焊接工艺知识培训精简版

焊接工艺知识讲义——基础知识一、前言二、焊接概述三、CO2气体保护焊四、电阻焊五、焊接符号六、夹具七、机器人八、装配目录金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。在各种产品制造工业中，焊接与切割（热切割）是一种十分重要的加工工艺。据工业发达国家统计,每年仅需要进行焊接加工后使用的钢材就占钢总产量的45%左右。焊接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。二、焊接概述二、焊接概述－焊接方法分类凸焊二、焊接概述－焊接方法分类1．电弧焊电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。它包括有：手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、等离子焊、熔化极气体保护焊等。绝大部分电弧焊是以电极与工件之间燃烧的电弧作热源。在形成接头时，可以采用也可以不采用填充金属。所用的电极是在焊接过程中熔化的焊丝时，叫作熔化极电弧焊，诸如手弧焊、埋弧焊、气体保护焊、管状焊丝电弧焊等；所用的电极是在焊接过程中不熔化的碳棒或钨棒时，叫作不熔化极电弧焊，诸如钨极氩弧焊、等离子弧焊等。1.1、熔化极气体保护电弧焊这种焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来进行焊接的。熔化极气体保护电弧焊通常用的保护气体有：氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊（国际上简称为MIG焊）；以惰性气体与氧化性气体(O2,CO2)混合气为保护气体时，或以CO2气体或CO2＋O2混合气为保护气时，统称为熔化极活性气体保护电弧焊（国际上简称为MAG焊）。熔化极气体保护电弧焊的主要优点是可以方便地进行各种位置的焊接，同时也具有焊接速度较快、熔敷率高等优点。熔化极活性气体保护电弧焊可适用于大部分主要金属，包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金。利用这种焊接方法还可以进行电弧点焊。二、焊接概述－焊接方法分类1.2、钨极氩弧焊(TIG焊）1.3、等离子弧焊。2．电阻焊这是以电阻热为能源的一类焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。由于电渣焊更具有独特的特点，故放在后面介绍。这里主要介绍几种固体电阻热为能源的电阻焊，主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊等。电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下，并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。通常使用较大的电流。为了防止在接触面上发生电弧并且为了锻压焊缝金属，焊接过程中始终要施加压力。进行这一类电阻焊时，被焊工件的表面状况，对于获得稳定的焊接质量是头等重要的。因此，焊前必须将电极与工件、工件与工件间的接触表面进行清理。点焊、缝焊和凸焊的特点，在于焊接电流（单相）大（几千至几万安培），通电时间短（几周波至几秒），设备昂贵、复杂，生产率高，因此适于大批量生产。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板组件。各类钢材、铝、镁等有色金属及其合金、不锈钢等均可焊接。3．高能束焊（1）电子束焊（2）激光焊4．钎焊5．其它焊接方法二、焊接概述－焊接方法分类三、CO2气体保护焊二氧化碳气体保护焊是利用CO2作为保护气体的电弧焊。用自动送给的焊丝作为电极，依靠焊丝与工件之间产生的电弧熔化金属，以实现自动或半自动方式焊接。如右图：目前应用较多的是半自动焊，即焊丝自动送进，由焊工手持焊枪进行焊接。CO2保护焊示意图1直流焊机2导电嘴3喷嘴4送丝软管5送丝机构6焊丝盘7CO2气瓶8减压器9流量计三、CO2气体保护焊CO2气体保护焊特点介绍：a)生产效率高CO2电弧的穿透力强，熔深大且焊丝的熔化率高，所以熔敷速度快，生产效率可比手工焊高1～3倍。b)焊接成本低CO2气体是酿酒厂和化工厂的副产品，来源广，价格低。因而，CO2保护焊的成本，仅为埋弧焊和手弧焊的40～50％左右。c)能耗低CO2气体保护焊和药皮焊条手弧焊相比，3mm厚低碳钢板的对接焊缝，每米焊缝消耗的电能，前者为后者的70％左右。25mm厚低碳钢板对接焊缝，每米焊缝消耗的电能，前者仅为后者的40％。所以，CO2电弧焊也是比较节能的焊接方法。d)适用范围广不论何种位置都可以进行焊接。薄板可焊到1mm左右，最厚几乎不受限制（采用多层焊）。而且焊接薄板时，较之气焊速度快、变形小。e)抗锈能力强，焊缝含氢量低，抗裂性好。f)焊后不需清渣，又因是明焊，便于监视和控制，有利于实现焊接过程的机械化和自动化。三、CO2气体保护焊焊接过程焊丝由送丝机构，通过软管经导电嘴送出，CO2气体从喷嘴喷出，电弧引燃后，焊丝末端、电弧及溶池全部被CO2气体包围，起到严密的保护作用。1.焊丝的选择按所用的焊丝直径不同，CO2气体保护焊分为两类：1）细丝CO2气体保护焊（焊丝直径为0.5～1.2mm），主要用于焊接0.8～4mm的薄板；2）粗丝CO2气体保护焊（焊丝直径为1.6～5mm），主要用于焊接3～25mm的厚板。焊丝选择三、CO2气体保护焊熔焊接头可能产生的缺陷：焊缝尺寸不符合要求主要表现在下面几种情况：焊缝波形粗劣；焊缝宽度太窄或太宽；角焊缝单边或下陷量过大。（产生原因：焊件坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊接电流过大或过小；运条速度或手势不当以及焊条角度选择不当；自动埋弧焊中主要是焊接规范选择不当）弧坑焊缝收尾处产生的下陷现象，这样会使该焊缝的强度严重减弱，在受力的情况下，在弧坑处产生裂缝而导致整条焊缝破坏，（产生原因：熄弧时间过短或薄板焊接时使用的电流过大）；焊穿在手工焊或埋弧焊中一种常见的缺陷，它是一种不允许存在的焊接缺陷。（产生原因：对焊接件加热过大。如焊接电流过大，焊件间隙过大，焊接速度过慢以及电弧在焊缝处停留时间过长。咬边电弧将焊缝边缘熔化后，而没有得到焊着金属的补充，所留下的缺口叫咬边。过深的咬边将减弱焊接接头的强度，也可能在咬边处导致结构破坏。（产生原因：电弧热量太高，即焊接电流太大及运条速度不当；在角焊时，经常由于焊条角度或电弧长度不适当而造成；自动埋弧焊时，是由焊接速度过大产生的。）焊瘤在焊缝的中间或始尾端产生的金属瘤称为焊瘤。经常出现在仰焊及垂直焊缝中。在自动埋弧焊焊接小环缝时，也会出现焊瘤。（产生原因：操作不熟练和运条不当，有时使用过长的焊接电弧也有可能造成焊瘤。立焊时使用过大的电流如操作不当，也会出现焊瘤。）三、CO2气体保护焊严重飞溅影响操作而且浪费焊条，并影响焊缝表面整洁。（产生原因：少数焊条保存不当而变质，导致在焊接过程中，产生大量的气体，而气体在电弧的高温作用下，气体膨胀而炸裂，把金属熔滴带出熔池散落在焊缝两侧。夹渣焊缝中夹有焊渣即称为夹渣。（产生原因：运条不当，焊接电流过小，坡口角度过小，焊件留有厚锈以及焊条药皮的物理性能不当。）未焊透焊件的间隙或边缘未被电弧熔化而留下的空隙为未焊透。根据未焊透产生的部位不同，可分为：根部未焊透、边缘未焊透和层间未焊透。（产生原因：焊接电流太小，焊接速度太快，坡口角度太小，根部太高，间隙太小，焊条角度不当，焊件有厚锈以及自动埋弧焊的焊偏。）气孔焊接工作中常见的一种缺陷。根据气孔产生的部位不同可分为外部气孔和内部气孔，根据分布的情况可分为疏散气孔，密集气孔和连续气孔。气孔的存在对焊缝强度影响很大，它使焊缝的有效工作面积减小，从而降低了机械性能，特别对弯曲和冲击韧性的影响很大，同时也破坏了金属的致密性。连续性的气孔是导致结构破坏的重要原因。（产生原因：一切能导致焊接过程中产生大量气体的因素都是产生气体的原因。熔化焊产生的气孔，主要是由两种气体的作用而造成的。第一种为氢气孔，第二种为一氧化碳气孔。裂缝是焊缝中最危险的缺陷，大部分结构的破坏原因，是由裂纹造成的，因此裂纹在焊缝中是不能允许存在的一种缺陷。按其产生的部位不同可分为纵向裂纹，横向裂纹，熔合线裂纹、根部裂纹，弧坑裂纹以及热影响区裂纹，按其产生的温度和时间的不同，可分为热裂纹和冷裂纹。（产生原因：与焊件的化学成分以及其焊接性有关，还与焊接结构有关，及其焊接后产生的应力和变形有关。）三、CO2气体保护焊电弧焊职业危害与防护：电弧焊是将电能变为热能的一种熔焊方法。在焊接作业中产生的弧光、烟尘、有毒气体、灼烫、火灾、触电构成电弧焊六大职业危害。1、焊接弧光危害：强烈的弧光对眼睛，皮肤等会产生急，慢性损伤。电光性眼炎就是电弧焊常见的一种职业病。眼部受到弧光中的紫外线过度照射会引起角膜结膜炎。轻者眼部有异物感和轻度不适,重者眼部有烧灼感和剧烈的疼痛,并伴有畏光、流泪、脸痉挛等症状。预防措施：为避免弧光对人体的辐射，不得在近处直接用眼睛直接观看弧光或避开防护面罩偷看；多台焊机作业时,应设置不可燃或阻燃的防护屏；采用吸收材料作室内墙壁饰面以减少弧光的反射；保证工作场所的照明,消除因焊缝视线不清，点火后戴面罩的情况发生；不得任意更换滤光片色号；改革工艺,变手工焊为自动或半自动焊,使焊工可在远离施焊地点作业。三、CO2气体保护焊2、焊接烟尘和有害气体危害：焊接烟尘是污染焊接环境的主要因素之一。烟尘的主要成分有铁、铝、锰、铜、氢化锌、硅等,其中主要毒性物是锰。焊工长期吸入金属粉尘,将引起尘肺、锰中毒等职业病。空气在弧光的作用下会产生氮氧化物等有毒气体，在没有良好的通风环境下,焊接地点的空气中有毒气体含量高于国家标准几倍或几十倍,对人体危害极大。预防措施：需根据不同的焊接工艺及场所合选择合理的防护用品；在技术措施上选择局部和全面通风方法。3、焊接灼伤危害：金属飞溅很容易使人受好灼烫伤害预防措施：为防止焊接灼烫应穿戴好劳保用品，不穿化纤袜子。三、CO2气体保护焊4、焊接火灾危害：如果焊接现场有易燃易爆物,就有可能导致火灾或爆炸事故的发生。预防措施：焊接现场事先移去易燃易爆物品；简易建筑、仓库以及易燃物堆垛附近不宜进行焊接作业;可燃气体的管道和设备与其它设备互相连接时,应将连接管道拆除或阻绝。5、焊接触电危害：焊工如遇电器故障、防护用品缺陷、违反操作规程等,就可能发生触电事故。尤其在周围都是金属物体且潮湿的环境中施焊，触电的机会更多，危险性更大。预防措施：为避免触电事故的发生，焊机接地及各接线点要接触良好；电绝缘外套无破损；转移工作地点或更换焊条应戴好绝缘手套；戴绝缘手套、穿绝缘鞋；电焊钳外壳绝缘要可靠；雨雪天不能在露天作业；不得擅自拆修或更换保险丝。电阻焊是利用电流通过焊接件的接触处产生大的电阻，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方法。根据焦耳－楞次定律，焊接过程中的热量可按下公式计算：Q=I2Rt式中：Q－电阻焊所产生的电阻热(J)I－焊接电流(A）R－零件总电阻(Ω)包括零件本身及间隙间电阻t－通电时间(S)因为接触的时间极短（0.01秒至几秒），加之零件的总电阻有限，为迅速加热以减少热损失，所以，要用很大的电流（几千至几万安培），采用电压很低，功率很大的焊机。电阻焊按接头形式分为对焊、点焊和缝焊三种。（视频）四、电阻焊四、电阻焊－点焊点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的双面点焊方式如图a所示。图中a是最常用的方式，这时工件的两侧均有电极压痕。图中b表示用大焊接面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工件的压痕。常用于装饰性面板的点焊。图中e为同时焊接两个或多个点焊的双面点焊，使用一个变压器而将各电极并联，这时，所有电流通路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部位的表面状态、材料厚度、电极压力都需相同，才能保证通过各个焊点的电流基本一致。图中e为采用多个变压器的双面多点点焊。四、电阻焊－点焊悬挂点焊机固定点焊机涨开检验法如右图所示：检验后的状态如下图所示：四、电阻焊－点焊五、焊接符号焊缝或焊点的图标可用焊接符号来表示，焊接符号一般由基本符号与指引线组成。必要时可加上辅助符号、补充符号和尺寸符号及数据。指引线一般由带有箭头的指引线（简称箭头线）和两条基准线（一条为实