焊工培训课件[教学]

(2)粘渣 碳弧气刨操作时，吹出来的铁水叫“渣”，表面是一 层氧化铁，内部是含碳很高的金属。如果粘潭在刨槽 的两侧，即产生粘渣。 粘渣主要是由于压缩空气压力小引起的，但刨槽速度 与电流配合不当，刨削速度太慢也易粘渣，在采用大 电流时更为明显。其次在倾角过小时也易粘渣。粘渣 可采用风铲清除。
(3)刨槽不正或深浅不均 碳棒歪向刨槽的一侧就会引起刨槽不正，碳棒运动 时上下波动就会引起刨槽的深度不均，碳棒的角度变 化同样能使刨槽的深度发生变化。刨槽前，注意碳棒 与工件的相对位置，提高操作的熟练程度。 (4)刨偏 刨削时往往由于碳棒偏离预定目标造成刨偏。碳弧 气刨速度大约比电弧焊高2～4倍，技术不熟练就容易 刨偏。刨偏与否和所用气刨枪结构也有一定的关系。 例如，采用带有长方槽的圆周送风式和侧面送风式枪 ，均不易将渣吹到正前方，不妨碍刨削视线，因而减 少了刨偏缺陷。 (5)铜斑 采用表面镀铜的碳棒时，有时因镀铜质量不好，会 使铜皮成块剥落，剥落的铜皮成熔化状态，在刨槽的 表面形成铜斑。在焊前用钢丝刷或砂轮机将铜斑清除 ，就可避免母材的局部渗铜。如不清除，铜渗入焊缝 金属的量达到一定数值时，就会引起热裂纹。为避免 这种缺陷要选用镀层质量好的碳棒，采用合适的电流
材 料 度的影响组 织
显微硬度/MPa 宽度/mm 刨削表面组织 显微硬度/MPa
Q235
铁素体、珠光体Hale Waihona Puke Baidu1274～1450
1.0
铁素体和珠光体 1519～2156
14Mn2
铁素体、珠光体
－
1.2
索氏体
－
12CrNi3A
铁素体、珠光体 1470～2058
1.0～1.3
索氏体
4018～4606
20CrMoV
铁素体、珠光体 1421～1960
1.2
索氏体和托氏体 2940～4234
40Cr
铁素体、珠光体 1764～2156
0.9～1.5 托氏体和马氏体 4900～7840
1Cr17Ni2
马氏体、铁素体 4312～4707
1.5～1.9 马氏体、铁素体 4410～5880
1Cr17Ni13Mo2Ti 奥氏体、碳化物 2156～2744
三、常用焊条电弧焊电源简介
(１)ＢＸ3-300型弧焊变 压器
焊接电流的两种调节：１.粗调：改变一、二次侧绕组 的接线方法（图５-5）。２.细调：改变一、二次侧绕组的 距离（图５-６）。
目前应用最广泛的“动铁式”交流焊机变压器结 构简图如下。它是一个结构特殊的降压变压器，属于 动铁芯漏磁式类型。焊机的空载电压为60～70V。工 作电压为30V，电流调节范围为50～450A。铁芯由两 侧的静铁芯5和中间的动铁芯4组成，变压器的次级绕 组分成两部分，一部分紧绕在初级绕组1的外部，另 一部分绕在铁芯的另一侧。前一部分起建立电压的作 用，后一部分相当于电感线圈。焊接时，电感线圈的 感抗电压降使电焊机获得较低的工作电压，这是电焊 机具有陡降外特性的原因。
小车式埋弧焊机
埋弧焊小车
悬臂式埋弧焊机（CZ系列焊接操作机）
上海通用悬臂式埋弧焊机（CZ系列焊接操作机
悬臂式埋弧焊机
2. 碳弧气刨
原理：碳弧气刨及切割是利用碳棒与工件之间产生 的电弧，将金属局部加热到熔融状态，同时用压缩空气 的气流把熔融金属吹掉，从而达到对金属进行刨削或切 割的一种工艺方法，如图5-39所示。
气体保护焊按电极是否熔化可分为两种：不熔化极气 体保护焊和熔化极气体保护焊，如图5-13所示。
不熔化极气体保护焊是采用一根不熔化的电极，因电极只 起导电作用，通常用金属钨作为电极材料(钨的熔点很高)，因 此常称为钨极气体保护焊。
熔化极气体保护焊采用一根或多根熔化电极，电极不仅起 导电作用，而且作为填充金属形成焊缝，故常称为焊丝。在焊 接过程中焊丝由送丝机构不断向熔池送进(图5-13），保证焊 接过程的连续性。熔化极气体保护焊的分类如图5-14所示．
(4)压缩空气的压力。压缩空气的压力，会直接影响刨削速度 和槽表面质量。压力高，可提高刨削速度和刨槽表面的光滑程度 ；压力低，则造成刨槽表面粘渣。一般压缩空气的压力为0.4～ 0.6MPa。压缩空气所含水分和油分可通过在压缩空气的管路上加 过滤装置予以限制。
(5)碳棒的伸出长度。碳棒伸出长度指碳棒从碳棒枪钳口导电 处至电弧始端的长度。手工碳弧气刨时，伸出长度大，压缩空气
离表面深0.2～0.3mm处的碳的质量分数同母材含量 十分接近，但粘渣的含量高达1.2％。而且在刨削深槽 或多程刨削时，也可能产生厚度达0.2～0.3mm的增碳 层。
碳弧气刨加工的坡口或背面虽存在增碳的热影响区， 但经过焊接后都被熔化，在焊缝中未发现增碳现象，其 力学性能也与用机械加工的坡口相同。但是粘渣和炭灰 等必须从槽道中清除，对于某些重要结构件，则需用砂 轮去除厚0.5～0.8mm表面层后才能施焊。
碳棒夹角/(°) 刨槽深度/mm
表235-11 碳3棒5 夹角40与刨槽45深度的50关系 85
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0 7～8
（7）电弧长度。碳弧气刨操作时，电弧长度过长会 引起电弧不稳，甚至会造成熄弧。操作时电弧长度以1 ～2mm为宜，并尽量保持短弧。这样可以提高生产效率 ，同时也可提高碳棒的利用率。但电弧太短时，容易引 起“夹碳”缺陷。刨削过程弧长变化尽量小以保证得到 均匀的刨削尺寸。
取样部位
C/%
取样部位
C/%
碳析刨结飞溅果金表属 3-12
槽道边缘粘渣
1.138-8型槽不道锈表层钢0.碳2～弧0.气3m刨m处区碳的质量分
1.2
母材
0.070～0.075
（2）碳弧气刨的焊接接头的力学性能 用碳弧气刨削除焊缝的余高，对接头的强度没有影 响，但是会使接头的延性降低，冷弯角低于105°。 若用砂轮磨去厚0.2～0.5mm表层后，延性可以恢复 。碳刨后的零件（除不锈钢零件）通过回火处理即可 消除增碳层和热影响区的组织变化。表3-13列出碳弧 气刨对18-8型不锈钢焊接接头耐晶间腐蚀性能的影响 。
五、焊条电弧堆焊
第二节 气体保护电弧焊
以外加气体作为电弧介质并保护电弧及焊接区的电弧 焊方法，称为气体保护焊。在气体保护焊焊接时，保护气 体从焊枪喷嘴中连续不断地喷出，机械地将空气与焊接区 隔绝，使电极端部、弧柱区和熔池金属处于保护气罩内， 形成局部气体保护层，从而保证焊接过程的稳定性，并获 得质量优良的焊缝。
引起电弧燃烧的过程称为电弧引燃。电弧引燃有两种方 法：一是高频高压引弧法，主要用于钨极惰性气体保护焊中。 二是接触短路引弧法，用于手工电弧焊中。
一、手工电弧焊对电源的要求
。
当弧长变化相同时，陡降特性的弧焊电源的焊 接电流变化小，有利于焊接电弧的稳定性，因此手 工电弧焊要求弧焊电源具有陡降的外特性。
第三节 其它焊接方法
１. 埋弧焊 电弧在焊剂层下燃烧，并
进行焊接的方法叫埋弧焊。它 是在手工电弧焊基础上发展起 来的一种高效率的自动焊接方 法，焊接过程如图5-36所示。 焊丝送入颗粒状的焊剂下，与 焊件产生电弧，使焊丝和焊件 熔化形成熔池，熔池金属结品 成为焊缝，部分焊剂熔化形成 熔渣，并在电弧区域形成一封 闭空间，液态熔池凝固后成为
的喷嘴离电弧就远，电阻也增大，碳弧易发热，碳棒烧损也较大
碳棒的外伸长不断减少，当外伸长减少到20～30mm时 ，应将外伸长重新调至80～100mm。
(6)碳棒与工件间的夹角。碳棒与工件间的夹角α大 小，主要会影响刨槽深度和刨削速度。夹角增大，则刨
削深度增加，刨削速度减小。一般手工碳弧气刨采用夹 角45°～60°左右为宜。碳棒夹角与刨槽深度的关系见 表3-11。
－
奥氏体、碳化物 1960～2744
08Cr20Ni10Mn6 奥氏体、碳化物 2254～2744
－
奥氏体、碳化物 2254～2744
的钢在厚0.54～0.72mm表面层中，碳的质量分数增至 0.3％，即仅增加0.07％。而18-8型不锈钢槽道表面的 增碳层厚度仅为0.02～0.05mm，最厚处也不超过 0.11mm。表3-12列出18-8型不锈钢碳弧气刨区碳的质 量分数的分析结果。
由于晶闸管跃起整流作用，又能够调节电源的外特 性和控制电源的通断，从而使结构大为简化：可以用较 小的触发功率信号来控制整流器的输出电流(电压)，易于
(3)逆变弧焊电源。将直流电变为交流电的过程称为逆 变，采用逆变技术制造的弧焊电源称为逆变弧焊电源， 其基本组成和工作原理如图5-8所示。
四、焊接工艺参数的选择
（8）当环境温度低于5℃时，凡常温需预热焊接的 钢种，利用碳弧气刨清根和修理缺陷时，也必须预热后 方可操作。
（9）气刨后应彻底清理槽口，尤其是造成增碳部分 应彻底清除。如果刨口产生裂纹等缺陷，应查找原因消 除缺陷。
送或上提时，端部脱落并粘在未熔化金属上，产生“ 夹碳”缺陷。发生夹碳后，在夹碳处电弧不能再引燃 ，这样就阻碍了碳弧气蚀的继续进行。此外，夹碳外 还形成一层硬脆且不容易清除的碳化铁（碳含量达 6.7％）。这种缺陷必须注意防止和消除，否则焊后 容易出现气孔和裂纹。清除的方法是在缺陷的前端引 弧，将夹碳处连根一起刨除，或用角形磨光机磨掉。
钨极氩弧焊简称为TIG焊，它使用熔点很高的纯钨或钨 合金(钍钨、铈钨)作为不熔化电极的氩气保护焊，故也称不 熔化极氩弧焊。
手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊接时一般均需另外 加入填充焊丝，但有时在焊接薄件时不加填充焊丝。为防 止钨极的熔化和烧损，焊接电流不宜过大。
电极端部的形状影响电弧的稳定性。
(2)气刨电流与碳棒直径。气刨电流和碳棒直径成正比 ，一式般中可I参—照—电下流面经A验；选d—择—电碳流棒。直径，mm。
对于一定直径的碳棒，如I=果(3电0 ～流5较0小)d，则电弧不稳， 且易产生夹碳缺陷；若电流较大，可提高刨削速度，刨 槽表面光滑，宽度增大。一般选用较大的电流，易于操 作。但电流过大时，碳棒烧损较快，甚至碳棒熔化，造 成严重渗碳。
碳棒直径的选择与钢板厚度有关，具体见表3-10。
(3)刨削速度。刨削速度对刨槽尺寸、表面质量和刨削过程的 稳定性有一定的影响。刨削速度应与电流大小和刨槽深度(或碳棒 与工件间的倾角)相匹配；刨削速度太快，易造成碳棒与金属短路 ，电弧熄灭，形成夹碳缺陷。一般刨削速度以0.5～1.2m／min左 右为宜。
第三章 常用焊接方法
第一节 焊条电弧焊
焊条电弧焊由焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条、 焊件、电弧构成回路，焊接时采用焊条和工件接触引燃 电弧，然后提起焊条并保持一定的距离，在焊接电源提 供合适电弧电压和焊接电流下电弧稳定燃烧，产生高温 ，焊条和焊件局部被加热到熔化状态。焊条端部熔化的 金属和被熔化的焊件金属熔合在一起，形成熔池。在焊 接中，电弧随焊条不断向前移动，熔池也随着移动，熔 池中的液态金属逐步冷却结晶后便形成了焊缝，两焊件 被焊接在一起。
（三）碳弧气刨的热影响区组织和硬度 碳弧气刨过程中，热影响区的特性取决于被刨削 金属的化学成分和显微组织。表3-11列出一些典型 钢种的热影响区宽度、组织和硬度的变化。附着钢 中碳和合金元素含量的增多，热影响区宽度及显微 硬度值增大。但是奥氏体钢未发生组织变化和硬度 升高现象。
表3-11 碳弧母 材气刨对钢的热影响区宽热度影、响 区组织和硬
三相工频网路电压经三相降压变压器降压后变为几 十伏的低压交流电，然后经晶闸管整流器整流变为脉动 直流电，再经输出电抗器滤波变为波形较平滑的直流电 输出。
触发控制电路产生与三相交流电同步的一个电压脉 冲信号，然后提供给晶闸管的控制极，使晶闸管导通。 并且它接收由电流、电压反馈电路提供的电流、电压变 化的信号，经过处理后改变晶闸管导通角，以获得所需 的电源外特性。
焊接电流调节分为粗调、细调两档。电流的细调 靠移动铁芯4改变变压器的漏磁来实现。向外移动铁
1—初级绕组；2、3—次级绕组；4—动铁芯； 5—静铁芯；6—接线板
(2)晶闸管弧焊电源。如图5-7所示，晶闸管弧焊电源主 要由三相降压变压器，晶闸管整流器，输出电抗器，触 发控制电路和电流、电压反馈电路等组成。
设备系统：
（一）碳弧气刨的工艺参数：
碳棒直径通常根据钢板的厚度选用，但也要考虑刨槽宽 度的需要，一般直径应比所需的槽宽小2～4mm。
(1)电源极性。碳弧气刨碳钢和合金钢时，采用直流反 接。气刨时，电弧稳定，刨削速度均匀，电弧发出连续 的刷刷声，刨槽两侧宽窄一致，表面光滑照亮。若极性 接错，则电弧发生抖动，并发出断续的嘟嘟声，刨槽两 侧呈现与电弧抖动声相对应的圆弧状，此时应将极性倒 过来。