氩弧焊的工作原理及应用.doc
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1、毕 业 设 计(论文)(说 明 书)题 目:氩弧焊的工作原理及应用 姓 名: 袁 瑞 昊 编 号: 20082001341 平顶山工业职业技术学院 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 (论文) 任 务 书姓名 袁 瑞 昊 专业 机械设计与制造专业 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计(论文)开始日期 年 月 日设计(论文)完成日期 年 月 日设计(论文)题目: 氩弧焊的工作原理及应用 A编制设计 B设计专题(毕业论文) 指 导 教 师 系(部)主 任 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)答辩委员会记录 系 专业,学生 于 年 月 日进行了毕业设计(论文)答辩。设计题目
2、: 专题(论文)题目: 指导老师: 答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨论评定,给予学生 毕业设计(论文)成绩为 。答辩委员会 人,出席 人答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员: , , , , , , 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语第 页共 页学生姓名: 袁 瑞 昊 专业 机械设计与制造 年级 2008级 毕业设计(论文)题目: 氩弧焊的工作原理及应用 评 阅 人: 指导教师: (签字) 年 月 日成 绩: 系(科)主任: (签字) 年 月 日毕业设计(论文)及答辩评语: 目 录摘要3第一章 焊工国家标准4
3、1.1焊工的职业定义41.2基础知识41.2.1识图知识41.2.2金属学及热处理知识41.2.3常用金属材料知识41.2.4电工基本知识41.2.5化学基本知识41.2.6安全卫生和环境保护知识51.2.7冷加工基础知识51.3氩弧焊机操作规程5第二章 氩弧焊及工作原理72.1氩弧焊的概述及特点72.1.1. 氩弧焊的特点72.2氩弧焊的分类82.3钨极氩弧焊92.3.1.钨极氩弧焊电弧特性92.3.2钨极氩弧焊的特点如下:102.3.3氩弧焊的一般要求18第三章 不锈钢薄板的焊接203.1不锈钢薄板的焊接工艺性分析203.1.1焊接熔池受力状况203.1.2工件的焊接变形203.1.3解决
4、不锈钢薄板在焊接时产生的过烧(烧穿)、变形的主要措施213.2钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用技术要领213.2.1钨极氩弧焊(简称TIG焊)的主要特性21第四章 铝及铝合金的焊接性234.1铝及铝合金的特性234.2铝及铝合金焊后应进行的清理工作234.2.1常用的清渣方法和步骤:234.3铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺244.3.1焊丝的选用244.4铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺参数24致 谢26参考文献27摘要在从事焊接行业的过程中,对氩弧焊的一无所知到能够从事简单的焊接操作,这中间自己也搜集了大量资料,也向多位师父虚心请教,这中间的各种辛苦都令我终身难忘,因此把氩弧焊的工作原理及几
5、种特种材料的焊接应用总结下来,算是对自己工作的总结。本文通过对氩弧焊的工作原理的介绍,包括文字、图表、图示等多种方法的介绍,更加直观的把复杂的原理表述出来,即使没接触过的人也能理解。最后又加入了不锈钢和铝材的焊接方法及变形等损伤的处理原则。在写作的过程中因为查阅了大量资料,使自己对氩弧焊的焊接从各个层面有了更深、更全面的理解,把这篇文章写出来与大家交流、学习,由于个人能力所限,在本文中难免会存在瑕疵之处,望各位原谅、指正。关 键 词:氩弧焊,工作原理,应用,不锈钢,铝材,特种焊接第一章 焊工国家标准1.1焊工的职业定义 操作焊接和气割设备,进行金属工件的焊接或切割成型的人员。1.2基础知识1.
6、2.1识图知识 1.简单装配图和识读知识; 2.焊接装配识读知识; 3.焊接符号和焊接方法代号表示方法。1.2.2金属学及热处理知识 1.金属晶体结构的一般知识; 2.合金的组织结构及铁碳合金的基本组织; 3.FeC相图的构造及应用; 4.钢的热处理基本知识。1.2.3常用金属材料知识 1.常用金属材料的物理、化学和力学性能; 2.碳素结构钢、合金钢、铸铁、有色金属的分类、牌号、成份、性能和用途1.2.4电工基本知识 1.直接电与电磁的基本知识 2.交流民基本概念; 3.变压器的结构和基本工作原理; 4.电流表和电压表的使用方法。1.2.5化学基本知识 1.化学元素符号; 2.原子结构 3.拼
7、音的化学反应式1.2.6安全卫生和环境保护知识 1.安全用电知识 2.焊接环境保护及安全操作规程; 3.焊接劳动保护知识; 4.特殊条件与材料的安全操作规程。1.2.7冷加工基础知识 1.钳工基础知识; 2.钣金工基础知识。1.3氩弧焊机操作规程1、氩弧焊必须由专人操作开关。 2、工作前检查设备,工具是否良好。 3、检查焊接电源,控制系统是否有接地线,传动部分加润滑油。转动要正常,氩气、水源必须畅通。如有漏水现象,应立即通知修理。 4、检查焊枪是否正常,地线是否可靠。 5、检查高频引弧系统、焊接系统是否正常,导线、电缆接头是否可靠,对于自动丝极氩弧焊,还要检查调整机构、送丝机构是否完好。 6、
8、根据工件的材质选择极性,接好焊接回路,一般材质用直流正接,对铝及铝合金用反接法或交流电源。 7、检查焊接坡口是否合格,坡口表面不得有油污、铁锈等,在焊缝两侧200mm内要除油除锈。 8、对于用胎具的要检查其可靠性,对焊件需预热的还要检查预热设备、测温仪器。 9、氩弧焊操纵按钮不得远离电弧,以便在发生故障时可以随时关闭。 10、采用高频引弧必须经常检查有否漏电。 11、设备发生故障应停电检修,操作工人不得自行修理。 12、在电弧附近不准赤身和裸暴其它部位,不准在电弧附近吸烟、进食,以免臭氧、烟尘吸入体内。 13、磨钍钨极时必须戴口罩、手套,并遵守砂轮机操作规程。最好选用铈钨极(放射量小些)。砂轮
9、机必须装抽风装置。 14、操作工应随时佩戴静电防尘口罩。操作时尽量减少高频电作用时间。连续工作不得超过6小时。 15、氩弧焊工作场地必须空气流通。工作中应开动通风排毒设备。通风装置失效时,应停止工作。 16、氩气瓶不许撞砸,立放必须有支架,并远离明火3米以上。 17、在容器内部进行氩弧焊时,应戴专用面罩,以减少吸入有害烟气。容器外应设人监护和配合。 18、钍钨棒应存放于铅盒内,避免由于大量钍钨棒集中在一起时,其放射性剂量超出安全规定而致伤人。第二章 氩弧焊及工作原理2.1氩弧焊的概述及特点氩弧焊是使用氩作为保护气体的一种气体保护焊,氩弧焊过程如图2-1所示,它是利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流,在
10、电弧区形成严密封闭的保护层将金属熔池与空气隔绝,以防止空气的侵入,同时利用电弧产生的热量,来熔化填充焊丝和基本金属,液态金属熔池冷却后形成焊缝。图2-1氩弧焊示意图由于氩气是一种惰性气体,不与金属起化学反应,因此不会使被焊金属中的合金元素烧损,能充分保护金属熔池不被氧化,又因氩气在高温时不溶于液态金属中,所以焊缝不易引起气孔。因此,氩气的保护作用是有效和可靠的,可以得到较高的焊接质量。2.1.1. 氩弧焊的特点氩弧焊与其他电弧焊接方法相比,具有如下的特点: 氩气保护性能优良,焊接时不必配制相应的焊剂或熔剂,基本上是金属熔化与结晶的简单过程,能获得较为纯净及质量高的焊缝。 由于电弧受到氩气气流的
11、压缩和冷却作用,电弧热量集中,同时氩弧的温度又很高,因此,热影响区很窄,焊接变形与应力均小,裂纹倾向也小,这尤其适用于薄板焊接。 氩弧焊是明弧焊,操作及观察较方便,故容易实现焊接过程的机械化和自动化。此外,在一定条件下可进行各种空间位置的焊接。 可焊的材料范围很广,几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊,特别适宜焊接化学性质活泼的金属和合金。通常,多用于焊接铝、钛、铜及其低合金钢,不锈钢及耐热钢等。由于氩弧焊具有这些显著的特点,随着有色金属、高合金钢及稀有金属的产品结构日益增多,而且一般的气焊、电弧焊方法已不易达到所要求的焊接质量。所以,氩弧焊的焊接技术得到越来越广泛的应用。2.2氩弧焊的分类氩弧
12、焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极(钨极)氩弧焊两种,如图2-2所示。图2-2氩弧焊的分类钨极氩弧焊是采用高熔点的钨棒作为电极,在氩气层流保护下利用钨极与焊件之间的电弧热量,来熔化加入的填充焊丝和基本金属,形成焊缝。而钨极本身是不熔化的,只起发射电子产生电弧的作用。钨极氩弧焊有手工和自动的两种操作形式,焊接时需要另外加入填充焊丝,有时也不加填充焊丝,仅将接缝处熔化后形成焊缝,为了防止钨极的熔化与烧损,所用的焊接电流受到限制,因此电弧功率较小,熔深也受到影响,只能适用于薄板焊接。后来在钨极氩弧焊的基础上,发现了熔化极氩弧焊的工艺方法。熔化极氩弧焊是焊丝通过丝轮送进,导电嘴导电,在母材与焊
13、丝之间产生电弧,使焊丝和母材熔化,并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别:一个是焊丝作电极,并被不断熔化填入熔池,冷凝后形成焊缝;另一个是保护气体,随着熔化极氩弧焊的技术应用,保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用,如Ar 80CO220的富氩保护气。通常前者称为MIG,后者称为MAG。从其操作方式看,目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊,其次是自动熔化极氩弧焊。熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比,有如下特点:(1)效率高 因为它电流密度大,热量集中,熔敷率高,焊接速度快。另外,容易引弧。(2)需加强防护 因弧光强烈,烟气大,所以要加强。钨极
14、脉冲氩弧焊和熔化极脉冲氩弧焊,是目前推广应用及发展的一项新工艺方法。与普通氩弧焊的根本区别是采用了脉冲焊接电流,脉冲氩弧焊电源的基本原理如图2-3所示。图2-3脉冲氩弧焊电源示意图从图中可看到,它是由两个电源并联组成的,同时接到电极(或焊丝)与焊件上,其中,5是维弧电源,由一台普通的直流电源提供基本电流,其电流值很小。只要维持电弧稳定燃烧即可,仅对电极(或焊丝)与焊件起着预热作用。脉冲电源4的作用是提供一个脉冲电流,用来熔化金属,在焊接时作为主要热源。在焊接过程中,基本电流和脉冲电流迭加,就可以得到脉冲焊接电流。由脉冲焊接电流完成的连续焊缝,实际上是由许多焊点搭接而成的。高值电流(脉冲电流)时
15、,形成熔化焊点;低值电流(基本电流)时,焊点凝固成形。同时,通过对脉冲电流、基本电流的调节和控制,可达到对焊缝热输入量的控制,从而控制了焊缝的尺寸和质量。因此,在保证足够焊透能力的前提下,可以调节焊接线能量及焊缝高温停留时间,适用于各种可焊性较差材料的焊接,可减少裂缝倾向。还有,对各种焊接位置有较强的适应能力,适用于全位置、单面焊双面成形焊接。此外,容易克服焊缝下塌缺陷,提高抗烧穿能力,特别适合焊接很薄的板材。目前氩弧焊常用的方法,以钨极氩弧焊应用得最为普遍。2.3钨极氩弧焊2.3.1.钨极氩弧焊电弧特性1. 氩弧的特性在氩气保护下所产生的电弧,主要具有以下两个方面的特征:(1) 引燃电弧较困
16、难要使气体导电形成电弧,必须经过电离过程,为了使气体分子或原子电离所需的能量即为电离势。氩气的电离势较高,所以引燃较困难。(2)电弧燃烧稳定氩弧一旦引燃后,就能比较稳定地燃烧,这是因为氩气是单原子气体,电离不经过分子分离成原子的过程,所以能量损失较少。同时,氩气的热容量与导热率较小,故只要较小的热量就可把电弧空间加热到高温,且电弧的热量不易传失,有利于气体的热电离,致使电弧燃烧稳定。(3)“阴极破碎”作用氩弧焊时,氩气电离后形成大量正离子,并以高速向阴极移动。当采用直流反接时,焊件是阴极,即氩的正离子流向焊件,它撞在金属熔池表面上,能够将高熔点且又致密的氧化膜撞碎,使焊接过程顺利进行,这种现象
17、称为“阴极破碎”作用(或“阴极雾化”作用)。而在直流正接时,没有“破碎”作用,因为撞在焊件表面的是电子,电子质量要比正离子质量小得多,撞击力量很弱,所以不能使氧化膜破碎,此时焊接过程也无法进行。对于焊接铝、镁及其合金时,由于铝、镁的化学性质很活泼,极易被氧化,因此,即使所用的氩气纯度很高(99.9%),也仍不可避免地含有少量气体和水分。同时,焊接时的气体保护效果会受到一定干扰,以致生成氧化物,形成一层氧化膜覆盖在金属熔池的表面。这样,阻碍了基本金属和填充焊丝金属的良好熔合,无法使焊缝很好地成形。在气焊时,是采用熔剂把氧化膜去掉,氩弧焊时不用熔剂,而是依靠电弧的阴极破碎作用去除氧化膜,可以得到光
18、亮的焊缝,获得满意的焊接效果。钨极氩弧焊时,焊接铝、镁及其合金一般都采用交流电源。因为采用直流反接时,钨极为正极,电弧的阳极温度比阴极温度高得多,所以钨极的烧损严重,电弧不稳定,钨极的许用电流很小。只有当钨极通过的电流密度不大时,才可使用直流反接焊接。为了改善钨极的冷却焊接状况,同时又要产生阴极破碎作用,采用交流焊接电源可以达到这些要求。由于交流电极性是不断变换的,在正极性的半周波里(钨极为阴极),钨极可以得到冷却,以减少烧损。而在反极性的半周波里(钨极为阳极),有阴极破碎作用,熔池表面的氧化膜可以得到去除。但是,采用交流焊接电源时,必须消除直流分量以及解决引弧稳弧的问题。2.3.2钨极氩弧焊
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