【正文】 第一篇：焊接工藝教案(710章)項(xiàng)目七 其他焊接及切割方法知識(shí)點(diǎn)：、等離子弧切割與焊接。技能點(diǎn)：、等離子弧切割與焊接的基本原理、特點(diǎn)與分類(lèi)。焊接大厚度板材。1958年我國(guó)用電渣焊生產(chǎn)出12000t水壓機(jī)，焊接大型軋鋼設(shè)備機(jī)架和大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和機(jī)軸，在造船工業(yè)中也得到了較多的應(yīng)用。、特點(diǎn)與分類(lèi) 利用電流通過(guò)液體熔渣產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接。只有立焊位置時(shí)才能形成足夠深度渣池，并為防止液態(tài)渣池和金屬流出以及得到良好的成形，采用冷卻銅塊。圖71電渣焊過(guò)程示意圖（1）大厚度焊件可以一次焊成：不必開(kāi)坡口。常用于厚度40mm以上的焊件，最大可達(dá)2m。對(duì)這些焊件而言，電渣焊要比電弧焊的生產(chǎn)率高得多。(2)經(jīng)濟(jì)效果好：大厚度焊件不需坡口，只需在焊縫處保持20～40mm間隙。（3）焊縫缺陷少：熔渣保護(hù)液態(tài)金屬，焊縫不易產(chǎn)生氣孔、夾渣及裂紋。（4）焊接接頭晶粒粗大：通過(guò)焊后熱處理細(xì)化晶粒。（1）絲極電渣焊：根據(jù)焊件厚度不同可用一根（圖71）或多根焊絲（圖72）。焊絲作為填充金屬。焊接厚板焊絲可作橫向擺動(dòng)。適于中小厚度及較長(zhǎng)焊縫。（2）板極電渣焊：用一條或數(shù)條金屬板作為熔化電極。不需要電極橫向擺動(dòng)。（3）熔嘴電渣焊：用板極和絲極組成的電極。板極上端接焊接電源，側(cè)面開(kāi)槽或附鋼管2，焊絲通過(guò)鋼管進(jìn)入渣池，補(bǔ)充板極的不足，板極稱(chēng)為熔嘴，起導(dǎo)電、填充金屬和送絲的導(dǎo)向作用。可焊焊件厚度達(dá)2m，焊縫長(zhǎng)度達(dá)10m以上。（4）管狀熔嘴電渣焊：用涂有藥皮（管狀焊條）的熔嘴，電源的一極接在管狀熔嘴。管狀熔嘴與管內(nèi)焊絲（絲極）都作為填充金屬熔化，凝固后形成焊縫。熔嘴外壁的藥皮可自動(dòng)補(bǔ)充熔渣和向焊縫金屬中過(guò)渡合金元素。（1）建立渣池：先使電極與引弧板之間引弧，熔化添加的焊劑，待熔渣積累到一定深度時(shí)，電弧熄滅，轉(zhuǎn)入電渣過(guò)程。（2）正常焊接過(guò)程：利用渣池的熱量將焊絲焊件邊緣熔化并下沉，在渣池下部形成金屬熔池，隨著金屬熔池的上升和渣池的上浮，不斷形成焊縫。（3）焊縫收尾:將焊縫引出焊件，逐漸降低送絲速度和焊接電流，增加電壓，在結(jié)束前斷續(xù)幾次送絲，以填滿(mǎn)尾部縮孔，防止裂紋。電渣焊的熱源是整個(gè)渣池。焊接電流經(jīng)過(guò)焊絲末端流入渣池，在焊絲末端與金屬熔池間有一堆錐體狀的區(qū)域電流最大電阻熱最多，溫度2000℃上，這一區(qū)域的熔渣稱(chēng)為高溫錐體。電渣焊加熱和冷卻速度都很緩慢，重要結(jié)構(gòu)焊后需經(jīng)熱處理。圖76渣池中的高溫錐體 ① 金屬熔池受渣池的良好保護(hù)。② 由于渣池保護(hù)好冷卻緩慢，利于熔池氣體及雜質(zhì)排出，不易產(chǎn)生氣孔和夾渣。③ 電渣焊時(shí)主要是通過(guò)電極直接滲合金。④ 焊縫中熔化的基本金屬比例小，帶入焊縫的有害雜質(zhì)（S，P）少。⑤ a柱狀晶粒沿水平從四周向里長(zhǎng)，中心形成偏析易熱裂。b不僅向熔池中部還向上生長(zhǎng)，彎曲柱狀晶把雜質(zhì)推向上面，最后推到引出板區(qū)，提高焊縫抗熱裂性。：焊劑170和360，還可選埋弧焊焊劑430和431。：焊碳素及合金結(jié)構(gòu)鋼，為減少氣孔和裂紋，依靠電極向焊縫過(guò)渡錳、硅等元素。常用焊絲H08Mn2SiA，H10Mn2，板極和熔嘴為08MnA,09Mn2等。電流、電壓增大熱量增多熔寬c增大；電流過(guò)大焊絲熔化加快，渣池上升加快熔寬減小。電壓過(guò)大破壞電渣焊穩(wěn)定性。間隙b增大渣池上升減慢，焊件受熱增大熔寬加大。間隙過(guò)大會(huì)降低生產(chǎn)率，過(guò)小焊接會(huì)困難。渣池深度hz增加，熔寬減小。但渣池過(guò)淺，易產(chǎn)生電弧，從而破壞電渣焊過(guò)程。絲極電渣焊工藝參數(shù)選擇實(shí)例如表71所列。HS—1000型電渣焊機(jī)。適用于絲極和板極電渣焊，可焊60～500mm厚的對(duì)接立焊縫?？煞謩e使用l～3根焊絲或板極，由自動(dòng)焊機(jī)頭、導(dǎo)軌、焊絲盤(pán)、控制箱等組成，并配有焊接不同焊縫的附加零件，電源采用BPl—31000型焊接變壓器。利用高溫（15000～30000℃）的等離子弧來(lái)進(jìn)行切割和焊接的工藝方法。、特點(diǎn)及類(lèi)型：對(duì)弧柱強(qiáng)迫“壓縮”，獲得導(dǎo)電截面收縮得比較小、能量集中、弧柱中氣體幾乎可達(dá)到全部等離子體狀態(tài)的電弧就是等離子弧。（1）機(jī)械壓縮效應(yīng)：弧柱通過(guò)噴嘴，同時(shí)送入一定壓力的工作氣體使弧柱強(qiáng)迫通過(guò)細(xì)孔道，便受到了機(jī)械壓縮。（2）熱收縮效應(yīng)：電弧通過(guò)水冷卻的噴嘴，同時(shí)又受到外部高速冷卻氣流冷卻作用，弧柱外圍強(qiáng)烈冷卻，電弧電流密度急劇增加。（3）磁收縮效應(yīng)：帶電粒子在弧柱內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，可看成是電流在一束平行的“導(dǎo)線(xiàn)”內(nèi)移動(dòng)，導(dǎo)線(xiàn)自身的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁力相互吸引產(chǎn)生磁收縮效應(yīng)。圖710等離子弧的壓縮效應(yīng)等離子弧通過(guò)下圖的發(fā)生裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即先通過(guò)高頻振蕩器8的激發(fā)，使氣體電離形成電弧，然后在上述壓縮效應(yīng)作用下，形成等離子弧6。圖711等離子弧發(fā)生裝置原理圖（1）能量高度集中。（2）電弧的溫度梯度極大。（3）電弧挺度好。（4）具有很強(qiáng)的機(jī)械沖刷力。（5）等離子弧呈中性。根據(jù)電極不同接法，等離子弧可以分為轉(zhuǎn)移弧、非轉(zhuǎn)移弧、聯(lián)合型弧3種。（1）非轉(zhuǎn)移?。旱入x子弧產(chǎn)生在電極和噴嘴表面之間，連續(xù)送入的工作氣體穿過(guò)電弧空間之后，成為從噴嘴內(nèi)噴出的等離子焰來(lái)加熱熔化金屬。（2）轉(zhuǎn)移?。弘娀∈紫仍陔姌O與噴嘴內(nèi)表面間形成。當(dāng)電極與焊件間加上較高電壓后，電極與焊件間產(chǎn)生等離子弧，即電弧轉(zhuǎn)移到電極與焊件間。（3）聯(lián)合型?。恨D(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧同時(shí)存在就稱(chēng)為聯(lián)合弄弧。主要用于微弧等離子焊接和粉末材料的噴焊。、電極及工作氣體：等離子焊接、噴焊、堆焊，電源空載電壓為80V以上；等離子切割和噴焊，空載電壓在180V以上；對(duì)自動(dòng)切割或大厚度切割可以高達(dá)400V以上。；含少量釷（2%以?xún)?nèi)）的鎢極或鈰鎢極，它比純鎢的電子發(fā)射力強(qiáng)，因此在同樣直徑下可使用較大的工作電流，燒損也較慢。氬氣純度在95%以上即可滿(mǎn)足要求。工作氣體中混入氫，會(huì)明顯地提高等離子弧的熱功率，但氫是一種可燃?xì)怏w，常單獨(dú)使用，多與其他氣體混合使用。（1）等離子弧切割的原理：用高溫等離子弧將被切割的材料熔化，用壓縮的高速氣流的機(jī)械沖刷力將已熔化的金屬或非金屬吹走而形成狹窄口的過(guò)程?？梢郧懈钣醚酢胰惭娌荒芮懈畹乃胁牧?。（2）等離子弧切割的特點(diǎn)① 可切割任何黑色或有色金屬。② 可切割各種非金屬材料。③ 速度快、生產(chǎn)率高。④ 切割質(zhì)量高。（1）等離子切割用氣體：有氮、氬及混合氣體。（2）等離子切割工藝參數(shù)：空載電壓、切割電流、工作電壓、氣體流量、切割速度、噴嘴到割件的距離、鎢極到噴嘴端面的距離及噴嘴的尺寸等。先根據(jù)割件厚度和材料性質(zhì)選擇合適的功率，根據(jù)功率選用切割電流大小，然后決定噴嘴孔徑和電極直徑，再選擇合適的氣體流量及切割速度，便可獲得質(zhì)量良好的割縫。借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接。利用特殊構(gòu)造的等離子焊槍所產(chǎn)生的高溫等離子弧來(lái)熔化金屬，采用直流陡降外特性電源，通常與非熔化極氣體保護(hù)相似。等離子弧焊接有下列幾種。：利用小孔效應(yīng)（等離子弧焊接，隨著等離子弧向前移動(dòng)，弧柱在熔池前緣穿透焊件形成小孔現(xiàn)象）實(shí)現(xiàn)等離子弧焊接的方法。穿透法焊接采用焊接電流較大（約100～300A），適宜于焊接2~8mm的合金鋼板材，可在不開(kāi)坡口和背面不襯墊的情況下進(jìn)行單面焊接雙面成形。：焊接中只熔透件但不產(chǎn)生小孔效應(yīng)的等離子弧焊接法。：利用小電流（通常小于30A）進(jìn)行焊接的等離子弧焊。微束等離子弧焊接的焊接電流很?。ā?0A）,～2mm的薄板及金屬絲網(wǎng)。微束等離子弧焊接采用聯(lián)合型弧。使用石墨棒與刨件間產(chǎn)生電弧將金屬熔化，壓縮空氣將其吹掉來(lái)加工溝槽。（1）特點(diǎn)：① 采用碳弧氣刨比采用風(fēng)鏟可提高4倍生產(chǎn)率。② 與風(fēng)鏟比較，沒(méi)有震耳的噪聲，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。③ 在對(duì)封底焊進(jìn)行碳弧氣刨挑焊根時(shí)易發(fā)現(xiàn)細(xì)小缺陷，并可克服風(fēng)鏟由于位置狹窄而無(wú)法使用的缺點(diǎn)。（2）應(yīng)用：可用碳弧氣刨挑焊根；焊件缺陷需返修時(shí)，可用碳弧氣刨清理缺陷。：將焊件組合后通過(guò)電極施加壓力，利用電流通過(guò)接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。① 熱效率高② 焊縫致密。（1）電阻焊的優(yōu)點(diǎn)：① 焊接生產(chǎn)率高。② 焊接質(zhì)量好。③ 焊接成本低。（2）電阻焊的缺點(diǎn)：① 由于焊接過(guò)程進(jìn)行得很快，對(duì)焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性有影響時(shí)。② 設(shè)備比較復(fù)雜。③ 焊件的厚度形狀和接頭形式受到一定程度的限制。（1）釬焊的原理：用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，熔化的釬料依靠潤(rùn)濕和毛細(xì)作用吸入或保持在兩焊件的間隙內(nèi)，依靠液態(tài)釬料和固態(tài)金屬相互擴(kuò)散而成。（2）釬焊的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①釬料熔化，被焊金屬不熔化，對(duì)釬焊金屬的各種性能影響較小。② 釬焊時(shí)工件的變形小。③ 可以連接不同金屬以及金屬與非金屬。④ 利用焊接能制造形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可以一次完成多個(gè)零件的連接，生產(chǎn)率高。⑤ 釬焊接頭不平整光滑，外形美觀。缺點(diǎn)：釬焊接頭強(qiáng)度較底，耐高溫能力差：接頭形式以搭接為主，增加了結(jié)構(gòu)重量；釬焊的裝配要求比熔化焊高，要嚴(yán)格保證間隙。（1）按加熱溫度：分為低溫釬焊450℃以下、中溫釬焊450~950℃、高溫釬焊950℃以上。450℃以下的釬焊稱(chēng)軟釬焊； 450℃以上的稱(chēng)硬釬焊。（2）按加熱方式：火焰釬焊、烙鐵釬焊、電阻釬焊、感應(yīng)釬焊以及浸漬釬焊等。：利用焊件表面相互磨擦產(chǎn)生的熱，使端面達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后 迅速頂鍛完成焊接。：把兩個(gè)接觸的金屬焊件，加熱到T焊=（～）T熔并施加一定壓力，焊件產(chǎn)生顯微變形，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后原子互相擴(kuò)散而得到牢固的連接。擴(kuò)散焊接主要分為以下兩類(lèi)：① 無(wú)中間層的擴(kuò)散焊接。② 有中間層的擴(kuò)散焊接。中間層可以是粉狀或片狀的，用真空噴涂或電鍍的方法加在焊接面上。① 加熱溫度低，能連接不適于熔焊的材料如鉬、鎢等，金屬與非金屬焊接。② 焊接接頭成份、性能都與母材金屬相近，利用顯微鏡也難看出接合面。小結(jié)：電渣焊，等離子弧切割與焊接，碳弧氣刨等焊接方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)焊接的不足。作業(yè)：7項(xiàng)目八 異種金屬的焊接知識(shí)點(diǎn)：、異種鋼的焊接。、鋼與銅及銅合金焊接。技能點(diǎn)：、異種鋼的焊接。、鋼與銅及銅合金焊接。異種金屬焊接性：不同化學(xué)成分、不同組織性能的兩種金屬焊接的性能。兩種材料的物理、化學(xué)性能及組織成分差別越大，焊接性越差。還與焊接工藝有關(guān)。主要影響因素為被焊材料、焊接方法、焊接件結(jié)構(gòu)及使用要求等。異種金屬的結(jié)合性能（工藝焊接性能）：在給定工藝條件下實(shí)現(xiàn)致密結(jié)合的接頭的能力。常用來(lái)評(píng)定異種金屬焊接接頭對(duì)焊接缺陷的敏感性。異種金屬的使用性能（使用焊接性）：接頭滿(mǎn)足使用性能要求的程度。常用使用性能評(píng)定異種金屬焊接接頭能否滿(mǎn)足技術(shù)條件的要求。異種金屬的焊接性應(yīng)從工藝焊接性和使用焊接性綜合評(píng)價(jià)。：熔化溫度、線(xiàn)膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和比電阻等的差異，將影響焊接的熱循環(huán)過(guò)程、結(jié)晶條件，降低焊接接頭的質(zhì)量。：晶格類(lèi)型、晶格參數(shù)、原子半徑、原子的外層電子結(jié)構(gòu)等的差異。液態(tài)不相溶的金屬不能熔焊，如鐵與鎂、鐵與鉛、鉛與銅等，當(dāng)兩種金屬晶格類(lèi)型相同，晶格常數(shù)、原子半徑相差不超過(guò)10%~15%，電化學(xué)性能差異不太大時(shí)，溶質(zhì)能不斷地固溶于溶劑，形成連續(xù)固溶體時(shí)具有良好的焊接性。：表面氧化層、結(jié)晶表面層、吸附的氧離子和空氣分子、水、油污、雜質(zhì)等的狀態(tài)，都直接影響異種金屬的焊接性。 ① 根據(jù)結(jié)構(gòu)承載分布情況，設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定了采用不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼種。② 在鍛、鑄與軋材的聯(lián)合焊接結(jié)構(gòu)中，各組成零件的鋼號(hào)、狀態(tài)化學(xué)成分不同。③ 停止用途的結(jié)構(gòu)中各部位工作條件不同，各零部件采用專(zhuān)業(yè)與一般鋼種。④ 由于鋼材品種多，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)規(guī)格不齊，致使制造過(guò)程中要求代用材料。%時(shí)，采用合理焊接順序、預(yù)熱、最佳工藝參數(shù)等。異種珠光體鋼焊接，焊縫強(qiáng)度不能低于結(jié)構(gòu)中強(qiáng)度較低的一種鋼材。異種珠光體鋼焊接時(shí)，按強(qiáng)度較低一側(cè)鋼材的強(qiáng)度要求選擇焊接材料，焊接的熱強(qiáng)性能應(yīng)等于或高于母材金屬，焊后一般不進(jìn)行熱處理。為防止焊后熱處理或在使用過(guò)程中出現(xiàn)碳的遷移，應(yīng)選用合金成分介于兩種母材金屬之間的焊接材料。碳鋼與低碳合金鋼焊接，焊接材料要保證接頭常溫力學(xué)性能；熱穩(wěn)定鋼保證接頭高溫力學(xué)性能。常溫工作的珠光體淬火鋼，如果焊前不預(yù)熱，可用A焊條接，保持焊縫金屬的高塑性，避免焊縫及熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋。高溫下工作的熱穩(wěn)定鋼，不能用A焊條焊接，會(huì)形成脆性金屬間化合物層和脫碳層或增碳層。淬火鋼焊前用塑性好，淬硬傾向低的焊條堆焊8～10mm過(guò)渡層,之后回火。不同焊接方法，接頭形式對(duì)P鋼和A鋼熔合比影響如表81。異種金屬多層焊時(shí)，每層熔合比都不相同，焊縫金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能也各不相同。焊接異種P鋼時(shí)，選用低氫型焊條，以保證焊接接頭的抗裂性能。在此，以Q235鋼與16Mn鋼的焊接為例。（1）手工電弧焊：按Q235性能和異種材料接頭性能，根據(jù)等強(qiáng)原則，選E4303，承受重載荷的構(gòu)件可采用E4315。（2）CO2保護(hù)焊：Q235與16Mn薄板結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)脫氧防氣孔和飛濺，選含Si，Mn，Ti，Al較多的焊絲，如H08Mn2TiA。（3）埋弧自動(dòng)焊：中厚板以上、較長(zhǎng)直線(xiàn)形狀焊縫的Q235鋼與16Mn等低合金鋼結(jié)構(gòu)件，選H08A或H08E焊絲