汽車車身焊接技術 教學課件 ppt 作者 2高元偉 吳興敏 手工電弧焊

1、手工電弧焊,重點：①手工電弧焊的基本原理 ②焊接設備的使用。難點：①手工電弧焊的操作方法 學習方法建議： ①對焊接電弧的基礎知識，包括手工電弧焊的物理基礎、導電特性的內容 不必追求過深、過細； ②準確把握各種焊接方式的特點,，理解它們的應用； ③結合實訓操作，體會并熟悉常見焊接工藝參數、焊接手法及因素對焊縫成形（質量）的影響規(guī)律。,主要內容,任務

2、一 平敷焊任務二 對接焊接任務三 角焊任務四 對接橫焊任務五 對接立焊任務六 仰面焊,任務一　 平敷焊,1.手工電弧焊的焊接過程,手工電弧焊（焊條電弧焊）是利用焊條和焊件之間的電弧熱使金屬和母材熔化形成焊縫的一種焊接方法,焊接電源、焊接電纜、焊鉗、焊條、焊件、電弧構成回路。,一、概述,2.手工電弧焊的特點,（一）操作靈活、適應性強,（二）無論交流或直流電源，設備結構簡單且質量小

3、，便于移動，便于現場維護和維修。,（三）可通過調整工藝參數來控制焊接應力與變形。,（四）生產效率低、勞動條件差,二、 焊接電弧,,電弧引燃有兩種方法：一是高頻高壓引弧法，主要用于鎢極惰性氣體保護焊二是接觸短路引弧法，用于手工電弧焊等,三、常用弧焊設備與使用,1.常用的弧焊設備,弧焊變壓器,弧焊整流器,弧焊整流器是一種將工業(yè)交流電經變壓器降壓，并經整流元件整流變?yōu)橹绷麟?，再以直流或交流的形式輸出而對焊接回路供電的一種弧焊電源 。,2.

4、直流弧焊電源的極性與應用,使用直流弧焊電源焊接時，工件與電源輸出端正、負極的接法，稱為電源的極性,焊接薄板時采用反接，以防止燒穿，獲得良好的工藝性,采用反接，以減少飛濺現象和減小氣孔傾向，并能使電弧穩(wěn)定性良好。,直流反接,3.弧焊電源的使用與維護,① 注意電網電壓、相數與焊機銘牌標示相符。② 接地。③ 電源線和焊接電纜線的導線截面積和長度要合適。④ 焊機擺放位置。⑤ 焊前要仔細檢查各部接線是否正確。⑥ 在焊接過程中，不得隨意打

5、開機殼頂蓋。⑦ 改變焊接接法時應在切斷電源的情況下進行。⑧ 防止焊機受潮。⑨ 及時切斷焊機電源。,焊條就是帶有涂層的供手工電弧焊使用的熔化電極。,四、電焊條,1.焊條的組成與作用,焊條規(guī)格以焊芯直徑來表示。其長度依焊條規(guī)格材料、涂層類型等不同而不同，通常在200～500mm之間。,焊芯,焊芯就是被涂層覆蓋的金屬芯，其作用是傳導電流，產生電弧，并且在熔化后作為填充金屬與被熔化的母材熔合形成焊縫。,焊芯金屬約占整個焊縫金屬的50％-

6、70％，因此焊芯的化學成分直接影響焊縫質量。焊芯用鋼絲為焊接專用鋼絲，經特殊冶煉制成，單獨規(guī)定了其牌號和化學成分。 如用于埋弧焊、電渣焊、氣體保護焊、氣焊等熔焊方法中作為填充金屬時，稱為焊絲。,①焊芯的化學成分,焊芯中通常含有碳（C）、錳(Mn)、硅(S0、鉻(Cr)、鎳(Ni)、硫(S)、磷(P)等合金元素，其中硫（S)、磷(P)元素為有害雜質，降低焊縫的力學性能，因此其含量越少越好，通常不超過0．04％，焊接重要結構時，

7、不得超過0．03％。其他幾種成分如含量適當，一般來說是對鋼有益的合金元素，可提高焊縫的力學性能。但含量過高時則會帶來不利影響，降低焊接質量。,②焊芯的分類及牌號,涂 層,壓涂在焊芯表面上的涂料層稱為涂層(又稱藥皮),保護作用焊接時，涂層熔化后產生大量的氣體，使熔化金屬與空氣隔離開來，形成一個很好的保護層。涂層熔化后形成熔渣，覆蓋著熔滴和熔池。這樣不僅隔離開空氣中的氧氣、氮氣，保護焊縫金屬，而且降低了焊縫冷卻速度，促進熔池中氣體逸出，

8、減少氣孔生成，并改善焊縫成形和結晶。 冶金作用涂層中加有脫氧劑，通過熔渣與熔化金屬的化學反應，減少氧、硫等有害雜質對焊縫金屬的危害，使焊縫獲得符合要求的力學性能。滲合金作用改善焊接工藝性能在涂層中加入低電離電位的物質，可以提高電弧燃燒的穩(wěn)定性；焊接時，在焊條端頭形成一小段涂層套管，套管使電弧熱量更集中，使電弧燃燒更穩(wěn)定，并可減少飛濺，有利于熔滴向熔池過渡，提高了熔敷效率。,①涂層的作用,焊條涂層的組成成分相當復雜，每種涂層配方

9、中通常有7—10余種之多。按其在焊接過程中所起的作用不同，可分為以下幾種： (1)穩(wěn)弧劑。穩(wěn)弧劑的主要作用是改善焊條引弧性能和提高焊接電弧穩(wěn)定性。一般多采用堿金屬及堿土金屬的化合物，如鉀、鈉、鈣的化合物。 (2)造渣劑。造渣劑的主要作用是能形成具有一定物理、化學性能的熔渣，產生良好的保護作用和冶金處理作用,①涂層的成分,(6)稀釋劑。稀釋劑的主要作用是降低焊接熔渣的粘度，增加熔渣的流動性。(7)粘結劑。粘結劑的主要作用是將涂

10、層牢固地粘結在焊芯上。(8)增塑劑。增塑劑的主要作用是改善涂料的塑性和潤滑性，使之易于用機器壓涂在焊芯上。,(3)造氣劑。造氣劑的主要作用是造成保護氣氛，同時也有利于熔滴過渡。 (4)脫氧劑。脫氧劑的主要作用是對熔渣和焊縫金屬脫氧。 (5)合金劑。合金劑的主要作用是向焊縫金屬中摻人必要的合金成分。,2.焊條的分類與型號,習慣上按焊條藥皮的化學成分不同又可分為酸性氧化物焊條和堿性氧化物焊條兩大類?！　?1)酸性氧化物焊條 一

11、般稱為酸性焊條，其藥皮中主要含有TiO2、FeO和SiO2等酸性氧化物，所以焊條藥皮的氧化性較強。酸性焊條的主要特點是工藝性能良好，成形美觀，對油、銹和水分的敏感性不大，抗氣孔能力強。,焊條按其用途分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條等,2)堿性氧化物焊條 一般稱為堿性焊條，藥皮中主要含有CaCO3、CaF2、MnO2和MgCO3等堿性氧化物，并含有較多的鐵合金作為脫氧劑和滲合金

12、劑，使焊條具有足夠的脫氧能力。堿性焊條主要特點是焊縫金屬的抗裂性良好，力學性能特別是沖擊韌性較高。由于焊縫金屬擴散氫含量低，亦稱之為低氫型焊條。但堿性焊條主要缺點是工藝性能差，易吸潮，對油、銹、水分等臟物敏感性強，脫渣性極差等。,組成各種型號藥皮的酸性氧化物和堿性氧化物在焊接時匯同合金元素蒸發(fā)氧化，變成各種有毒物質，呈氣溶膠狀態(tài)逸出，有礙人的身體健康，尤其是堿性焊條比酸性焊條危害性大。,碳素鋼焊條型號根據熔敷金屬的力學性能、涂層類型

13、、焊接位置和焊接電流劃分。 按照熔敷金屬抗拉強度不同，碳素鋼焊條形成兩個系列，即FA3系列(熔敷金屬抗拉強度)420MPa)和E50系列(熔敷金屬抗拉強度~>490MPa)。,2．焊條型號編制方法,1)碳素鋼焊條型號的編制方法,低合金鋼焊條型號根據熔敷金屬的力學性能、化學成分、涂層類型、焊接位置和焊接電流劃分。,2）低合金鋼焊條型號編制方法,3．焊條的使用,鈦型焊條的應用酸性焊條與堿性焊條的性能比較,1）焊條涂層的類型與適用范

14、圍,2）焊條的選用原則,① 工件的力學性能和化學成分。② 工件的使用性能與工作條件。③ 工件的結構特點和受力狀態(tài)。④ 施工條件及設備。⑤ 改善工藝性能 ⑥ 降低成本，提高生產率,（五）焊接接頭、坡口和焊縫,1．焊接接頭,（1）焊接接頭的組織和性能,,用各種焊接方法連接的接頭叫焊接接頭,焊縫、熱影響區(qū)、熔合區(qū),①焊縫金屬的組織和性能,②熔合區(qū)的組織和性能,液態(tài)金屬,高溫固態(tài)金屬,低溫固態(tài)金屬,,,一次結晶,二次結晶,偏析,焊縫一

15、次結晶過程中，由于冷卻速度快，焊縫金屬的不同化學成分來不及擴散，因此，元素合金分布是不均勻的，這種現象稱為偏析 。,熔合區(qū)緊鄰焊縫金屬，溫度在固相線與液相線之間。熔合區(qū)很窄，金屬處于部分熔化狀態(tài)，晶粒粗大，化學成分與組織很不均勻，冷卻后的組織為過熱組織,③熱影響區(qū)的組織和性能,（2）焊接接頭形式,在手工電弧焊中，由于焊件厚度、結構形狀以及使用條件和質量要求不同，其接頭形式也不相同。焊接接頭的形式很多，其基本形式可分為4種,2．焊接坡口,

16、根據設計或工藝需要，在焊件待焊部位加工并裝配成的一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口。,3．焊縫,根據焊縫所在空間位置的不同，焊縫可分為平焊縫、橫焊縫、立焊縫、仰焊縫4種形式,根據結合形式的不同，焊縫主要分為對接焊縫和角接焊縫，另外還有塞焊縫和端接焊縫。 根據焊縫的連續(xù)情況，焊縫可分為連續(xù)焊縫和斷續(xù)焊縫，且大部分應用連續(xù)焊縫。,對接焊縫各部分的名稱如圖,角接焊縫各部分的名稱如圖,（六）手工電弧焊的常用工具,1．焊鉗,,,焊鉗是用

17、來夾持焊條并傳導焊接電流以進行焊接的工具，常用焊鉗的型號有300A、500A兩種。,焊接電纜是連接焊接電源與焊鉗、工件的導線，其作用是傳導焊接電流。,2．焊接電纜,,,3．焊條保溫筒,4．敲渣錘和鋼絲刷,敲渣錘和鋼絲刷的作用主要是清理焊縫表面、焊縫層間的焊渣及焊件上的鐵銹、油污 。,5．角向磨光機,實際上是一種小型電動砂輪機，主要用于打磨坡口和焊縫頭處，如換上同直徑鋼絲輪，還可以用來除銹。,6．扁鏟,扁鏟用于清除焊渣、飛濺物和焊

18、瘤等,三、 任務實施,（一）勞動保護,1．面罩,面罩是用來保護面部、頸部的一種遮蔽工具，以防止焊接時的飛濺、弧光及熔池和焊件高溫的灼傷 。,2．工作服,工作服是防止弧光及火花灼傷人體的防護用品，在穿著時應扣好紐扣，扣好袖口、領口、袋口，上衣不要束在褲腰內,3．焊工手套 焊工手套是保護焊工手臂和防止觸電的專用護具。工作中不要戴手套直接拿灼熱焊件和焊條頭，破損時應及時修補或更換。,4．護腳,5．工作鞋,焊工工作鞋是用來防止腳部燙傷

19、、觸電的，應使用絕緣、抗熱、不易燃、耐磨損、防滑的材料制作。,6．口罩口罩是用來減少焊接煙塵吸入危害的防護用品。7．平光防護眼鏡在清理焊渣時，應佩戴平光防護眼鏡，以防止灼熱焊渣進入眼內。,（二）焊接工藝參數的選用,1．焊條的選擇,（1）焊條型號的選擇,根據焊縫金屬的化學成分和力學性能進行選擇。,（2）焊條直徑的選擇,① 焊件厚度,② 焊縫位置在焊件厚度相同的條件下，焊接平焊縫的焊條直徑應大些。,③ 焊接層數,在進行多層焊道焊接

20、時，第一層焊道應選用直徑較小的焊條焊接，一般直徑為2.5mm或3.2mm的焊條,2．焊接電流的選擇,（1）焊條直徑與焊接電流的關系,I=（35～45）d,（2）焊接位置與焊接電流的關系,（3）焊道與焊接電流的關系,在其他焊接條件相同的情況下，平焊可選擇偏大的焊接電流，橫焊、立焊、仰焊的焊接電流應小些，約小10%～20%。,通常焊接打底焊道時，使用的焊接電流應小些，便于焊接操作和保證焊接質量焊接填充焊道時，使用較大的焊接電流，以提高效率

21、，保證熔合良好焊蓋面焊道時使用的焊接電流應小些，以防止咬邊，獲得美觀的焊縫成形。,3．電弧電壓的選擇,手工電弧焊的電弧電壓與電弧長度成正比。在焊接過程中，電弧不宜過長，平焊時一般取焊條直徑的0.5～1倍。在立焊、仰焊時電弧長度比平焊時更短些，以利于熔滴過渡，防止熔池下淌。,4．焊接速度的選擇,焊接過程中焊條沿焊接方向移動的速度，即單位時間內完成的焊縫長度，稱為焊接速度 。,手弧焊1小時1米～1.2米,5．焊接層數的選擇,中厚板焊接時

22、，需開坡口，然后進行多層焊。根據實際經驗，每層厚度約等于焊條直徑時生產率較高，也容易操作。焊層厚度過大時，對焊縫金屬塑性有不利影響，因此焊層厚度最好不超過4～5mm。,6．能量的選擇,熔化焊時，由焊接能源輸入給單位長度焊縫上的能量，稱為線能量,線能量與焊接電流和電弧電壓成正比，與焊接速度成反比。,（三）引弧,手工電弧焊時引燃電弧的過程稱為引弧。常用的引弧方法有劃擦引弧法和直擊引弧法,（四）焊接操作,焊接操作時，焊工左手持面罩，右手

23、握焊鉗,焊條工作角焊條軸線在和焊條前進方向垂直的平面內的投影與工件表面間的夾角為90°,1．焊道的起頭,起頭時焊件溫度較低，所以起點處熔深較淺，可在引弧后將電弧稍微拉長，對起頭處預熱，然后再適當縮短電弧進行正式焊接,2．運條,常有以下運條方法,3．焊道的連接,（1）尾頭相接尾頭相接是以先焊焊道尾部接頭的連接形式，這種接頭形式應用最多,（2）頭頭相接,頭頭相接是從先焊焊道起頭處續(xù)焊接頭的連接方式,（3）尾尾相接尾尾相接就

24、是后焊焊道從接口的另一端引弧，焊到前焊道的結尾處，焊接速度略慢些，以填滿弧坑，然后以較快的焊接速度再向前焊一小段再熄弧,（4）首尾相接 首尾相接是后焊焊道的結尾與先焊焊道的起頭相連接，利用結尾時的高溫重復熔化先焊焊道的起頭處，將焊道焊平后快速收尾。,4．焊道的收尾,焊道的收尾是指一條焊道結束時如何收弧,（1）劃圈收尾法焊條移至焊道終點時，利用手腕動作使焊條尾端作圓圈運動，直到填滿弧坑后再拉斷電弧。此法適用于厚板焊接，

25、對于薄板則容易燒,（2）反復斷弧收尾法 焊條移至焊道終點時，反復在弧坑處熄弧，一引弧一熄弧多次，直至填滿弧坑。此法適用于薄板和大電流焊接，但堿性焊條不宜采用，否則易出現氣孔。,（3）回焊收尾法 焊條移至焊道收尾處即停止，但不熄弧，適當改變焊條角度，焊條由位置1轉到位置2，填滿弧坑后再轉到位置3，然后慢慢拉斷電弧，堿性焊條常使用此方法熄弧。,案例：手工電弧焊焊接不銹鋼排氣管,排氣管材料為ф90mm×200mm

26、1Cr18Ni9Ti不銹鋼。焊件為1.2mm厚的鋼管。不銹鋼的特點是散熱較慢，電導率不高，防銹能受加熱影響較大。根據已知條件編制一套完整的焊接工藝流程,任務二　對接平焊,【學習目標】1.能夠根據對接平焊的特點合理選擇焊接工藝參數2.能夠正確使用焊機及工具進行對接平焊的操作3.培養(yǎng)良好的安全與衛(wèi)生習慣,當需要焊接連接的兩塊板件處于平焊位置時，所采用的焊接方法稱為平對接焊。采用平對接焊時，為了焊透接縫，薄板件（板厚小于2mm

27、）可不開坡口；中厚板件（板厚3～6mm）需開I型坡口；厚板件（板厚大于6mm）需開V形、X形或U型坡口。,一、 任務分析,二、 相關知識與技能,（一）中厚板的平對接焊,1．裝配及定位焊,焊件的裝配間隙用定位焊縫來保證，定位焊縫是指焊前為裝配和固定焊件接頭的位置而焊接的短焊縫，其長度和間距取決于板厚。,對定位焊的要求如下。① 焊接時定位焊縫被熔化，成為焊縫的一部分，所以定位焊縫所用的焊條應和正式焊接時使用的焊條相同。② 為防

28、止出現未焊透缺陷，定位焊時電流比正式焊低10%～15%。③ 定位焊縫的余高應低些，以防止正式焊接后余高過高，遇有交叉焊縫時，定位焊縫離交叉處50mm以上。④ 如定位焊縫開裂，必須將裂紋處焊縫鏟除后重新定位焊。⑤ 定位焊后，如接口不平齊，應校正后再正式焊接。,2．焊接操作,焊接下面選用3.2mm的焊條，電流為90～120A，直線運條，短弧焊接。為獲得較大熔深和焊縫寬度，運條速度稍慢些，使熔深達到板厚的2/3，焊縫寬度為5～8

29、mm，余高小于1.5mm，如圖所示。,焊接時，焊縫的起點、連接、收尾與平敷焊相同。焊條的角度如圖1-37所示。,如發(fā)現熔渣與熔化金屬混合不清，可把電弧稍拉長些，同時增大焊條前傾角，并向熔池后面扒送熔渣，這樣熔渣被推到熔池后面，可防止產生夾渣缺陷。,（二）薄板的平對接焊,,,薄板焊接時，易產生燒穿、焊縫成型不良、焊后變形大等缺陷，因此操作時應注意以下幾點。① 裝配間隙不超過0.5mm，剔除接頭處后刺。② 定位焊縫應短，近似點狀，間距

30、也應小些。③ 宜采用短弧快速直線或直線往復式運條方式，以防止燒穿。④ 最好采用下坡焊，即將焊件的一邊墊起，使其傾斜15°～20°，這樣可提高焊速，減小熔深，防止燒穿。⑤ 焊接后應進行校正。,（三）厚板的平對接焊,1．打底層（第一層）焊道選用較小直徑焊條（一般為3.2mm）。間隙較小時，采用直線形運條法；間隙較大時，采用直線往復運條法，以防燒穿。2．其他層焊道將焊渣清除干凈，選用直徑4mm的焊條。第二層焊道

31、采用直線形或小鋸齒形運條，其余各層采用鋸齒形運條，擺動范圍逐漸加寬。注意每層焊道不要太厚，以防熔渣流到熔池前面而造成夾渣。,（四）單面焊雙面成形操作技術,在有些焊接結構中，不能采用雙面焊接，只能從焊縫一面進行焊接，而又要求完全焊透，這種熔透焊道焊接法即為單面焊雙面成形技術。,1．打底層的焊接,（1）斷弧焊法 斷弧焊法焊接時，電弧時燃時滅，靠調節(jié)電弧燃、滅時間長短來控制熔池溫度，工藝參數選擇范圍較寬，是目前常用的一種打底層方法,（

32、2）連弧焊法 用連弧焊法進行打底層焊接時，電弧連續(xù)燃燒，采用較小的根部間隙，選用較小的焊接電流，焊接時電弧始終處于燃燒狀態(tài)并做有規(guī)則的擺動，使熔滴均勻過渡到熔池。連弧焊法背面成形較好，熱影響區(qū)分布均勻，焊接質量較高，是目前推廣使用的一種打底層焊接方法。,2．其他各層的焊接 選用直徑為4mm的焊條，填充層電流為150～170A，蓋面層為140～160A，弧長2mm，層間嚴格清渣。蓋面層施焊時，電弧的1/3弧柱將坡口邊緣

33、熔合1.5～2mm，并在坡口邊緣稍停，以防止咬邊。,任務三 角焊,【學習目標】,1．能夠根據角焊的特點合理選擇焊接工藝參數2．能夠正確使用焊機及工具進行角焊的焊接操作3．能夠培養(yǎng)良好的安全與衛(wèi)生習慣,一、任務分析,在焊接結構中，除大量采用對接接頭外，還廣泛采用T形接頭、搭接接頭和角接接頭等形式，這些接頭形成的焊縫叫角焊縫，對角焊縫橫焊位置的焊接叫做橫角焊。角焊時不僅要保證焊縫接頭質量，還要使焊角尺寸符合要求，以保證接頭的強度。焊

34、接時根據焊腳尺寸選擇焊接方式。焊腳尺寸小于8mm時，采用單層焊；焊腳尺寸為8～10mm時，采用多層焊；焊腳尺寸大于10mm時，采用多層多道焊。,二、相關知識與技能,（一）單層焊,由于角焊焊接熱量向3個方向擴散，散熱快，不易燒穿，所以焊接電流比同厚度板對接平焊大10%左右。焊條的工作角度，當兩板等厚時為45°，厚度不等時應偏向薄板一側（電弧偏向厚板），以使兩板溫度趨于均勻，如圖1-43所示,對于焊腳尺寸為5～8mm的焊縫，可采用

35、斜鋸齒形或斜圓圈形運條法，但要注意各點的運條速度不一樣，否則易產生咬邊、夾渣、邊緣熔合不良等缺陷。T形接頭平角焊斜圓圈形運條方法如圖1-44所示，在a處要慢些，以保證橫板的熔深；由a到b稍快，以防熔化金屬下淌；在b處稍作停留，以保證熔化金屬與立板熔合良好，防止咬邊,（二）多層焊,焊腳尺寸為8～10mm時，可采用兩層兩道焊法。焊第一層：選用直徑3.2mm的焊條，焊接電流稍大些（100～120A），以獲得足夠的熔深。采用直線形運條，注意收

36、尾時把弧坑填滿或略高些，以防在第二層收尾時因焊縫溫度增高而產生弧坑過低現象。焊第二層：在焊接第二層之前，必須將第一層熔渣清除干凈。如有夾渣，應用小直徑焊條修補，然后再進行第二層焊接，以保證層間熔合緊密。選用直徑4mm的焊條，焊接電流不宜過大，否則易產生咬邊。采用斜圓圈形運條方法，如第一層有咬邊時，在咬邊處稍作停留，以彌補第一層的咬邊缺陷。,（三）船形焊,在實際生產中，焊件如能轉動，可將T形接頭翻轉45°，使焊條在垂直面內進

37、行施焊，叫船形焊，如圖1-45所示。船形焊時，熔池處于水平位置，相當于平焊，焊縫質量好，而且易于操作。焊接時可采用較大直徑的焊條和較大電流，采用月牙形或鋸齒形運條方法。焊第一層仍用小直徑焊條及稍大電流，其他各層與開坡口的平對接焊操作相似。,任務四 對接橫焊,【學習目標】,1．能夠根據對接橫焊的特點合理選擇焊接工藝參數2．能夠正確使用焊機及工具進行對接橫焊的焊接操作3．能夠培養(yǎng)良好的安全與衛(wèi)生習慣,一、任務分析,對接橫焊是焊件處于垂

38、直位置而接口處于水平位置的焊接操作橫焊的技術特點。,二、相關知識與技能,（一）不開坡口的橫焊操作,1．裝配及定位焊,,當焊件厚度小于5mm時，一般不開坡口，但應預留有寬度為板厚1/2左右的間隙，采用雙面焊接。首先將待焊處用角磨機打磨至露出金屬光澤，用與正式焊接相同的焊條，在焊件兩端頭10mm處進行定位焊。,2．正面焊接在定位焊的背面進行焊接。選用直徑3.2mm的焊條，焊接電流比對接平焊時小10%～15%。運條方式：當焊件較薄時，

39、可采用往復直線形運條；當焊件較厚時，可采用短弧直線形或小斜圓圈形運條方法。采用小斜圓圈形運條時，圓圈傾斜約45°。,當熔渣超前時，要用焊條前沿輕輕撥掉，以防熔滴金屬隨之下淌。,注意,3．背面焊接背面焊接方法與正面焊接基本相同。,（二）開坡口的橫焊操作,一般可開V形、U形坡口，坡口間隙為2～3mm，鈍邊為1～3mm,對于開坡口的焊件，應采用多層焊或多層多道焊，其焊道排列如下:,開坡口多層多道焊橫焊的焊條工作角度,【學習目標】,

40、1．能夠根據對接立焊的特點合理選擇焊接工藝參數2．能夠正確使用焊機及工具進行對接立焊的焊接操作3．能夠培養(yǎng)良好的安全與衛(wèi)生習慣,任務五 對接立焊,一、任務分析,當所連接的兩塊板件均處于垂直位置，且焊縫也處于垂直位置時，所實施的焊接操作稱為對接立焊。 對接立焊操作比平焊操作困難，主要原因是熔池及熔滴在重力作用下易下淌，產生焊瘤及焊縫兩側咬邊，焊縫成形不如平焊時美觀。但立焊時，熔池內熔渣在重力作用下容易下淌，便于熔化金屬和熔渣的

41、分離，清渣較容易。,對接立焊操作時，根據焊件與焊工距離的不同，焊工可以采取立式或蹲式兩種操作姿勢。,二、相關知識與技能,對接立焊操作方法有兩種：一種是由下向上施焊，稱為向上立焊；另一種是由上向下施焊，稱為向下立焊。目前生產中應用最廣泛的是向上立焊。,（一）向上立焊法,① 焊接時應選用較小直徑（2.5～4mm）的焊條，較小的焊接電流（比平對接焊小10%～15%），這樣熔池體積小，冷卻凝固快，可以減少和防止熔化金屬下淌。② 采用短弧焊接，

42、電弧長度不大于焊條直徑，利用電弧吹力托住熔池，同時短弧操作利于熔滴過渡。③ 焊條工作角度為90°，前傾角為?10°～?30°，即焊條向焊接方向的反方向傾斜，這樣電弧吹力對熔池產生向上的推力，防止熔化金屬下淌。④ 為便于右手操作和觀察熔池情況，焊工身體不要正對焊縫，要略向左偏。,（二）I形坡口的對接立焊方法,1．跳弧法,,,2．滅弧法,無論用跳弧法還是滅弧法進行焊接，在起頭時，當電弧引燃后，應將電弧稍微拉

43、長，以對焊縫接頭進行預熱，然后再壓低電弧進行焊接。在施焊過程中要注意熔池形狀，如發(fā)現橢圓形熔池的下部邊緣由比較平直的輪廓逐漸鼓肚變圓時，表示溫度稍高或過高，如圖1-54所示，此時應立即滅弧，降低熔池溫度，避免產生焊瘤。待熔池冷卻后，再繼續(xù)引弧施焊。,（三）向下立焊法,向下立焊法只適用于薄板和不甚重要結構的焊接，因為向下立焊比向上立焊熔化金屬及熔渣更易下墜，焊縫易產生夾渣和氣孔等缺,① 焊接電流應適中，保證熔合良好。② 焊接時，焊條應垂

44、直于焊件表面，用直擊法引弧，運條時采用較大的焊條前傾角，為30°～40°，利用電弧吹力托住熔池，防止熔池下淌。③ 采用直線形運條法，盡量避免橫向擺動，但有時也可稍作橫向擺動，以利于焊縫兩側與母材熔合良好。,任務六 仰面焊,【學習目標】,1．能夠根據仰面焊的特點合理選擇焊接工藝參數2．能夠正確使用焊機及工具進行仰面焊的焊接操作3．能夠培養(yǎng)良好的安全與衛(wèi)生習慣,焊條位于焊件下方，焊工仰視焊縫進行焊接，稱為仰焊,一

45、、任務分析,二、相關知識與技能,幾種基本焊接位置中，仰焊是最難操作的一種焊接位置 。,（一）角接仰焊,（二）I形坡口對接仰焊,第一層采用直線形或直線往復形運條方法，以后各層用斜圓圈形或斜三角形運條法，使用短弧小電流操作,焊接時選用直徑3.2mm的焊條，焊接電流比平焊時小10%～15%，焊條工作角度為90°，焊條前傾角為10°～20°,知識與能力拓展,電弧作為電弧焊的能量來源，能有效而簡便地把弧焊電源輸送的電

46、能轉換成熱能和機械能，供焊接使用。,電弧具有良好的熱特性，即它能放出強烈的光，產生大量的熱，并且電弧的溫度高，熱量集中，足以熔化所有金屬，因此是一種理想的焊接熱源。,（一）焊接電弧的物理基礎,電弧焊中，氣體粒子電離和陰極電子發(fā)射是產生帶電粒子的兩個基本物理過程，同時也伴隨著激勵、解離、擴散、復合、負離子產生等過程。,1．氣體粒子電離,（1）熱電離氣體粒子受熱的作用而產生電離的過程稱為熱電離。,（2）場致電離在兩電極的電場作用下，氣體

47、中的帶電粒子被加速，當帶電粒子的動能達到一定數值時，有可能與中性粒子發(fā)生碰撞而使之產生電離，這種電離稱為場致電離,（3）光電離中性氣體粒子受到光輻射的作用而產生的電離過程稱為光電離。光電離只是電弧中產生帶電粒子的一種次要途徑。,2．陰極電子發(fā)射,陰極表面受到一定的外加能量作用，其表面的自由電子逸出的過程稱為電子發(fā)射,（1）熱發(fā)射陰極表面因受熱的作用而產生的電子發(fā)射過程稱為熱發(fā)射。熱發(fā)射的強度受材料沸點影響。,（2）場致發(fā)射當陰極金

48、屬表面空間存在一定強度的正電場時，金屬內部的電子將受到電場力的作用，當此力達到一定程度時，電子便會逸出金屬表面，這種電子發(fā)射現象稱為場致發(fā)射。,（3）光發(fā)射當金屬表面受到強光輻射的作用，金屬內的自由電子能量達到一定程度而逸出金屬表面的現象稱為光發(fā)射。光發(fā)射在陰極電子發(fā)射中居次要地位,（4）粒子碰撞發(fā)射電弧中高速運動的粒子（主要是正離子）碰撞金屬表面時，把能量傳遞給金屬表面的電子，使電子能量增加而逸出金屬表面的現象稱為粒子碰撞發(fā)射,3

49、．電弧中的其他物理過程,① 激勵。當中性氣體粒子受到外加能量的作用，不足以使電子完全脫離原子或分子時，電子從較低的能級躍遷到較高的能級，使中性粒子處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，稱為激勵。② 擴散。電弧中的帶電粒子從密度高的地方向密度低的地方移動而趨向均勻的現象稱為擴散。③ 復合。電弧空間的正負帶電粒子（正離子、負離子和電子），在一定條件下相遇而結合成中性粒子的過程稱為復合。④ 負離子的產生。在一定條件下，有些中性原子或分子能與電子結

50、合形成負離子，從而使電弧導電能力及電弧穩(wěn)定性下降。,（二）焊接電弧的結構及特性,1．焊接電弧的結構,① 陰極區(qū),② 陽極區(qū),③ 弧柱區(qū),2．焊接電弧的靜特性,（1）電弧靜特性曲線,電弧穩(wěn)定燃燒時，在電極材料、氣體介質和弧長一定的情況下，電弧電壓隨焊接電流的變化關系稱為電弧靜特性（又稱伏安特性），表示它們關系的曲線叫做電弧靜特性曲線。,① 下降特性區(qū)。當電流較小時（圖1-59中ab段），隨著電流的增大，電壓降低，所以稱為下降特性區(qū)。②

51、平特性區(qū)。當電流稍大時，隨著電流增大，電壓幾乎不變，因此稱為平特性區(qū)（圖1-59中bc段）。③ 上升特性區(qū)。當電流較大時，隨著電流增大，電壓升高，因此稱為上升特性區(qū)（圖1-59中cd段）。,（2）不同焊接方法的電弧靜特性,① 手工電弧焊。焊接時，焊接電流一般不超過500A，其靜特性曲線表現為下降特性區(qū)（ab段）和平特性區(qū)（bc段）。② 鎢極惰性氣體保護焊。一般在小電流焊接時，其靜特性曲線表現為下降特性區(qū)（ab段）；大電流焊接時，表現

52、為平特性區(qū)（bc段）。③ 埋弧自動焊。正常焊接時其靜特性曲線表現為平特性區(qū)（bc段），大電流焊接時表現為上升特性區(qū)（cd段）。④ 熔化極氣體保護焊。因焊接電流大，其靜特性為曲線表現上升特性區(qū)（cd段）。,（3）電弧靜特性的影響因素,① 電弧長度的影響。因電弧電壓與電弧長度成正比，所以隨電弧長度的增加，電弧靜曲線平行上移。② 介質種類的影響。不同的氣體介質，其物理性能不同，會對電弧電壓產生顯著影響，而改變電弧靜特性曲線的位置。例如氬

53、弧焊，在氬氣中加入氫氣后，電弧電壓升高，電弧靜特性曲線上移。③ 氣體介質壓力的影響。介質壓力增大，電弧電壓升高，電弧靜特性曲線上移。,3．焊接電弧的穩(wěn)定性,焊接電弧的穩(wěn)定性是指電弧保持穩(wěn)定燃燒而不產生斷弧、漂移和磁偏吹等的程度。,① 焊工操作技術。如焊接操作中電弧長度控制不當，將會產生斷弧。② 弧焊電源,③ 焊接電流。焊接電流越大，電弧的溫度越高，弧柱區(qū)氣體電離程度和熱發(fā)射作用越強，則電弧燃燒越穩(wěn)定。④ 焊條涂層。焊條涂層中含電離

54、電位較低的物質（如鉀、鈉、鈣的氧化物）越多，氣體電離程度越好，導電性越強，則電弧燃燒越穩(wěn)定。反之，則越不穩(wěn)定。,⑤ 電弧長度。電弧長度過短，容易造成短路；電弧長度過長，電弧就會發(fā)生劇烈擺動，從而破壞焊接電弧的穩(wěn)定性，并且飛濺大。⑥ 焊接表面狀況、氣流、電弧偏吹等。焊接處不清潔，如有油脂、水分、銹蝕等存在時電弧穩(wěn)定性差。氣流、大風、電弧偏吹等會降低電弧燃燒的穩(wěn)定性。,4．焊接電弧的偏吹,在正常情況下，電弧有一定的剛直性，即其中心軸線總是

55、和焊條電極軸線一致，且隨焊條軸線的變化而改變，我們常利用電弧的這一特性來控制焊縫的成形,有時會因氣流干擾、焊條偏心、磁場的作用等原因，電弧中心偏離電極軸線，這種現象稱為電弧偏吹,① 焊條涂層厚度不均② 氣流干擾。③ 磁偏吹。,電弧偏吹的原因主要有以下幾點。,（三）電弧焊的熔滴過渡,在手工電弧焊焊接時，焊條端部受熱熔化，形成液態(tài)金屬滴，并通過電弧空間過渡到熔池中，這種液態(tài)金屬滴稱為熔滴 熔滴通過電弧空間向熔池轉移

56、的過程叫做熔滴過渡。,1．熔滴過渡的作用力,（1）重力,（2）表面張力,附著在焊條端部的液態(tài)熔滴與焊條端部界面間存在有表面張力,（3）電弧氣體的吹力,（4）電磁收縮力,（5）極點壓力,在手工電弧焊中，焊條涂層的熔化速度比焊芯稍慢，因此在焊條末端形成一小段尚未熔化的喇叭形涂層部分，常稱為套管。 在套管內，存在有大量的氣體，這些氣體大部分由涂層中造氣劑在熔化時分解所產生。這些氣體在高溫作用下體積急劇膨脹，沿套管方向形成挺直而穩(wěn)定的

57、氣流，熔滴在氣流作用下被吹入熔池,沿焊條的徑向，焊條和熔滴上受到從四周向中心的電磁力，稱為電磁收縮力，其大小與焊接電流大小成正比,在電場作用下，電子向陽極高速運動，正離子向陰極高速運動。這些帶電質點撞擊在兩極輝點上，產生機械壓力，稱為極點壓力，它阻礙熔滴過渡,（6）等離子流力,（7）短路爆破力 電弧從燃燒狀態(tài)過渡到短路狀態(tài)，電弧電流迅速上升，熔滴溫度急劇升高，使液柱汽化爆斷，產生較大的沖擊力，導致飛濺產生，焊接中應設法減小這種力

58、。,等離子流力的大小與等離子流速度分布相對應。電弧軸線處的等離子流速度最高，等離子流力也最大。,,熔滴上的作用力是影響熔滴過渡及焊縫成形的主要因素。,1.重力 2.表面張力 3.電弧氣體吹力 4.電磁收縮力 5.斑點壓力 6.等離子流力 7.短路爆破力,總結：熔滴上的作用力及其特點,重力（促進或阻礙熔滴過渡） 　 表面張力（促進或阻礙熔滴過渡）　 電磁收縮力（促進或阻礙熔滴過渡）　 等離子流力（促進熔滴過渡）　

59、 氣體吹送力（促進熔滴過渡）　 金屬蒸氣的反作用力（阻礙熔滴過渡） 斑點壓力（阻礙熔滴過渡） 爆破力（造成飛濺）,自由過渡：滴狀過渡　 粗滴過渡和細滴過渡噴射過渡:易在（富） 氬氣氛種獲得，熔深大\熔敷效高，適用于中、厚板平位置的填充、蓋面。,傳統(tǒng)上，通常將熔滴過渡分成自由過渡、接觸過渡、渣壁過渡三種主要形式，每一種又可以再分為不同的亞型。目前，熔滴過渡的名稱尚未規(guī)范、統(tǒng)一。,熔滴過渡過程復雜，對電弧的

60、穩(wěn)定性、焊縫成形和冶金過程均有影響。,2．熔滴過渡的形式,接觸過渡： 短路過渡 在各種氣氛中，低電壓、細焊絲（小電流）（但電流密度不小）均可獲得；熱輸入小、焊接變形小、全位置焊性能好但一般飛濺較大；適用于薄板焊接或中厚板的打底焊接?！?搭橋過渡 非熔化極填絲電弧焊，常出現的過渡形式,常見焊接方法的熔滴過渡形式,焊條手工焊（SMAW&MMA） 酸性焊條：細滴過渡　

61、 堿性焊條：粗滴過渡+短路過渡CO2焊：滴狀過渡（粗絲）、短路過渡、表面張力過渡 MIG（焊鋁）：噴射過渡、亞射流過渡MAG（熔滴過渡形式最多、最靈活）：短路過渡,射滴過渡 射流過渡（噴射過渡）,規(guī)律：隨著電流的增加，熔滴過渡的體積減小、頻率加快。,關于熔滴過渡技術的最新發(fā)展,,傳統(tǒng)上，熔滴過渡在一個電流周期，形式內比較單一，缺乏靈活性，焊縫成形的好壞在很大程度上仍然依賴于焊工的操作

62、技術水平和心理狀態(tài)。,近年來，隨著逆變技術特別是數字技術在焊接設備上的應用逐漸推廣，已經可以對熔滴過渡進行快速、精確的實時控制，情況發(fā)生了很大的變化，在熔化極氣體保護焊中出現了如表面張力過渡（STT）、冷金屬過渡（CMT）和雙脈沖（double pulse、super pulse）過渡等新的熔滴過渡技術。,下面為冷金屬過渡過程及其所焊的鋁合金薄板對接焊縫。,雙脈沖技術，在一個電流周期內可以采用不同熔滴過渡形式的組合，即正、負半波可以分別

63、采用不同的熔滴過渡形式，使焊縫成形比以往更加美觀、精確并且容易控制、飛濺極少。焊縫成形更多地依靠機器來完成，大大降低了人為因素對焊縫成形的影響、降低對焊工操作技能培訓的要求，不但節(jié)省了生產成本，而且使以往難于解決的焊接問題（如極薄的鋁或不銹鋼板的MIG焊）變得簡單，焊縫質量的穩(wěn)定性、再現性得到極大的提高。,（四）母材熔化與焊縫成形,1．金屬熔化,電弧焊時，用于加熱、熔化的熱量主要是電弧熱和電阻熱。熔化極電弧焊時，焊絲熔化主要靠陰極區(qū)（正

64、接）或陽極區(qū)（反接）所產生的熱量及焊絲自身的電阻熱?；≈鶇^(qū)產生的熱量對焊絲的加熱、熔化作用較小。非熔化極電弧焊時，填充焊絲主要靠弧柱區(qū)產生的熱量熔化,2．焊縫的形成過程,電弧焊中，母材金屬和焊絲金屬受電弧熱作用被熔化。隨著電弧的前移，處于電弧正下方的母材依次被加熱、熔化，此時，焊絲端頭形成的熔滴在電弧力、重力等作用下進入熔化的母材，共同形成具有一定形狀和尺寸的熔池,3．焊縫形狀與焊縫質量的關系,焊縫形狀受焊接電流、電弧電壓等參數的影響。

65、通常以焊縫橫截面的熔深（s）、熔寬（c）和余高（h）來表示焊縫形成情況。常用成形系數（?=c/s）和余高系數（?=c/h）來表征它們之間的關系,4．焊接工藝參數對焊縫成形的影響,焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑、電流種類和極性等,（1）焊接電流對焊縫成形的影響焊接電流主要影響焊縫熔深。其他條件一定時，隨著電流的增大，電弧力和電弧對工件的熱輸入量及焊絲的熔化量增大，焊縫熔深和余高增加，而熔寬幾乎不變，成形系數減小。（2）電弧

66、電壓對焊縫成形的影響電弧電壓主要影響焊縫熔寬。其他條件一定時，隨電弧電壓的增大，熔寬顯著增加，而熔深和余高略有減小，熔合比稍有增加。,（3）焊接速度對焊縫成形的影響焊接速度的快慢主要影響母材的熱輸入量。其他條件一定時，提高焊接速度，單位長度焊縫的熱輸入量及焊絲金屬的熔敷量均減小，故熔深、熔寬和余高都減小，熔合比幾乎不變。提高焊接速度是提高生產率的主要途徑之一。要保證一定的焊縫尺寸，必須在提高焊接速度的同時相應地提高焊接電流和電弧電

67、壓。（4）電流種類和極性對焊縫成形的影響電流種類和極性對焊縫形狀的影響與焊接方法有關。熔化極氣體保護焊和埋弧焊采用直流反接時，焊件（陰極）產生熱量較多，熔深、熔寬都比直流正接大。交流焊接時，熔深、熔寬介于直流正接與直流反接之間。在鎢極氬弧焊或酸性焊條電弧焊中，直流反接熔深??；直流正接熔深大；交流焊接介于上述兩者之間。,（5）焊絲直徑和伸出長度、鎢極端部形狀對焊縫成形的影響當焊接電流、電弧電壓及焊接速度給定時，焊絲直徑越細，電流密

68、度越大，對焊件加熱越集中；同時電磁收縮力增大，焊絲熔化量增多，使得熔深、余高均增大。焊絲伸出長度增加，電阻增大，電阻熱增加，焊絲熔化速度加快，余高增加，熔深略有減小。焊絲電阻率越高，直徑越細，伸出長度越長，這種影響越大。鎢極氬弧焊時，鎢極端部幾何尺寸越小，電弧越集中，電弧力越大，熔深越深。,（6）電極傾角對焊縫成形的影響,電弧焊時，根據電極傾斜方向和焊接方向的關系，分為電極前傾和電極后傾兩種。電極前傾時，熔寬增加，熔深、余高均減小

69、。前傾角越小，這種現象突出。電極后傾時，情況剛好相反。焊條電弧焊時，多數采用電極后傾法，傾角一般在65°～80°之間較為合適。,,（7）焊件傾角對焊縫成形的影響,（8）坡口和間隙對焊縫成形的影響,余高和熔合比隨坡口或間隙尺寸的增大而減小,不同的焊件材料，其熱物理性能不同。相同條件下，導熱性好的材料，熔化單位體積金屬所需熱量多，在熱輸入量一定時，它的熔深和熔寬就小。材料的密度或液態(tài)黏度越大，則電弧對熔池液態(tài)金屬的排開