焊工概述

焊工我国焊接行业发展概况•焊接是一种低成本、高科技连接材料的可靠工艺方法。到目前为止，还没有另外一种工艺比焊接更为广泛地应用于材料间的连接，并对所焊产品产生更大的附加值。•因此无论现在和将来，焊接都是成功地将各种材料加工成可投入市场产品的首选工艺。焊接技术已发展成为融材料学、力学、热处理学、冶金学、自动控制学、电子学、检验学等学科为一体的综合性学科。•焊接作为一种现代的先进主导制造工艺技术，正逐步集成到产品的主寿命过程，即从设计开发、工艺制定、制造生产，到运行服役、失效分析、维护、再循环等产品的各个阶段。2、焊接分类•焊接技术从单一的加工工艺发展成新兴的综合性工程技术，已涉及到原材料、结构设计、焊接工艺方法、焊接设备及工艺装备、焊接材料、焊接预热处理、切割下料、坡口加工、焊接工艺制定及相关标准、焊接生产、焊接过程监控和管理、焊后处理和涂装、检验、焊接环境保护、焊接接头运行等众多技术过程。焊接作为一种广泛的系统工程，其应用范围不仅应用于重型机械、电力设备、石油化工、交通运输、建筑工程、航天航空等行业，还扩大到电子器件、家用电器、医疗器械、通讯工程等领域。•1．我国焊接行业与发达国家的差距•焊接材料生产的发展趋势应为：焊条产量逐年减少，气体保护焊丝产量逐年增加。世界工业发达国家焊条产量下降到20-30%，气体保护焊丝产量上升到60-70%。而我国焊接材料产品结构不合理，2000年焊条产量约占77%，气体保护焊丝约占10%。说明我国使用手工电弧焊的比重仍然很大。•1．2焊接装备•⑴焊接设备结构不合理•⑵焊接设备的自动、半自动化程度不高•⑶数控切割机的制造已形成一定的规模，但配套的等离子切割电源还要大量进口，专用的数控切割设备品种不多。•⑷焊接机器人制造能力、制造水平和推广应用有待进一步提高。•(5)焊接装备水平相对落后•(6)焊接设备、TIG、CO2焊枪和配件制造的自动化程度不高，手工作业较多，产品性能稳定性和一次合格率有待提高。•1．3焊接技术应用方面•⑴焊接技术应用不广、数量不多•⑵焊接生产机械化、自动化水平低•⑶特种工程条件下的特种材料焊接应用较少•⑷信息技术在焊接生产管理和技术管理的应用上滞后•1．4我国焊接行业的发展趋势•⑴扩大焊接结构的应用，大力推广优质高效节能的焊接技术•⑵提高焊接机械化、自动化水平，实现焊接工艺及装备的现代化•⑶提高焊接质量，降低成本第二部分手工电弧焊技术第一章手工电弧焊的安全特点•一、手工电弧焊的特点:•(一)优点:•1、设备简单,维修方便。(交直流电焊机结构简单,价格不昂贵,小厂个人都能承担）•2、操作灵活。(空间任意位置――平立仰卧)•3、应用范围广。(可焊接低碳钢合金钢有色金属不同金属和航天焊接）•（二）缺点:•1、对焊工要求高•2、劳动条件差(焊接过程中,有引弧运条收弧等动作,还要观察熔池,不断调整焊条角度摆动方式幅度电弧长度等,而且受到高温烘烤,有毒气体及烟尘侵害,射线辐射等)•3、生产效率低(受焊工体能影响)•二.安全特点:•1.发生触电的危险:•2．烟尘和有毒气体的伤害：•3．电弧光的直接伤害（皮炎、光电性眼炎）•4．存在着引起火灾及爆炸的危险手工电弧焊的基本原理•1、电弧原理：电弧是两电极之间的气体介质中持久放电现象。•2、焊接：利用加热、加压或两者并用，促使被焊金属原子间的相互扩散，减小待焊金属原子间的距离，以实现原子结合的一种加工工艺。•3、手工电弧焊缝的形成：焊条前端和工件局部熔化，形成焊缝。一、焊接的实质•1.焊接电弧•电弧燃烧后，弧柱中充满了高温电离气体，放出大量的热能和强烈的光。焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成。阴极区是电弧紧靠负电极的区域，阴极区很窄，约为0.1um-0.01um，温度约为2400K。阳极区是指电弧紧靠正电极的区域，阳极区较阴极区宽，约为10um-1um，温度约为2600K。电弧阳极区和阴极区之间的部分称为弧柱，弧柱区温度最高，可达6000K-8000K。图11-1焊接电弧示意图•焊接电弧两端间（指电极端头和熔池表面间）的最短距离称为弧长。•3、手工电弧焊组成部分：电焊机、焊接电缆、电焊钳、电焊条，工件、面罩。•4、电弧特点：电流200~1000A电压50~90V，•电弧温度4000~8000℃，发出强烈的可见光及紫外线和红外线。•5、电弧的静特性（见图）•（1）、电弧燃烧的条件•（2）、手工电弧焊的平特性•6、电弧的产生:•（1）高频引弧。•（2）手工电弧焊采用接触引弧•a划擦式•b直击式第13章焊接•焊接的安全特点：•一、发生触电的危险：•二、烟尘和有毒气体的危害：•三、电弧光的直接危害：•四、存在着引起火灾及爆炸的危险。•电焊机：•1、操作要求•2、常用电焊机型号：•BX1BX3AXZX5ZX7•-额定电流X-下降P-平特性3、安全要求直流电焊机第13章焊接直流电焊机第13章焊接交流电焊机第13章焊接交流电焊机第13章焊接交流电焊机第13章焊接交流电焊机第13章焊接•电焊机的设计要求：•电焊机的使用要求：•电缆的安全要求：（包括电源电缆和焊接电缆）•电焊钳的安全要求：•电源种类:•1、交流：稳定性差，无偏吹，焊接质量略差。•2、直流：电弧燃烧稳定，焊接质量比交流略好，但易产生偏吹。•a正接：工件接正极。酸性焊条•b反接：工件接负极。碱性焊条、薄板•c检验正反接的方法（三种）第13章焊接•焊条：是焊接材料，直接影响到焊接电弧的稳定性、焊缝金属的化学成分和力学性能。•焊条的组成及作用：焊条由焊芯和药皮两部分组成。•1）焊芯：是焊条中被药皮包覆金属芯。•H08表示C%为0.08%的钢芯,•H08A表示S%和P%为0.03%的钢芯,(优)•H08E表示S%和P%为0.025%的钢芯(特)•焊芯作用：•①传导电流，产生电弧,•②作为填充金属与焊件熔化后的液态金属熔合形成焊缝。•2）药皮：起着复杂的冶金反应和物理、化学变化。•作用：•①稳定电弧；•②造气保护；•③造渣保护;•④脱氧、去硫、磷作用•⑤渗合金作用•⑥套筒保护作用•药皮类型及特点：•①钛铁矿型：J423，J503•②钛钙型：J422，J502•③铁粉钛钙型：J422Fe•④高纤维素钾（钠）型：J425，J505•⑤高钛钠（钾）型：J421•⑥铁粉钛型：J421Fe、J502Fe、J501Fe⑦氧化铁型：J424•⑧铁粉氧化铁型：J424Fe、J504Fe•⑨低氢钠型：J427、J507•⑩低氢钾型：J426、J506（11）铁粉低氢型：J506Fe、J507Fe焊条的酸碱性：酸性焊条：机械性能差，抗裂性能差。工艺性好，可用交直流。碱性焊条：机械性能好，抗裂性能好。工艺性差，用直流。牌号尾数15、16的为碱性分类：碳钢，低合金钢，不锈钢，堆焊，镍、铜、铝合金•3、焊条型号焊条的种类很多，应针对具体要求从手册中选取。常用的焊条型号为：E4301、E4303、E5001、E5003等。型号中前二位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度极限，如“43”表示:σB≈430MPa；第三位“0”或“1”表示适用于各种位置的焊接，第四位表示焊条药皮类型及焊接电源，第三、四位组合时，01表示钛铁矿型，03表示钛钙型，二者的电源为交流或直流正反接。•3.焊条的选用•（1）按强度等级和化学成分选用•1）焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近。•焊材选择原则是:焊缝金属的性能应高于或等于母材性能。•焊材化学成分是保证焊缝性能的重要因素,确定焊材化学成分还应考虑材料的焊接性•2）焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。•3）焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。•4）焊件碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条。•5）焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，故一般选用碱性焊条。•（2）按焊件的工况条件选用焊条•1）焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，应选用碱性焊条。•2）焊接承受静载的结构件时，应选用酸性焊条。•3）焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条。•4）焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。•（3）按焊件形状、刚度及焊接位置选用焊条•1）厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊条。•2）厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊结构件，应选用适当的酸性焊条。•3）除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件应选用全位置焊条。•1.焊条直径的选择焊条直径主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置、焊层（道）数等因素。根据焊件厚度平焊时焊条的选用原则：一般当焊件板厚t≤4mm时，焊条直径d=t；当t4mm时，常采用多层焊，焊条直径为4mm-6mm。•2.焊接电流的选择焊接电流大小根据焊条直径来选择。•焊接电流选择亦可用经验公式进行估算，估算公式为：I=Kd，式中I-焊接电流（A）；d-焊条直径（mm）；K-经验系数，常取30-40（A/mm）。•⒈焊条保管原则•⑴焊条的保管，要特别注意环境湿度。•空气中相对湿度和温度越高，水蒸汽分压也就越高，则药皮越容易吸湿。当空气中水蒸汽分压≤5㎜Hg时，药皮吸湿量很小，但一般建议空气中的相对湿度低于60%，并离开地面和墙壁一定的距离（约30厘米）。•⑵分清焊条型号、规格、不能混错。•⑶运输焊条，堆放过程应注意不要损伤药皮，对药皮强度较差的焊条；如高强钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条等等，更要当心。焊条堆放不能太高。•⒉焊条受潮的影响•焊条受潮，药皮的颜色就发黑，焊条相碰没有清脆的金属声，另外，焊条表面长期受潮将会出现“白花”，有些焊条表面看上去虽然没有特殊的变化，但焊接时电弧强，飞溅增多。•受潮焊条对工艺性能的影响：•⑴电弧强烈，燃烧不稳定。•⑵飞溅多，颗粒大。•⑶熔深大，容易产生咬边。•⑷熔渣的覆盖不均匀，焊波形状粗糙，造成弧坑。•⑸溶渣清除困难，低氢型的熔渣表面气孔多。•受潮焊条对可焊性的影响：•焊条受潮吸收的水份，在焊接电弧热的作用下，变成气体，分解出氢，致使形成焊接裂纹和气孔。•焊条的吸湿与焊条的放置状态有关，如焊条敞口存放与捆在一起存放，或放在焊条筒中，吸湿量都不一样，为了限制焊条的吸湿量，一般焊条都在成品包装时用聚乙烯塑料袋封口•低氢型焊条的含水量与焊缝的扩散氢含量成线性关系，根据资料介绍，药皮含0.2%水时，用水银法测得扩散氢为5ml/100g(E7018)，因此，可以根据焊缝扩散氢含量来确定必须的烘培温度。•⒊焊条的重新烘干•焊条从制造到使用因放置相当长的时间而吸潮，如果焊芯不生锈和药皮不变质，焊条重新烘干后，可确保原来的性能。•烘干温度均按焊条说明书规定，温度低了达不到除去水份的目的，过高了容易引起粘结剂的分解造成药皮开裂，焊接时熔化到裂纹处很近时，产生脱落现象，而且随着烘焙温度提高，药皮内的合金元素将氧化，影响合金的过渡。•焊条烘干，一般采用专用的带自动控制温度的烘箱，宜采取用多少烘多少，随烘随用的原则，烘干后在室外露放时间不超过四小时，焊条在烘箱中叠起层数φ4㎜为不超过3层，φ3.2㎜不超过五层，否则叠起太厚造成温度不均匀，局部过热而使药皮脱落。烘干箱必须带有排潮装置。•重新烘干次数，一般可以重复2次。超过2次必须征求焊条制造厂的意见•⒋焊条的报废•结构钢焊条，尤其是低氢焊条及耐热钢、低温钢焊条，焊芯锈迹严重（用弯曲焊条的方法显露药皮内焊芯），药皮严重受潮，表面“白花”严重，发生药皮粘连结饼、或药皮粉化脱落（如铸铁焊条），靠药皮过渡合金元素的焊条发现药皮剥落，可认为这类焊条已不能使用，若焊芯贵重，如不锈钢焊芯、镍基焊芯、尚可去掉药皮，重新压涂后使用。碳素结构钢焊接概述•一、低碳钢的焊接•1．低碳钢的焊接特点（1）低碳钢的含碳量，含其它合金元素较少，因而焊接性好。几乎适于用各种焊接方法进行焊接，一般不需采用特殊工艺措施即可得到优质的焊接接头。（2）选用填充金属时应考虑母材金属的稀释，应保证接头与母材等强