6-常用焊接方法解析

第五章常用焊接方法焊接技术第五章常用焊接方法焊条电弧焊CO2气体保护焊氩弧焊气焊与气割其他焊接方法第一节焊条电弧焊1.1焊条电弧焊原理焊条电弧焊时，焊件和焊条在电弧热的作用下，焊件坡口边缘被局部熔化，焊条熔化形成熔滴向焊件过渡，熔化的金属形成焊接熔池。随着焊接电弧向前移动,熔池后边缘的液态金属温度逐渐降低．液态金属以母材坡口处末完全熔化的晶粒为核心生长出焊缝金属的枝状晶体并向焊缝中心部位发展，直至彼此相遇而最后凝固。与此同时，前面的焊件坡口边缘又开始局部熔化，使焊接熔池向前移动。当焊接过程稳定以后，—个形状和体积均不变化的熔池随焊接电弧向前移动，形成一条连续的焊缝。第一节焊条电弧焊1.2焊条电弧焊的特点1.工艺灵活，适应性强2.应用范围广，质量易于控制3.设备简单，成本较低不足之处：1.焊接过程不能连续进行，生产率低2.采用手工操作，劳动强度大，并且焊缝质量与焊工操作水平密切相关3.不适合活泼金属，难熔金属及薄板的焊接第一节焊条电弧焊1.3焊条电弧焊电源（一）对弧焊电源的要求1.弧焊电源外特性其他参数不变的情况下，弧焊电源输出电压与输出电流之间的关系，称为弧焊电源的外特性弧焊电源的外特性基本上有下降外特性，平外特性，上升外特性三种类型焊条电弧焊采用陡降外特性电源第一节焊条电弧焊2.弧焊电源空载电压弧焊电源接通电网而焊接回路为开路时，弧焊电源输出端电压称为空载电压交流弧焊电源空载电压为55-70V直流弧焊电源空载电压为45-85V电弧电压16-25V3.弧焊电源稳态短路电流弧焊电源电源所能稳定提供的最大电流，即输出短路时的电流，称为弧焊电源稳态短路电流对于下降外特性的弧焊电源，一般要求稳态短路电流为焊接电流的1.25-2.0倍(太大：过热、飞溅；太小：引弧及熔滴过渡困难)第一节焊条电弧焊4.弧焊电源调节特性在焊接中，根据焊接材料的性质、板厚、焊条直径及位置、焊接接头形式等不同，需要选择不同的焊接电流。这就要求弧焊电源能在一定范围内，对焊接电流作均匀、灵活的调节，以便有利于保证焊接接头的质量。焊条电弧焊焊接电流的调节，实质上是调节电源外特性。5.弧焊电源动特性弧焊电源对焊接电弧的动态负载所输出的电流，电压对时间的关系，它表示弧焊电源对动态负载瞬时变化的反应能力。第一节焊条电弧焊（二）弧焊电源的分类及型号1.弧焊电源的分类按构造原理不同可分为交流弧焊电源，直流弧焊电源，逆变式弧焊电源按电流性质可分为直流电源和交流电源第一节焊条电弧焊2.弧焊电源的型号1A：弧焊发电机B：弧焊变压器Z：弧焊整流器大类名称2X：下降特性P：平特性D：多特性小类名称K：晶闸管整流G：硅整流L：铝绕组C：弧焊柴油发电机3特加特征4系列品种序号，额定焊接电流基本规格改进序号T：热带用TH：温带用TA：干热带用G：高原用567BX3-300动圈式弧焊变压器，靠一、二次侧绕组简漏磁获得陡降外特性，分Ⅰ、Ⅱ两档(粗调，改变一、二次侧绕组匝数)。细调：通过手柄改变一、二次侧绕组的距离（距离增大，漏磁增加，焊接电流减小；反之，焊接电流增大）Ⅰ档：空载电压75V，焊接电流调节范围40-125A;Ⅱ档：空载电压60V，焊接电流调节范围115-400A;ZX5-400晶闸管（可控硅）弧焊整流电源ZX7-400晶闸管（可控硅）逆变弧焊电源（整流器）第一节焊条电弧焊1.4焊接工艺参数的选择焊接工艺参数，是指焊接时为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊接电流、电弧电压、焊接速度等）的总称（一）焊条直径1.焊件厚度厚件，直径较大焊条；薄焊件，直径较小焊条2.焊缝位置在相同板厚的条件下，平焊缝用的焊条直径应比其他位置大一些，立焊最大直径不超过5mm，仰焊、横焊最大直径不超过4mm。3.焊接层次多层焊的第一道焊缝，应选用直径较小的焊条，防根部未焊透。4.接头形式搭接接头、T型接头不存在全焊透问题，选用较大的焊条直径第一节焊条电弧焊（二）焊接电流1.焊条直径2.焊缝位置相同焊条直径的条件下，平焊缝选择较大的电流焊接。立焊、横焊比平焊小10%-15%；仰焊比平焊小15%-20%Ih=(35-55)d式中Ih-焊接电流，A;d-焊条直径，mm。第一节焊条电弧焊3.焊条类型在其他条件相同时，碱性焊条使用的焊接电流比酸性焊条小10%-15%，否则焊缝中易形成气孔。不锈钢焊条比碳钢焊条小15%-20%4.焊接层次打底层，使用较小的焊接电流填充层，使用较大的焊接电流盖面层，为防止咬边（焊缝部分未焊满）和保证焊缝成形，焊接电流比填充层稍小些。第一节焊条电弧焊电流是否合适的判断1.看飞溅2.看焊缝成形3.看焊条熔化情况（三）电弧电压焊条电弧的电压主要由电弧长度来决定。电弧长，电弧电压高，电弧短，电弧电压低。短弧（焊条直径的0.5-1.0倍）（四）焊接速度单位时间完成的焊缝长度称为焊接速度。应均匀适当（五）焊接层数在中厚板焊接时，一般要开坡口并采用多层多道焊。每层厚度约等于焊条直径的0.8-1.2倍，最好不大于4~5mm。第一节焊条电弧焊1.4常用焊接工艺措施1.预热焊接开始前对焊件的全部或局部进行加热的工艺措施称为预热，按照焊接工艺的规定预热需要达到的温度称为预热温度。奥氏体不锈钢不可预热。多层多道焊时，层间温度不低于预热温度。加热宽度不低于板厚的5倍。2.后热及消氢处理避免形成淬硬组织及使氢逸出焊缝表面，防止裂纹产生3.焊后热处理焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，称为焊后热处理第二节CO2气体保护电弧焊气体保护焊的定义：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。按所用的电极材料不同，可分为不熔化极气体保护焊，主要是TIG焊；熔化极气体保护焊包括MIG焊、MAG焊、CO2气体保护焊（CO2焊）三种。按操作方式的不同，可分为手工、半自动和自动气体保护焊。第二节CO2气体保护焊气体保护电弧焊的特点1.采用明弧，一般不必用焊剂，没有熔渣，熔池可见度好，便于操作。2.由于电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接熔池和热影响区很小，因此焊接变形小，焊接裂纹倾向不大，尤其适合薄板焊接3.采用氩，氦等惰性气体保护，焊接化学性质较活泼的金属或合金时，可获得高质量的焊接接头4.气体保护焊不宜在有风的地方施焊（防风措施），电弧弧光的辐射较强，焊接设备较复杂。第二节CO2气体保护焊2.1C02气体保护电弧焊的工作原理及特点C02气体保护电弧焊是使用焊丝来代替焊条,经送丝轮通过送丝软管送到焊枪,经导电嘴导电,在CO2气氛中,与母材之间产生电弧,靠电弧热量进行焊接。CO2气体在工作时通过焊枪喷嘴，沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围造成局部的气体保护层使溶滴和溶池与空气机械地隔离开来，从而保护焊接过程稳定持续地进行，并获得优质的焊缝。第二节CO2气体保护焊第二节CO2气体保护焊CO2焊特点生产率高熔敷效率：手弧焊60%CO2焊90%，焊丝连续送进，且焊后无渣，比手弧焊提高1-4倍适用范围广可适用低碳钢、高强度钢；全位置焊；薄板、中厚板焊接质量好对铁锈不敏感，不易产生气孔焊缝含氢量低，抗裂性能好，受热变形小。不足：大电流焊接时，飞溅较多，焊缝表面成形较差；抗风能力差，设备较复杂；电弧的光、热辐射强；不能焊接易氧化的有色金属焊接成本低CO2价格低，消耗的电能少仅为手弧焊、埋弧焊的40%；焊接变形和应力小电弧热量集中，加热面积小，特别适于薄板焊接操作性能好明弧焊，看清电弧合熔池，便于掌握与控制，利于实现自动化第二节CO2气体保护焊能量集中性对照表焊接方法丝径（mm）电流范围(A)电流密度(A/mm2)能量集中性手弧焊527014差埋弧焊5130066好CO2焊1250318更好2.2CO2焊主要规范参数第二节CO2气体保护焊焊接电流(短路：50-230A细颗粒过渡：250-500A)焊接速度（15-40m/h）焊丝直径（平焊中厚板1.2mm以上；薄板及立、横等1.6mm以下）电源极性（直流反接）与回路电感电弧电压(短路：16-24)直径1.2-3.0mm:25-36V焊丝伸出长度（10倍焊丝直径，小于15mm）CO2气体流量第二节CO2气体保护焊1.焊接电流:根据焊接条件（板厚、焊丝直径、焊接位置及熔滴过渡形式）选定相应的焊接电流。通常直径0.8~1.6mm的焊丝，短路过渡时，焊接电流在50-230A内选择；细颗粒过渡时，焊接电流在250-500A内选择。第二节CO2气体保护焊焊丝熔化速度和焊接电流的关系焊丝直径(mm)电流范围(A)熔化速度(g/min)0.850-15010-500.970-20010-601.090-25010-801.2120-35020-1201.6140-50040-160第二节CO2气体保护焊2.电弧电压电弧电压随焊接电流的增加而增大。短路过渡时，电弧电压在16-24V内选择；颗粒过渡时，对于直径为1.2~3.0mm的焊丝电弧电压可在25-36V内选择。第二节CO2气体保护焊3.焊接速度在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压条件下，随着焊速增加，焊缝宽度与焊缝厚度减小。焊速过快，不仅气体保护效果变差，可能产生气孔，而且还易产生咬边及未溶合等缺陷，但焊速过慢，则焊接生产率降低，焊接变形增大。一般CO2半自动焊时的焊接速度为15-40m/h。第二节CO2气体保护焊4.焊丝伸出长度焊丝伸出长度L:焊丝从导电嘴到工件的距离。小于300A时:L=(10-15)倍焊丝直径大于300A时:L=(10-15)倍焊丝直径+5mm电流小时乘10倍的焊丝直径，电流大时乘15倍的焊丝直径。过大：焊丝成段熔断，飞溅严重，气体保护效果差；过小：飞溅堵塞喷嘴，影响保护效果，也影响焊工视线。第二节CO2气体保护焊5.焊丝直径的选择钢板厚度为1-4mm时，焊丝直径0.5-1.2mm;钢板厚度大于4mm时，焊丝直径大于或等于1.6mm焊丝直径为1.6mm和2mm时，可用于短路过渡和细滴过渡焊接，而直径大于2mm的焊丝，只能用于细滴过渡焊接。第二节CO2气体保护焊不同焊丝直径使用电流范围焊丝直径（mm）电流范围（A）适用板厚（mm）0.640~1000.6~1.60.850~1500.8~2.30.970~2001.0~3.21.090~2501.2~61.2120~3502.0~101.63006.06.电流极性的选择CO2焊主要采用直流反接法。7.焊接回路电感值的选择焊接回路电感主要用于调节电源的动特性，以获得合适的短路电流增长速度di/dt，从而减少飞溅；并调节短路频率和燃烧时间，以控制电弧热量和熔透深度。在短路过渡中，熔滴首先与熔池短路，然后形成缩颈，由于细焊丝的熔滴尺寸小，所以可以在短时间内完成，熔滴过渡的周期短，因此需要较大的di/dt，，应选择较小的电感值；粗焊丝焊时熔化慢，熔滴过渡的周期长，则要求较小的di/dt，需选择较大的电感值。8.气体流量的选择主要根据对焊接区域的保护效果来决定。第三节氩弧焊（1）定义：氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。（2）特点：A、焊件不易氧化；B、便于操作，容易实现全位置自动化；C、焊接热影响区小，焊件不易变形；D、焊缝致密，成形美观；E、焊接成本高。（3）应用：主要用于焊接易氧化的有色金属和合金钢，如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。为了防止保护气流破坏，氩弧焊只能在室内进行。第三节氩弧焊第三节氩弧焊手工钨极氩弧焊在焊接时为保护焊缝不被空气影响，常采用气体和熔渣联合保护。单独使用外加气体来保护电弧及焊缝，并作为电弧介质的电弧焊，称为气体保护焊。氩弧焊是采用氩气作为保护气体的一种气体保护焊方法。在氩弧焊应用中，根据所采用的电极类型可分为非熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两大类。非熔化极氩弧焊又称为钨极氩弧焊，是一种常用的气体保护焊方法。第三节氩弧焊焊接过程钨极氩弧焊又称钨极惰性气体保护焊，它是使用纯钨或活化