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电弧焊_图文_百度文库

发布日期:2021-01-27 21:43 作者:赌钱网址 点击:

  电弧焊_物理_自然科学_专业资料。第一章 电弧焊 第一节 电弧焊的焊接过程 1. 焊接电弧 1.1焊接电弧---是在电极与工件之间的气体 介质强烈而有力的放电现象。 如图所示: 1.2电弧中的各区域:根据电弧各个部位的 物理特性

  第一章 电弧焊 第一节 电弧焊的焊接过程 1. 焊接电弧 1.1焊接电弧---是在电极与工件之间的气体 介质强烈而有力的放电现象。 如图所示: 1.2电弧中的各区域:根据电弧各个部位的 物理特性和作用,可将其分为三个区域: 阴极区、阳极区和弧柱区; 阴极区:阴极附近 的微小区域;其电压 叫做阴极压降UK; 阳极区:阳极附近 的微小区域;其电压 叫做阳极压降UA; 弧柱区:阴极区与 阳极区中间的部分; 其电压叫做弧柱压 降UC; ? 电弧电压U=UK+UA+UC ? 引弧电压50~90V,电弧电压为16~35V; 1.3电弧中带电粒子的产生: 导电机构:正离子和电子(在电场的作用下 做定向移动) ? 电离: ? 电子发射: 1.4焊接电弧的热: ? 焊接电弧既是热源又是力源,都是由电能 转变而来的。 ? 各区域的热量分配: 阳极区:43%;阴极区:36%;弧柱区: 21%; 1.5 电弧的有效功率: ? 电弧的总功率Q0:Q0=IU; ? 电弧的有效功率Q:Q=ηIU η:电弧的有效功率系数,它与焊接方法、 焊接规范及周围条件有关,如表所示: 埋弧焊的η=0.80~0.90,较大; 表 各种弧焊方法的热效率系数 弧焊方法 药皮焊条手工焊 埋弧自动焊 CO2气体保护焊 熔化极氩弧焊 钨极氩弧焊 η 0.65~0.85 0.80~0.90 0.75~0.90 0.70~0.80 0.65~0.70 1.6电弧的温度分布: ? 弧柱的温度最高; ? 一般情况下,阳极温度高于阴极温度; ? 在弧柱中,总是靠近电极电弧直径小的一端温度 高。 例如:钢焊条焊接钢材时,阳极区的温度为 2600K,阴极区的温度为2400k,弧柱温度为 6000~8000k; 温 度 2.手工电弧焊的焊接过程: ? 手弧焊:用手工操纵焊条进行焊接的电弧 焊方法; ? 焊接过程:如图所示; ? 应用:应用广泛: 场所、位置、材料; 设备简单,操作简单; 3.手弧焊设备 ? 直流正接:工件接电源正极,焊条(电极) 接电源负极;如图所示; ? 直流反接:工件接电源负极,焊条(电极) 接电源正极;如图所示; 4手工电焊焊的辅助设备: 4.1电焊钳:又称焊把,有300A、500A两种型 号; 4.2面罩和护目镜:分为盾式和盔式两种,如图所示; 4.3电焊条保温筒:烘干温度为150~400℃,保 温时间为1~2h; 4.4焊缝接头尺寸检测器: 4.5清渣榔头和钢丝刷; 4.6夹具和变位器:夹具用于定位,防止焊接变形; 变位器用于将工件上的待焊缝置于更容易焊接的 位置; 第二节 电弧焊的冶金过程特点 焊缝熔池中的金属熔化与结晶过程伴随着冶金 过程。与一般意义上的冶金相比具有如下 特点: 1.焊接电弧和熔池金属的温度高于一般冶金温 度。更易烧损合金元素及形成有害物质。 2.熔池体积小,金属冷却速度快,各种化学反 应不充分,金属组织不均匀,易形成气孔、 夹渣等缺陷; ? 保证焊缝质量,应采取的措施: 措施 形成有效 渗加有用 脱氧、脱硫 气体保护区 合金元素 脱磷 ?在电弧焊中,常通过选择焊芯(焊丝),配以不 同成分的药皮(焊剂),来保证合格的焊接接头; 第三节 电焊条 1.焊条的组成和作用: 焊芯的化学成分、规格 GB1300--77 已标准化 由焊条芯 和药皮 组成 焊条药皮 “作用”非常重要 1.1焊芯:如表所示; ? 作用:导电、作为填充金属; ? 常用焊条直径为:1.6,2.0,2.5,3.2, 4,5等;长度在200~400mm; 焊芯钢丝 1.2焊条药皮: ? 作用:如表所示; 稳定电弧 气体、熔渣 渗加 改善熔滴 是机械保护 合金元素 过渡 药皮成分与作用 药皮配方 2焊条的种类、型号和牌号: 2.1焊条的种类:如表所示; 按用途分为十类:结构钢焊条、耐热钢焊条、 低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸 铁焊条、镍及镍合金焊条、铝及铝合金焊 条和特殊用途焊条; 2.2焊条型号: 如:碳钢焊条; 2.3焊条牌号: 3.碱性焊条和酸性焊条: 3.1酸性焊条:焊条药皮中主要含酸性氧化 物,其熔渣呈酸性; 特点:焊缝的冲击韧性、抗裂性差;但不易 产生气孔,电弧稳定,成本低,适合各种 电源,广泛用于一般结构的焊接; 3.2碱性焊条:焊条药皮熔渣呈碱性; 特点:焊缝的力学性能好,抗裂性好,但电 弧不稳定,成本高,只适用直流电源,用 于重要结构件的焊接; 4.焊条的选择原则: 4.1低碳钢和普通低合金钢构件,一般要 求焊缝金属与母材等强度,因此可根据 钢材强度等级来选用相应的焊条。 4.2对焊缝的塑性、冲击韧性、抗裂强度 或低温性能要求较高时,应选用碱性焊 条, 否则,选用酸性焊条。 4.3低碳钢与低合金钢焊接时,可按异种 钢接头中强度较低的钢材来选用焊条。 4.4焊接铸钢件时,一般应选用碱性焊条, 并采取适当的工艺措施进行焊接。 4.5焊接特种钢时,应选用专业焊条。保证 焊缝金属的主要化学成分及性能与母材相 同。 第四节 埋弧自动焊 1. 埋弧自动焊的焊接过程与特点: ? 埋弧焊的电弧是掩埋在颗粒状焊剂下面的; ? 当焊丝与工件之间引燃电弧时,电弧热会 使焊件、焊丝以及焊剂熔化以至于部分蒸 发,金属与焊剂的蒸发气体形成一个气泡, 电弧就在这个气泡中燃烧。 ? 气泡上部被一层烧化了的焊剂-熔渣所构 成的外膜包围,这层外膜不仅很好的隔离 了空气与电弧、熔池的接触,而且使有碍 操作的弧光辐射不再散射出来。 优点: 焊接电流大 焊条连续 特点 焊弧区保护严密 气体、杂质 易浮出 生产率高 质量高 而且稳定 中、薄件 接头不开 坡口 节省材料 改善 劳动条件 弧光不 外泄 局限性: A)主要适用于平焊; B)只适于长焊缝,并且不适于形状复杂的焊 缝的焊接; C)对于装配间隙、坡口加工要求严格; D)难以焊接氧化性强的金属与合金; E)当焊接电流小于100A时,电弧的稳定性 差,所以不适于焊接厚度小于1mm的薄 板; 2.焊剂与焊丝: 2.1焊丝: ? H08Mn、H08MnA; ? 焊丝直径:1.6~6mm; ? 焊前需对焊件进行清理:去除铁锈、油污、 氧化皮,防止产生气孔等缺陷; 2.2焊剂: 作用:保护作用(气-渣联合保护);脱氧、 渗合金; 3.埋弧自动焊机: 按用途分为通用和专用焊机: ? 通用焊机:广泛用于各种结构的对接、角 接、环缝的焊接生产; ? 专用焊机:用来焊接某些特定的金属结构 或焊缝,例如:T形梁焊机、埋弧堆焊机; 4.埋弧焊工艺: 4.1焊前准备: 4.1.1厚焊件的坡口加工: δ<14mm,不开坡口; 14mm< δ<22mm,开Y型坡口; 22mm< δ<50mm,开双Y型坡口; 对于要求高的焊件,开U型坡口; 4.1.2清理: 4.1.3装配:加引弧板、引出板; 4.2埋弧焊工艺: 4.2.1平板对接焊缝:多采用双面焊或开坡 口单面焊接;如图所示; 4.2.2角接焊缝:一般出现在T字接头或搭 接接头,可采用船形焊和斜角焊; ? 船形焊:将接头翻转在一定的位置,使焊 丝保持垂直状态,熔池处于水平位置,以 保证焊接质量; 4.2.3筒体对接环缝:平焊;如图所示; 常用的焊接接头: 平板对接接头的坡口: 对接接头焊接位置 角接接头焊接位置 第五节 气体保护焊 1.氩弧焊: 1.1不熔化(钨)极氩弧焊: ? 用纯钨或活化钨(钍钨、铈钨)作为电极 (不熔化),而且用氩气作为保护气体的 一种气保焊;英文简称为TIG;如图所示; 1.1.1特点: ①易维持恒定的电弧长度,使焊接过程稳定; ②保护性能好、焊缝质量高、成形美观、但成 本高; ③受载流能力的限制,只适合焊接厚度为 6mm以下的工件; ? δ<3mm,可不开坡口,不加填充焊丝; ? δ>3mm,可考虑开坡口加填充焊丝; ④电流的种类和极性的选择: ? TIG焊的电源既可采用交流,也可采用直 流(直流正接、直流反接); ? 选择原则:首先根据工件的材质,其次考 虑工件的厚度; 可得出以下结论: Al、Mg及其合金→交流最佳,薄板也可用 直流反接;( “阴极雾化”作用 ) 其它金属或合金→直流正接最佳,交流也可 采用; 1.1.2应用: ? 高合金、不锈钢类,有色金属及其合金。 1.2熔化极氩弧焊: ? 焊丝作为电极,既导电又不断的熔化承当 填充金属,以氩气作为保护气体的一种电 弧焊,英文简称MIG焊接,如图所示; 1.2.1特点: ? 可以采用大电流、故熔深大、焊接速度高、 生产效率高; ? 电弧稳定,飞溅小,变形小,保护性能好, 焊缝质量高,成形美观; ? MIG焊,在直流反接时,焊有色金属也有 良好的“阴极雾化”作用; 1.2.3应用: ? 可焊接的金属厚度范围很广,最薄约 1mm,最厚不受限制(理论),一般为 25mm以下的工件; ? 可用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、耐 热合金钢、铝及铝合金、镁合金、铜及铜 合金、钛及钛合金等。 2. CO2气体保护电弧焊: ? 利用CO2作为保护气体的气体保护电弧焊, 如图所示; 2.1特点: ? CO2焊的缺点:气孔、飞溅; 原因? CO2 ?高??温? CO ? O Fe+0=FeO; CO进入熔滴中,高温 Fe0+C=Fe+CO 急剧膨胀造成飞溅; CO进入熔池,是气 孔的主要根源; ? 措施:采用Si、Mn联合脱氧(匹配 H08MnSiA、H08Mn2SiA焊丝 ); 2[FeO]+[Si]=2[Fe]+(SiO2) [Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO) ?SiO2和MnO能结合成一种复合物 (MnO·SiO2),它的熔点低(1270℃),比 重小,且能结成大块,易浮出熔池,不夹渣; ? 优点: ①生产效率高; ②成本低; ③焊接应力与变形小; ④抗锈、抗氢、抗裂性能强; ? 缺点: ①飞溅不能完全消除; ②气氛有氧化性,有CO气孔的可能; ③弧光强,工作条件不好; ? 采用药芯焊丝克服; 2.2应用: 适用范围广: 位置:全位置焊; 板厚:薄板、厚板均可;(尤其适用于薄板) 材料:低碳钢、低合金钢; ? 不适合焊有色金属和高合金钢,尤其是不 适于焊不锈钢,有增碳的倾向,使抗蚀性 能下降; 第六节 等离子弧焊 ? 等离子弧:在TIG焊的基础上,利用等离 子弧焊炬,将阴极(钨极)和阳极之间的 自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量 密度的电弧,叫做等离子弧; 1.形成条件:压缩而成; 如图所示; 气 气体电离 形成机械压缩 效应 体 电 离 带电粒子流形成 电磁收缩效应 被冷却的 氩气产生 热压缩 效应 1.1喷嘴和气流对电弧的机械压缩作用;← 前提条件; 1.2冷气流的散热造成的“热收缩效应” ← 最本质、最重要的原因; 1.3电磁收缩效应; 2、等离子弧的特点: 2.1温度高、能量密度高。 (24000~50000K) 2.2离子气的喷射速度很高,冲击力高。 (V=300m/sec) 2.3挺度大,扩散角小(≈5°),加热方向 准确,而且稳定;如图所示; 2.4当电流小到0.1A时,电弧仍能稳定燃烧; 2.4应用面广,可用于焊接、切割、喷涂; 3.应用: ? 应用面广,可用于焊接、切割、喷涂; ? 可焊材料:不锈钢、耐热钢、高强钢、Cu 合金、Ti合金及难熔金属,如:W、Mo等; ? 板厚: 2.5~12mm (利用微弧等离子弧 焊可实现0.4mm以下的金属箔的焊接) ? 几乎可以切割所有的金属和合金。(如:碳 钢、铸铁、钨、Mo以及高合金钢及有色金 属等) 第七节 其它熔化焊方法 1.线.电渣焊: 原理:利用电流通过液态熔渣所产生的电阻 热进行焊接的一种熔化焊方法;如图所示; 3.1电渣焊工艺过程: 3.1.1焊前准备: 装配: ? 间隙:20~40mm(30~50mm); ? 引弧板、引出板; ? 工件立放(焊缝垂直于地面) ? 在焊缝的两侧加强制成形装置—冷却滑块 3.1.2焊接: 电弧过程、电渣过程; 3.1.3 收尾: 加引出板,焊后切除; 3.2特点: ? 厚板可一次焊成; ? 生产率高、成本低; ? 焊缝金属纯净; ? 焊后冷却速度慢,焊接应力小;但晶粒粗 大,焊后需正火处理; 3.3应用: 材料:低碳钢、低合金钢、中合金钢、高合 金钢、铸铁、有色金属等; 板厚:大于50mm,一次焊成; 第九节 压力焊接和钎焊 1.电阻焊:P148; 2.摩擦焊:P151; 3.钎焊:P151; 第十节 微型计算机在焊接中的应用

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