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1、Page 1焊工理论知识&技能培训Page 2 焊工理论知识&技能培训的目的 焊工作为焊接的操作者及焊接工艺的执行者,其技能与素质对焊接质量的影响很大,因此对焊工进行系统的培训与管理一直是技术管理工作中的重点。 行之有效的焊工培训可以为公司培养更多的焊接技术人员,不断的提高焊工的理论知识和实践操作技能,不仅保证公司生产出的产品的质量,还是公司整体形象和实力水平的一个具体体现。 Page 3第一章、焊接定义及其分类第二章、气体保护焊第三章、气体保护焊接工艺第四章、焊接应力与焊接变形第五章、焊接缺陷的产生及防止第六章、焊接接头类型与破口形式第七章、焊机的正确使用与维护保养第八章、实践操作技能Pag
2、e 4焊接的定义:所谓焊接就是通过加热或者加压,或者两者并用,用或不用填充金属,致使两构件间产生原子间永久性结合的一种加工工艺方法。焊接的分类:焊接方式可分为三大类:熔化焊、压力焊、钎焊。熔化焊接的主要特征:焊接部位必须采取有效的隔离空气保护,使焊接部位不能和空气接触,以免造成焊道的成分和性能不良. 保护方式有三种:气相, 渣相, 真空.第一章、焊接定义及其分类Page 5等离子弧焊非熔化极TIG激光焊电子束焊 钎焊电渣焊MAG 压力焊铝热焊气焊CO2MIG 电弧焊 熔化极手工焊埋弧焊 熔化焊接1.焊接方法分类第一章、焊接定义及其分类Page 6 第二章、气体保护焊 气体保护电弧焊是用外加气体
3、作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊,简称气体保护焊。常用的保护气体: 二氧化碳( CO2)、氩气( A r ) 、氦气(He)及它们的混合气(CO2+ A r 、CO2+ A r + He 、 )。 气体保护焊按其操作方式可分为:手工、半自动及自动三种。手工气体保护焊设备主要由焊接电源、控制系统(包含冷却系统)、供气系统、焊枪等部分组成。自动和半自动气体保护焊设备,是在手工气体保护焊设备基础上,增加焊丝给送机构和焊车行走机构等组成。Page 7 (1)焊接电源 气体保护焊按其使用焊接电源的不同,可分为直流、交流、脉冲电源。非熔化极气体保护焊一般都选用陡降外特性的交流或直流电源;熔化极气体保
4、护焊,目前均选用具有平特性或上升特性的直流电源;当采用非熔化极氩弧焊焊接薄板时,或者在熔化极气体保护焊时,为了控制熔滴过渡,还可以选用脉冲电源。 第二章、气体保护焊Page 8 (2)焊枪 在气体保护焊中,焊枪是很重要的组成部分,它是传导焊接电流、输送保护气体以及夹持钨极(或导送焊丝)的重要装置。为此,对焊枪提出下列要求: 结构简单、轻巧、使用灵活及维修方便; 能获得稳定的保护气流层,防止熔滴熔池的氧化; 必须装有绝缘手柄,并要求喷咀不带电; 在大电流焊接时,焊枪应通水冷却; 非熔化极气体保护焊,焊炬的电极夹头与钨极之间必须能 可靠夹紧;熔化极气体保护焊,焊枪的导电嘴与焊丝之间必 须接触良好,
5、同时,导电嘴应有较好的耐磨性。 第二章、气体保护焊Page 9(3) 控制系统 对非熔化极气体保护焊控制系统的要求是: a.提前送气和滞后停气;b.能自动控制高频引弧装置的起动和停止;c.能手工或自动接通和切断焊接电源;d.焊接电流能自动衰减;e.焊接过程必须满足下列程序:启动提前送气水 冷却系统打开(供电引弧、高频引弧装置接通)焊接开始焊接 电流衰减装置待命焊接停止(收弧、断电) 滞后停气、高频引弧装置关闭 第二章、气体保护焊Page 10NameDate 对熔化极气体保护焊控制系统的要求是:a.提前送气和滞后停气;b.空载时可以调节焊丝伸出长度;c.焊接电源应和焊丝同时或提前接通;d.采用
6、等速或变速送丝方式;e.为了避免焊丝伸出太长或粘住熔池,焊接电流必须在停止送丝后, 维持一段时间后才能切断电源;f.在焊接过程中,当发生短路或严重的过大电流时,应能 立即切断电流,保证焊接电源的安全使用;g.焊接过程必须满足下列程序:启动提前送气送丝、送电焊接 开始焊接停止先停丝断电滞后停气 第二章、气体保护焊Page 11气体保护焊基本原理气体保护焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊,是使用焊丝来代替焊条,经送丝轮通过送丝软管送到焊枪,经导电咀导电,在保护气体气氛中,与母材之间产生电弧,靠电弧热量进行焊接。它直接依靠从喷嘴中送出的气体,在电弧周围造成局部的气体保护层,使电极端
7、部、熔滴、熔池与空气机械地隔离开来,从而保证了焊接过程的稳定性,并获得高质量的焊缝。 第二章、气体保护焊Page 12焊接效果熔深大熔深大、坡口加工小,熔深是手弧焊的三倍熔敷效率高手弧焊焊条熔敷效率是60%CO2焊焊丝熔敷效率是90%引弧性能好能量集中,引弧容易,连续送丝电弧不中断。焊接质量好对铁锈不敏感,焊缝含氢量低,抗裂性能好,受热及变形小,焊接范围广可适用低碳钢高强度钢普通铸钢全方位焊焊接速度快单位时间内熔化焊丝比手工电弧焊快一倍与手工焊比:成型不够美观,飞溅较大,抗风能力差,设备较复杂。气保焊的特点 第二章、气体保护焊Page 13第三章、 气体保护焊接工艺焊接工艺是指与制造焊件有关的
8、加工方法和施焊要求。其包括焊前准备、焊材选用、焊接方法、焊接参数、焊接操作的最佳选择及焊接热处理等。焊接工艺参数是指焊接时,为保证焊接质量而选定的各项参数(如电流A、电弧电压V、焊接速度、热输入、预热和后热温度等)的总称。焊接热输入指的是熔焊时,由焊接热源输入给单位长度焊缝上的热能。热输入(又称线能量)E=UI/V*0.06(KJ/cm)其中 I焊接电流(安培) U电弧电压(伏特) V焊接速度(cm/min)焊接热输入对焊接接头各点经历的焊接热循环能产生很大的影响。因而能影响焊缝和热影响区的组织和性能。采用较小的热输入,有利于减轻接头的应变脆化程度。Page 141.气体保护焊主要参数4.焊接
9、电流2.焊丝1.气体 7.极性6.焊接速度5.焊接电压3.干伸长度第三章、气体保护焊接工艺Page 151.保护气 体 氩气(Ar)+ CO2 在XLC: 依照DIN32526的M21组混合气 82% Ar +18% CO2 保护气的参考流量:焊丝直径(mm)X10=最小供气量(L/Min) 如:1.2mm=12L/Min2.焊 丝焊丝金属加热,熔化极电弧焊时,焊丝具有两个作用: 作电极,起传导电流的作用 向熔池提供填充金属。焊接时加热并熔化焊丝的热量有:电阻热、电弧热和化学热(较少 用)。 第三章、气体保护焊接工艺Page 16焊丝表面一般要进行镀铜处理,其目的是防止锈蚀并利于焊丝的的润滑和
10、导电。气保焊使用的焊丝既是填充金属又是电极,所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能,又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。为了防止气孔,减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能,必须采用含有Si、 Mn等脱氧元素的焊丝。为了提高导电性能及防止焊丝表面生锈,一般在焊丝表面采用镀铜工 艺,要求镀层均匀,附着力强,总含铜量不得大于0.35 % 。第三章、气体保护焊接工艺Page 17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 3.干伸长度定义:焊丝从导电咀到工件的距离.件焊丝直径 (mm) 干伸长度(mm) 1.0 10-15 1.2 1
11、2-18 导电咀导电咀L工件第三章、气体保护焊接工艺Page 18焊接过程中,保持焊丝干伸长度不变是保焊接过程中,保持焊丝干伸长度不变是保 证焊接过程证焊接过程稳定性的重要因素之一。稳定性的重要因素之一。焊接电流一定时,干伸长度的增加,会使焊丝熔化速度焊接电流一定时,干伸长度的增加,会使焊丝熔化速度增加,但电弧电压下降,电流降低,电弧热量减少增加,但电弧电压下降,电流降低,电弧热量减少。热量热量= =干伸长度热量干伸长度热量+ +电弧热量电弧热量过长时过长时:气体保护效果不好,易产生气孔,引弧性能气体保护效果不好,易产生气孔,引弧性能差差, ,电弧不稳电弧不稳, ,飞溅加大飞溅加大, , 熔深
12、变浅,成形变坏熔深变浅,成形变坏. .过短时过短时:看不清电弧看不清电弧, ,喷嘴易被飞溅物堵塞喷嘴易被飞溅物堵塞, ,飞溅大,飞溅大,熔深变深,焊丝易与导电咀粘连熔深变深,焊丝易与导电咀粘连. . 干伸长度热量电弧热量干伸长度为什麽要求严格第三章、气体保护焊接工艺Page 194.焊接电流 焊接电流:根据焊接条件(板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数)选定相应的焊接电流。焊机调电流实际上是在调整送丝速度。因此焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配,既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致,以保证电弧长度的稳定。 在电弧电压设置稳定时,送丝速度的变化会影响电弧长度、电流强度、熔化功率和焊
13、缝形状(如下图所示)。4.焊接电流第三章、气体保护焊接工艺Page 20 电弧电压: 提供焊接能量。电弧电压越高,焊接能量越大,焊丝熔化速度就越快,焊接电流也就越大。 电弧电压是一个主要的工艺参数,其大小将影响焊接过程的稳定性、熔滴过渡特点、焊缝成形和焊接飞溅等。 电流条件不变时,电弧电压增大时弧长变长,飞溅颗粒变大,易产生气孔,焊道成型宽而平坦,熔深和余高变小;电弧电压降低时焊丝插向母材,飞溅增加,焊道变窄,熔深和余高变大(如下图所示)。5.电弧电压第三章、气体保护焊接工艺Page 21角焊缝形状:对接焊缝形状:第三章、气体保护焊接工艺Page 22焊接电压的设定 根据焊接条件选定相应板厚的
14、焊接电流,然后根据下列公式计算焊接电压。 200A时: 焊接电压 =( 0.04倍焊接电流 + 20 2)伏 举例1:选定焊接电流200A,则焊接电压计算如下: 焊接电压 = ( 0.04 X 200 + 16 1.5)伏 = ( 8 + 16 1.5)伏 = ( 24 1.5)伏 举例2:选定焊接电流400A,则焊接电压计算如下: 焊接电压 = ( 0.04 X 400 + 20 2)伏 = ( 16 + 20 2)伏 = ( 36 2)伏第三章、气体保护焊接工艺Page 23电压偏高时:弧长变长,飞溅颗粒变大, 易产生气电压偏高时:弧长变长,飞溅颗粒变大, 易产生气孔. 焊道宽而平,熔深和
15、余高变小.电压偏低时:焊丝插向母材,飞溅增加,焊道变窄,熔深和余高大. 啪嗒!啪嗒!嘭!嘭!嘭!母材母材焊接电压对焊接效果的影响第三章、气体保护焊接工艺Page 24如何调节焊接参数n按参考公式进行焊前预制 n试焊n首先确定好电流 n根据手感,声音,电弧稳定判断电压高低n微调电压 n 弧长发生变化时,焊接电流和电弧电压都要发生变化 第三章、气体保护焊接工艺Page 25在焊接电压和焊接电流一定的情况下:焊接速度的选择应保证单位时间内给焊缝一定的热量.焊接热量三要素: 热量= I 2 Rt I 2 :焊接电流的平方 R:电弧及干伸长度的等效电阻 t:焊接速度越快 t 越小半自动:焊接速度为30-
16、60cm/min自动焊:焊接速度可高达250cm/min以上焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。6.焊接速度第三章、气体保护焊接工艺Page 26 焊接过程中,将直流焊机的正极和负极分别接到焊钳及焊件上,形成焊接回路。当焊件接正极,焊钳接负极时,称为直流正接。反之称为直流反接。反接法特点:电弧稳定,焊接过程平稳,飞溅小。正接法特点:熔深较浅,余高较大,飞溅很大,成形不好,焊丝熔化速度快(约为反极性的1.6 倍),只在堆焊时才采用。CO2焊、MAG焊和脉冲MAG焊一般都采用直流反接法。7. 极 性工件焊枪直流反接法 焊机AV +工件焊枪直流正接法 焊机AV +第三章、气体保护焊接工艺Pag
17、e 27其他因素对焊缝形状的影响 1)引弧 引弧前要求焊丝端头与焊件保持23mm的距离。还要注意剪掉粗大的焊丝端头,因为球状端头的存在等于是加粗了焊丝直径,并且该球面端头覆盖了一层氧化膜,对引弧不利。为清除未焊透、气孔等引弧的缺陷,对接焊应采用引弧板,或在距板材端部24mm处引弧,然后缓慢引向接缝的端头,待焊缝金属熔合后,再以正常焊接速度前进。应先通气再引弧,才能保证电弧的稳定。 2)熄弧 一条焊缝焊完后,应注意将收尾处的弧坑填满。如果收尾时立即断弧则会形成低于焊件表面的弧坑,过深的弧坑会使焊道收尾处的强度减弱,并且容易造成应力集中而产生裂纹。应先熄弧再断气。3)T形接头焊接时,易产生咬边、未
18、焊透、焊缝下垂等现象。为了防止这些缺陷,在操作时,除了正确执行焊接工艺参数,还要根据板厚和焊角尺寸来控制焊丝的角度。如果焊角尺寸为5mm以上,可将焊丝水平移开离夹角处12mm,见下图。 第三章、气体保护焊接工艺Page 284)焊角尺寸小于8mm时,可以采用单层焊。焊角尺寸小于5mm时,可用直线移动法和短路过渡法进行匀速焊接。焊角尺寸在58mm之间时,可采用斜圆圈形送丝法进行焊接。5)焊角尺寸在89mm时,焊缝可用两层两道焊,第一层用直线移动送丝法施焊,电流稍偏大,以保证熔深足够。第二层,电流稍偏小,用斜圆圈形左焊法施焊。焊角尺寸大于9mm时,可用多层多道焊。无论是多层多道焊或是单层单道焊,在
19、操作中使每层的焊角在该层中从头到尾一致,保证均匀美观,其起始端和收尾端的操作要领同前面所述。第三章、气体保护焊接工艺Page 29一、定位焊 定位焊是钢结构施工过程中最容易出现问题的部位。由于在定位焊时,定位焊处的温度被周围的“冷却介质”很快冷却,造成局部过大的应力集中、淬硬,引起裂纹的产生,对材质造成损坏。解决的措施是在定位焊时,提高预热温度,加大定位焊缝长度和焊脚尺寸。1)定位焊焊缝所采用的焊接材料及焊接工艺要求应与正式焊缝的要求相同。2)定位焊焊缝的焊接应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊,弧坑应填满,严禁在焊接区以外的母材上引弧和熄弧。3)定位焊缝应有足够的强度,一般定位焊缝的长度和间
20、距见下表 。母材厚度(mm) 定位焊焊缝长度(mm) 定位焊焊缝间距(mm) 620502005004) 定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时,必须清除后重新焊接。 第三章、气体保护焊接工艺Page 30 第四章、焊接应力与焊接变形焊接的加热是在局部进行的,对整体来讲是一种极不均匀的加热和冷却过程,可以这样理解,焊接应力与变形是由不均匀加热和冷却引起的,在焊接时,被加热的部分膨胀,但由于周围的阻力大,无法自由膨胀,而冷却时又不能自由收缩,结果在产生一定收缩或缩短变形的同时,产生一定的焊接残余应力,并在焊接内部产生应力,这种力不是受外界力的作用,称为内应力。比如焊缝余高过高会引起应力集中导致安全
21、性下降。焊接应力和变形是直接影响焊接结构性能、安全可靠性和制造工艺性的重要因素。它会导致在焊接接头中产生冷、热裂纹等缺陷,在一定的条件下还会对结构的断裂特性、疲劳强度和形状尺寸精度有不利影响。在构件制造过程中,焊接变形往往引起正常工艺流程的中断。因此掌握焊接应力与变形的规律,了解其作用与影响,采取措施控制和消除,对于焊接结构的完整性设计和制造工艺方法的选择以及运行中的安全评定都有重要意义。Page 31一 、影响焊接变形的因素1. 焊缝在结构中的位置:主要是由于设计时焊缝不对称等原因。2. 刚性的影响:刚性的大小主要取决于结构截面积大小,截面结构大,刚性也大,变形则小,抵抗弯曲变形的刚性取决于
22、截面积的形状,封闭式的截面抗扭曲能力强,一般认为,短而粗的构件刚性大,焊后变形小,反之则相反。3. 装配与焊接顺序对变形的影响:合理的装配顺序不但能减小焊接变形,还能减小焊接应力,一般先装配好部件再拼成整体,但要注意,装配的顺序合理还需要有合理的焊接顺序。当焊缝不对称时,也可以通过调整焊接顺序来控制变形。 第四章、焊接应力与焊接变形Page 32NameDate4. 焊接方法的影响:焊接工艺方法不同,对焊件产生变形的影响也不同,热源越集中,焊件变形越小,如手工电弧焊与气焊相比,气焊的变形要大于手工电弧焊。5. 焊接方向的影响:焊接时从一个方向连续地向另一方向焊接,其变形会随焊缝长度的增加而增大
23、。6. 线膨胀系数的影响:焊接材料线膨胀系数越大,焊接变形大,碳素钢比不锈钢线膨胀系数小,不锈钢比铬钢线膨胀系数小,因此,三者铬钢焊后变形最大。影响变形的因素还有:间隙、坡口角度、焊件的自重和形状等等,各种因素不是孤立的,有时会同时起作用,应综合考虑。Page 33 第四章、焊接应力与焊接变形二、焊接变形的形式1.纵向和横向缩短:纵向缩短一般随焊缝长度增加而增大,母材的线膨胀 系数的纵向收缩量也大,横向收缩受材料厚度,坡口角度等因素影响,材料厚度越大,坡口角度大,收缩量越大。2.角变形:主要是由于加热温度不均匀引起了变形。对接接头的坡口角度越大,变形越大,角接接头的焊角角度越大,变形越大。3.
24、弯曲变形:由纵向收缩造成了弯曲变形是由于加热件在加热时受阻小,加热一侧膨胀冷却时,由于收缩受阻也小而引起的。而由横向收缩引起的弯曲变形,横向收缩量越大,焊缝数量越大,变形也越大。4.波浪变形:波浪变形极易在薄板焊接中产生,压应力越大,厚度越小,变形越大。5.扭曲变形:扭曲变形原因较复杂,其原因与角焊缝所造成的角变形沿焊接方向逐渐增大有关,而装配质量不好,搁置不当,不合理的焊接顺序和方向均会引起扭曲变形。Page 34 第四章、焊接应力与焊接变形三、防止与减小焊接结构变形的方法1. 选择合理的装焊顺序 合理的装焊顺序是防止焊接结构变形的重要因素,如果装焊顺序不当, 往往会影响整个工序的顺利进行,
25、并使整个焊接结构产生较大的变形。2. 选择合理的焊接顺序 a.采用对称焊接; b.结构焊逢不对称时,先焊焊缝少的一侧; c.采用不同的焊接方向。Page 35NameDate3. 反变形法 为抵消(补偿)焊接变形,在焊接进行装配时,先将焊件向与焊接变形相反方向进行人为的变形。4. 刚性固定法 采用强制的手段如胎夹具、工艺隔板等来减小焊后的变形。5. 散热法 又称强迫冷却法,即把焊接处的热量迅速散走,使焊缝附近的金属受热区大大减小,从而达到减小焊接变形的目的。 第四章、焊接应力与焊接变形Page 36 第四章、焊接应力与焊接变形四、防止与减少焊接结构应力的方法1. 选择合理的焊接顺序 a.尽可能
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