中碳钢0.25%～0.60%高碳钢＞0.60%（2）合金钢普通低合金钢＜5%中合金钢5%～10%高合金钢＞10%2.按用途分类（1）结构钢（2）工具钢（3）特殊用途钢3.按品质分类（1）普通钢S=0.045%～0.050%P＜0.045%（2）优质钢S=0.030%～0.035%P＜0.035%（3）高级优质钢S=0.020%～0.030%P=0.025%～0.030%（二）钢材的编号1.碳素钢的编号（1）碳素结构钢（2）优质碳素结构钢2.合金结构钢的编号3.不锈钢与耐热钢的编号（三）钢材的性能及焊接特点1.低碳钢（优）Q235、20号钢、20g、20R特点：（1）淬火倾向小，不易冷裂纹（2）无需预热（100～150℃）（3）热裂不敏感（4）工艺不当，晶粒粗大（5）交、直两用2.中碳钢（较差）35、45、55特点：（1）易产生淬硬组织（2）易产生热裂纹（3）易产生气孔3.高碳钢（很差）特点：（1）易产生应力裂纹（2）（马氏体）冷裂纹（3）脆性加大（4）易产生热裂纹4.普通低合金钢16Mn、16MnR、15MnVN特点：（1）热影响区的淬硬倾向（2）焊接接头的裂纹冷裂纹延迟裂纹（四）铸铁的分类及焊补特点（很差）白口铸铁灰铸铁可锻炼铸铁球墨铸铁灰铸铁焊补特点：（1）易产生白口（2）产生裂缝热焊（600～700℃）半热焊（400℃）冷焊（五）有色金属及合金的分类及焊接特点铜、铝及其合金1.铝及铝合金的分类（1）纯铝L1、L2、L3、L4、L5、L6（2）铝合金形变铝合金铸造铝合金最广泛的最防锈铝（Al—Mg、Al—Mn）特点：（1）易氧化（2）易产生气孔（3）易产生热裂纹氩弧焊——直流反接——交流2.铜及铜合金的分类和焊接特点分类：（1）纯铜（紫铜）T1、T2、T3（2）黄铜H80、H70、H68（3）青铜Q锡青铜、铝青铜、铁青铜特点：（1）难熔合及易变形（2）容易产生热裂纹（3）容易产生气孔氩弧焊—直流正接——碳化焰（黄铜——氧化焰）预热第四节焊接工艺基础知识一、焊接接头的种类及接头型式（一）对接接头（二）角接接头（三）T形接头（四）搭接接头二、焊缝坡口的基本形式与尺寸（一）坡口形式I、V、Y、双Y、U、双U、单V常用、V、Y（二）坡口的几何尺寸（1）坡口面（2）坡口面角度和坡口角度（3）根部间隙（4）钝边（5）根部半径三、焊接位置种类（1）平焊位置（2）横焊位置（3）立焊位置（4）仰焊位置（5）平角位置（6）仰角位置全位置倾斜位置四、焊缝形式及形状尺寸（一）焊缝形式（1）焊缝结合形式对接焊缝角焊缝槽焊缝端接焊缝（2）焊缝所处空间位置平焊缝立焊缝横焊缝仰焊缝（3）焊缝断续情况连续焊缝断续焊缝（二）焊缝的形状尺寸1.焊缝宽度2.余高0～3mm3.熔深4.焊缝厚度5.焊脚6.焊缝成形系数B/H7.熔合比五、焊缝符号表示方法（一）符号（1）基本符号（2）辅助符号（3）补充符号（二）符号在图纸上的位置1.基本要求2.单V、单Y、J、箭头线应指向坡口一侧3.基准线的位置虚线可上可下、与底边平行4.双面焊缝时，不加虚线（三）焊缝尺寸符号及其标准位置（1）焊缝尺寸符号（2）标准原则焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧相同焊缝数量符号标在尾部六、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响焊接工艺参数：焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数（焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量）（一）焊接电流（二）电弧电压（三）焊接速度（四）其它工艺参数（1）电极直径（2）电极倾角（3）焊件倾角（4）坡口形状（5）焊剂（6）保护气体成分（7）母材的化学成分