PAGEPAGE1授課題目氣體保護(hù)電弧焊教研室主任教務(wù)科長授課時數(shù)18授課方法講授教具授課班級與時間焊接10.09.11教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：使學(xué)生充分掌握焊接應(yīng)力與變形的分類及控制措施技能目標(biāo)：在實際生產(chǎn)工作中會適用其所學(xué)理論知識控制變形教學(xué)重點影響焊接殘余變形的因素，控制焊接殘余變形的措施。教學(xué)難點殘余變形的矯正第一節(jié)氣體保護(hù)電弧焊的原理及特點一、氣體保護(hù)電弧焊的原理及分類1、氣體保護(hù)電弧焊的原理氣體保護(hù)電弧焊：用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。2、氣體保護(hù)電弧焊的分類1）按電極材料不同：非熔化極和熔化極氣體保護(hù)電弧焊。非熔化極是：鎢極惰性氣體保護(hù)焊。熔化極可分分為：熔化極惰性、熔化極活性、CO2氣體保護(hù)焊。2）按保護(hù)氣體種類不同：氬弧焊、氦弧焊、氮弧焊、氫原子焊、CO2氣體保護(hù)焊等。3）按操作方式不同：手工、半自動、自動氣體保護(hù)電弧焊。二、氣體保護(hù)電弧焊的特點1、采用明弧焊，便于操作。2、適用于薄板的焊接。3、采用惰性氣體保護(hù)時，可焊接活潑金屬及其合金。4、不宜在有風(fēng)的地方施焊，焊接設(shè)備較復(fù)雜。三、保護(hù)氣體的種類及應(yīng)用可采用的保護(hù)氣體主要有：氬氣、氦氣、氮氣、氫氣、二氧化碳?xì)怏w及混合氣體。第二節(jié)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊一、原理及特點1、原理及分類1）、原理：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊時利用CO2作為保護(hù)氣體的一種熔化極保護(hù)電弧焊方法。2）、分類：按焊絲直徑：粗絲二氧化碳?xì)獗：福ㄖ睆健?.6mm）細(xì)絲二氧化碳?xì)獗：福ㄖ睆健?.2mm）按操作方式：二氧化碳半自動焊二氧化碳自動焊2、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的特點（1）優(yōu)點1）、焊接成本低2）、生產(chǎn)率高3）、焊接質(zhì)量高4）、焊接應(yīng)力和變形小5）、操作性能好6）、適用范圍廣（2）缺點1）、使用大電流焊接時，焊縫表面成形較差，飛濺較多。2）、不能焊接容易氧化的有色金屬材料。3）、很難用交流電源焊接及在有風(fēng)的地方焊接。4）、弧光較強(qiáng)，特別是大電流焊接時，電弧的光熱輻射均較強(qiáng)。二、CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點二氧化碳?xì)怏w高溫分解后具有很強(qiáng)的氧化性，燒損合金元素，降低焊縫金屬的力學(xué)性能，產(chǎn)生氣孔和飛濺。1、合金元素的氧化與脫氧（1）合金元素氧化CO2→CO+O2(高溫)Fe+C→CO+Fe（2）脫氧主要采用錳、硅聯(lián)合脫氧的方法脫氧后生成的氧化錳和二氧化硅能形成復(fù)合物浮出熔池，形成一層微薄的渣殼覆蓋在焊縫表面。2、CO2焊的氣孔問題氣孔是熔池金屬中的氣體在冷卻結(jié)晶過程中來不及逸出造成的。CO2焊時可能產(chǎn)生的氣孔有以下三種：（1）一氧化碳?xì)饪譌eO+C→Fe+CO↑（2）氫氣孔氫的來源：焊絲、焊件表面的鐵銹、水分和油污及CO2氣體中含有的水分。（3）氮氣孔最常發(fā)生的是氮氣孔，而氮主要來自于空氣。三、CO2氣體保護(hù)焊的熔滴過渡主要有兩種形式：短路過渡和滴狀過渡1、短路過渡：采用小電流、細(xì)焊絲和低電弧電壓焊接時，可獲得短路過渡。2、滴狀過渡：采用粗焊絲、較大電流和較高電壓時，會出現(xiàn)滴狀過渡。四、CO2氣體保護(hù)焊的飛濺問題飛濺是二氧化碳焊的主要缺點。1、CO2焊飛濺對焊接造成的有害影響1）、增加焊絲及電能的消耗，降低生產(chǎn)率，增加成本。2）、影響焊縫質(zhì)量，焊后需要清理，增加了輔助工時。3）、飛濺金屬容易燒壞工作服，甚至燙傷皮膚，惡化勞動條件。2、產(chǎn)生飛濺的原因及防止飛濺的措施（1）、由冶金反應(yīng)引起的飛濺：主要有CO造成。采用含有錳、硅脫氧元素的焊絲。（2）、由斑點壓力產(chǎn)生的飛濺：主要取決于焊接時的極性。采用直流反接。（3）、熔滴短路時引起的飛濺：主要發(fā)生在短路過渡過程中。（4）、非軸向顆粒過渡造成的飛濺（5）、焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)引起的飛濺（6）、從焊接技術(shù)上采取措施：采用潛弧焊?，F(xiàn)廣泛應(yīng)用于厚板焊接。五、CO2氣體保護(hù)焊的焊接材料1、二氧化碳?xì)怏w2、焊絲六、焊接設(shè)備CO2焊設(shè)備有半自動設(shè)備和自動設(shè)備。其中半自動設(shè)備在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，常用設(shè)備由焊接電源、焊槍及送絲系統(tǒng)、CO2供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。焊槍：按送絲方式不同：推絲式焊槍和拉絲式焊槍。按結(jié)構(gòu)可分為：鵝頸式焊槍和手槍式焊槍。按冷卻方式不同：空氣冷卻和內(nèi)循環(huán)水冷卻焊槍。七、二氧化碳焊的焊接工藝參數(shù)1、焊絲直徑2、焊接電流：焊接電流越大，焊縫厚度、寬度及余高都相應(yīng)增加。3、電弧電壓：短路過渡時16~24V。細(xì)滴過渡時25~36V。4、焊接速度：一般半自動焊時的焊接速度在15~30m5、焊絲伸出長度：一般等于焊絲直徑的10倍，且不超過15mm。6、CO2氣體的流量：細(xì)絲時流量約為8~15L/min；粗絲時流量約為15~257、電源極性與回路電感8、裝配間隙及坡口尺寸第三節(jié)氬弧焊一、氬弧焊的原理、特點和分類1、氬弧焊的原理使用氬氣作為保護(hù)氣體的一種氣體保護(hù)電弧焊方法。利用電極（鎢極或焊絲）與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱量熔化填充焊絲，液態(tài)熔池金屬你給后形成焊縫。2、氬弧焊的特點（1）、焊縫質(zhì)量高（2）、焊接應(yīng)力與焊接變形（3）、焊接范圍很廣3、氬弧焊的分類按電極材料不同：鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊。按操作方式不同：手工氬弧焊、半自動氬弧焊、自動氬弧焊。按采用的電源種類：直流氬弧焊、交流氬弧焊、脈沖氬弧焊。二、鎢極氬弧焊使用純鎢或活化鎢（釷鎢、鈰鎢）為電極的氬氣保護(hù)焊，簡稱TIG焊。鎢極只起發(fā)射電子產(chǎn)生電弧的作用。1、鎢極氬弧焊的焊接材料（1）鎢極：常用的有純鎢極、釷鎢極和鈰鎢極三種。應(yīng)用最廣的是鈰鎢極。純鎢為綠色、釷鎢為紅色、鈰鎢為灰色。（2）、氬氣：無色無味的惰性氣體，不與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶于金屬。適合于保護(hù)活潑金屬及其合金。（3）、焊絲：熔敷金屬化學(xué)成分或力學(xué)性能與被焊材料相當(dāng)。2、鎢極氬弧焊設(shè)備（1）、焊機(jī)：包括焊接電源及高頻振蕩器、脈沖穩(wěn)弧器、消除直流分量裝置等控制裝置。（2）、焊槍：作用：夾持電極、導(dǎo)電和輸送氬氣流。（3）、供氣系統(tǒng)：由氬氣瓶、減壓器、流量計和電磁閥組成。（4）、冷卻系統(tǒng)：通常在鎢極氬弧焊設(shè)備中用水壓開關(guān)或手動來控制水流量。（5）、控制系統(tǒng)：3、鎢極氬弧焊工藝（1）、焊前清理：焊接時，必須對被焊材料的坡口、坡口附近20mm范圍內(nèi)機(jī)焊絲進(jìn)行清理。常用的方法有：機(jī)械清理法、化學(xué)清理法和化學(xué)機(jī)械清理法。（2）焊接工藝參數(shù)的選擇1）、電源種類和極性①直流反接：由于陰極區(qū)溫度高于陽極區(qū)溫度，使鎢極過熱而燒損，許用電流小，生產(chǎn)率低?！瓣帢O破碎”：電弧空間的正離子，由鎢極的陰極區(qū)飛向焊件的陰極區(qū)，撞擊金屬熔池表面，將致密的氧化膜擊碎，以達(dá)到清理氧化膜的目的，稱為陰極破碎。②直流正接：③交流鎢極氬弧焊：在交流正極性的半周波中，鎢極可以得到冷卻，以減小燒損。負(fù)極性的半周波中有“陰極破碎”作用，可以清除氧化膜。是焊接鋁鎂及其合金的最佳方法。2）鎢極直徑及端部形狀交流時，一般磨成圓珠形。直流小電流時，磨成尖錐角。直流大電流時，磨成鈍角。3）、焊接電流：主要根據(jù)焊件厚度，鎢極直徑和焊縫空間位置來選擇。4）、氬氣流量和噴嘴直徑：流量在3~20L/min。噴嘴直徑一般在5~14mm5）、焊接速度：6）、電弧電壓：電弧電壓一般為10~24V。7）、其他因素：噴嘴到焊件的距離以5~15mm鎢極伸出噴嘴的長度為3~6mm三、熔化極氬弧焊1、熔化極氬弧焊的原理及特點1）、原理：采用焊絲作電極，在氬氣的保護(hù)下，電弧在焊絲與焊件之間燃燒。2）、熔化極氬弧焊的特點①克服了鎢極氬弧焊鎢極的熔化和燒損的限制。②采用自動或半自動焊，具有較高的生產(chǎn)率，并改善了勞動條件。③不僅能焊接薄板也能焊接厚板，特別適合于中厚板的焊接。2、熔化極氬弧焊的熔滴過渡形式一般不采用短路過渡或顆粒過渡形式。而多采用噴射過渡形式。3、設(shè)備4、焊接工藝參數(shù)：焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、噴嘴直徑、氬氣流量等。直流反接易實現(xiàn)噴射過渡，飛濺少，并且還可以發(fā)揮“陰極破碎”作用。四、脈沖氬弧焊與氬弧焊的主要區(qū)別主要在于它能提供周期性脈沖式的焊接電流?；惦娏鳎壕S持電弧燃燒和預(yù)熱焊件與電極。脈沖電流：熔化焊件和焊絲。1、鎢極脈沖氬弧焊的原理基值電流和脈沖電流交替作用在焊件上，如此循環(huán)，最后形成一條魚鱗紋形的，由許多焊點連續(xù)搭接而成的鏈狀焊縫。2、特點1）、接頭質(zhì)量好。2）、擴(kuò)大了氬弧焊的使用范圍。3）、適用于全位置焊接。3、鎢極脈沖氬弧焊的工藝參數(shù)1）、脈沖電流和脈沖電流時間2）、基值電流和基值電流時間3）、脈沖頻率第四節(jié)熔化極活性混合氣體保護(hù)焊此方法簡稱MAG焊，由于混合氣體中氬氣含量較多，又常稱為富氬混合氣體保護(hù)焊?，F(xiàn)在常用Ar與CO2混合氣體來焊接碳鋼及低合金鋼。一、富氬混合氣體保護(hù)焊的特點 1、與純氬氣體保護(hù)焊相比1）、電流密度大，熔敷效率高，有利于提高生產(chǎn)率。2）、接頭的力學(xué)性能好。3）、降低了焊接成本。2、與純CO2氣體保護(hù)焊相比1）、節(jié)省焊接材料，提高生產(chǎn)率。2）、對熔池的保護(hù)性能好，提高了力學(xué)性能。3）、焊縫成形好，焊縫平緩，焊波細(xì)密，成本較CO2高。二、富氬混合氣體保護(hù)焊氣體組分的配比在短路過渡垂直焊和仰焊時，Ar和CO2比例最好是50%：50%。常用Ar和CO2比例為80%：20%焊接碳鋼和低合金鋼。富氬混合氣體保護(hù)焊設(shè)備富氬混合氣體保護(hù)焊的焊接工藝參數(shù)：焊絲的選擇、焊接電流、電弧電壓、焊絲伸出長度、氣體流量、焊接速度、電源種類和極性。第五節(jié)藥芯焊絲氣體保護(hù)電弧焊一、藥芯焊絲氣體保護(hù)電弧焊的原理及特點1、實質(zhì)：這種焊接方法是一種氣—渣聯(lián)合保護(hù)的方法。2、特點其主要優(yōu)點是：采用氣渣聯(lián)合保護(hù)，保護(hù)效果好焊絲熔敷速度快，熔敷效率和生產(chǎn)率都較高焊接各種鋼材的適應(yīng)性強(qiáng)對焊接電源無特殊要求，交、直流，平緩?fù)馓匦跃刹蛔悖核徒z較實心焊絲困難，需采用降低送絲