初级电焊工知识要求

第一部分初级电焊工知识要求
第一章识图知识
第一节正投影的基本原理
一、投影的基本知识
通常把空间物体的形象在平面上表达出来的方法称为投影法。

而在平面上所得到的图形称为该物体在此平面上的投影。

要获得物体的投影图，必须具备光源、被投影对象和投影面。

调整这三个条件又可得到不同种的投影图。

1、中心投影投影线从投影中心点发出，投影线互不平行，用这种方法进行投影叫中心投影，用中心投影法得到的图形不能反映物体的真实大小，故机械图样不采用中心投影。

2、正投影当投影线互相平行，并与投影面垂直时，物体在投影面上所得的投影，称正投影，由于用正投影法能获得物体的真实形状，且绘制方法也较简单，已成为机械制图的基本原理与方法。

二、三视图
1、一面视图将长方体的前后两面平行于投影面放置，从前往后看，即可在投影面上得到一个矩形的视图，这个视图称为主视图。

2、两面视图在一面视图的基础上再增加一个与原投影面垂直且水平放置的新投影面。

由于在新投影面上的视图位于主视图的下方，故称为俯视图，投影面上的投影：长方体与其相对应的为矩形，而三棱柱为三角形，所以两面视图比一面视图更易区分出物体的形状。

但某些情况下仍难区分出物体的空间形状，
3、三面视图在前两者的基础上，再增加一个侧投影面，使它与前两个投影面都相互垂直，并位于两个投影面的右端，物体在新投影面上所得的视图是从左往右看，故称为左视图。

所以三面视图更能表达物体的形状和特征。

把三个投影面及其投影旋转展开，俯视图确定了物体前、后、左、右四个不同部位，反映了物体的宽度和长度。

左视图确定了物体前、后、上、下四个不同部位，表达了物体的高度和宽度。

由此可得出下列投影规律：
主、俯视图长对正；
主、左视图高齐平；
俯、左视图宽相等。

第二节简单零件剖视图的表达方法
一、剖视图
1、剖视图的形成在视图中，对零件内部看不见的结构形状用虚线表示，当零件内部结构比较复杂时，在视图上就会有较多的虚线，有时甚至与外形轮廓线相互重叠，使图形很不清楚，增大看图困难。

为避免上述情况，采用剖视的方法来表达零件的内部结构形状，即采用假想的剖切面将零件剖开，移去观察者与剖切面之间的部分，将余下部分投影面投影，所得的视图称为剖视图。

2、看剖视图的要点
（1）找剖切面位置。

剖切面位置常常选择零件的对称平面或某一轴线。

（2）明确剖视图是零件剖切后的可见轮廓的投影。

（3）看剖面符号。

当图中的剖面符号是与水平方向成45º的细实线时，则知零件是金属材料。

（4）剖视图上通常没有虚线。

3、剖视图标注
（1）剖切位置通常以剖切面与投影面的交线表示剖切位置。

在它的起迄处用加粗的短实线表示，但不与图形轮廓线相交。

（2）投影方向在剖切位置线的两端，用箭头表示剖切后的投影方向。

（3）剖视图名称在箭头的外侧用相同的大写拉丁字母标注，并在相应的剖视图上标出“×—×”字样，若在同一张图上有若干个剖视图时，其名称的字母不得重复。

二、常见剖视图的识读
常见的剖视图有全剖视图、半剖视图和局部剖视图。

1、全剖视图用剖切平面把零件完全地剖开后所得的剖视图，称为全剖视图。

2、半剖视图在具有对称平面的零件上，用一个剖切平面将零件剖开，去掉零件前半部分的一半，一半表达外形，一半表达内形，这种一半剖视一半视图的组合图形，称为半剖视图。

3、局部剖视图在零件的某一局部，用一个剖切平面将零件的局部剖开，表达其内部结构，并以波浪线分界以示剖切范围，这种剖视图称为局部剖视图。

第三节常用零件的规定画法及代号标注
一、螺纹的规定画法与标注方法
1、螺纹图形的表示方法螺纹图形按国标规定，可采用简化画法表示，无需按真实投影作
图。

2、常用螺纹的标注方法（P7）
二、键、销的标注方法(P9)
三、齿轮的表示方法（P11）
四、滚动轴承的表示方法（P12）
第四节简单装配图的识图知识
一、装配图的作用和内容
1、装配图的作用装配图是表达机器或零部件的工作原理、结构形状和装配关系的图样。

在产品制造中，装配图是制定装配工艺规程，进行装配和零部件检验的技术依据；在使用或维修机器时，需要通过装配图了解机器的构造；进行技术交流、引进先进设备时，装配图更是必不可少的技术资料。

2、装配图的内容一张完整的装配图应有以下几方面的内容：
（l）一组视图用以说明机器或部件的工作原理、结构特点、零件之间的相对位置、装配连接关系等。

（2）必要的尺寸表示机器或部件规格以及装配、检验、运输安装时所必须的一些尺寸。

（3）技术要求说明机器或部件的性能，是装配、调整和使用时必须满足的技术条件。

一般用文字或符号注写在图中适当位置。

（4）标题栏、明细表和零件序号说明机器或部件所包含的零件名称、零部件序号、数量和材料以及厂名等。

二、装配图的视图表达
零件图中视图的各种表达方法都适用于装配图，但装配图还有其规定画法和特殊表达方法。

1、规定画法
（1）剖视图中实心件和连接件的表达对于连接件（螺钉、螺栓、螺母、垫圈、键销等）和实心件（轴、手柄、连杆等），当剖切面通过基本轴线或对称面时，这些零件均按不剖处理。

当需要表达零件局部结构时，可采用局部视图。

（2）接触表面和非接触表面的区分凡是有配合要求的两零件的接触表面，在接触处只画一条线来表示。

非配合要求的两零件接触面，即使间隙很小，也必须画两条线。

（3）剖面线方向和间隔用剖面线倾斜方向相反或一致、间隔不等来区分表达相邻的两个零件。

剖面厚度在2mm以下的图形，允许用涂黑来代替剖面符号。

2、特殊表达方法
（1）假想画法在装配图上，当需要表示某些零件的运动范围和极限位置时，可用双点划线画出该零件在极限位置的外形图。

当需要表达本部件与相邻部件的装配关系时，可用双点划线画出相邻部分的轮廓线。

（2）零件的单独表示法在装配图中，可用视图、剖视图或剖面单独表达某个零件的结构形状，但必须在视图上方标注对应的说明。

（3）拆卸画法在装配图中，可假想沿某些零件结合面选取剖切平面或假想把某些零件拆卸后绘制表达，需要说明时加标注“拆去××等”。

（4）简化画法
1）对于装配图中螺栓连接件零件组，允许只画一处以标明序号，其余的以点划线表示中心位置即可。

2）装配图中的标准件，如滚动轴承的一边应用规定表示法，而另一边允许用交叉细实线表达；螺母上的曲线允许用直线替代简化；零件的圆角、倒角、退刀槽不在装配图中表示。

三、识进装配图的方法和步骤
识读装配图的目的主要是了解机器或部件的名称、作用、工作原理、零件之间的装配关系、各零件的作用、结构特点、传动路线、装拆顺序和技术要求等。

1、看标题栏和明细表，作概括了解
2、分析视图分析整个装配图上有哪些视图，采用什么剖切方法，表达的重点是什么，反映了哪些装配关系，零件之间的连接方式如何，视图间的投影关系等。

3、分析零件主要是了解零件的主要作用和基本形状，以便弄清装配体的工作原理和运动情况（是移动还是转动）。

4、分析配合关系根据装配图上标注的尺寸，区别哪些零件有配合要求，属何种基准制，何种配合类别及配合精度等。

5、定位与调整分析零件之间的面，哪些是彼此接触的，是怎样定位的，有没有间隙需要调整，怎样调整。

6、连接与固定分清零件之间是用什么方式连接固定的，是可拆还是不可拆。

7、密封与润滑要弄清运动件的润滑、及其贮油装置、进出油孔和输油油路。

采用什么方式密封。

8、装拆顺序应了解装拆顺序，以验证设计意图及结构是否合理。

9、了解技术要求包括组装后的检测技术指标、使用时对工作条件的要求等。

第五节焊接装配图及焊缝符号表示方法
一、焊接装配图的特点
通常所指的焊接装配图就是指实际生产中的产品零部件或组件的工作图。

它与一般装配图的不同在于图中必须清楚表示与焊接有关的问题，如坡口与接头形式、焊接方法、焊接材料型号和焊接及验收技术要求等。

通常图中涉及的焊接工艺文件有：
1．典型工件制造的工艺守则。

2．焊接方法的工艺守则。

3．施焊的工艺评定编号。

二、焊缝符号的表示方法
焊缝符号一般由基本符号和指引线组成。

必要时可加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。

焊缝符号表示法：
1、基本符号：它是表示焊缝横截面形状的符号。

见表1—6（P17）。

2、辅助符号：它是表示焊缝表面形状特征的符号。

见表1—7。

应用示例见表1—8（P18）。

3、补充符号：它是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号。

见表1—9（P19）。

4、符号在图样上的位置：完整的焊缝表示方法除了基本符号、辅助符号、补充符号外，还包括指引线、一些尺寸符号及数据。

指引线由带箭头的指引线和两条基准线（一条为实线，一条为虚线）两部分组成。

焊缝符号在指引线上的标注方法见表1—11（P20）。

5、焊缝尺寸符号：见表1—12。

示例见表1—13。

（P20—21）
第二章常用金属材料的一般知识
第一节常用金属材料的物理、力学性能
一、常用金属材料的物理性能
1、密度某种物质单位体积的质量称为该物质的密度。

金属的密度即是单位体积金属的质量。

表达式如下：
ρ=m/V
式中ρ——物质的密度，kg／m3；
m——物质的质量，kg；
V——物质的体积，m3。

密度是金属材料的特性之一。

金属材料的密度直接关系到由它所制成设备的自重和效能。

一般密度小于5×103kg/m3的金属称为轻金属，密度大于5×103kg/m3的金属称为重金属。

2、熔点纯金属和合金从固态向液态转变时的温度称为熔点。

纯金属都有固定的熔点。

合金的熔点决定于它的成分。

3、导热性金属材料传导热量的性能称为导热性。

导热性的大小通常用热导率来衡量。

热导率符号是λ，热导率越大，金属的导热性越好。

银的导热性最好，铜、铝次之。

合金的导热性比纯金属差。

导热性是金属材料的重要性能之一，在制订焊接、铸造和热处理工艺时，必须考虑材料的导热性，防止金属材料在加热或冷却过程中形成过大的内应力，以免金属材料变形或破坏。

4、热膨胀性金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。

一般来说金属受热时膨胀而体积增大，冷却时收缩而体积缩小。

热膨胀的大小用线胀系数αt和体胀系数αV表示。

计算公式如下：
αt=（l2- l1）/Δt l1
式中αt——线胀系数，1/K或1／℃；
l1——膨胀前长度，m；
l2——膨胀后长度，m；
Δt——温度变化量Δt =t2-t1；，K或℃。

体胀系数近似为线胀系数的3倍。

在实际工作中考虑热胀性的地方很多，例如异种金属焊接时要考虑它们的热胀系数是否接近，否则会因热胀系数不同，使金属构件变形，甚至损坏。

5、导电性：金属材料传导电流的性能称为导电性。

衡量金属材料导电性的指标是电阻率ρ，电阻率越小，金属导电性越好。

金属导电性以银为最好，铜、铝次之。

合金的导电性比纯金属差。

6、磁性：金属材料在磁场中受到磁化的性能称为磁性。

根据金属材料在磁场中受到磁化程度的不同，可分为铁磁材料（如：铁、钴等）、顺磁材料（如：锰、铬等）、抗磁性材料（如：铜、锌等）三类。

铁磁材料在外磁场中能强烈地被磁化；顺磁材料在外磁场中，只能微弱地被磁化；抗磁材料能抗拒或削弱外磁场对材料本身的磁化作用。

工程上实用的强磁性材料是铁磁材料。

磁性与材料的成分和温度有关，不是固定不变的。

当温度升高时，有的铁磁材料会消失磁性。

二、常用金属材料的力学性能
所谓力学性能是指金属在外力作用时表现出来的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。

表示金属材料各项力学性能的具体数据是通过在专门试验机上试验和测定而获得的。

1、强度：是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和破裂的能力。

抵抗能力越大，金属材料的强度越高。

强度的大小通常用应力来表示，根据载荷性质的不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。

在机械制造中常用抗拉强度作为金属材料性能的主要指标。

（1）屈服强度钢材在拉伸过程中当载荷不再增加甚至有所下降时，仍继续发生明显的塑性变形现象，称为屈服现象。

材料产生屈服现象时的应力，称为屈服强度。

用符号бs表示。

其计算方法如下：
бs=F s/S0
式中F s——材料屈服时的载荷，N；S。

——试样的原始截面积，mm²。

有些金属材料（如高碳钢、铸钢等）没有明显的屈服现象，测定很困难。

在此情况下，规定以试样长度方向产生0.2%塑性变形时的应力作为材料的“条件屈服强度”，或称屈服极限。

用σ0.2表示。

屈服强度标志着金属材料对微量变形的抗力。

材料的屈服强度越高，表示材料抵抗微量塑性变形的能力越大，允许的工作应力也越高。

（2）抗拉强度钢材在拉伸时，材料在拉断前所承受的最大应力，称为抗拉强度。

用符号σb 表示。

其计算方法如下：
σb=F b/S0
式中F b——试样破坏前所承受的最大拉力，N；S0——试样原始横截面积，mm²。

抗拉强度是材料在破坏前所能承受的最大应力。

σb的值越大，表示材料抵抗拉断的能力越大。

它也是衡量金属材料强度的重要指标之一。

其实用意义是：金属结构件所承受的工作应力不能超过材料的抗拉强度，否则会产生断裂，甚至造成严重事故。

2、塑性:断裂前金属材料产生永久变形的能力，称塑性。

一般用拉伸试棒的延伸率和断面收缩率来衡量。

(1)延伸率试样拉断后的标距长度伸长量与试样原始标距长度的比值的百分率，称为延伸率，用符号δ来表示。

其计算方法如下：
δ=(L1-L0)/ L0×100％
式中L1——试样拉断后的标距长度，mm；L0——试样原始标距长度，mm。

（2）断面收缩率试样拉断后截面积的减小量与原截面积之比值的百分率，用符号Ψ表示。

其计算方法如下：
ψ=(S0-S1)/ S0×100％
式中S0——试样原始截面积，mm²；S1——试样拉断后断口处的截面积，mm²。

δ和Ψ的值越大，表示金属材料的塑性越好。

这样的金属可以发生大量塑性变形而不破坏。

（3）冷弯试验在船舶、锅炉、压力容器等工业部门，由于有大量的弯曲和冲压等冷变形加工，因此常用冷弯试验来衡量材料在室温时的塑性。

将试样在室温下按规定的弯曲半径进行弯曲，在发生断裂前的角度，叫做冷弯角度，用α表示，其单位为度。

冷弯角度越大，则钢材的塑性越好。

3、硬度材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。

硬度是衡量钢材软硬的一个指标，根据测量方法不同，其指标可分为布氏硬度（HBS）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）。

依据硬度值可近似地确定抗拉强度值。

4、冲击韧性金属材料抗冲击载荷不致被破坏的性能，称为韧性。

它的衡量指标是冲击韧性值。

冲击韧性值指试样冲断后缺口处单位面积所消耗的功，用符号αk表示。

αk值越大，材料的韧性越好；反之，脆性越大。

材料的冲击韧性值与温度有关，温度越低，冲击韧性值越小。

5、疲劳强度金属材料在无数次重复交变载荷作用下，而不致破坏的最大应力，称为疲劳强度。

实际上并不可能作无数次交变载荷试验，所以一般试验时规定，钢在经受106～107次，有色金属经受107～108次交变载荷作用时不产生破裂的最大应力，称为疲劳强度，符号是σ-1。

6、蠕变在长期固定载荷作用下，即使载荷小于屈服强度，金属材料也会逐渐产生塑性变形的现象称蠕变。

蠕变极限值越大，材料的使用越可靠。

温度越高或蠕变速度越大，蠕变极限就越小。

第二节常用金属材料的牌号、性能和用途
一、碳素结构钢的牌号、性能和用途
碳素钢简称碳钢，是指含碳量小于2.11%的铁碳含金。

碳钢中除含有铁、碳元素外，还有少量硅、锰、硫、磷等杂质。

碳素钢比合金钢价格低廉，产量大，具有必要的力学性能和
优良的金属加工性能等，在机械工业中应用很广。

1、分类常用的分类方法有以下几种：
（1）按钢的含碳量分类
①低碳钢含硫量<0.25%；
②中碳钢含碳量0.25%～0.60%；
③高碳钢含碳量＞0.60%。

（2）按钢的质量分类根据钢中有害杂质硫、磷含量多少可分为：
①普通质量钢S≤0.05%，P≤0.045%；
②优质钢S≤0.035%，P≤0.035%；
③高级优质钢S≤0.025%，P≤0.025%。

④特级质量钢S<0.015%，P<0.025%。

（3）按钢的用途分类
①结构钢主要用于制造各种机械零件和工程结构件，其含碳量一般都小于0.70%。

②工具钢主要用于制造各种刀具、模具和量具，其含碳量一般都大于0.70%。

2、普通碳素结构钢因价格便宜，产量较大，大量用于金属结构和一般机械零件。

碳素结构钢的牌号由代表屈服点的拼音字母“Q”、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部分按顺序组成。

3、优质碳素结构钢一般用来制造重要的机械零件。

使用前一般都要经过热处理来改善力学性能。

优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢平均含碳量的万分之几，例如45表示平均含碳为0.45%的优质碳素结构钢。

优质碳素结构钢根据钢中含锰量不同，分为普通含锰钢（Mn<0.80%）和较高含锰量钢（Mn=0.70%～1.20%）两组。

较高含锰量钢在牌号后面标出元素符号“Mn”或汉字“锰”。

若为沸腾钢或为了适应各种专门用途的某些专用钢，则在牌号后面标出规定的符号。

08～25钢含碳量低，属低碳钢。

这类钢的强度、硬度较低，塑性、韧性及焊接性良好，主要用于制作冲压件，焊接结构件及强度要求不高的机械零件及渗碳件。

30～55钢属于中碳钢。

这类钢具有较高的强度和硬度，其塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低，切削性能良好。

这类钢经调质后，能获得较好的综合性能。

主要用来制造受力较大的机械零件。

60钢以上的牌号属高碳钢。

这类钢具有较高的强度、硬度和弹性，但焊接性不好，切削性稍差，冷变形塑性低。

主要用来制造具有较高强度、耐磨性和弹性的零件。

含锰量较高的优质碳素结构钢，其用途和上述相同牌号的钢基本相同，但淬透性稍好，可制作截面稍大或要求力学性能稍高的零件。

三、合金钢的牌号、性能和用途
合金钢是在碳钢的基础上，为了获得特定的性能，有目的地加入一种或多种合金元素的钢。

加入的元素有硅、锰、铬、镍、钨、铝、钒、钛及稀土等元素。

1、分类及编号
（1）按用途分类
合金结构钢用于制造机械零件和工程结构的钢；
合金工具钢用于制造各种加工工具的钢；
特殊性能钢具有某种特殊物理、化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。

（2）按所含合金元素总含量分类
低合金钢合金元素总含量＜5%；
中合金钢合金元素总含量5%～10%；
高合金钢合金元素总含量＞10%。

2、合金钢的性能特点
（1）普通低合金结构钢普通低合金结构钢虽然是一种低碳(C>0.02%)，低合金（一般合金元素总量<3%）的钢，由于合金元素的强化作用，这类钢比相同含碳量的碳素结构钢的强度（特别是屈服点）要高得多，并且有良好的塑性、韧性、耐蚀性和焊接性。

广泛用来制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、输油（气）管道和大型钢结构。

（2）不锈钢不锈钢是具有抗大气、酸、碱、盐等腐蚀作用的不锈耐酸钢的统称。

通常是在大气中能抵抗腐蚀作用的钢，称不锈钢。

在较强腐蚀介质中能抵抗腐蚀作用的钢，称耐酸钢。

要达到不锈耐蚀的目的，必须使钢的含Cr≥13%。

①马氏体型不锈钢具有较高的抗拉强度，较好的热加工性和良好的切削加工性，但冷冲压性和焊接性较差，耐蚀性较其他不锈钢差。

焊后应力较大，必须在几小时内进行退火。

②铁素体型不锈钢这类钢从室温加热到高温（960℃～1000℃）组织无明显变化，具有较高的耐蚀性、良好的抗氧化性和高的塑性；焊接性能比马氏体型好。

广泛用于化工生产。

③奥氏体型不锈钢18—8型镍铬钢是典型的奥氏体不锈钢。

奥氏体不锈钢在450℃～850℃易产生晶间腐蚀。

在固溶处理状态下塑性很好（δ=40%），适宜于进行各种冷塑性变形，但对加工硬化很敏感，所以切削性很差，焊接性能比上述两种不锈钢好。

焊后为消除焊接应力，以防止应力腐蚀，一般重新加热到850℃～950℃，保温1～3h，然后空冷或水冷，进行去应力回火。

（3）耐热钢耐热钢是指在高温下具有一定热稳定性和热强性的钢。

金属材料的耐热性包括高温抗氧化性和高温强度两个部分。

①抗氧化钢其特点是在高温下不起氧化皮。

主要用于长期在高温下工作，但要求强度不高的零件。

如各种加热炉板、渗碳箱等。

常用的有4Cr9Si2，1Cr13SiAI等。

②珠光体耐热钢其含碳量均为低碳，低碳除有良好的工艺性能外，对高温性能也有利。

所以一般用于工作温度在300℃～500℃，要求受较大负荷的构件。

如锅炉、汽轮机零件等，其用量非常大。

这类钢的热处理一般是采用正火。

常用钢材有：15CrMo、12CrMoV。

三、有色金属的牌号、性能和用途
通常把铁及其合金称为黑色金属，而把非铁及其合金称为有色金属。

1、铝及铝合金
（1）工业纯铝是银白色的金属，特性如下：①铝的密度只有2.72×103kg／m3，仅为铁的1／3，是轻金属，熔点低（约为660℃）；②导电性、导热性较好，仅次于银和铜；③抗大气腐蚀性能好；④具有良好的塑性；⑤焊接性能和铸造性能差。

由于工业纯铝的上述特性，所以常用来制造导电体、耐腐蚀的容器和生活用具。

（2）铝合金纯铝的强度很低，加入适当硅、铜、镁、锌、锰等合金元素，形成铝合金。

再经过冷变形和热处理，则强度可以明显提高。

铝合金按其成分和工艺特点，可分类如下：
①形变铝合金特点是塑性好，适宜于进行压力加工，故称形变铝合金。

②铸造铝合金特点是塑性较差，一般不宜进行压力加工，但适宜于铸造，通常称为铸造铝合金。

2、铜及铜合金
（1）纯铜纯铜是紫红色，故又称紫铜。

具有以下的特点：①密度为8.9×103kg／m3，熔点1083℃；②具有很高的导电性、导热性和良好的耐蚀性；③强度低（σb=200N／mm²～250N／mm²），硬度不高（35HBS），但具有良好的塑性，易于热压或冷加工。

工业纯铜广泛用来制造电线、电缆、电刷铜管及电气设备零件等。

（2）铜合金工业上广泛应用的是铜合金，其分类如下：
①黄铜是以锌为主加元素的铜合金。

它在工业中得到广泛的应用，具有良好的力学性能，便于加工成型。

②青铜铜与除锌、镍以外的元素组成的合金统称为青铜。

它具有较高的导电性、导热性、良好的加工性和耐腐蚀性能。

3、钛及钛合金由于它的密度小而强度高，高温强度好，低温韧性优异，耐热性和耐蚀。