焊接工艺与设备资料

焊接工艺与设备资料内容摘要：

压主要影响焊缝的熔深。 （ ） 一般埋弧焊不能进行全位置的焊接。 （ ） 气割过程中发生回火现象时，应先关闭氧气，再关闭乙炔。 （ ） 三、 问答题 埋弧焊与焊条电弧焊相比具有哪些优、缺点。 简述气割操作过程和注意事项。 课后记： 28 第十讲 167。 31 熔化极 气体保护焊概述 教学目的 ： 熔化极气体保护焊的基本概念 熔化极气体保护焊的分类 熔化极气体保护焊的应用 教学重点 ：熔化极气体保护焊的 特点及应用 教学难点 ：气体保护焊的工作原理 教学过程 ： 复习 提问： 常用的焊接方法 有哪些。 一、熔化极气体保护焊的过程 采用可熔化的焊丝与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。 1．熔化极气体保护焊的分类 ： 根据保护气体种类和焊丝形式的不同 进行分类。 熔化极气体保护焊 实心焊丝 管状焊丝 惰性气体 氧化性混合 CO2 气体 管状焊丝 保护焊 气体保护焊 保护焊 气体保护焊 (MIG焊 ) (MAG 焊 ) (CO2焊 ) (FCAW焊 ) Ar Ar+He He Ar+O2 Ar+CO2 CO2 CO2+O2 CO2 CO2+Ar Ar+CO2+O2 29 按操作方式，分为自动焊和半自动焊两大类。 2．熔化 极气体保护焊的特点 熔化极气体保护焊与渣保护焊方法（如焊条电弧焊和埋弧焊）相比较，在工艺上、生产率与经济效果等方面有着下列优点： （ 1）气体保护焊是一种明弧焊。 焊接过程中电弧及熔池的加热熔化情况清晰可见，便于发现问题与及时调整，故焊接过程与焊缝质量易于控制。 （ 2）气体保护焊在通常情况下不需要采用管状焊丝，所以焊接过程没有熔渣，焊后不需要清渣，省掉了清渣的辅助工时，降低了焊接成本。 （ 3）适用范围广，生产效率高，易进行全位置焊及实现机械化和自动化。 不足之处：焊接时采用明弧和使用的电流密度大，电弧光辐射较强 ；其次，是不适于在有风的地方或露天施焊；设备较复杂。 3．熔化极气体保护焊应用 （ 1）适用的焊材： 适用于焊接大多数金属和合金，最适于焊接碳钢和低合金钢、不锈钢、耐热合金、铝及铝合金、铜及铜合金及镁合金。 对于高强度钢、超强铝合金、锌含量高的铜合金、铸铁、奥氏体锰钢、钛和钛合金及高熔点金属，熔化极气体保护焊要求将母材预热和焊后热处理，采用特制的焊丝，控制保护气体要比正常情况更加严格。 对低熔点的金属如铅、锡和锌等，不宜采用熔化极气体保护焊。 表面包覆这类金属的涂层钢板也不适宜采用这类焊接方法。 （ 2）板厚： 可焊 接的金属厚度范围很广，最薄约 1mm，最厚几乎没有限制。 30 （ 3） 焊接位置 ： 适应性也较强， 平焊和横焊时焊接效率最高。 小结： 熔化极气体保护焊的基本概念 熔化极气体保护焊的分类 熔化极气体保护焊的应用 作业： 课后记： 第十一讲 167。 32 熔化极惰性气体保护焊（ MIG 焊） 教学目的 ： MIG 焊的原理及特点 MIG 焊 所用材料 MIG 焊 工艺 教学重点 ： MIG 焊的原理及 特点及应用 教学难点 ： MIG 焊 工艺 教学过程 ：复习提问： 熔化极气体保护焊的分类。 1． MIG 焊的特点 31 熔化极惰性气体保护焊是以连续送进的焊丝作为熔化电极，采用惰性气体作为保护气的电弧焊方法，简称 MIG 焊。 具 有以下特点： （ 1）采用 Ar、 He 或 Ar + He 作为保护气体，几乎可焊接所有金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、铜及铜合金等有色金属。 （ 2）由于用焊丝作电极，可采用高密度电流，因而母材熔深大，填充金属熔敷速度快，用于焊接铝、铜等金属厚板时生产率比 TIG 焊 (钨极惰性气体保护焊 )高，焊件变形比 TIG 焊小。 （ 3） MIG 焊可采用直流反接，焊接铝及 铝合金时有良好的“阴极破碎”作用。 （ 4） MIG 焊焊接铝及铝合金时，亚射流电弧的固有自调节作用较为显著。 2． MIG 焊的保护气体和焊丝 （ 1）保护气体 、 He， b. Ar+He 的混合气体。 其中， Ar 和 He 按一定比例混合使用时，可获得兼有两者优点的混合气体。 特别适合 焊接铝及其合金、铜及其合金等热敏感性的高导热材料。 氮气可用于铜及其合金的焊接。 N2 可单独使用，也常与 Ar 混合使用。 N2 来源广泛，价格便宜，焊接成本低；但焊接时有飞溅，外观成形不如 Ar + He保护时好。 （ 2）焊丝 焊丝直径一般在 ～。 焊丝直径越小，焊丝的表面积与体积的比值越大，杂质相对较多 ， 可能引起气孔、裂纹等缺陷。 因此，焊丝使用前必 32 须经过严格的清理。 MIG 焊的焊接工艺 （ 1）焊前准备 焊前准备主要有设备检查、焊件坡口的准备、焊件和焊丝表面的清理以及焊件组装等。 焊前表面清理工作是焊前准备工艺的重点。 1）化学清理 化学清理方式随材质不同而异。 例如铝及其合金焊前先进行脱脂去油清理，然后用 NaOH 溶液进行脱氧处理，再用 HNO3 溶液酸洗光化，其清理工序可参见有关手册。 2）机械清理 机械清理有打磨、刮削和喷砂等，用以清理 焊件表面的氧化膜。 对于不锈钢或高温合金焊件，常用砂纸磨或抛光法 ； 对于铝合金，用细钢丝轮、钢丝刷或刮刀。 机械清理方法生产率较低。 （ 2）工艺参数 MIG 焊的主要焊接工艺参数是：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、喷嘴直径、氩气流量等。 喷嘴孔径为 20mm 左右，氩气流量约在 30～ 60L/min 范围内。 电流种类和极性，则采用直流反接，有利于电弧稳定，并充分发挥“阴极破碎”作用。 MIG 焊可以进行半自动焊接或自动化的焊接，其应用范围较广。 MIG 焊 应用： （ 1）焊材： 主要用于铝、镁、铜、钛及其合金和不锈钢的 焊接。 （ 2）板厚： 在实际生产中， 一般为 2mm 以下的 薄 板。 （ 3） 焊接位置 ： 可以实现各种位置的焊接。 33 小结： MIG 焊的原理及特点 MIG 焊 所用材料 MIG 焊 工艺 作业： 课后记： 第十 二 讲 167。 33 熔化极活性气体保护焊（ MAG 焊） 教学目的 ： MAG 焊的原理及特点 MAG 焊 所用材料 MAG 焊 工艺 教学重点 ： MAG 焊的原理及 特点及应用 教学难点 ： MAG 焊 工艺 教学过程 ：复习提问： MIG 焊主要用于哪些场合。 1． MAG 焊的特点 熔化极活性气体保护焊是采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如O CO2 等作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方法，简称 MAG 焊。 采用活性混合气体作为保护气体具有下列作用： （ 1）提高熔滴过渡的稳定性。 （ 2）稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性。 （ 3）改善焊缝熔深形状及外观成形。 （ 4）增大电弧的热功率。 34 （ 5）控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷。 （ 6）降低焊接成本。 MAG 焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头，可用于各种位置 的焊接，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属材料的焊接。 2． MAG 焊常用气体及适用范围 （ 1） Ar + O2 Ar 中加入 O2 的活性气体可用于碳钢、不锈钢等高合金钢和高强度钢的焊接。 其最大的优点是克服了纯 Ar 保护焊接不锈钢时存在的液体金属粘度大、表面张力大而易产生气孔，焊缝金属润湿性差而易引起咬边，阴极斑点飘移而产生电弧不稳等问题。 焊接不锈钢等高合金钢及强度级别较高的高强度钢时， O2 的含量（体积）应控制在 1%～ 5%。 用于焊接碳钢和低合金结构钢时，Ar 中加入 O2 的含量可达 20%。 （ 2） Ar + CO2 这种气体被用来焊接低碳钢和低合金钢。 常用的混合比（体积）为 Ar80% + CO220%，它既具有 Ar 弧电弧稳定、飞溅小、容易获得轴向喷射过渡的优点，又具有氧化性。 克服了氩气焊接时表面张力大、液体金属粘稠、阴极斑点易飘移等问题，同时对焊缝蘑菇形熔深有所改善。 （ 3） Ar + CO2 + O2 用 Ar80% + CO215% + O25%混合气体（体积比）焊接低碳钢、低合金钢时，无论焊缝成形、接头质量以及金属熔滴过渡和电弧稳定性方面都比上述两种 35 混合气体要好。 3． MAG 焊焊接工艺 MAG 焊的工艺内容和工艺参 数的选择原则与 MIG 焊相似。 焊前清理 没有 MIG 焊要求那么严格。 MAG 焊主要适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属的焊接，尤其在不锈钢的焊接中得到广泛的应用。 小结： MAG 焊的原理及特点 MAG 焊 所用材料 MAG 焊 工艺及应用 作业： 课后记： 第十 三 讲 167。 34 CO2 气体保护焊（ 一 ） 教学目的 ： CO2 气保焊 原理、 特点及应用 36 教学重点 ： CO2 气保焊特点 及应用 教学难点 ： 同上 教学过程 ：提问： 气体保护焊的特点。 一、 CO2 气体保护焊的原 理、特点及应用 CO2 气体保护焊的原理及分类 利用 CO2 作为保护气体的一种 熔化极气体保护电弧焊方法，简称 CO2 焊。 其工作原理如图所示，电源的两输出 端分别接在焊枪和焊件上。 盘状焊丝由送 丝机构带动，经软管和导电嘴不断地向电 弧区域送给；同时， CO2 气体以一定的压 力和流量送入焊枪，通过喷嘴后，形成一股保护气流，使熔池和电弧不受空气的侵入。 随着焊枪的移动，熔池金属冷却凝固而成焊缝，从而将被焊的焊件连成一体。 焊按所用的焊丝直径不同，可为细丝 CO2 气体保护焊 (焊丝直径≤1． 2mm)及粗丝 CO2 气体保护焊 (焊丝直径≥ 1． 6mm)。 CO2 半自动焊和 CO2 自动焊，目前细丝半自动 CO2焊工艺比较成熟，因此应用最广。 CO2 气体保护焊的特点 ①焊接成本低 CO2 气体来源广、价格低，而且消耗的焊接电能少，因而 CO2 气体保护焊的成本低。 37 ②生产率高 因 CO2 气体保护焊的焊接电流密度大，熔敷速度加快；焊后没有焊渣。 生产率比焊条电弧焊高 1～ 4 倍。 ③抗锈能力强对铁锈的敏感性不大，因此焊缝中不易产生气孔。 而且焊缝含氢量低，抗裂性能好。 ④焊接变形小 电弧热量集中，同时 CO2 气流具有较 强的冷却作用，焊接热影响区和焊件变形小，宜于薄板焊接。 ⑤操作性能好 因是明弧焊，可以看清电弧和熔池情况，便于掌握与调整，也有利于实现焊接过程的机械化和自动化。 CO2 气体保护焊 的 缺点 ： ①如使用大电流焊接时，焊缝表面成形较差，飞溅较多； ②不能焊接容易氧化的有色金属材料； ③很难用交流电源焊接及在有风的地方施焊。 应用： （ 1） 被焊材质 ： 可以焊接碳钢和低合金钢； （ 2）工件厚度： 采用细丝、短路过渡的方法，可以焊接薄板；采用粗丝、熔滴过渡的方法，可以焊接中、厚板； （ 3） 焊接位置 ： 全位置 、 平焊、横角焊 及其他空间位置的焊接。 但是， CO2 气体保护焊也存在一些缺点，如使用大电流焊接时，焊缝表面成形较差，飞溅较多；不能焊接容易氧化的有色金属材料；很难用交流电源焊接及在有风的地方施焊。 38 小结： CO2 气体保护焊 原理； CO2 气体保护焊 特点； CO2 气体保护焊 应用。 作业： 课后记： 第十四讲 167。 34 CO2 气体保护焊（二） 教学目的 ： CO2 气保焊 的冶金 特点 教学重点 ： CO2 气保焊 的飞溅问题。