【正文】 焊工工藝學(xué) 教師講義 第一章 焊接的基本知識(shí) 第一節(jié) 焊接的概念和焊接方法的分類 一 、 焊接的概念 金屬焊接是指通過適當(dāng)?shù)氖侄危缤ㄟ^加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料， 使兩個(gè)分離的金屬物體（同種金屬或異種金屬）產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合而連接成一體的連接方法。焊接不僅可以解決各種鋼材的連接，而且還可以解決鋁、銅等有色金屬及鈦、鋯等特種金屬材料的連接，因而廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)與人民生活的各個(gè)方面。 二、常用焊接方法簡介 按焊接過程中金屬所處的狀態(tài)不同，可以把焊接方法劃分為三大類，即熔焊、壓焊和釬焊。 一、焊條的組成與作用 焊條由兩部分組成，表面的藥皮與內(nèi)部的焊芯組成，如圖 11所示。 圖 11 第二節(jié) 焊條 二 、 焊條的分類 、 型號(hào)與選用 （ 1）按用途分類。按原國家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)在 《 焊接材料產(chǎn)品樣本 》 中分為 10大類：結(jié)構(gòu)鋼焊條（ J）、鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條（ R）、低溫鋼焊條（ W）、不銹鋼焊條（鉻不銹鋼焊條 G、鉻鎳不銹鋼焊條 A）、堆焊焊條（ D）、鑄鐵焊條（ Z）、鎳及鎳合金焊條（ Ni）、銅及銅合金焊條（ T）、鋁及鋁合金焊條（ L）、特殊用途焊條（ TS）。 （ 2）藥皮熔化后熔渣酸堿性分類。按熔渣酸堿性可分為：酸性焊條（熔渣酸堿度小于 ）與堿性焊條（熔渣酸堿度大于）兩類。 二、焊條的分類、型號(hào)與選用 （ 1）碳鋼焊條型號(hào)表示。 （ 2）低合金鋼焊條型號(hào)表示。 根據(jù)國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，低合金鋼焊條型號(hào)用字母“ E”與 4位數(shù)字表示。 （ 3）不銹鋼焊條型號(hào)表示。不銹鋼焊條表示舉例如圖 12與圖13所示。 圖 12 不銹鋼焊條型號(hào) 圖 13 不銹鋼焊條型號(hào) 焊條的牌號(hào)是根據(jù)焊條的主要用途及性能特點(diǎn)對(duì)焊條產(chǎn)品具體命名的，并由焊條廠制定。 焊條牌號(hào)是用 1個(gè)漢語拼音字母及漢字與 3位數(shù)字表示，拼音字母或漢字表示焊條各大類，后面的 3位數(shù)字中，前兩位數(shù)字表示各大類中的若干小類，第三位數(shù)字表示各種焊條牌號(hào)的藥皮類型及焊接電源種類，其含義見表 14。 常用焊條的直徑和長度規(guī)格見表 15. 第三節(jié) 電焊機(jī)的型號(hào)及分類 一 、 電焊機(jī)的組成及作用 電焊機(jī)一般由大功率電源變壓器（ 10KW以上）、電抗器、引線電纜及焊鉗等組成。 電源變壓器的作用是將電網(wǎng)電壓降到 6070V低壓，供安全操作用。 二、電焊機(jī)代表符號(hào) 電焊機(jī)的代表符號(hào)見表 16。 三、型號(hào)編制舉例 AX320為具有下降外特性的直流弧焊發(fā)電機(jī)，額定焊接電流為 320A。 ZX5400為具有下降外特性晶閘管弧焊整流器，額定焊接電流為 400A。 ZX7400為具有下降外特性逆變式弧焊整流焊機(jī)，額定焊接電流為 400A。 四、電焊機(jī)的分類 電焊機(jī)是焊接用的主要設(shè)備，電焊機(jī)具體分類如圖 14所示。 圖 14 電焊機(jī)的分類 第四節(jié) 焊接設(shè)備的選用 一、焊條電弧焊對(duì)焊機(jī)的要求 （ 1）要求焊機(jī)能承受焊接回路短時(shí)間的持續(xù)短路，能限制短路電流值，使之不超過焊接電流的 50%，防止焊接因短路過熱而燒壞。 （ 2）具有良好的動(dòng)特性。短路時(shí)，電弧、電壓等于零，要求恢復(fù)到工作電壓的時(shí)間不超過 。 （ 3）具有足夠的電流調(diào)節(jié)范圍和功率。 二、 弧焊電源 按弧焊電源輸出的焊接電流波形形狀將弧焊電源分為交流弧焊電源、直流弧焊電源和脈沖弧焊電源三種類型。每種類型的弧焊電源，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同又可分為多種形式。如圖 15所示。 二 、 弧焊電源 圖 15 弧焊電源的種類 三 、 焊條電弧焊設(shè)備 圖 16 焊條電弧焊的型號(hào)的編制次序 焊條電弧焊設(shè)備的選用原則見表 18。 四、埋弧焊設(shè)備 埋弧焊機(jī)的分類見表 19。 完整的自動(dòng)埋弧焊機(jī)一般包括弧焊電源、送絲機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、控制箱 (盒 )、焊 (槍 )頭調(diào)整機(jī)構(gòu)和易損件及輔助裝置等組成。 ZD51000/1250晶閘管控制自動(dòng)埋弧機(jī) ,其中 ,Z 代表弧焊整 ,D 代表多特性 。5代表晶閘管式 ,1000 代表額定電流（ 1000Ａ） 。可焊材料：碳鋼、合金鋼、不銹鋼 。焊接厚度：適合 4mm以上厚度的材料 。焊接位置：平板對(duì)接、 T型角焊縫、船型角焊縫、圓周焊縫 .使用行業(yè)：鋼結(jié)構(gòu)、造船、鐵路、電建、冶金、鍋爐、壓力容器等。 五、熔化極氣體保護(hù)焊設(shè)備 圖 17 氣電立焊擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 六、等離于弧焊設(shè)備 圖 18 等離子弧焊設(shè)備組成 七、 激光焊接設(shè)備 激光焊接設(shè)備主要由激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、焊接機(jī)和控制系統(tǒng)組成。 CO2氣體激光器和 YAG固體激光器兩種。兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較見表 111。 八、焊接設(shè)備的選用原則 （ 1）根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)所選用材料的厚度、所需焊機(jī)容量等選用相應(yīng)的焊接設(shè)備。 （ 2）根據(jù)焊條類型、母材材質(zhì)、焊接結(jié)構(gòu)選擇弧焊設(shè)備。 （ 3）選用焊接設(shè)備時(shí)，應(yīng)注意觀察該設(shè)備銘牌上所標(biāo)注的額定焊接電流值。 （ 4）根據(jù)綜合情況選擇焊接設(shè)備。 第二章 氣焊與氣割 第一節(jié) 氣體火焰 一 、 氣焊與氣割使用的氣體 二、氣體火焰 生產(chǎn)中所采用的可燃?xì)怏w多數(shù)是采用乙炔氣體，助燃?xì)怏w采用氧氣，乙炔與氧氣混合燃燒產(chǎn)生的火焰稱為氧 乙炔焰。 根據(jù)氧氣與乙炔的不同混合比例所產(chǎn)生的火焰分為：中性焰、碳化焰和氧化焰等， 3種火焰的形式如圖 21所示。 圖 21 氣體火焰 氧氣與乙炔不同的混合比例燃燒所產(chǎn)生的火焰也不同，為了獲得最好的焊接或切割效果，就需要根據(jù)不同工作條件調(diào)節(jié)正確氣體火焰。 （ 1）碳化焰 （ 2）中性焰 （ 3）氧化焰 在現(xiàn)場工作中，氣體火焰隨時(shí)可能發(fā)生異?，F(xiàn)象，這里列出常見異?，F(xiàn)象及解決方案。 （ 1）火焰熄滅或火焰強(qiáng)度不夠 .產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有：乙炔管道內(nèi)有水；壓力調(diào)節(jié)器性能不良；回火保險(xiǎn)性能不良。解決辦法：清理乙炔皮管，排除集水；更換壓力調(diào)節(jié)器；調(diào)整好回火保險(xiǎn)器的水位。 （ 2）回火時(shí)有爆破聲 。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有：焊嘴或氣割火焰噴嘴堵塞或嘴的孔徑擴(kuò)大與變形；氣體流量不足；混合氣體未完全排除；乙炔壓力過低。解決辦法：清理焊嘴或氣割火焰噴嘴及射吸管積碳，更換焊嘴或氣割火焰噴嘴；排除皮管中的水；排除焊炬或氣割炬內(nèi)的空氣；檢查乙炔發(fā)生器。 （ 3）氧氣倒流 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有：火焰噴嘴堵塞，焊炬損壞無射吸力。解決辦法：清理焊嘴；更換或修理焊炬。 （ 4）回火有異樣聲響并伴有焊炬或氣割炬手把發(fā)燙 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有：乙炔供給不足；射吸力降低；焊嘴或氣割火焰噴嘴離工件太近；焊嘴或氣割火焰噴嘴過熱、孔道污物堵塞、擴(kuò)大、變形。解決辦法：檢查乙炔供給系統(tǒng)；檢查焊炬或氣割炬；使焊嘴或氣割火焰噴嘴與工件保持適當(dāng)距離；關(guān)閉氧氣、乙炔，水冷焊炬或氣割炬。 第二節(jié) 氣焊 氣焊是用氣體火焰為熱源的一種焊接方法 。 應(yīng)用最多的是以乙炔氣作燃料的氧－乙炔火焰焊接 。 由于設(shè)備簡單 ， 操作方便 ， 但氣焊加熱速度及生產(chǎn)率較低 ， 熱影響區(qū)較大 ， 且容易引起較大的變形 。氣焊可用于很多黑色金屬 、 有色金屬及合金的焊接 。 一般適用于維修及單件薄板焊接 。 一、氣焊的設(shè)備 氣焊是利用氣體燃燒所產(chǎn)生的高溫火焰來進(jìn)行焊接的，如圖 22所示?；鹧嬉环矫姘压ぜ宇^的表層金屬熔化，同時(shí)把金屬焊絲熔入接頭的空隙中，形成金屬熔池。當(dāng)焊炬向前移動(dòng)，熔池金屬隨即凝固成為焊縫，使工件的兩部分牢固地連接成為一體。 1焊絲 2焊嘴 3工件 圖 22 氣焊 （ 1） 氧氣瓶 。 氧氣瓶是運(yùn)送和存儲(chǔ)高壓氧氣的容器 ， 常用的 容積為 40L， 工作壓力為 15MPa， 其結(jié)構(gòu)如圖 23所示 。 圖 23 氧氣瓶與溶解乙炔氣瓶 （ 1） 乙炔發(fā)生器 ， 如圖 24所示 。 圖 24 乙炔發(fā)生器 （ 2） 溶解乙炔氣瓶 ， 如圖 23（ b)所示 。 （ 3） 減壓器 ， 如圖 25所示 。 （ 4） 回火保險(xiǎn)器 。 圖 25 減壓器 （ 5） 焊矩 ， 如圖 26所示 。 圖 26 氧 乙炔射吸式焊炬 （ 1）焊絲和焊劑。氣焊所用的焊絲是沒有藥皮的金屬絲；其成分與工件基本相同，原則上要求焊縫與工件達(dá)到相等的強(qiáng)度。焊絲的直徑是根據(jù)工件的厚度而定。焊接厚度為 3 mm以下的工件時(shí)，所用的焊絲直徑與工件的厚度基本相同。焊接較厚的工件時(shí)，焊絲直徑應(yīng)小于工件厚度。焊絲直徑一般不超過 6 mm。 焊接合金鋼、鑄鐵和有色金屬時(shí)，熔池中容易產(chǎn)生高熔點(diǎn)的穩(wěn)定氧化物，如 Cr2O SiO2和 Al2O3等，使焊縫中夾渣。故在焊接時(shí)，使用適當(dāng)?shù)暮竸?，可與這類氧化物結(jié)成低熔點(diǎn)的熔渣，以利浮出熔池。 二、氣焊工藝 常用焊劑型號(hào)及性能見表 24。 （ 2）氣焊工藝參。氣焊的接頭型式和焊接空間位置等工藝問題的考慮，與焊條電弧焊基本相同，詳見第二章焊條電弧焊講解內(nèi)容。氣焊的焊接規(guī)范則主要是確定焊絲的