【正文】 1 教 案 《焊接工藝 — 焊接方法與設(shè)備 》 授課班級： 高焊 71 授課教師：徐慧波 授課時間： 2020/2020 學年第 二 學期 第一講 緒 論 教學目的： 2 教學重點： 焊接發(fā)展史 教學過程： 授新 一、焊接工藝的研究內(nèi)容 （一）、焊接的定義及特點， 定義：焊接 焊接 的優(yōu)點： (1)節(jié)省金屬材料，從而減輕結(jié)構(gòu)的質(zhì)量 (2)焊接工藝的過程簡單，生產(chǎn)率高 (3)焊接質(zhì)量高 (4)能將不同材料連接成整體 (5)勞動強度小、噪聲低 （二）、焊接工藝研究的內(nèi)容 定義：焊接工藝 包括：焊前準備、焊接材料 焊前方法、焊接順序 焊接操作的最佳選擇 、焊后處理 二 、焊接 方法分類 3 三、《焊接工藝》課程的目的，任務(wù)和要求 （一）、焊接工藝課程的目的，任務(wù) （二）、本 課程的學習要求 基本要求 （ 1）、了解常用焊接方法的特點過程。實質(zhì)和實用范圍 （ 2）、理解常用焊接設(shè)備的操作程序、焊接參數(shù)對焊接質(zhì)量 的影響及其調(diào)試方法。 （ 3）、了解常用金屬材料焊接性分析方法。 （ 4）、理解常用金屬材料焊接性。 （ 5）、掌握常用金屬材料的焊接工藝。 （ 6）、了解焊接新技術(shù)和新工藝。 4 基本能力要求 學習方法建議 小結(jié)： 焊接工藝研究的內(nèi)容 焊接方法的分類 作業(yè)： 課后記： 第 二 講 167。 11 氣 焊 教學目的 ： 了解氣焊用的材料 教學重點 ：氣焊 用焊絲與焊劑 教學難點 ： 無 教學過程 ： 復(fù)習提問： 什么叫焊接？ 一、 氣焊與氣割用材料 5 氧氣（ O2） 氧氣是一種無色、無味、無毒氣體。氧氣的化合能力隨著壓力的增大和溫度的升高而增強，因此工業(yè)常用的高壓氧氣與油脂類等易燃物質(zhì)接觸時，極易燃燒甚至爆炸。使用時必須特別注意安全。 對氧氣的純度有一定的要求 ： 一般氣焊時要求氧氣的純度不低于 %，氣割時要求氧氣的純度不低于 %。 乙炔（ C2H2） 乙炔是氣焊、氣割中最常用的一種可燃氣體，它具有 低熱值（每 m3 氣體的最低發(fā)熱量 ）高、火焰溫度高、火焰對金屬無有害的化學作用、制取方便等特點。 乙炔是一種易燃易爆的氣體，當壓力超過 時，很容易發(fā)生爆炸。如果氣體溫度達到 580～ 600℃時， 乙炔會自行爆炸。乙炔燃燒時，禁止用四氯化碳滅火。工業(yè)用乙炔主要由水分解電石而得到。 氣焊絲和氣焊熔劑 （ 1）氣焊絲 氣焊時，焊絲不斷地送入熔池內(nèi)，并與熔化的基本金屬熔合形成焊縫。焊縫的質(zhì)量在很大程度上與氣焊絲的化學成分和質(zhì)量有關(guān)。常用氣焊絲的型號和用途如下： 1）結(jié)構(gòu)鋼焊絲 一般低碳鋼焊件采用的焊絲有 H08A；重要的低碳鋼焊件用 H08Mn 和 H08MnA；中強度焊件用 H15A；強度較高的焊件用 H15Mn 。 焊接強度等級為 300～ 350MPa 的普通碳素鋼時，采用 H08A、 H08Mn 和 6 H08MnA 等焊絲。 焊接優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼時，可采用碳素結(jié)構(gòu)鋼焊絲或合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲，如 H08Mn、 H08MnA、 H10Mn2 以及 H10Mn2MoA 等。 2）鑄鐵用焊絲 鑄鐵焊絲分為灰鑄鐵焊絲和合金鑄鐵焊絲，其型號、化學成分可參見相關(guān)國家標準。 （ 2）氣焊熔劑 1）氣焊熔劑的作用 氣焊過程中，被加熱的熔化金屬極易與周圍空氣中的氧或火焰中的氧化合生成氧化物，使焊縫中產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。為了防止金屬的氧化及消除已經(jīng)形成的氧化物，在焊接有色金屬、鑄鐵以及不銹鋼等材料時必須采用氣焊熔劑。 2）常用氣焊熔劑及選用 氣焊熔劑應(yīng)根據(jù)母材金屬在氣焊過程中所產(chǎn)生的氧化物的種類來選用。所選用的熔劑應(yīng)能中和或溶解這些氧化物。 小結(jié)： 氣焊與氣割用氣體 氣焊用焊絲與焊劑 作業(yè)： 課后記： 7 第三講 167。 12 氣焊 用具及設(shè)備 教學目的 ： 使學生熟悉 氣焊用具和設(shè)備 教學重點 ： 焊炬與割炬 教學難點 ： 無 教學過程 ： 復(fù)習 提問：氣焊熔劑的作用是什么 ？ 1．氣焊、氣割用設(shè)備和工具 氣焊設(shè)備及工具主要由氧氣瓶、氧氣減壓器、 乙炔發(fā)生器（可乙炔瓶）、乙炔減壓器回火保險器、焊炬和橡 皮管等組成 氣割時所用設(shè)備，除所用的割 炬與焊炬不同外，其他設(shè)備均與氣焊用 的相同。 （ 1）氧氣瓶 氧氣瓶是貯存和運輸高壓氧氣的容器。瓶體漆成天藍色，并漆有“氧氣”黑色字樣。氧氣瓶容量一般為 40L，額定工作壓力為 15MPa。 8 （ 2）減壓器 減壓器是將氧氣瓶中高壓氣體的壓力減到氣焊氣割所需壓力的一種調(diào)節(jié)裝置。減壓器不但能減低壓力、調(diào)節(jié)壓力，而且能使輸出的低壓氣體 的壓力保持穩(wěn)定，不會因氣源壓力降低而降低。氣焊氣割用減壓器有氧氣減壓器、乙炔減壓器和丙烷減壓器等。 （ 3）乙炔瓶 乙炔瓶是貯存和運輸乙炔的容器。瓶體漆成白色，并漆有“乙炔”紅色字樣。 使用時，必須用 乙炔減壓器將乙炔壓力降到低于 方可使用。 （ 4）回火保險器 回火保險器是裝在燃燒氣體系統(tǒng)防止向燃氣管路或氣源回燒的保險裝置。目前國內(nèi)使用的回火保險器有水封式和干式兩種。 （ 5）焊炬 焊炬是用于控制火焰進行焊接的工具，其功用是將可燃氣體與氧氣按一定比例混合后以一定速度噴出。 應(yīng)用最廣的為射吸式焊炬。等壓 式焊炬由于使用中壓或高壓乙炔，尚未獲得廣泛應(yīng)用。 常用的射吸式焊炬型號有 H01— H01— 1 H01— 20 等（型號中 H 表示焊炬， 0 表示手工， 1 表示射吸式，后綴數(shù)字表示焊接低碳鋼最大厚度，單位為 mm）。每個焊炬都配有不同規(guī)格的 5 個焊嘴，每個焊嘴上刻有不同數(shù)字 5，數(shù)字小的焊嘴孔徑小，數(shù)字大的孔徑大，焊接時可根據(jù)材料、板厚選用所需的焊嘴。 9 （ 6）手工割炬 同焊炬一樣，割炬也有射吸式和等壓式兩種，目前應(yīng)用得較多的是射吸式割炬 。 常用的射吸式割炬型號有 G01— G01— 100、 G01— 300 等（型號中 G表示割炬， 0 表示手工， 1 表示射吸式，后綴數(shù)字表示切割低碳鋼最大厚度，單位為 mm）。 小結(jié)： 氣焊用設(shè)備 氣割用設(shè)備 作業(yè)： 課后記： 第四講 167。 13 氣 焊 工 藝 教學目的 ： 掌握氣焊工藝 10 教學重點 ：氣焊 焊接參數(shù)的選擇 教學難點 ：氣焊 焊接參數(shù)的選擇 教學過程 ： 復(fù)習提問：氣焊與氣割的設(shè)備有何不同 ？ 一、 氣焊工藝 （ 1）氣焊接頭的種類及坡口形式 1）氣焊接頭的種類 常用的氣焊接頭形式有卷邊接頭、對接接頭及角接接頭等幾種。焊接接頭的形式可根據(jù)焊件厚度、結(jié)構(gòu)形式、強度要 求和施工條件等情況選定。 一般氣焊接頭采用對接接頭形式。氣焊 ～ 1mm 的薄鋼板時，宜采用卷邊接頭及角接接頭；當板厚小于 3mm 時，亦可采用 I 形坡口的對接接頭；當板厚等于或大于 4mm 時，可采用 Y 形坡口。 2）氣焊焊縫坡口的基本形式與尺寸 在 GB/T 985— 1988 標準中規(guī)定了鋼焊接接頭的各種坡口形式與尺寸?？梢愿鶕?jù)板厚δ從該標準中查出裝配間隙 b。如果焊件厚度較大，需要開坡口，亦可從該標準中查出相應(yīng)的坡口形式及尺寸。 （ 2）氣焊焊接參數(shù)的選擇 氣焊焊接參數(shù)通常包括焊絲的牌號和直徑，熔劑，火焰性質(zhì)，焊嘴的傾角 ，焊接方向和焊接速度等。 1）焊絲直徑的選擇 焊絲直徑是根據(jù)工件厚度選擇。 2）氣焊火焰的選擇 11 氣焊火焰是可燃性氣體（或可燃性液體蒸氣）與氧氣混合燃燒而形成的。包括氧乙炔焰、氫氧焰及液化石油氣燃燒的火焰。 乙炔與氧混合燃燒所形成的火焰，一般稱為氧乙炔焰。氧乙炔焰具有很高的溫度（約 3200℃ ），加熱集中，這是目前氣焊中采用的主要火焰。 氧乙炔焰由于混合比不同有三種火焰；中性焰、氧化焰和碳化焰。 ① 中性焰 當氧氣與乙炔的混合比（體積）為 ～ 時，可獲得此火焰。其特征為亮白色的焰心端部有淡白色火焰 閃動。中性焰熱量集中，溫度可達 3050～ 3150℃ ，由焰心、內(nèi)焰和外焰三部分組成的。其中內(nèi)焰處在焰心前 2~4mm 部位，燃燒最激烈，溫度最高（ 3100～ 3150℃ ），這個區(qū)域最適合焊接。 ② 碳化焰 是氧氣與乙炔的混合比小于 時的火焰。其特征是內(nèi)焰呈淡白色。碳化焰由焰心、內(nèi)焰和外焰三部分組成，最高溫度可達到 2700～3000℃ 。 碳化焰不能用于焊接低碳鋼及低合金鋼。但輕微的碳化焰應(yīng)用較廣，可用于焊接高碳鋼、中合金鋼、高合金鋼、鑄鐵、鋁及鋁合金等材料。 ③ 氧化焰 是氧氣與乙炔的混合比大于 時的火焰 。其特征是焰心端部無淡白色火焰閃動，內(nèi)焰，外焰分不清。其最高溫度可達到 3100～ 3400℃左右。氧化焰有過量的氧，因此氧化焰有氧化性，除黃銅外（因氧化焰會使熔化金屬表面覆蓋一層硅的氧化膜可阻止黃銅中鋅的揮發(fā)，故可用氧化焰。）， 12 一般材料的焊接，絕不能采用氧化焰。氣割時可以使用。 3）焊炬傾角的選擇 焊炬傾角是指焊炬中心線與焊件平面之間的夾角α。焊炬傾角大，熱量散失小，焊件得到的熱量多，升溫快；焊炬傾角小，熱量散失多，焊件受熱少、升溫慢。因此，在焊接厚度大，熔點較高或?qū)嵝暂^好的焊件時，或開始焊接時，為了較快地 加熱焊件和迅速形成熔池，焊炬的傾角要大些；反之，可以小些。 4）焊接方向 左向焊適用于焊接薄板，右向焊適用于焊接厚度較大的工件。 5）焊接速度的選擇 對于厚度大、熔點高的焊件，焊接速度要慢些，以免發(fā)生未熔合的缺陷；而對于厚度小、熔點低的焊件，焊接速度要快些，以免燒穿或使焊件過熱，降低焊縫質(zhì)量。 焊接速度的快慢，應(yīng)根據(jù)焊工操作的熟練程度與焊縫位置等具體情況而定。在保證焊接質(zhì)量的前提下應(yīng)盡量加快焊接速度，以提高生產(chǎn)率。 小結(jié)： 氣焊接頭的種類及坡口形式 氣焊工藝參數(shù)選擇 作業(yè)： 13 課后記： 第五講 167。 14 氣割工藝 教學目的 ：掌握氣 割 工藝 教學重點 ：氣 割 參數(shù)的選擇 教學難點 ：氣 割 參數(shù)的選擇 教學過程 ：復(fù)習提問：氣焊與氣割的設(shè)備有何不同？ 氣割過程 氣割是利用氣體火焰的熱量將工件 切割處預(yù)熱到一定溫度后，噴出高速切割氧 流，使其燃燒并放出熱量實現(xiàn)切割的方法，氣 割具有設(shè)備簡單、方法靈活、基本不受切割 厚度與零件形狀限制、容易實現(xiàn)機械化自動 化等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于切割低碳鋼和低合金 鋼零件。 氧氣切割包括下列三個過程： 14 1） 預(yù)熱 氣割開始時，先用預(yù)熱火焰將起割處的金屬預(yù)熱到燃燒溫度（燃點） 。 2） 燃燒 向被加熱到燃點的金屬噴射切割氧，使金屬在純氧中劇烈地燃燒。 3） 氧化與吹渣 金屬氧化燃燒后，生成熔渣并放出大量的熱，熔渣被切割氧吹掉，所產(chǎn)生的熱量和預(yù)熱火焰的熱量將下層金屬加熱到燃點，這樣繼續(xù)下去就將金屬逐漸地割除穿。隨著割炬的移動，就割出了所需的形狀和尺寸。 氣割參數(shù)與選擇 氣割參數(shù)包括切割氧壓力、切割速度、預(yù)熱火焰能率、割炬與工件間的傾角，以及割炬離開工件表面的距離等。 1） 切割氧壓力 切割氧的壓力與割件厚度、割嘴號碼以及氧氣純度等因素有關(guān)。隨著工件厚度的增加，選擇的割嘴號碼要增大，氧氣壓力 也要相應(yīng)增大。反之，則所需氧氣的壓力就可適當降低。 2） 切割速度 工件越厚，切割的速度越慢；反之，工件越薄，則切割速度應(yīng)該越快。 切割速度太慢，會使割縫邊緣熔化；切割速度過快，則會產(chǎn)生很大的后拖量或割不穿。 3） 預(yù)熱火焰的性質(zhì) 氣割時，預(yù)熱火焰應(yīng)采用中性焰或輕微的氧化焰而不能采用碳化焰，碳化焰會使割縫邊緣增碳 。 4）割炬與割件間的傾角 割炬與割件間的傾角大小，主要根據(jù)割件的厚 15 度來定。如果傾角選擇不當，不但不能提高切割速度，反而使氣割困難，而且還會增加氧氣的消耗量。 5）割炬離割件表面的距離 火焰焰芯離開割 件表面的距離應(yīng)保持在 3～5mm 范圍內(nèi) 。 影響氣割質(zhì)量的因素還有鋼材質(zhì)量及表面狀況、切口形狀、可燃氣體種類及供給方式和割炬形式等 。 氣割方法分類 氣割可分為手工氣割和機械氣割兩大類。 1）手工氣割 手工割炬具有輕便、靈活的特點，不受切割位置的限制，并隨操作者依切割線可切割出所需的任何形狀，