钣焊压力加工工程训练模块 焊 接 技 术 实 训.

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1 钣焊压力加工工程训练模块 焊 接 技 术 实 训

2 一、主要内容 1.1 概述 1.2 手工电弧焊 1.3 气焊与气割 1.4 二氧化碳气体保护焊 1.5 氩弧焊 1.6 等离子弧切割
1.1 概述 1.2 手工电弧焊 1.3 气焊与气割 1.4 二氧化碳气体保护焊 1.5 氩弧焊 1.6 等离子弧切割 1.7 点焊 1.8 常见焊接缺陷 1.9 焊接检验 1.10 焊接在汽车制造业中应用 1.11 思考题

3 基本要求： 1.熟悉常见的焊接方法（手工电弧焊、气焊、氩弧焊、 CO2气体保护焊，压力焊等）的过程。
2.掌握手工电弧焊的引弧、堆焊和平焊波的操作。 3.了解上述焊接方法所用的设备、材料、工艺及应用实例。 3.了解氧气乙炔切割的基本原理，气割过程。 4.了解常见的焊接缺陷和焊接变形。 5.了解手工电弧焊和气焊气割的安全技术。 6.了解压力容器典型焊接结构的焊接生产过程。

4 安全规程： 1.实习时要穿好工作服和绝缘鞋。电焊时要拿好面罩和戴好手套等防护用品。
2.操作前应检查电焊机外壳是否接上地线；焊钳手把和导线的绝缘是否良好，以防触电。 3.焊后清理时，不得用手、脚触及未冷的焊件，以防止烫伤。 4.旁观者应避免目光直视电焊弧光。

5 焊接: 是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。
1.1 概述 焊接: 是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。 焊接方法的优点： 1.可将不同形状与厚度的型材连接起来；也可以将铸、锻 件焊接起来；甚至能将不同种类的材料连接起来。 2. 不需大型、贵重的设备，容易适应不同批量的结构 生产，更换产品方便。 2. 适宜于制造尺寸较大的产品和形状复杂及单件或小批 量生产的结构。

6 1.焊缝及热影响区中的化学成分、金相组织、力学性能和物
焊接方法的缺点: 1.焊缝及热影响区中的化学成分、金相组织、力学性能和物 理性能、抗腐耐磨等性能与母材有所不同。 2. 焊件中存在焊接残余应力和变形，这不同程度地影响了产品的质量和安全性。 3. 焊缝及热影响区有时因工艺不当产生的某些缺陷，将会影响结构的承载能力。

7 焊接技术应用 1.制造金属结构: 广泛用于造船、车辆、桥梁、航空航天、建筑钢结构、重型机械、化工装备等工业部门。 2.制造机器零件和毛坯:
如轧辊、飞轮、大型齿轮、电站设备的重要部件等。

8 焊接方法分类 金属焊接:熔焊;压焊;钎焊. 熔焊： 压焊： 钎焊： 气焊;电弧焊;电渣焊;等离子弧焊;电子束焊;激光焊;铝热焊.
其中电弧焊包括：手工电弧焊;埋弧自动弧;气体保护焊 (二氧化碳气体保护焊;氩弧焊) 压焊： 接触焊;冷压焊;摩擦焊;超声波焊;真空扩散焊;爆炸焊;高频焊. 钎焊： 铜焊； 银焊 ；锡焊

9 熔 焊 这一类焊接方法的共同特点是,利用局部热源将焊件的接合处及填充金属材料(有时不用填充金属材料)熔化,不加压力而互相熔合,冷却凝固后而形成牢固的接头。电弧焊、电渣焊都属于这一类。

10 压 焊 这一类焊接方法的共同特点是，焊件不论加热与否均施加一定压力，使两结合面紧密接触产生结合作用，从而使两焊件连接在一起，接触焊与摩擦焊等都属于这一类。

11 钎 焊 钎焊与熔焊相似，却有着本质的区别，它是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点却低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。

12 手工电弧焊：是利用电弧产生的热量熔化母材和焊条的一种手工操作焊接方法。
1.2 手工电弧焊 手工电弧焊：是利用电弧产生的热量熔化母材和焊条的一种手工操作焊接方法。 特点： ①焊接质量好。 （与气焊比：） ②焊接变形小。 ③设备简单。 ④适应性强，可焊各种空间位置和短、曲焊缝。 应用： ①单件小批生产。 ②板厚一般≥3mm。1~2mm也可焊，但质量不易保证。 ③全位置焊。 ④短、曲焊缝 。

13 焊接基本原理 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成 1-电极 2-直流电源 3-弧柱 区 4-工件 5-阳极区 6-阴极 区

14 手工电弧焊焊接过程 焊接前，将焊钳和焊件分别接到焊机输出端的两极，并用焊钳夹持焊条。焊接时，利用焊条与焊件间产生的高温电弧作热源，使焊件接头处的金属和焊条端部迅速熔化，形成金属熔池。当焊条向前移动时，随着新的熔池不断产生，原先的熔池不断冷却、凝固，形成焊缝，从而使两分离的焊件焊成一体。

15 焊条电弧焊基本操作技术 引弧 堆平焊波

16 焊 条 焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。 焊条由焊芯和药皮两部分组成。

17 焊芯在焊接时的作用： 1.是作为电极传导电流，产生电弧。 2.是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起组成焊缝金属。

18 药皮：是压涂在焊芯表面的涂料层，它由矿石粉、铁合金 粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。
药皮：是压涂在焊芯表面的涂料层，它由矿石粉、铁合金 粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。 药皮的作用： 1.改善焊条工艺性： 如使电弧易于引燃，保持电弧稳定燃烧，有利焊缝成形，减 少飞溅等。 2.机械保护作用： 在电弧热量作用下，药皮分解产生大量气体并形成熔渣，对 熔化金属起保护作用。 3.冶金处理作用 ： 去除有害杂质，添加有益的合金元素，改善焊缝质量。

19 焊条种类 酸性焊条：药皮熔化后形成的熔渣以酸性氧化物 为主，如E4303、E5003等。 碱性焊条：熔渣以碱性氧化物和氟化钙为主，

20 弧焊机的主要技术参数 1.初级电压 2.空载电压　 3.工作电压 4.输入容量 5.电流调节范围 6.负载持续率　

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22 焊接电源的基本要求： 1.有适当的空载电压。 2.有合适的外特性。 3.有良好的动特性。 4.可以灵活地调节焊 接规范。

23 常用焊条电弧焊机简介（重点） 1、弧焊变压器（交流弧焊机）（BX系列）　　 动铁（芯）式、动圈（绕组）式、 抽头式.　　

24 2、直流弧焊发电机（AX系列） （已淘汰） 直流弧焊发电机是由一台电动机和一台弧焊发电机组成的机组。
特点：耗电量大，用材料多，噪音。国家规定停止生产该类焊机。

25 3、弧焊整流器 （1）硅弧焊整流器（ZXG系列）

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27 （2）晶闸管式焊整流器（ZX5系列） 主要特点： 动特性好（电磁惯性小） 控制性好（小功率控制大功率） 节能（空载电压低，无机械损耗）
省材料 噪音小 设备复杂

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29 4、弧焊逆变器（ZX7系列） 　　 特点： 省料、质量轻、体积小：传统弧焊电源用工频传送电能，而逆变电机使用几千到几万Hz的频率传送电能。制作变压器的用料与频率成反比，因而逆变电机的重量为普通电机的1/5到1/10，体积为原来的1/3左右。 高效节能：变压器处于开关状态，变压器采用铁损小的材料。从而效率高，可达80-90%；主电路有电容，从而功率因数高。

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31 1.3 气焊与气割 气焊：是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧后产生 的高温对金属材料进行焊接的。 气割：是利用气体火焰（氧、乙炔火焰）以热能将
工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切 割氧流，使其燃烧并放出热量实现切割的方法。

32 气焊是用气体火焰为热源的一种焊接方法。 气焊设备组成： 氧气瓶 乙炔瓶 回火防止器 减压阀 焊炬

33 特点： 气焊是以乙炔气作燃料的氧－乙炔焰。 ① 熔池温度、大小易控制，各种焊接位置均易单面 焊透； ② 焊接质量较差； ③ 焊接变形大；
④ 生产率低； ⑤ 设备较简单，不需电源，野外施工方便。

34 气焊火焰 中性焰 碳化焰 氧化焰

35 1.4 二氧化碳气体保护焊 是以CO2为保护气体的 电弧焊。它用焊丝作电 极，靠焊丝和焊件之间产 生的电弧熔化工件与焊
丝，熔池凝固后成为焊缝。 焊丝的送进靠送丝机构实 现 。

36 二氧化碳气体保护焊 应用： 特点： ①碳钢和强度级别较低的普通低合金钢。 ①成本低（CO2气体便宜）。 ②生产率高(电流密度大)。
②宜焊薄板，也可焊中厚板。 ③单件小批、短曲焊缝用半自动CO2焊；成批生产、长直缝和环缝用CO2自动焊。 特点： ①成本低（CO2气体便宜）。 ②生产率高(电流密度大)。 ③焊薄板变形小。 ④可全位置焊。 ⑤有氧化性。 ⑥成型较差，飞溅大。 ⑦设备使用维修不便。

37 CO2气体保护半自动焊示意图组成: 1-焊接电源及控制箱 2- CO2钢瓶 3-加热器 4-送丝机构 5-焊枪 6-焊件

38 1.5 氩弧焊 应用： 特点： ①铝、钛、不锈钢及其合金钢。 ①焊接质量优良。 ②小电流时电弧也很稳定，易控制背面成型。 ②打底焊。
③管子焊接。 ④薄板 。 特点： ①焊接质量优良。 ②小电流时电弧也很稳定，易控制背面成型。 ③可全位置焊。 ④氩气贵，成本高。

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40 氩弧焊 是以氩气作为保护气体的电弧焊。氩气是惰性气体，可保护电极和熔池金属不受空气的有害作用。在高温下，氩气不与金属起化学反应，也不溶于金属。

41 埋弧自动焊 埋弧焊是以连续送时的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。 在电弧热的作用下，上部分焊剂熔化熔渣并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保护焊缝金属，防止空气的污染，并与熔化金属产生物理化学反应，改善焊缝金属的质量及性能；另一方面还可以使焊缝金属缓慢泠却。

42 埋弧焊可以采用较大的焊接电流。与手弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好，焊接速度高。因此，它特别适于焊接大型工件的直缝的环缝。而且多数采用机械化焊接。
埋弧焊已广泛用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。由于熔渣可降低接头冷却速度，故某些高强度结构钢、高碳钢等也可采用埋弧焊焊接。

43 埋弧自动焊示意图 1-焊接小车 2-控制盘 3-焊丝盘 4-焊剂漏斗 5-焊接机头
6-焊剂 7-渣壳 8-焊缝 9-焊接电缆 10-焊接电源 11-控制箱

44 埋弧自动焊有以下优点： （1）生产率高 焊接电流比手工电弧焊时大得多，可以高达 1000A，一次熔深大，焊接速度大，且焊接过程可连
续进行，无需频繁更换焊条，因此生产率比手工电弧 焊高5～20倍。 （2）焊接质量好 熔渣对熔化金属的保护严密，冶金反应较 彻底，且焊接工艺参数稳定，焊缝成形美观，焊接质 量稳定。 （3）劳动条件好 焊接时没有弧光辐射，焊接烟尘小，焊接 过程自动进行。

45 埋弧自动焊有以下缺点： 埋弧自动焊一般只适用于水平位置的长直焊缝和直径250mm以上的环形焊缝，焊接的钢板厚度一般在6～60mm，适焊材料局限于钢、镍基合金、铜合金等，不能焊接铝、钛等活泼金属及其合金。

46 1.6 等离子弧切割 是利用高能量密度等离子弧和高速的等离子流把已熔化的材料吹走，形成割缝的切割方法。用于切割的等离子弧是电弧经过热、电、机械等压缩效应后形成的。等离子弧能量集中，吹力强，温度达10000~30000℃。

47 1.7 点 焊 点焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间焊成一个个焊点的一种焊接方法。

48 点 焊 应 用： 特 点： ①成批大量生产。 与熔焊比： ②可焊异种金属。 ①生产率高。
③对焊用于焊接杆状零件；点焊用于焊接薄板壳体；缝焊用于薄壁容器和管道焊接 。 特 点： 与熔焊比： ①生产率高。 ②焊接变形小。 ③设备复杂，投资大。 ④电源功率大 。

49 1.8 常见焊接缺陷 常见焊接缺陷----气孔 特 征： 产生原因： 焊接时，熔池中的过饱和H、N以及冶金反应产生的CO，在
熔池凝固时未能逸出，在焊缝中形成的空穴 。 产生原因： 焊接材料不清洁；弧长太长，保护效果差；焊接规范不恰 当，冷速太快；焊前清理不当。

50 常见焊接缺陷----裂纹 特 征： 产生原因： 热裂纹：沿晶界开裂，具有氧化色泽，多在焊缝上，焊后 立即开裂。
冷裂纹：穿晶界开裂，具有金属光泽，多在热影响区，有 延时性，可发生在焊后任何时刻。 产生原因： 热裂纹：母材硫、磷含量高；焊缝冷速太快，焊接应力大； 焊接材料选择不当。 冷裂纹：母材淬硬倾向大；焊缝含氢量高；焊接残余应力较大。

51 常见焊接缺陷----夹渣 特 征： 焊后残留在焊缝中的非金属夹杂物。 产生原因：
焊道间的熔渣未清理干净；焊接电流太小、焊接速度太快； 操作不当。

52 常见焊接缺陷----咬边 特 征： 在焊缝和母材的交界处产生的沟槽和凹陷。 产生原因： 焊条角度和摆动不正确；焊接电流太大、 电弧过长。

53 常见焊接缺陷----焊瘤 特 征： 焊接时，熔化金属流淌到焊缝区之外的母材上所形成的金属瘤。 产生原因：
焊接电流太大、电弧过长、焊接速度太慢；焊接位置和运条不当。

54 常见焊接缺陷----未焊透 特 征： 焊接接头的根部未完全熔透。 产生原因： 焊接电流太小、焊接速度太快；坡口角度太小、间隙过
窄、钝边太厚。

55 1.9 焊接检验 破坏性检验 ---机械性能检验 非破坏性检验 ---外观检验 ---化学分析试验 ---金相检验 ---水压试验
破坏性检验 ---机械性能检验 ---化学分析试验 ---金相检验 非破坏性检验 ---外观检验 ---水压试验 ---致密性试验

56 1.10 焊接在汽车制造业中应用 1.电阻焊 点焊:车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。
多点焊 :车身底板、载货车车厢、车门、发动机盖和行李箱盖等。 凸焊及滚凸焊: 车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、 螺帽和小支架等。 缝焊: 车身顶盖雨檐、减震器封头、油箱、消声器和机油盘等。 对焊 :钢圈、排进气阀杆、刀具等。

57 电弧焊 氩弧焊： 机油盘、铝合金零部件的焊接和补焊。 CO2保护焊 ：用于车箱、后桥、车架、减震器阀杆、 横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸和千
斤顶等的焊接。 焊条电弧焊：厚板零部件如支架、备胎架、车架等。 埋弧焊 ：半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容器等。

58 特种焊 摩擦焊：汽车阀杆、后桥、半轴、转向杆和随车 工具等。 电子束焊： 齿轮、后桥等。 激光焊割：车身底板、齿轮、零件下料及修边等。
氧乙炔焊: 车身总成的补焊 。 钎焊：散热器、铜和钢件、硬质合金的焊接。

59 1.11 思考题 1. 手弧焊机有哪几种？ 2. 电焊弧光伤害人体的光线中是那几种？ 3. 焊机外壳接地为了防止焊机外壳漏电吗？
4. 手工电弧焊在短路接触引弧时，因为此时未产生电弧， 所以电流等于零？ 5. 酸性焊条能交、直流两用，而碱性焊条一般用于直流电 源？ 6. 电弧焊时，焊接电流大小的选择依据是焊件厚度？ 7. 高碳钢的可焊性差，通常不用它作焊接结构对吗?

60 8. 焊条直径的大小是否取决于工件厚度？ 9. 气焊适用于焊接薄板和有色金属？ 10. 气焊时，被焊工件越薄，工件变形也就越大？ 11．等离子切割和氧气切割有何不同？ 12．点焊时无需填充金属？ 13．氩弧焊焊缝表面也有熔渣？CO2焊的焊缝表面没有熔渣？ 14．氩弧焊是一种高质量的焊接适宜于进行各种空间位置的焊 接？ 15．CO2气体保护焊适用于哪些材料的焊接？

61 16. 电阻焊的基本形式有哪几种？各自的特点和应用范围有
什么不同？ 17. 你知道轮船船体、压力容器、汽车油箱是采用什么方法 焊接的？ 18. 铸铁、不锈钢、铝合金能否气割？为什么？ 19. 钎料和钎剂的作用是什么？ 20. 焊炬和割炬的构造有何不同？ 21. 气焊与熔焊有什么不同？ 22. 焊接接头形式有哪些？锅炉、压力容器、厂房屋梁、桥 梁各采用哪种接头形式？

62 谢谢！

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