焊工工艺学-第一章-焊接技术概述

第一章焊接技术概述§1－1焊接及发展概况§1－2常用焊接热源§1－3焊接安全技术与劳动保护焊接及其他常见连接方法a)容器壳体的焊接b)脚手架扣件的螺纹连接c)钢桥上钢板的铆接连接d)轮毂与轴的键连接§1－1焊接及发展概况一、焊接的原理焊接就是通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种加工工艺方法。焊接最本质的特点就是通过焊接使焊件达到结合，从而将原来分开的物体形成永久性连接的整体。二、焊接的分类焊接的定义、分类及应用1.熔焊熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，在不外加压力的情况下，完成焊接的方法。2.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，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。3.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。三、焊接的特点1.焊接与铆接相比焊接与铆接a)焊接b)铆接2.焊接与铸造相比不需要制作木模和砂型，也不需要专门的熔炼、浇铸，工序简单，生产周期短。焊接结构比铸件节省材料。采用轧制材料的焊接结构质量一般比铸件好。即使不用轧制材料，用小铸件拼焊成大件，小铸件的质量也比大铸件质量容易保证。3.焊接的优点可根据受力情况和工作环境，在不同的部位选用不同强度和不同耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能的材料，以满足产品使用性能的要求。4.焊接的缺点会产生焊接应力与变形，焊接应力会削弱结构的承载能力，焊接变形会影响结构形状和尺寸精度；焊缝中会存在一定数量的缺陷；焊接过程中会产生有毒有害物质等。四、焊接技术的应用与发展焊接技术的应用a）多丝埋弧焊b）焊接机器人在汽车制造业中的应用c）三峡水轮机转轮d）北京奥运会主体育场“鸟巢”§1－2常用焊接热源一、焊接热源二、焊接电弧由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。焊条电弧焊电弧示意图１.焊接电弧产生的条件气体电离和阴极电子发射是焊接电弧产生和维持的两个必要条件。２.焊接电弧的引燃方法通常，把造成两电极间气体发生电离和阴极发射电子而引起电弧燃烧的过程称为焊接电弧的引燃（引弧）。（1）接触引弧划擦法引弧直击法引弧（2）非接触引弧引弧时，电极与工件之间保持一定间隙，然后在电极和工件之间施以高电压击穿间隙使电弧引燃，这种引弧方式称为非接触引弧。非接触引弧需利用引弧器才能实现，根据工作原理又分为高频高压引弧和高压脉冲引弧两种。3.焊接电弧的构造及静特性（1）焊接电弧的构造焊接电弧可分为阴极区、阳极区和弧柱三部分。焊接电弧的构造1-焊条2-阴极区3-弧柱4-阳极区5-焊件（2）焊接电弧的静特性在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系称为电弧静特性，一般也称伏—安特性，表示它们关系的曲线叫作电弧的静特性曲线。普通电阻静特性与电弧的静特性1-普通电阻静特性2-电弧的静特性1）电弧静特性曲线电弧静特性曲线分为三个不同的区域，当电流较小时，电弧静特性属下降特性区，即随着电流的增加和电压减小，当电流稍大时，电弧静特性属平特性区，即电流变化时，电压几乎不变，当电流较大时，电弧静特性属上升特性区，电压随电流的增加而升高。2）电弧静特性曲线的应用焊条电弧焊、埋弧焊一般工作在静特性的平特性区。钨极氩弧焊、等离子弧焊一般也工作在平特性区。熔化极氩弧焊、CO2气体保护焊和熔化极活性气体保护焊（MAG焊）基本上工作在上升特性区。电弧静特性曲线与电弧长度密切相关，当电弧长度增加时，电弧电压升高，其静特性曲线的位置也随之上升。不同电弧长度的电弧静特性曲线4.焊接电弧的稳定性焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧（不产生断弧、飘移和偏吹等）的程度。（1）弧焊电源的影响（2）焊接电流的影响（3）焊条药皮或焊剂的影响（4）焊接电弧偏吹的影响正常焊接时的电弧a)焊条与焊件垂直b)焊条与焊件倾斜磁场作用引起的电弧偏吹1）焊接电弧偏吹的原因①焊条偏心产生的偏吹焊条偏心产生的偏吹a)焊条药皮偏心b)焊条药皮偏心引起的偏吹②电弧周围气流产生的偏吹③焊接电弧的磁偏吹第一，导线接线位置引起的磁偏吹。第二，铁磁物质引起的磁偏吹。第三，电弧运动至焊件端部时引起的磁偏吹。2）防止或减少焊接电弧偏吹的措施①焊接时，在有条件情况下尽量使用交流电源焊接。②调整焊条角度，可以使焊条偏吹的方向转向熔池。③采用短弧焊接的方法。④改变焊件上导线接线部位或在焊件两侧同时接地线，可减少因导线接线位置引起的磁偏吹。⑤在焊缝两端各加一小块附加钢板（引弧板及引出板），使电弧两侧的磁力线分布均匀并减少热对流的影响，以克服电弧偏吹。⑥在露天操作时，如果有大风则必须用挡板遮挡，对电弧进行保护。在管子焊接时，必须将管口堵住，以防止气流对电弧的影响，在焊接间隙较大的对接焊缝时，可在接缝下面加垫板。以防止热对流引起的电弧偏吹。⑦采用小电流焊接。§1－3焊接安全技术与劳动保护一、焊接安全技术1.预防触电的安全技术（1）焊工要熟悉和掌握有关电的基本知识，以及预防触电和触电后的急救方法等知识，严格遵守有关部门规定的安全措施，防止触电事故发生。（2）遇到焊工触电时，切不可赤手去拉触电者，应先迅速将电源切断。（3）在光线昏暗的场地或容器内操作或夜间工作时，使用的工作照明灯的安全电压应不大于36V，高空作业或特别潮湿的场所，其安全电压不超过12V。（4）焊工的工作服、手套、绝缘鞋应保持干燥。（5）在潮湿的场地工作时，应用干燥的木板或橡胶板等绝缘物作垫板。（6）焊工在拉、合电源刀开关或接触带电物体时，必须单手进行。2.预防火灾和爆炸的安全技术（1）焊接前要认真检查工作场地周围是否有易燃易爆物品，如有易燃易爆物品，应将这些物品移至距离焊接工作场地10m以外。（2）在焊接作业时，应注意防止金属火花飞溅而引起火灾。（3）严禁设备在带压时焊接或切割，带压设备一定要先解除压力（卸压），并且焊割前必须打开所有孔盖。（4）凡被化学物质或油脂污染的设备都应清洗后再进行焊接或切割。（5）在进入容器内工作时，焊接或切割工具应随焊工同时进出，严禁将焊接或切割工具放在容器内而焊工擅自离去，以防混合气体燃烧和爆炸。（6）焊条头及焊后的焊件不能随便乱扔，要妥善管理，更不能扔在易燃、易爆物品的附近，以免发生火灾。（7）离开施焊现场时，应关闭气源、电源，并将火种熄灭。3.预防有害气体和烟尘中毒的安全技术（1）焊接场地应有良好的通风1）全面机械通风2）局部机械通风3）充分利用自然通风（2）合理组织劳动布局，避免多名焊工拥挤在一起操作。（3）尽量扩大埋弧焊的使用范围，以代替焊条电弧焊。（4）做好个人防护工作，减少烟尘等对人体的侵害，目前多采用静电防尘口罩。4.预防弧光辐射的安全技术（1）焊工必须使用有电焊防护玻璃的面罩。（2）面罩应该轻便、成形合适、耐热、不导电、不导热、不漏光。（3）焊工工作时，应穿白色帆布工作服，以防止弧光灼伤皮肤。（4）焊工操作引弧时，应该注意周围是否有人，以免强烈弧光伤害他人眼睛。（5）在厂房内和人多的区域进行焊接时，尽可能地使用防护屏，避免周围的人受弧光伤害。弧光防护屏（6）重力焊或装配定位焊时，要特别注意避免弧光的伤害，要求焊工或装配工佩戴防光眼镜。5.特殊环境焊接的安全技术（1）高处焊接作业焊工在距基准面2m以上（包括2m）有可能坠落的高处进行的焊接作业称为高处（登高）焊接作业。1）患有高血压、心脏病等疾病的人员与酒后人员，均不得进行高处焊接作业。2）高处焊接作业时，焊工应系安全带，地面应有人监护（或两人轮换作业）。3）高处焊接作业时，登高工具要安全、牢固、可靠，焊接电缆线等应扎紧在固定的地方，不能缠绕在身上，或搭在背上工作。不能用可燃物作固定脚手架、焊接电缆线和气割用气管的材料。4）乙炔瓶、氧气瓶、焊机等焊接设备器具应尽量留在地面上。5）雨天、雪天、雾天或刮大风（六级以上）时，禁止高处焊接作业。（2）容器内焊接作业1）进入容器内部前，先要弄清容器内部的情况。2）容器与外界联系的部位，都要进行隔离和切断，如电源和附带在设备上的水管、料管、蒸气管、压力管等，均要切断并挂牌，如容器内有污染物，应进行清洗并经检查确认无危险后，才能进入内部进行焊接。3）进入容器内部焊接要实行监护制，派专人进行监护，监护人不能随便离开现场，要与容器内部的人员经常取得联系。4）在容器内焊接时，容器的内部尺寸不应过小，还应注意通风排气，通风应用压缩空气，严禁使用氧气进行通风。5）在容器内部作业时，要做好绝缘防护工作，最好垫上绝缘垫，以防止触电等事故的发生。（3）露天或野外作业1）夏季在露天工作时，必须有防风雨棚或临时凉棚。2）露天作业时应注意风向，不要让吹散的铁液及焊渣伤人。3）雨天、雪天或雾天时，不准露天作业。4）夏季进行露天气焊、气割时，应防止氧气瓶、乙炔瓶直接受烈日暴晒，以免气体膨胀发生爆炸。冬季如遇瓶阀或减压器冻结时，应用热水解冻，严禁用火烤。焊接中的不安全因素焊接中的安全技术二、焊接劳动保护1.采用安全卫生性能好的焊接技术及提高焊接自动化水平2.加强焊工的个人防护（1）使用个人防护用品（2）搞好卫生保健工作电动送风焊接面罩及其使用防尘防毒口罩a)单罐分子筛防尘防毒口罩b)活性炭过滤、呼气阀防尘防毒口罩