新 焊接与切割基础知识PPT学习教案

中能够剧烈燃烧，生成熔渣和放出大量热量的原理而进行的
切割方法。
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第一节 焊接与切割概述
(2)液化石油气切割
天然气直接切割
液化石油气切割的原理与氧-乙炔气割相同。不同的是
液化石油气的燃烧特性与乙炔气不同，所使用的割炬也有所
不同：它扩大了低压氧喷嘴孔径及燃料混合气喷口截面，还
第二节 金属学及热处理知识
（一）晶体与非晶体
概念：原子按一定几何形状作有规律的重复排列的固体 物质—称晶体；非晶体则反之。
特点：晶体—①有熔点；②具有各向异性。如：食盐， 冰，金刚石，金属等。
非晶体—①无熔点；②各向同性。如：玻璃，松 香，沥青等。
晶体与非晶体的区别不在外形，而在内部的原子排列。 原子排列不同，性能也不相同。
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第二章 焊接与切割基础知识
第二节 金属学及热处理知识
一、金属晶体结构的一般知识
不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是同一种 金属材料，在不同的条件下其性能也是不同的。金属性能 的这些差异，从本质上来说，是由其内部结构所决定的。
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固容体的性能：
造成晶格畸变，强度、硬度上升。这种现象称固溶强化。 若溶质原子质量分数（含量）适当，其力学性能高。
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第二节 金属学及热处理知识
（2）金属化合物 概念：合金元素之间发生相互作用而生成的一种具有金
属特性的新相。如 Fe与C→Fe3C
，并用压缩空气将其吹掉，实现切割的方法。
3．激光切割
激光切割
利用激光束的热能实现切割的方法叫激光切割。
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第一节 焊接与切割概述
三、焊接基本概述
(一)焊接与切割技术发展进程概述 焊接技术是随着金属的应用而出现的，古代的焊接方法 主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺，就是 铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折，接合良 好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是 分段钎焊连接而成的。经分析，所用的与现代软钎料成分相 近。
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第一节 焊接与切割概述
5．氩弧焊
氩弧焊
使用氩气作为保护气体的气体保护焊
6．二氧化碳气体保护焊 利用CO2作为保护气体的气体保护焊。
7．混合气体保护焊 由两种或两种以上气体，按一定比例组成的混 合气体作为保护气体的气体保护焊。
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溶剂原子
溶剂原子 溶质原子
溶质原子
a)间隙固溶体 体
b)置换固溶
间隙固溶体
置换固溶体
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第二节 金属学及热处理知识
特征：晶格类型不变，化学成分有限，性能发生变化 （1）晶格仍保持原晶格（溶剂）。 （2）化学成分在一定范围内可改变。 （3）性能随化学成分改变而逐渐变化。
（二）、铁碳合金组织
1、铁素体 碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体称 为铁素体,常用符号F表示。
铁素体特点：
①体心立方晶格
②碳在-Fe中的溶解度也较小
③塑性、韧性较好，强度、硬度较低
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第二节 金属学及热处理知识
2、奥氏体 碳溶于γ-Fe中成的间隙固溶体称为奥氏 体，用符号A表示。
温度 ℃1538
1394
912
结晶过程
δ—Fe 体心立方晶格
γ—Fe 面心立方晶 格
α—Fe体心立方晶格
O
912℃ 转变式： α—Fe → γ—Fe
体心
面心
时间 1394℃ → δ—Fe
体心
或者： γ—Fe —91—2℃α—Fe
面心
体心
体心——2个原子体积 面心——4个原子体积
临界转变温度
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扩大了对吸管圆柱部分孔径。
(3)氢氧源切割
利用水电解氢氧发生器，用直流电将水电解成氢气和氧
气，其气体比例恰好完全燃烧，温度可达2800-3000℃，可
以用于火焰加热。
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第一节 焊接与切割概述
(4)氧熔剂切割 氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利 用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法为氧熔剂切割。
二氧化碳气体保护焊
美国
超声波焊
美国
电子束焊
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前苏联
摩擦焊
美国
爆炸焊
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第一节 焊接与切割概述
（二）焊接与切割的应用
1、焊接 应用范围：造船、电站、汽车、石
油、桥梁、矿山、机械制造、航天、航空等。
2、切割的应用：制造、下料、修理、安装等。
世界每年钢产量的45%要用于生产焊接结构。
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第一节 焊接与切割概述
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1928年 1930年 1935年 1948年 1951年 1951年 1953年 1956年 201219/85/265 年 1957年 1963年
美国
高频感应焊
美国
惰性气体保护焊
美国
埋弧焊
英国
冷压焊
美国
高频电阻焊
前苏联
电渣焊
美国
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第一节 焊接与切割概述
(二)热切割的分类
金属切割过程中加热方法的不同其切割原理也不近相同
，可以把切割方法分为三种类型，即火焰切割、电弧切割、
激光切割。原理如卜：
1．火焰切割原理
(1)氧-乙炔气割
氧-乙炔气割
氧-乙炔气割是利用氧-乙炔预热火焰使金属在纯氧气流
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第二节 金属学及热处理知识
（二）金属晶体结构：
1.晶格 晶格：表示晶体中原子排列形成的空间格子。 2. 晶胞 晶胞：组成晶格最基本的几何单元。
晶
晶
格
胞
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(三）常见晶格的类型
1. 体心立方晶格
体 心立方 晶格
制造一辆小汽车需要焊接5000-12000个焊点，一艘
30万吨油轮要焊1000km长的焊缝，一架飞机的焊点
多大20-30万个。
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第一节 焊接与切割概述
三、 学习焊接与切割安全技术的必要性 1、党和国家对人民生命安全的关心； 2、安全生产的需要； 3、特种作业操作人员安全与身心健康的
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第一节 焊接与切割概述
8．等离子弧焊
等离子弧焊
利用水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能
量密度的等离子弧进行焊接的方法。
9．激光焊
激光焊
以聚集的激光束作为能源轰击焊件产生的热量
进行焊接的方法。
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第一节 焊接与切割概述
10．电子束焊
激光焊
利用加速和聚集的电子束轰击置于真空或非真
铁素体（F）— 碳（C）溶入α-Fe中所形成的固溶体
奥氏体（A）— 碳（C）溶入γ-Fe中所形成的固溶体
分类： 按溶质原子在溶剂中分布情况不同，
分 置换固溶体和间隙固溶体两类
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第二节 金属学及热处理知识
置换固溶体——溶质原子替换晶格上的原子 间隙固溶体——溶质原子溶入晶格原子间隙
2．电弧切割
电弧切割按生成电弧的不同可分为：
(1)等离子弧切割
等离子弧切割
等离子弧切割是利用高温高速的强劲的等离子射流，将
被切割金属部分熔化并随即吹除、形成狭窄的切口而完成切
割的方法。
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第一节 焊接与切割概述
(2)碳弧气割
碳弧气刨切割
碳弧气割是使用碳棒与工件之间产生的电弧将金属熔化
3. 密排六方晶格
特点：硬度高、脆性大。如：锌 (Zn) , 镁(Mg), 镉(Cd)等金属。
a=b＜c
密 排六方 晶格
C
（ 晶胞原 子数示 意图）
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（ 刚性模 型）
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b
a
密排六方晶格
（ 晶格类 型）
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第二节 金属学及热处理知识
（四）金属的同素异构转变
新 焊接与切割基础知识
会计学
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第一节 焊接与切割概述
2．焊条电弧焊
焊条电弧焊
用手工操纵焊条进行电弧焊接
3．埋弧焊
埋弧焊
电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。
4．气体保护电弧焊
气体保护电弧焊
用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区
的电弧焊(如氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、混合气
体保护焊等)
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需要。
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第一节 焊接与切割概述
学习焊接安全技术的目的 在于使有关的管理人员、操作人员掌握焊接切割操作
的 基本原理，操作安全及安全防护的方法，严格执行国 家《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》及各项有 关安全操作规程，保证安全生产以及遇到紧急情况时能及 时作出适当处理，从而保护操作者自己和周围人员及厂房 设备不遭受到损害。
特点：b 较好。 如：＜912℃ Fe, Cr, Mo, V等。
2. 面心立方晶格
面 心立方 晶格
体心立方晶格
特点： 较好。 如： ＞912℃ Fe ,Cu, Al 等金属。
含有2个原子 体积组成。
含有4个原子 体积组成。
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面心立方晶格
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第二节 金属学及热处理知识
奥氏体特点：
①面心立方晶格
②溶碳能力较强
③硬度较低、塑性较高，适用于压力加工成型。
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3、渗碳体 铁与碳形成的金属化合物Fe3C称为渗碳体，用Fe3C表示。
渗碳体特点： ①c=6.69％，熔点为1227℃ ②晶体结构：复杂的间隙化合物。 ③硬度很高，但塑性和韧性几乎等于零。
举例： 观察现象 加热时铁丝伸长， 到912℃开始收缩。 若冷却时从1000 ℃到 912 ℃出现伸长现象 。
铁丝
标尺 支架
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概念：在固态下随温度发生变化，其晶格类型
发生转变的现象——同素异构转变。
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冷却曲线：
纯铁固态下, 在不同温度范 围内将呈现出 不同的晶格形 态，这种现象 称为同素异晶 转变。
化合物：两种元素的原子按一定的比例相结合具有新的 晶体结构，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的。 29
机械混合物：固溶体和化合物均为单项的合金，若合金
是有两种不同的晶体结构彼此机械混合组成，称为机械混合
物。
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第二节 金属学及热处理知识
产生具有优良的使用性能和工艺性能方面的新材料
（特出的物理、化学性能）。
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第二节 金属学及热处理知识
1、固溶体
概念：溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的一种均匀固体。 如；糖水 水—溶剂，糖—溶质。
部分碳溶于铁的晶格间隙，铁的晶格类型不变（有一 定的畸变）。
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第一节 焊接与切割概述
焊接安全技术研究的主要内容
防火、防爆、防触电的三防工作； 对有害烟 尘、有毒气体、磁场、辐射、弧光、烫伤、 噪声、放射物等的防护； 以及环境和外界伤害的防护。
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第一节 焊接与切割概述
战国时代河南辉县出土铜器
400年前宋代《天工开物》
1885年
俄国
1886年
美国
1892年
俄国
1892年
法国
1895年
德国
1901年
法国
1909年
瑞士
1927年
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美国
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钎焊 锻焊 碳弧焊 电阻焊 金属电极电弧焊 氢氧焊 热剂焊 氧乙炔焊 金属喷涂 原子氢焊
空的焊件所产生的热能进行焊接的方法
1特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。
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第一节 焊接与切割概述
12．电渣焊
电渣焊
利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊
接的方法。
13．原子氢焊 分子氢通过两个钨极之间的电弧热分解成原子 氢。当其在焊件表面重新结合为分子氢时放出热量 。以此为主要热源进行焊接的方法。
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第二节 金属学及热处理知识
二、 合金的基本概念
1、合金 ——由两种或两种以上金属元素或者金属元 素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。 金属特性：导电性、导热性、塑性、光泽。
例如：钢铁合金：Fe＋C＋Mn＋Si、
铝合金：（Al＋Mg＋Mn）、（Al＋Ze＋Mn）、
铜合金：（Cu＋Zn）、（Cu＋Sn）、（Cu＋Ni）等。