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工艺复习模板.doc
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1、焊接方法及设备总复习焊接方法及设备这部分能够分两大部分:基础课和主课程。基础课部分要掌握有:电工学中欧姆定律、功率概念等基础概念;弧焊电源分类、应用及多种焊接方法外特征、电焊机安全电压等;电弧中要掌握关键是多种熔滴过渡力作用,电弧偏吹及处理措施;火焰技术在主课程部分关键内容为气焊及气割基础概念和应用;基础课程和主课程焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊要求掌握多种焊接方法基础过程、焊接保护形式、缺欠形式、填充材料标准等;电阻焊、其它焊接方法、热切割及坡口准备方法、热喷涂技术、焊接机器人、钎焊、塑料焊接、其它连接方法关键掌握基础概念、应用及相关标准。1 焊接概述包含:焊接基础术语(ISO857)、IS
2、O4063对焊接方法分类及表示符号、多种焊接方法焊接过程介绍及适用范围1.1 氧乙炔火焰气焊(G;311)应用范围:关键用于非合金、低合金钢板和管材焊接(也可用于铸铁焊接) 板厚:(约从0.8mm)至6mm 用于除立向下以外全部焊接位置管道工程、车体结构、安装和修理等焊接。1.2焊条电弧焊(E;111)应用范围:适适用于全位置焊接,工件厚度3以上低碳钢、低合金钢和高合金钢连接焊接及堆焊。1.3钨极惰性气体保护焊(WIG;141)应用范围:适适用于工件厚度0.54.0范围内钢及有色金属全位置连接焊接;和堆焊。电网连接焊接电源电接电缆(电极)电接电缆(工件)工件夹保护气瓶(含压力表和流量计)保护气
3、胶管焊枪焊丝工件(11)钨极1.4熔化极气体保护焊(MSG;MIG 131/MAG 135)应用范围:适于工件厚度0.6100mm范围内全位置连接焊接,和堆焊。电网连接焊接电源焊枪电缆(电极)送丝系统保护气瓶(含压力表和流量计)焊接电源电缆(含丝电极)丝电极保护气胶管焊枪工件夹(11)工件(12)电源电缆(工件)1.5埋弧焊(UP;12)应用范围:关键用于工件厚度8以上碳钢、低合金钢和高合金钢长焊缝水平位置(包含船形位置)连接焊接;和用带极堆焊高合金钢堆焊层。尤其在容器制造、钢结构、造船工业和车辆制造中取得了广泛应用。1.6电阻点焊(RP;21)适适用于工件厚度0.53.0范围内钢板或铝板焊接
4、。尤其适适用于成批生产中。1.7激光焊(LA;52)应用范围:它可用于几乎全部焊接,厚度从0.01200mm。1.8电子束焊(EB;51)应用范围:电子束可用于金属焊接(一次焊接厚度可达300mm),也可用于表面处理和打孔等。2电工学基础、弧焊电源:2.1 欧姆定律: 2.2 功率及功率因数有功功率P 被转换成热量(电弧)或机械功(马达)功率,从电网中取出有功功率是不可逆转。视在功率S 电路中总电压和电流有效值之间乘积定义为电路视在功率。无功功率Q 理想电感元件即使不消耗电能,但它和电源之间不停进行能量交换。2.3 焊接电源分类焊接变压器:抽头式变压器、动铁芯式变压器、磁放大器式变压器焊接整流
5、器:抽头式整流器、动铁芯式整流器、磁放大器式整流器、可控硅整流器、模拟式整流器晶体管电源:一次脉冲电源、二次脉冲电源(逆变电源)焊接变流器:三相电动发电机、内燃发电机2.4 电源外特征外特征:电源输出端电压、电流关系曲线。外特征分为(关键):下降外特征焊条电弧焊、平特征(恒压外特征)CO2气体保护焊、垂直陡降外特征(横流外特征)钨极氩弧焊静特征:焊接过程中电弧两端电压电流关系曲线。2.5 电源安全表1 事故预防条例BGVD1(VBG 15)空载电压要求值空载电压应用条件电压种类最大值峰值 (V) 有效值a较高电气危险性直流交流1136848b通常电气危险性直流交流11311380c通常电气危险
6、性及限制性使用直流交流1137855d焊枪机械化驱动直流交流141141100e等离子工艺方法直流交流500f潜水员水下作业直流交流65不许可不许可3电弧3.1 电弧是全部电弧焊接方法能量载体。3.2 电弧中带电粒子关键依靠气体空间中气体电离和电极电子发射产生。3.3 电弧区域组成:阳极区温度可达4000、阴极区温度可达3600、弧柱区温度可达450003.4 熔滴过渡力影响电磁收缩力短路爆破力细熔滴冲击力等离子流力斑点压力表面张力3.5 磁偏吹产生及预防方法磁场对电弧影响接线位置对电弧影响焊接位置对电弧影响铁磁体对电弧影响4火焰技术:气焊(31、311、312)、气割、火焰校正。4.1 火焰
7、分为三种型式:炭化焰(氧气:乙炔1:1)、中性焰(氧气:乙炔1:1)、氧化焰(氧气:乙炔1:1)材料乙炔过剩焰中性焰氧气过剩焰铸铁+0铜+黄铜+铝+0钢+4.2 气焊:左焊法、右焊法左焊法:适适用于板厚小于3mm工件,右焊法:适适用于壁厚3mm以上件4.3 填充材料标准EN12536(焊丝化学成份组别见教材IWE)例: 焊丝EN12536 O 焊丝化学成份组别(表1)焊接方法/焊丝标准号4.4火焰校正火焰矫正要求材料有较高塑性。校正方法见教材IWE3.1.1 3/5-4/54.5火焰其它应用:预热、火焰硬化、火焰加热、火焰喷涂、表面处理4.6切割坡口标准ISO9692能够使用机械加工或热切割工
8、艺加工焊接坡口热切割工艺按能源分类:火焰、等离子、激光不一样钢材火焰切割性切割面质量要求ISO 9013切割面质量等级将采取下列参数进行分等:直角和斜角误差u平均粗糙度RZ5以下参数以目视进行判定:后拖量边缘熔化度r切割面质量标识举例例1: ISO 9013-231按ISO 9013标准,u为区域2,RZ5为区域3。工件尺寸偏差为1级例2:(用文字描述)ISO 9013-342按ISO 9013标准,u为区域3,RZ5为区域4,工件尺寸偏差为2级火焰切割质量影响原因影响火焰切割质量影响原因关键包含:气体(压力、流量、混合比、纯度、类型和温度等)、割嘴(结构、寿命和切割角度等)、机械装置(机器结
9、构、寿命和切割速度等)和被切割材料(化学成份、厚度和尺寸精度等)等离子切割气体:氧气、空气、氮气和氩气等切割气体特征及应用:氩气+氢气切割高合金钢、有色金属(铝合金、钛、钼等)氮气切割高合金钢、铝、钛、铜氧气切割结构钢压缩空气切割结构钢、铬镍钢氩气+氮气切割铬镍钢氩气+氮气+氢气切割铬镍钢二氧化碳切割高合金钢激光切割适用范围:对于焊接和切割等材料加工,关键采取CO2激光,而激光气是由45%CO2、13.5% N2和82% He组成混合气体。使用激光可切割金属材料、塑料、木材和陶瓷材料。5 焊条电弧焊(E、111)5.1 工艺特点1)焊条电弧焊设备简单,操作灵活方便,适应性强,可达性好;2) 可
10、焊金属广泛;3) 待焊接头装配要求较低;4) 劳动条件差,熔敷速度慢,生产率低。5.2 暂载率例 工作周期包含焊接时间加间歇时间,弧焊电源工作周期为10分钟,而电阻焊工作周期为1分钟。由上述暂载率公式,可求出许用电流值: IS=焊接电流 ID=连续电流 带有下降特征焊条电弧焊电源,通常它暂载率要求为35%,60%和100%ED。5.3 保护型式:气渣联合保护(气渣起源于焊条药皮)5.4 焊条按药皮类型分为:酸性药皮(A)、碱性药皮(B)、金红石药皮(R)、纤维素药皮(C),再烘干温度由药皮类型确定通常酸性焊条取70150范围,最高250,烘焙ll.5h,碱性焊条取300400范围,保温l2h。
11、酸性药皮和金红石型药皮负极性(对应中国直流正接)碱性和全部高合金钢焊条正极性(对应中国直流反接)药皮作用:提升电弧导电性、造渣、造气、脱氧及合金化焊条药皮化学成份及性能:1)形成渣壳物质(石英、液态材料)2)造渣物质(二氧化锰、二氧化硅)3)造气物质(纤维素、CaCO3)4)稳弧剂(钾化合物、金红石)2)渗合金剂(CrO2,Ti,Si,Ni粉等) 3)粘接剂(钾水玻璃、钠水玻璃)关键焊条药皮类型关键特点A酸性:形成细熔滴过渡,产生平滑焊缝。酸性药皮焊条只在定位焊接中使用,有不足,而且比其它类型药皮焊条更易受影响,而造成硬化裂纹。B碱性:焊缝金属冲击功比较高,尤其是在低温状态下;比其它类型药皮更
12、能抵御裂纹产生,其焊缝金属高金属纯度可抗凝固裂纹,同时可降低冷裂纹发生,在烘干状态下施焊时得到焊缝金属扩散氢含量低于其它类型,不超出可许可上限H=15ml/100g焊缝金属。通常碱性药皮焊条适适用于除PG焊外全位置焊接。假如附加特殊成份,则适于PG焊。C纤维素:因为强弧特征尤其适适用于立向下(PG)焊。R金红石:粗大熔滴过渡,适于金属薄板焊接。适适用于除立向下(PG)焊外全位置焊接。5.5 填充材料(ISO2560-A碳钢和细晶粒钢焊条电弧焊用药皮焊条-分类体系标识)例 ISO 2560-A E 46 3 1Ni B 5 4 H5(灰色为强制部分)ISO2560-A国际标准编号,根据屈服强度和
13、47焦耳冲击功分类;E: 药皮焊条/焊条电弧焊;46: 强度和延伸率(见表1);3: 冲击属性(见表2);1Ni:全焊缝金属化学成份(见表3);B: 焊条药皮类型(5.2焊条);5: 焊条熔敷率和电流种类(见表4);4: 焊接位置(见表5);H5: 氢含量(见表6)。5.4 经典焊接参数举例焊条直径和焊接电流关系 直径(d)2.02.53.24.05.06.0长度(l)250/300350350/450350/450450450电流 I (A)40805010090150120200180270220360经验公式 最小 (A) 最大20d40d30d50d35d60d5.5 实例(母材S23
14、5 t12)ISO 9606-1 111 P BW W01 B t12 PA ss nb6 气体保护焊6.1气体保护焊分类6.2 保护气体分类标准(ISO14175/EN439)符号1)气体通常应用条件备注组别数字代号氧化性惰性还原CO2O2ArHeH2N2R12其它2)其它2)0151535TIG等离子焊根部保护I123100其它100095MIG、MAG、等离子焊,根部保护M112340505050303其它2)其它2)其它2)其它2)05MAG弱氧化性强氧化性M2123452505525310310310其它2)其它2)其它2)其它2)M3123255055010151015其它2)其它
15、2)其它2)C12100其它030F12050100其它等离子切割根部保护1) 没有列入表中特殊混合气体在组别符号前用符号S表示2) 氦气替换氩气可达95%6.3 非熔化极气体保护焊钨极氩弧焊(TIG、141)保护形式:气体保护(氩气Ar,氦气He,氩气和氦气和氢气H2混合气体)适用范围:钨极惰性气体保护焊能够焊接钢和有色金属,适合全部位置上焊接,较为经济构件厚度是0.5mm到5mm,对于较厚工件,在焊接工艺上只用于打底焊接。脉冲TIG焊特点:优点:较低能量输入、在厚板焊接时含有良好深/宽比、稳定电弧、均匀打底成形、良好定位性、工件变形小、熔池轻易控制、良好弥隙性能;缺点:焊接设备昂贵、参数调
16、整较复杂电极型式及各自特点:纯钨极、钍钨极、铈钨极保护气体对熔深影响:铝TIG焊接1) 直流反接:铝合金表面有大量氧化膜,使用直流反接能够利用阴极破碎作用在焊接时去处氧化膜减小产生气孔倾向。存在问题:钨极温度较高,易烧损。2) 交流:焊接时正半波时对熔化表面进行清理,负半波时钨极得到冷却。3) TIG焊铝时易产生缺欠及预防方法TIG焊铝时产生缺点及原因和避免方法缺 陷原 因避免方法焊缝表面无光泽,边缘不光滑,流动性不好施焊部位及焊丝清理不够(没有金属光泽)刷、磨、酸洗、喷砂处理气孔焊件不洁净,有油、脂、漆或潮湿清理洁净,刷子是否洁净表面氧化,无光泽,流动性不好氩气不纯,接头密封不严有空气进入,
17、干伸长太长,氩气流太强检验气路,焊枪倾斜,气体软管,加大喷嘴,注意氩气流量白色烟雾,电极尖端氧化氩气流量不够后面氧化,咬边根部及后面保护不够深色残渣、气孔、电弧不稳焊枪内水循环系统密封不严,枪内有冷凝水检验焊枪,焊接间隙时关闭水阀,更换电极电弧波动,金属蒸汽冲击,熔深较小电极尖端未清理洁净填充材料标准(ISO636焊接填充材料非合金钢及细晶粒钢钨极惰性气体保护焊焊棒、焊丝)例 ISO 636-A W 46 3 W3Si1ISO 636-A国际标准编号,根据屈服强度和47焦耳冲击功分类;W 钨极惰性气保护焊46 强度和延伸率(见表1)3 冲击性能(表3)W3Si1 焊棒/焊丝化学成份(见表2)根
18、据化学成份标识焊丝,标识方法以下:ISO 636-A W3Si1脉冲钨极惰性气体保护焊优点:较小能量输入、板厚较大时,焊缝深宽比较理想、电弧更稳定、均匀焊缝根部、适适用于受限制位置、工件变形较小、焊接熔池形状很好、很好间隙“搭桥”性。热丝钨极惰性气体保护焊:焊丝在进入熔池前将焊丝进行预热,降低了电弧熔化焊丝能量,提升了填充熔敷效率和焊接速度,同时又保持有钨极惰性气体保护焊高质量焊接,广泛用于表面堆焊或大厚板焊接。实例:材质: 1Cr18Ni9Ti(W11)、试件规格(mm):200x200x6(t06)ISO9606-1 141 P BW W11 wm t06 PA ss nb )焊接位置示意
19、图电流类型和极性:直流/电极接负极 焊丝牌号:H0Cr20Ni10Ti钨极型号/规格(mm):W Ce -20/ 2.5 保护气体:氩气,其纯度大于99.99喷嘴直径:812mm 喷嘴至试件距离:812mm层间温度:60 反变形量:2关键焊接参数焊道分布焊接层次焊丝规格/mm焊接电流/A电弧电压/V气体流量/(L/min)正面反面打底焊(1)2.58590121461034填充焊(2)9010006.4 熔化极气体保护焊(135、131)熔化极气体保护焊通常使用直流焊接电源,外特征曲线为平特征。I调整熔滴过渡形式及调整(过渡形式适用范围)名 称熔滴过渡形式和它瞬时效果标识适用范围短途经渡电弧(
20、-焊接)熔滴只在短路时过渡,熔滴均匀细小k适适用于薄板焊接、对接坡口封底焊、空间位置过渡电弧(-焊接)部份短途经渡,部份非短途经渡,熔滴细至粗大在实际应用中和所采取保护气体形式相关,通常见于PA和PB焊接位置中厚度板焊接喷射过渡电弧(-焊接)非短途经渡,均匀细熔滴s用中厚板多层焊和PA及PB角焊缝焊接长弧(-焊接)不规则短途经渡,大熔滴l脉冲过渡电弧(-焊接)非短途经渡,熔滴均匀且大小可调P对于熔化极脉冲惰性气体保护焊,较低基值电流不会使熔滴过渡,仅当脉冲电流强度提升时收缩效应增大,使熔滴过渡,实现了一个脉冲过渡一个熔滴脉冲焊特点:优点:良好引弧性能、焊接参数对所焊工件良好适应性、热输入量可保
21、持最小、较粗焊丝可焊较薄工件、在整个脉冲功率调整区内飞溅少、焊缝良好抗气孔性能、和直流焊相比对空间焊缝其熔化效率约高25%、良好抗腐蚀性能;缺点:焊接设备较昂贵、焊接设备调整较复杂、导电咀寿命较短MIG焊适用范围:适适用于有色金属焊接(铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金)MAG焊适用范围:多种钢材富Ar混合气体在高熔化效率下,飞溅比CO2气体保护少得多,使得焊后清理工作显著降低,因为这一突出特点,富Ar气体保护焊基础上用于机械化焊接。填充材料标准(实芯焊丝ISO14341、药芯焊丝ISO17632)、ISO14341:焊接填充材料非合金钢和细晶粒钢气体保护焊用实芯焊丝和熔敷金属分类例 ISO
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