焊接实训教案

焊接实训教案工程训练中心2009年12月长春工业大学工程训练课程教案二、手工电弧焊的实质及其操作方法手工电弧焊是利用电弧产生的热量来熔化母材和焊条的一种手工操作的焊接方法。

适用于厚度在2mm以上多种金属材料和各种形状结构的焊接。

1、手工电弧焊焊接设备手弧焊机按其供给的焊接电流种类不同分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。

交流弧焊机又称为弧焊变压器，弧焊变压器是一种具有下降外特性的降压变压器，有分体式弧焊机、同体式弧焊机、动铁漏磁式弧焊机、动圈式弧焊机和抽头式弧焊机等类型。

直流弧焊机分为直流弧焊发电机和弧焊整流器。

我国焊机型号是按统一规定编制的，焊机型号采用汉语拼音字母及阿拉伯数字组成，其编排次序如下：如：BX1—500，B表示弧焊变压器，X表示下降外特性，1表示动铁心式，500表示额定焊接电流为500安培。

手弧焊机的主要技术参数通常表明在焊机的铭牌上，主要有初级电压、空载电压、工作电压、输入容量、电流调节范围和负载持续率等。

直流弧焊机输出端有正、负极之分，焊接时电弧两端极性不变。

弧焊机正、负两极与焊条、焊件有两种不同的接线法：将焊件接到弧焊机正极，焊条接至负极，这种接法称正接；反之，将焊件接到负极，焊条接至正极，称为反接。

焊接厚板时，一般采用直流正接，这是因为电弧正极的温度和热量比负极高，采用正接能获得较大的熔深。

焊接薄板时，为了防止烧穿，常采用反接。

但如果使用碱性焊条，均采用直流反接。

2、手工电弧焊的工艺特点手工电弧焊具有许多优点，其工艺灵活、适应性强，适用于碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢和不锈钢等各种材料的平、立、横、仰各种位置以及不同厚度、不同结构形状的焊接。

与气焊和埋弧焊相比，金相组织细小，热影响区小，焊接接头性能好。

易于通过工艺调整来控制变形和改善应力，且设备简单、操作方便。

但手工电弧焊对焊工要求高，焊工的操作技术和经验直接影响产品质量的好坏。

在焊接作业中，需要承受高温烘烤，及毒、烟、尘和金属蒸气的危害，劳动条件差，生产效率低。

3、手工电弧焊的焊接过程焊接前，将焊钳和焊件分别连接弧焊机输出端的两极，并用焊钳夹持焊条。

焊接时，首先在焊件和焊条之间引出电弧，电弧同时将焊件和焊条熔化，形成金属熔池。

随着电弧沿焊接方向前移，熔化金属迅速冷却凝固形成焊缝，使两焊件牢固地连接在一起。

4、对接平焊焊接基本操作技术1）备料：厚3-4mm低碳钢钢板两块，校直钢板，保证接口处平整。

2）清理：在焊件连接处20mm范围内，清除铁锈、油污、水分等。

3）组对：将两块钢板水平对齐放置，间隙为1-2mm。

4）练习引弧：就是使焊条和焊件之间产生稳定的电弧。

引弧时，首先将焊条末端与焊件表面接触形成短路，然后迅速将焊条向上提起2-4mm的距离，电弧即引燃。

引弧方法有敲击法（如图1）和摩擦法（如图2）两种。

图1 敲击法图2 摩擦法1引弧前位置2引弧后位置5）点焊：主要目的是定位，固定两块钢板的相对位置，焊后清渣。

若焊件较长，可每隔一定距离焊接一定长度的焊缝。

6）焊接：就是在平焊位置上堆焊焊缝。

操作关键是掌握好焊条角度（如图3所示）和运条基本动作（如图4所示）。

保持合适的电弧长度（即向下送进焊条速度合适）和均匀的焊接速度。

图3 焊条角度图4 运条基本动作1向下送进2沿焊接方向移动3横向移动4焊条5工件在焊接操作中，应注意保持电弧的长度，电弧的长度大约等于焊条的直径；同时焊条与焊缝平面两侧的夹角应保持相等；焊条的送进速度要均匀。

运条方法有几种（如图5所示），焊薄板时，焊条可作直线移动；焊厚板时，焊条在作直线移动的同时，还要有横向移动，以保证得到一定的熔宽和熔深。

a b图5 运条方法a 锯齿形运条法b圈形运条法7）焊后清理：清除渣壳及飞溅。

8）检查焊缝质量：检查焊缝外形和尺寸是否符合要求，有无焊接缺陷。

三、电焊条的组成及作用手弧焊时所用的涂敷药皮的熔化电极就是电焊条，由焊芯及药皮两部分组成。

如图6所示。

图6 焊条结构1药皮 2焊芯 3焊条夹持部分1、焊芯焊芯是焊条内的金属丝，它具有一定的直径和长度。

焊接时焊芯有两个作用：一是作为电极传导电流，产生电弧；二是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起组成焊缝金属。

焊条的直径和长度就是以焊芯的直径和长度来表示的，常用的焊条直径有φ2、φ2.5、φ3.2、φ4、φ5等几种。

如果焊芯外面没有涂敷药皮，则称之为焊丝。

焊芯和焊丝牌号用“H”，即“焊”字的汉语拼音的第一个字母表示，其后的牌号表示方法与钢号表示方法相同，按国家标准规定的“焊接用钢丝”有44种，可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三大类。

2、药皮药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层，由矿石粉、铁合金粉、粘结剂等原料按一定比例配制而成。

药皮的主要作用是：使电弧容易引燃，保持电弧燃烧的稳定性；使熔滴向熔池顺利过渡，减少飞溅和热量损失，改善焊接工艺性，提高生产率；药皮内“造气剂”、“造渣剂”可与熔池金属互相发生作用，产生大量气体与熔渣，隔离空气，对液态金属起“渣气”联合保护作用；另外，药皮内加入一定量合金元素，通过冶金反应去除有害杂质（O、H、N、S、P 等），同时添加有益的合金元素，使焊缝达到要求的力学性能。

四、手工电弧焊焊接工艺参数的选择1、焊条种类和牌号的选择：主要依据母材的性能、接头的刚性和工作条件选择焊条，焊接一般碳钢和低合金钢主要是按等强原则选择焊条的强度级别，对一般结构选用酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。

2、焊接电源种类和极性的选择：手弧焊时采用的电源有交流和直流两大类，根据焊条的性质进行选择。

通常，酸性焊条可同时采用交、直流两种电源，一般优先选用交流弧焊机，采用直流电源时，通常采用正接（如图7所示）。

碱性焊条由于电弧稳定性差，所以必须使用直流弧焊机，常采用反接（如图8所示）。

对药皮中含有较多稳弧剂的焊条，可使用交流弧焊机，但电源的空载电压应较高些。

图7 正接法图8 反接法3、焊条直径：根据焊件的厚度进行选择。

厚度越大，焊条直径应越粗。

另外，还要综合考虑接头形式、焊缝空间位置等。

长春工业大学工程训练课程教案教师姓名实训项目名称焊接实训2时间50分钟地点焊接实训车间讲授内容教学目的及要求：1、掌握焊接工艺基础知识；2、了解焊接检验方法；3、熟练操作手工电弧焊。

教学重点：焊接工艺基础知识的理解教学难点：焊缝质量的保证教学内容：一、焊接工艺基础1、焊接接头焊接时，被焊的工件材料称为母材（或基本金属），焊条、焊丝、焊剂和钎料称为焊接材料（或填充金属）。

熔焊过程中，母材局部熔化与熔化的填充金属形成液态熔池，熔池金属冷却凝固后为焊缝。

焊缝两侧某些区域母材金属由于受到焊接时加热和冷却的影响，会发生组织转变，导致力学性能发生变化，这部分区域称为热影响区。

热影响区与焊缝的交接处称为熔合区。

焊缝、熔合区、热影响区统称为焊接接头。

如图1所示。

图1 焊接接头1热影响区 2焊缝金属 3熔合线 4母材一个焊接结构是由若干个焊接接头组成。

对接接头、T形接头、搭接接头、角接接头是应用最广的四种接头。

2、焊接位置1）平焊平焊是在水平面上任何方向进行焊接的一种操作方法。

由于焊缝处在水平位置，熔滴主要靠自重过渡，操作技术比较容易掌握，可以选用较大直径焊条和较大焊接电流，生产率高，因此在生产中应用较普遍。

如果焊接工艺参数选择和操作不当，容易造成根部焊瘤长春工业大学工程训练课程教案且卧放的乙炔瓶直立使用时，必须静置20min后方可使用。

3）减压器：是将高压气体降为低压气体的调节装置，使输送给焊炬的气体压力稳定不变，以保证火焰能够稳定燃烧。

对不同性质的气体，必须选用符合各自要求的专用减压器，各种气体专用的减压器，禁止换用或替用。

减压器在专用气瓶上应安装牢固。

4）回火保险器：正常气焊时，火焰在焊炬的焊嘴外面燃烧，但当气体供应不足、焊嘴阻塞、焊嘴太热或焊嘴距离焊件太近时，火焰会沿乙炔管路往回燃烧。

这种火焰进入喷嘴内逆向燃烧的现象称为回火。

如果回火蔓延到乙炔发生器，就可能引起爆炸事故。

回火保险器的作用就是截留回火气体，保证乙炔发生器的安全。

5）焊炬：又称焊枪，作用是用来控制气体混合比例、流量以及火焰结构，它是焊接的主要工具。

所以对焊炬的要求是能方便地调节氧与乙炔的比例和热量的大小，同时要求结构重量轻、安全可靠。

焊炬按可燃气体与氧气混合的方式不同分为等压式（如图1所示）与射吸式（如图2所示）两种。

图1 等压式焊炬图2 射吸式焊炬1焊嘴 2混合气体通道 1焊嘴 2混合气通道 3混合室3射吸管 4喷射管 5喷嘴3、气焊火焰改变氧气和乙炔的混合比例，可获得三种不同性质的火焰，如图3所示。

a b c图3 气焊火焰a中性焰 b碳化焰 c氧化焰1焰心 2内焰 3外焰中性焰：如图3a所示，氧气和乙炔的体积混合比为1.1-1.2时燃烧所形成的火焰称为中性焰，又称为正常焰。

它由焰心、内焰和外焰三部分构成。

中性焰在距离焰心前面2-4mm处温度最高，可达3150℃。

中性焰适用于焊接低碳钢、中碳钢、普通低合金钢、不锈钢、紫铜、长春工业大学工程训练课程教案。