焊工工艺学理论教案2

焊工工艺学理论教案2内容摘要：

） 2）生产效率高 切割速度快，与气割相比是两倍以上。 3）切割质量高、变形小 可得到窄而美观的切缝，且热影响区小，对材料本身质量不会造成影响。 缺点 ：与机械切割相比，公差大，切割过程中产生辐射、烟尘、及噪声；与氧 乙炔焰相比，设备成本高，切割时空载电压高，耗电量大，对割枪的绝 缘性要求好。 等离子切割时采用 正接极性 ，电弧采用 转移弧， 引弧方式可采用 高频 引弧与 接触 引弧法； 等离子按切割方法 分类 ：按其切割方法主要可分为 一般离子弧切割 、 水压缩等离子弧切割 和 空气等离子弧切割 等方法。 一般等离子切割方法：常规切割方法，工作气体与等离子气体同时喷出； 水压缩等离子切割：切割时喷嘴中带有高速水柱，具有冷却和对电弧再压缩作用；特殊条件。 空气等离子切割：利用高压空气作为等离子气，加快切割速度，成本低，电极易氧化； 等离子切割设备 等离子弧切割设备主要由 切割电源 、 割炬 、 控制箱 以及 气路、水路系统 组成。 自动切割还配有 切割小车。 1）电源 具有陡降外特性的直流电源，为获得引弧与稳弧效果，空载电压要求高（ 150400V）现通常采有整流器电源； 2）割炬 等离子弧用割炬的冷却方式，一般切割电流在 60A 以下，多采用风冷结构 ；而 60A 以上多采用 水冷结构。 3）控制箱 控制切割的开始、过程与收尾及送气供水过程；采用高频引弧时控制引弧过程； 4）供气（水）系统 供气系统是一台大于 ，空气压缩机，保证切割时所须工作压力 ； 等离子切割工艺参数 等离子弧切割的规范参数主要有 切割电流 、 工 作电压 、 空载电压 、 气体流量 、 切割速度 、 喷嘴至割件距离 以及 钨极至喷嘴面的距离 等。 1） 切割电流 根椐板厚与切割速度选择； 301000A 2） 切割电压 与切割电流配合使用，只增加切割电流会使切口加宽，通常是空载电压的 1/22/3；提高等离子弧切割厚度，采用 增加切割电压 方法效果最好。 3） 空载电压 等离子切割的空载电压为 150400V；使用的气体不同空载电压须要不同，氩气最低 7580V，氢气 350V，氮气 165V； 4） 气体流量 与喷嘴孔径相适应；通常为 ； 5） 切割速度 在切割切率不变 前提下，尽可能提高切割速度，切口减小，热影响区小； 6） 喷嘴至割件距离 等离子弧切割，一般喷嘴距割件的距离为 7~10（ 4~7） mm 为佳，过大会降低 切割能力 ，过小则 易烧坏喷嘴。 空气等离子切割较小（可贴工件表面）； 7） 钨极至喷嘴面的距离 通常为 811mm，内缩量越大，电弧压缩效果越好，但要防止双弧的产生；等离子弧割炬与喷嘴压缩角α为 30176。 左右时，电弧压缩最好，燃烧稳定，切割能力也最强。 等离子弧焊（切割）的双弧现象 等离子弧焊，当采用转移弧焊接时，往往在正常的转移弧以外，又在喷嘴与焊件之间和电极与喷嘴之间， 形成第二个集中的电弧，叫“双弧”现象。 等离子弧焊产生的双弧是指 钨极与焊件 和 喷嘴与焊件 之间都产生电弧，是由于 弧柱与喷嘴之间的隔热绝缘层被击穿 造成的。 双弧的危害： 1）破坏等离子弧的稳定性； 2）降低主弧功率； 3）损坏焊（割）嘴使焊接无法进行； 双锥度 喷嘴能减小或避免双弧现象。 等离子切割工艺 等离子弧切割常用的气体是 氮 、 氢 、 氩 和它们的混合气体以及 压缩空气 等；等离子弧切割以 Ar + N2 气体切割效果最佳；等离子弧切割时，工作气体应用最多的是 氮气 与 压缩空气； 等离子弧割炬常采用 铈钨 电极，但空气等离子弧切割时， 则采用镶嵌式 锆或 铪 电极； 割口质量 等离子弧切割质量主要是指割缝 是否平直 、 光滑 、 背面有无粘渣 及 宽度和热影响区大小 等。 作业：习题册 小结：等离子切割的原理及工艺参数。 组织： 2分钟 复习导入： 5分钟 等离子切割的特点及工艺要求复习导入。 新课讲授： 78 分钟 等离子弧焊接 等离子弧焊接的原理及特点 等离子弧焊接 是利用空冷（水冷）喷嘴对电弧的拘束，获得高能量、高密度的等离子弧进行焊接的一种方法； 离子弧焊的基本方法有 小孔型 、 熔透型 和 微束型 三种。 小孔型（穿透型）等离子弧焊 利用小孔效应实现等离子焊接 的方法（主要方法）；它的实质是使等离子弧穿透焊件形成小孔（钥孔），被熔化的金属依靠表面张力，通过孔壁拉住，不使滴漏形成熔池，并在电弧吹力、液体金属重力与表面张力相互作用下保持平衡。 焊炬不断向前移动，小孔在电弧后冷却闭合，形成完全熔透的焊缝。 本工艺具有焊件可以不开坡口，单面焊双面成形，生产率高，质量好等优越性。 但这种方法只适应一定厚度的焊件 （ 2~8mm） 焊接。 一般只限于 平焊 焊接； 熔透型等离子弧焊 焊接过程中只能熔透焊件，不能产生小孔效应的等离子弧焊法；焊缝成形与氩弧焊相似；用于薄板及厚极多层焊接； 微束型等 离子弧焊 焊接电流 30A 以下熔透型焊接；在小电流 1A 了能保持稳定，可焊接超薄板及细丝箔材； 等离子弧焊的特点 与氩弧焊相比： 1）电弧温度高、能量集中、熔透能力强，焊接速度快、生产效率高； 2）电弧稳定，焊接质量好、成形美观； 3）适用性广 可焊接厚板及超薄件，特别情况下可焊非金属； 4）钨极在喷嘴内部，可防止夹钨和缺陷产生； 等离子弧焊设备 分类；操作方式分 手工焊 和 自动焊 ；按照焊电流的大小，等离子弧焊接设备可分为 大电流等离子弧焊 和 微束等离子弧焊 两大类。 手工等离子弧焊设备包括焊接电源、控制装置、焊枪、等离 子气及保护气供气装置（供水装置）； 焊接电源 等离子弧焊的焊接电源应具有 陡降 的的外特性，微束等离子弧焊，应采用具有 垂直陡降 外特性的电源；通常采用直流正接；特殊情况可采用直流反接与交流方波电源（铝、镁合金）； 控制装置 控制焊接过程，包括引弧装置（高频引弧）引弧后自动断开，收尾衰减轻等； 焊枪 等离子弧焊接对焊枪的要求是： 1）便于引燃、维弧，并保证获得稳定的等离子弧。 2）钨极与喷嘴对中性要好，且焊枪应具有可靠的绝缘与密封性。 同时焊炬的上下枪体以及衔接处都要密封，绝对不能漏水和漏气 3）焊枪应保证喷出的保护气 流具有良好的保护作用。 4）外形尺寸应具有良好的可达性和可见性。 可分为手工焊枪与自动焊枪；手工焊枪与 TIG 相似，但有两个进口，等离子气进口与冷却气（水）进口； 喷嘴： 、喷嘴的 结构 、 类型 和 尺寸 对等离子弧性能起着决定性作用，其中 喷嘴孔径 和 孔道长度 为两个重要尺寸。 等离子弧焊用焊枪喷嘴 结构 有 单孔喷嘴 、 多孔喷嘴 和 双锥度喷嘴 三种形式。 等离子弧焊常用的压缩喷嘴结构有 圆柱形 和 收敛扩散型 两类；并有 单孔 和 三孔两种喷嘴形式。 等离子弧焊常用喷嘴结构类型有 圆柱单孔型 、 圆柱三孔型 和 收敛扩散单孔型 三种型式。 讲解喷嘴孔径与孔 道长度； 内缩与同心度 内缩长度为孔道长度 +，电极安装一定要保持同心； 等离子弧焊用喷嘴的几何尺寸，直接影响等离子弧的 强弱 、 能量密度 和 稳定性。 供气装置（供水）与 TIG 相似 焊接材料 钨极： 主要采用铈钨，有时也采用锆钨；电极磨成锥形或球形； 填充材料； 与 TIG 相同，在选材方面要根椐母材成份； 气体 ： 等离子气体 与 保护气体 ；保护气体要求惰性气体，等离子气体中如气体不影响焊缝性能可加入活性气体；通常采用氩气，在混合气的选用方面与TIG 相同； 等离子弧焊保护气体的作用是 保护金属 、 对弧柱起到辅助“热收缩”作用。 保护气体常用 氮气 、 CO2气体等；等离子弧焊时，若等离子气中加入适量的 H2，则可增加 熔深 和提高 焊接速度 ；有利于提高 生产率。 等离子焊接工艺参数 起弧与收弧、气体流量、焊接电流、焊接速度、喷嘴距离等； 影响等离子弧稳定性主要因素有 钨极与喷嘴的同心度 、 喷嘴的几何尺寸 、焊接电流和离子气流 和 钨极内缩量 等。 作业： 习题册 小结： 等离子切割工艺参数； 2）等离子弧焊特点； 3）等离子弧焊设备、材料等； 组织： 2分钟 复习导入： 5分钟 等离子切割与其它切割方法导入。 新课讲授： 78 分钟 碳 弧气刨 碳弧气刨 是利用石墨棒或碳棒与刨件之间产生电弧将金属熔化，用压缩空气将其吹掉，实现金属表面加工沟槽的方法。 是电弧切割的一种形式； 碳弧气刨应用； 碳弧气刨广泛用于 清理焊根 、 焊缝缺陷返修 、 刨坡口 、 清理铸件毛刺 、 无法用氧乙炔切割金属 等方面。 碳弧气刨特点 ： 1） 生产效率高；改善了劳动强度；与风铲、砂轮相比，噪声小； 2） 成本低、设备简单；与等离子切割相比； 3） 适用范围广；利用高温熔化而不是氧化，且适用于黑色金属； 4） 使用灵活方便，有利于保证质量；全位置及可达性差的位置操作； 缺点： 烟雾大、噪声大、粉尘污染、弧光辐射， 操作技术要求； 碳弧气碳设备及材料 碳弧气刨系统由电源、气刨枪、碳棒、电缆气管、压缩空气源； 电源 碳弧气刨对电源的要求 ：必须是用直流电源；电源应具有陡降外特性和较好的动特性；电源必须具有较大功率；不可超载运行。 当一台焊机功率不够时，可将两台焊机 并联 应用，但必须保证 两台并联焊机性能一致 ，才能 并联。 气刨枪 碳弧气刨枪要求： 导电性能良好，压缩空气能正确又集中吹出，电极能牢固夹持，更换方便，外壳绝缘良好，重量轻，使用方便。 碳弧气刨枪的作用是 夹持碳棒 、 传导电流 和 输送压缩空气。 碳弧气刨工具是 碳弧气刨枪 ， 它分为 侧面送风式 、 圆周送风式 两种形式，目前使用最广的是 侧面送风式。 侧面送风式：结构简单，碳棒长度调节方便；但只能向左或向右单一方向进行气刨。 侧面送风式碳弧气刨枪，可以夹持扁形碳棒。 圆周送风式：喷嘴与外部工件绝缘，碳棒冷却均匀，适合各位置方向操作；但结构复杂。 圆周送风式碳弧气刨枪，刨槽前无熔渣堆积。 碳棒 碳弧气刨的电极材料一般都多采用镀 铜 实心 碳棒 ，其断面有 圆 形和扁 形。 碳棒外表镀铜主要目的是为了 更好地传导电流。 镀铜实心扁形 碳棒常用于大面积刨槽或刨平面。 碳弧气刨对碳棒的要求是： 能耐高温；导电性能良好； 不易断裂；断面组织细致，灰分少；成本低等。 碳弧气刨工艺参数及影响 工艺参数：电源极性；碳棒直径与电流；刨削速度；压缩空气压力；电弧长度；碳棒倾角；碳棒伸出长度。 1）电源极性 通常采用 直流反接 ；碳弧气刨清理铸件缺陷时，常采用 直流正接 电源； 2）电流与碳棒直径 电流与碳棒直径成正比； I =（ 30~50） d； 碳弧气刨时，碳棒应比刨槽小 24mm左右；其它参数不变情况下， 增加刨削电流，则刨槽的深度 增加 ； 3）刨削速度 与电流和深度相匹配；过快 刨槽深度减小 易短路，夹碳等；刨削速度以 ~。 4）压缩空气压力 碳弧气刨压缩空气压力是由 刨削电流 决定的。 （因为当电流增大时，被熔化的金属量也随着增多，要能迅速吹除熔化金属，就要相应增大压缩空气的压力，达到使熔化金属停留时间不至过长，减小热影响区，达到光滑刨槽表面的目的。 ）碳弧气刨压缩空气压力以 ~ MPa 为宜。 对压缩空气的要求是 应适当控制水分和油。 5）电弧长度 碳弧气刨时，电弧过长，引起 操作 不稳定，甚至 熄弧。 碳弧气刨的电弧长度一般以 1 mm ~2mm 为宜。 （电弧过长将引起操作不稳定，甚至熄弧。 故操作时宜用短弧，以提高生产率和碳棒 利用率。 但电弧太短易产生“夹碳”缺陷。 ） 6）碳棒倾角 （碳棒与工件间的夹角）碳棒与 刨件 沿 刨槽 方向的倾角称为 碳棒倾角； 夹角增大深度 增加 ，速度减速小，手工碳弧气刨采用夹角为 25176。 ~45176。 左右。 7）碳棒外伸长（伸出长度） 碳棒从钳口到电弧端的长度称为 伸出长度。 碳弧气刨碳棒伸出长度 以 80 mm ~100mm为 合适。 （碳棒伸出长度越长，钳口离电弧就越远，压缩空气吹到熔池的风力就不足，不能将熔化金属顺利吹除；另一方面碳棒伸出长度越长，碳棒的电阻也增加，烧损也就越快。 但伸出长度太短会引起操作不方便，故碳棒的伸出长度 以 80 mm ~100mm为宜）。 碳弧气刨技术 碳弧气刨操作前准备： 检查电源极性，按碳棒直径和工件厚度调节电流，调节碳棒伸出长度，检查压缩空气管管路和调节压力，调节风口并使其对准刨槽。 引弧 碳弧气刨引弧时，应先 送风 后 引弧 ，否则易产生 夹碳 和 碳棒烧红 ，电弧引燃瞬间，不宜 拉得过长 以免 熄弧。 过程 碳弧气刨，当电弧引燃后，开始刨削速度宜 慢一点 ，否则易产生 夹碳。 碳弧气刨在刨削过程中，碳棒不应 横向摆动 和 前后往复移动 ，只能 沿刨削方向作直线运动 ；刨削时手把要稳，看好 准线 ，碳棒要端正，倾角应 保持不变 ，调整碳 棒伸出长度时，不应 停止送风 ，以利 碳棒冷却。 收尾 碳弧气刨结束时，应先 断弧 ，并应过几秒钟后才 关闭送风。