2013年IWE国际焊接工程师培训工艺部分课件

、焊接概述包括：1）焊接基本术语（ISO857）2）ISO4063对焊接方法的分类及表示符号3）各种焊接方法的焊接过程简介及适用范围IIWAuthorisedTrainingBody1）焊接基本术语（ISO857）熔化焊：使局部地区熔化，在无压力的作用下，带或不带焊接填充材料的焊接。熔化焊焊缝通常在以下方面有较高的要求：——强度和韧性——具有较强耐高温和低温能力——耐腐蚀和磨损能力——对气体、蒸汽、压力或真空等条件下的密封性能压力焊：在力的作用下，带或不带焊接填充材料，实施局部性加热（至熔化状态）的焊接。IIWAuthorisedTrainingBody连接（焊接）：两个或更多的工件通过焊接而形成永久性的连接。堆焊：为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。单道焊：只熔敷一条焊道完成整条焊缝或者一个焊层中只熔敷一条焊道的焊接。IIWAuthorisedTrainingBody双道焊：熔敷两条焊道完成整条焊缝或者一个焊层中熔敷两条焊道进行的焊接。单面焊：仅在焊件的一面施焊，完成整条焊缝而进行的焊接。双面焊：在焊件的两面施焊，完成整条焊缝而进行的焊接。焊接操作：通过焊接完成工件的连接的过程。IIWAuthorisedTrainingBody焊接条件：1）包括环境因素（例如天气）2）应力和环境因素（例如噪音、热度、拘束状态）3）工件因素（例如母材材质、坡口形状、工作位置）焊接工艺参数：焊接时为保证焊接质量而需要的数据。熔化速度：填充材料熔化的速度。指填充材料在单位时间内熔化的长度焊接速度：单位时间内完成焊缝的长度IIWAuthorisedTrainingBody焊接时间：完成焊接接头所需要的时间（不包括准备和完成操作），包括焊接生产时间和辅助时间。熔敷效率：熔敷在坡口或者工件上的焊缝金属量与熔化的填充金属量的比率，或者与药芯电弧焊中熔化焊丝的比率，常用百分比表示。焊接填充材料：焊接时被熔化用尽，并有利于焊缝形成的材料。例如填充金属、气体、焊剂。IIWAuthorisedTrainingBody2）焊接方法的分类及表示符号（ISO4063）方法数字标记(ISO4063)德文缩写(DIN1910)英文缩写气焊3G氧乙炔气焊311G金属电弧焊11焊条电弧焊111ESMAW药芯焊丝金属电弧焊(自保护)114MF埋弧焊12UPSAWIIWAuthorisedTrainingBody方法数字标记(ISO4063)德文缩写(DIN1910)英文缩写气体保护焊SG金属极气体保护焊13MSGGMAW金属极活性气体保护焊135MAGMAG药芯焊丝活性气体保护焊136FCAW金属极惰性气体保护焊131MIGMIG钨极气体保护焊14WSGGTAW钨极惰性气体保护焊141WIGTIG等离子弧焊15WPPAW激光焊52LALBW电子束焊51EBEBWIIWAuthorisedTrainingBody2、电工学基础、弧焊电源电流的实质•在自然界的固体、液体和气体中原子是构成每一种物质的最小微粒。原子由带正电荷（+）的原子核和带负电荷（-）的电子壳层所组成；原子核本身由质子和中子所构成；在电子壳层上，电子沿着椭圆形轨道围绕着原子核旋转，电子的数量与具体材料有关。IIWAuthorisedTrainingBody热效应电流在导体内的流动产生热量。所产生的热量大小与通过导体的电流强度、导体横截面积大小以及导体的材料种类有关。如果在一根通电导体的某一段内，用高熔点材料—如钨制成的细丝替代，那么就会在该部位产生很高的热量。它可能达到白炽状态。电流效应IIWAuthorisedTrainingBody电流热效应也出现在，当引燃电弧以后出现的自由电子及正离子与其它微粒碰撞时，可将它们的运动能量（动能）转换成热能。IIWAuthorisedTrainingBody磁效应一个通电导体周围密布着磁场。如果沿着电流方向观察磁力线，则磁力线是以逆时针方向围绕着导体旋转。IIWAuthorisedTrainingBody化学效应电镀时，电流在正极（铜）和负极（工件）之间流动。电解液硫酸铜（CuSO4）分解成带电质点，这些带电质点完成电流的输送任务。铜作为涂层析出在工件上。IIWAuthorisedTrainingBody蓄电池充电时，在一块极板上，硫酸铅转变成二氧化铅，在另一块极板上，硫酸铅转变成铅。蓄电池放电时，通过化学反应储存的电能被重新释放出来。IIWAuthorisedTrainingBody直流电对于公共供电网路，不使用直流。特定的电弧焊接方法只能用直流进行焊接，直流对焊接而言是很重要的交流电公共供电网络，几乎用交流电。生活用电，通常交流电压有效值为220V。三相交流电是由一组频率相同、振幅相等、相位互差120º的三个电动势组成的供电系统。应用：主要应用于电流消耗较大的电器设备的网路供电。所有的公共电网都是三相网路电流，它的电压通常为380V（在较大的企业中，三相网路电压也可达500V）电流种类IIWAuthorisedTrainingBody弧焊电源的安全焊接电源的空载电压对人而言，很小的电流（0.05~0.1A）就已经可能使心脏停止跳动而引起死亡。通常交流电比直流电更危险。假如人体的内阻为2000欧姆，根据欧姆定律，当电压为100伏时，人体就可能流过0.05安培。IIWAuthorisedTrainingBody1)正常运行情况下指的是手工焊和半自动焊2)W-交流含量或谐波现象3)存在较高触电危险的环境：由导电墙组成的狭窄空间，例如锅炉，在导电部件之间或附近的狭窄的范围里，在导电部件上活动受限制的情况下，以及在潮湿和炎热的空间里。IIWAuthorisedTrainingBody项目交流直流电弧稳定性低高磁偏吹影响很小较大空载电压较高较低触电危险较大较小构造和维修简单复杂噪音不大不一定成本低高供电一般单相一般三相质量较轻较重IIWAuthorisedTrainingBody功率及功率因数•视在功率S电路中总电压和电流有效值之间的乘积定义为电路的视在功率。•有功功率P是S的一部分，它被转换成“非电”功率，被转换成热量（电弧）或者机械功（马达）的功率，从电网中取出的有功功率是不可逆转的。•无功功率Q理想电感元件虽然不消耗电能，但它与电源之间不断进行能量互换;无功功率Q是建立电场或磁场用的电功率，当电场或磁场的能量衰减时，又把它提供回网路。•功率因数cosφ：有功功率与视在功率的比值。IIWAuthorisedTrainingBody3、电弧•电弧既是一种气体导电现象，又是一种自持放电现象。电弧中的带电粒子主要是依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个物理过程而产生的。IIWAuthorisedTrainingBody焊接电弧的主要作用：把电能转化为热能，同时产生光辐射和响声．１）电弧的高热可以用于焊接，切割和炼钢等。２）电弧的强光可用于照明。３）电弧声可以用于焊接过程的监控。IIWAuthorisedTrainingBody气体间隙电离的过程和电弧的形成过程如下：当弧焊电源输出端的两个极即电极和焊件短路时，表面局部突出部位首先接触，在接触区域有电流通过，金属熔化并形成小桥，拉开电极则小桥爆断，使金属受热气化。当电极与工件分离后，在极小的间隙中，在电源电压的作用下，形成较大的电场强度，电子在电场的作用下，自“阴极逸出”，形成“电子发射”。由阴极发射出的电子，在电场的作用下快速向阳极运动，与中性气体粒子相撞并使其电离，分离成电子和正离子。电子被阳极吸收，而正离子向阴极运动，形成电弧放电过程。IIWAuthorisedTrainingBody电弧的带电粒子的产生•电离与热解离：电弧是由两电极和其间的气体空间组成，电弧中的带电粒子主要依靠气体空间中气体的电离和电极的电子发射产生。a、电离在一定条件下，中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离。使中性气体粒子失去第一个电子所需要的最低外加能量称为第一电离能,用符号V表示则为电离电压。IIWAuthorisedTrainingBody常用元素及化合物电离电压元素或化合物电离电压(V)元素或化合物电离电压(V)元素或化合物电离电压(V)Ar15.7N14.5CO213.8H13.6N215.6NO9.5H215.4O13.5NO211He24.6O212.0OH13.8F17.5CO14.1H2O12.6IIWAuthorisedTrainingBody电离电压与气体物质的结构有关，电离电压高表示这种气体难于电离，导电困难。为了提高交流电弧燃烧的稳定性，在焊条药皮或焊剂中加入稳弧剂。稳弧剂主要是由容易电离的钾、钠等碱金属组成。IIWAuthorisedTrainingBody•热解离在热作用下，气体质点具有很高的动能，在无规则的相互碰撞中产生电离。N2→N+NH2→H+HCO2→CO+O加入低电离物质（K），IIWAuthorisedTrainingBody电子发射当电极（阴极或阳极）表面受到外加能量作用时，电极中的电子可能冲破电极表面的约束而飞到电弧空间，这种现象称为电子发射。电子发射的三种形式：1）粒子碰撞发射2）热发射3）电场发射IIWAuthorisedTrainingBody几种金属电子逸功：Fe→Fe++e-+4.8eVAl→Al++e-+4.0eVCu→Cu++e-+4.8eV•为提高电子发射能力和改善焊接工艺性能，TIG焊时在钨极中常加入Th、Cs等成份，可以提高钨极的电流容量和改善引弧性能。IIWAuthorisedTrainingBody电弧区域组成阴极区靠近阴极表面的部分电压降叫做阴极电压降阳极区靠近阳极表面的部分电压降叫阳极电压降弧柱区阴、阳极区之间电压降叫做弧柱电压降。A:阳极温度可达4000℃K:阴极温度可达3600℃L:弧柱区温度可达4500～20000℃L:电弧IIWAuthorisedTrainingBody不同保护气体下电弧的性能•氩气与二氧化碳气体的工艺性能存在差异，如密度、热传导性和电弧特性。IIWAuthorisedTrainingBodyCO2焊时电弧总是在熔滴下半部产生的原因：•CO2气体在2000K左右开始分解，伴随吸热反应，电弧发生冷却、收缩作用（CO2弧根面积小，电弧集中，是由于气体的物理性能所造成的）。•由于CO2焊时电弧的电场强度较大，必然造成电弧集中在熔滴的下部。•二氧化碳焊时电弧的电场强度为17.7V/cm，而氩弧焊大约为6V/cm。IIWAuthorisedTrainingBody溶滴过渡的影响力1)电磁收缩力有利2)短路爆破力有利3)细熔滴冲击力有利4)等离子流力有利5)斑点压力阻碍6)表面张力阻碍IIWAuthorisedTrainingBody接线位置、焊接位置及铁磁体对电弧的影响接线位置IIWAuthorisedTrainingBody焊接位置铁磁体对电弧影响IIWAuthorisedTrainingBody火焰技术4、氧-乙炔火焰•氧—乙炔火焰大多用作气焊热源。•焊接部位所需要的热量与工件厚度和材料种类有关•所需各种不同的热量与焊炬种类和焊炬尺寸有关•焊接火焰的作用:具有熔化连接面和焊接填充材料;能够保护焊接熔池。IIWAuthorisedTrainingBody火焰的分类及用途(DIN8522)焊接涂覆切割校型材料改性气焊气体压力焊火焰钎焊火焰硬钎焊火焰软钎焊气体表面堆焊（同种材料及异种材料）火焰钎焊堆覆（硬钎焊及软钎焊）火焰喷涂火焰爆炸喷涂火焰磷化处理火焰切割火焰气刨火焰开坡口火焰表面清理氧熔剂