手工電弧焊接
理論知識(一)
1.焊接電弧及弧焊電源知識
一、焊接電弧的引燃方法及直流電弧的結(jié)構(gòu)和溫度。
1、焊接電弧的性質(zhì)及引燃方法
焊接—是加熱或加壓,或兩者并用,并且用或不用填充材料,使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。
根據(jù)焊接過程中金屬所處的狀態(tài)不同,可以把焊接分為熔焊、壓焊、釬焊三類。
?。?)焊接電弧的性質(zhì)
焊接電弧的性質(zhì)——兩電極間強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象稱為電弧。
?。?)電弧引燃方法
A、接觸短路引燃法 B、高頻高壓引弧法
2、直流電弧的結(jié)構(gòu)
直流電弧的結(jié)構(gòu)——直流電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱區(qū)組成。
A、陰極區(qū)——電弧緊靠負(fù)電極的區(qū)域為陰極區(qū),陽極區(qū)很窄,電場強(qiáng)度很大。在陰 極表面上有個明亮的斑點(diǎn),稱為陰極斑點(diǎn)。
B、陽極區(qū)——電弧緊靠正電極的區(qū)域為陽極區(qū),陽極區(qū)較陰極區(qū)寬,在陽極表面也 有一個光亮的斑點(diǎn),稱為陽極斑點(diǎn)。
3、焊接電弧的溫度分布
焊接電弧中三個區(qū)域的溫度分布是不均勻的。一般情況下,陽極斑點(diǎn)高于陰極斑點(diǎn)溫度,分別占放
出熱量的43%和36%;但都低于該種電極材料的沸點(diǎn),弧柱區(qū)的溫度最高,但沿其截面分布不均,
其中心部溫度最高,可達(dá)5000K~8000K,離開弧柱中心線,溫度逐漸降低。
二、電弧靜特性曲線的意義,電弧電壓和弧長的關(guān)系
1、電弧靜特性曲線的意義
?。?)、電弧靜特性曲線的意義
焊接電弧靜特性曲線及其意義——在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長一定的情況下,電弧穩(wěn)定燃燒時,焊接電流和電弧電壓變化的關(guān)系稱為電弧電壓的靜特性。
?。?)、不同焊接方法的電弧靜特性曲線,不同的電弧焊方法,在一定的條件下,其靜特性只是曲線的某一區(qū)域。
A、手工電弧焊—由于使用電流受限制(手弧焊設(shè)備的額定電流不大于500A),故其靜特性曲線無上升特性區(qū)。
B、埋弧自動焊—在正常電流密度下焊接時,其靜特性為平特性區(qū);采用大電流焊接時,其靜特性為上升特性區(qū)。
C、鎢極氬弧焊—般在小電流區(qū)間焊接時,其靜特性為下降特性區(qū);在打電流區(qū)間焊接時,其靜特性為平特性區(qū)。
D、細(xì)絲融化極氣體保護(hù)焊—由于電流密度大,所以其靜特性為上升特性區(qū)。
2、電弧電壓和弧長的關(guān)系
電弧電壓由陰極電壓降、陽極電壓降和弧柱電壓降三部分組成。其中陰極電壓降和陽極電壓降在一定電極材料和氣體介質(zhì)的場合下,基本上是固定的數(shù)值,弧柱電壓降在一定的氣體介質(zhì)條件下和弧柱長度(實際上是電弧長度)成正比。所以電弧電壓可表示為: U=a+bL 式中: a—陰極和陽極電壓降之和,U陰+U陽,V;b—弧柱單位長度的電壓降V/mm;L —弧柱長度,mm。所以當(dāng)弧長拉長時,電弧電壓升高;當(dāng)弧長縮短時,電弧電壓降低
三、對弧焊電源的基本要求
1、對空載電壓的要求
當(dāng)焊接接通電網(wǎng)而輸出端沒有接負(fù)載(及沒有電弧時),焊接電流為零此時輸出端的電壓稱為空載電壓,常用U空表示,在確定空載電壓的數(shù)值時,應(yīng)考慮以下幾個方面:
?。?)、電弧的燃燒穩(wěn)定
引弧時,必須有較高的空載電壓,才能使兩極間高電阻的接觸處擊穿??蛰d電壓太低,引弧將發(fā)生困難,電弧燃燒也不夠穩(wěn)定。
?。?)、經(jīng)濟(jì)性
電源的額定容量和空載電壓成正比,空載電壓越高,則電源容量越大,制造成本越高。
?。?)、安全性
過高的空載電源會危及焊工的安全。我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定最大空載電源U空最大為:
弧焊變壓器 U空最大≤80V 弧焊整流器U空最大≤90V
弧焊發(fā)電機(jī) U空最大≤100V(單頭) U空最大≤60V (多頭)
2、對短路電流的要求
當(dāng)電極和焊件短路時,電壓為零,此時焊機(jī)的輸出電流稱作短路電流,常用I短來表示,在引弧和熔滴過渡時,經(jīng)常發(fā)生短路。如果短路電流過大,電源將出現(xiàn)過載而有燒壞的危險,同時還會使得焊條過熱,藥皮脫落,并使飛濺增加。但是如果短路電流太小,則會使引弧和熔滴過渡發(fā)生困難,因此,短路電流值應(yīng)滿足以下要求:1.25<I短/I工<2
式中: I工—工作電流 , A; I短— 短路電流,A。
火焰釬焊
2.常用電弧焊工藝知識
一、焊條電弧焊的工藝特點(diǎn)、焊接工藝參數(shù)和焊接坡口的基本形式與尺寸。
1.1、手工電弧焊的工藝特點(diǎn)
?。?)、優(yōu)點(diǎn):
?、?、工藝靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、適用于碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、低溫鋼和不銹鋼等各種材料的平、立、橫、仰各種位置以及不同厚度、結(jié)構(gòu)形狀的焊接‘。
②、質(zhì)量好、與氣焊及埋弧焊相比,金相組織細(xì),熱影響區(qū)小,接頭性能好。
③、易于通過工藝調(diào)整(如對稱焊等等)來控制變形和改善應(yīng)力。
④、設(shè)備簡單、操作方便。
?。?)、缺點(diǎn):
?、?、對焊工要求高,焊工的操作技術(shù)和經(jīng)驗直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。
?、?、勞動條件差,焊工在工作時必須手腦并用,精神高度集中,而且還要受到高溫烘烤,有毒、煙、塵和金屬蒸氣的危害。
?、邸⑸a(chǎn)率低,受焊工體質(zhì)的影響,焊接工藝參數(shù)選擇較小。
?。?)、應(yīng)用范圍:在造船、鍋爐及壓力容器、機(jī)械制造、建筑結(jié)構(gòu)、化工設(shè)備等制造維修行業(yè)中都廣泛使用手工電弧焊。
1.2、手工電弧焊的工藝參數(shù)
焊接工藝參數(shù)(焊接規(guī)范)是指焊接時,為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量。
?、?、焊條種類和牌號選擇主要根據(jù)母材的性能、接頭的剛性和工件條件選擇焊條,焊接一般碳鋼和低合金鋼主要是等強(qiáng)原則選擇焊條的強(qiáng)度級別,對一般結(jié)構(gòu)選用酸性焊條,重要結(jié)構(gòu)選用堿性焊條。
?、?、焊條電源種類和極性的選擇 手弧焊電源有交、直流兩大類,根據(jù)焊條的性質(zhì)選擇,通常酸性焊條可用交、直流兩種電源,一般用交流弧焊機(jī)。堿性焊條由于電弧穩(wěn)定性差,必須使用直流焊接,對藥皮含有較多穩(wěn)弧劑的焊條也可使用交流焊機(jī),但此時電源的空載電壓應(yīng)較高。
采用直流電源時,焊件與電源輸出端正、負(fù)極的接法,叫極性。
焊件接電源正極,焊條接電源負(fù)極的接線法叫正接,也稱正極性。
焊條接電源正極,焊條接電源負(fù)極的接線法叫反接,也稱反極性。
極性的原則:
?、?、堿性焊條常采用反接,應(yīng)為堿性焊條正接時,電弧燃燒不穩(wěn)定,飛濺嚴(yán)重,噪聲大。反接電弧燃燒穩(wěn)定,飛濺很小,而且聲音較平靜均勻。酸性焊條使用直流電源通常采用正接。
?、?、因為陽極部分的溫度高于陰極部分,所以用正接可以得到較大的熔深,因此,焊件厚鋼板時可采用正接,而焊接薄板、鑄鐵、有色金屬時應(yīng)采用反接。使用交流電源不存在正接和反接。
?、酆笚l直徑 可根據(jù)焊件厚度進(jìn)行選擇。厚度越大,選用的焊條直徑應(yīng)越粗,但厚板對接接頭坡口打底焊時要選用較細(xì)焊條,另外接頭形式不同,焊縫空間位置不同焊條直徑也有所不同:如T型接頭應(yīng)比對接接頭使用的焊條粗些,立焊、橫焊等空間位置比平焊時所選用的焊條應(yīng)細(xì)些。立焊最大直徑不超過5mm,橫焊仰焊直徑不超過4mm。
?、堋⒑附与娏鞯倪x擇 焊接電流是手弧焊最重要的工藝參數(shù),也是焊工在操作過程中唯一需要調(diào)節(jié)的參數(shù),而焊接速度和電弧電壓都是由焊工控制的。
?、拧⒑笚l直徑 焊條直徑越粗,焊接電流越大。
?、?、焊接位置 在平焊位置焊接時可選擇偏大些的電流。橫、立、仰焊位置焊接時,焊接電流應(yīng)比平焊位置小10%~20%。角焊電流比平焊電流稍大些。
?、恰⒑傅缹哟?通常打底焊時,特別是焊接單面焊雙面成型的焊道,使用焊接電流要小,這樣才便于操作和保證背面焊縫的質(zhì)量;填充時通常為提高效率使用較大電流;焊道蓋面時為防止咬邊,使用電流稍小些。
另:堿性焊條選用電流比酸性焊條小10%左右。不銹鋼焊條比碳鋼焊條選用電流小20%左右。
總之,電流過大過小都易產(chǎn)生焊接缺陷。電流過大時,焊條易發(fā)紅,使藥皮發(fā)紅,變質(zhì),而且易造成咬邊、弧坑等缺陷,同時還會使焊縫過熱,促使晶粒過大。
?、?、電弧電壓 手弧焊時,電弧電壓是由焊工根據(jù)具體情況靈活掌握的,其原則一是保證焊縫具有合乎要求的尺寸和外形,二是保證焊透。電弧電壓主要決定于弧長。電弧長,電弧電壓高;反之,則低。在焊接過程中,一般希望弧長始終保持一致,而且盡可能用短弧焊接。所謂短弧弧長就是指弧長為焊條直徑的0.5~1.0倍,超過這個限度為長弧。
?、?、焊接速度 在保證焊縫所要求的尺寸和質(zhì)量的前提下,由焊工根據(jù)情況靈活掌握。速度過慢,熱影響區(qū)加寬,晶粒粗大,變形也大;速度過快,易造成未焊透,未融合,焊縫成形不良等缺陷。
⑦、焊接層數(shù)的選擇 在厚板焊接時,必須采用多層焊或多層多道焊。多層焊的前一道對后一條焊道起預(yù)熱作用,而后一條焊道對前一條焊道起熱處理作用,有利于提高焊縫金屬的塑性和韌性。每層焊道厚度不大于4mm~5mm
1.3、焊接坡口的基本形式及尺寸
①、破口的基本形式 根據(jù)設(shè)計或工藝需要在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀的溝槽叫坡口。選擇坡口一般遵循以下原則:
a、能夠保證工件焊透(手弧焊熔深一般為2mm~4mm),且便于焊接操作。
b、坡口形狀便于加工。
c、盡可能提高焊接生產(chǎn)率和節(jié)省焊條。
d、盡可能減小焊后工件的變形。
按坡口形狀可分為以下形式
a、V形坡口 是最常用的坡口形式。這種坡口便于加工,焊接時為單面焊,不用翻轉(zhuǎn)焊件,但焊后焊接容易變形。
b、X形坡口 實在V形坡口基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。采用X形坡口后,在同樣厚度下,能減少焊縫金屬量約1/2,并且是對稱焊接,焊后焊件的殘余變形較小,但焊接時要翻轉(zhuǎn)焊件。
c、U形坡口 在焊件厚度相同的條件下U形坡口的空間面積比V形坡口小得多,所以當(dāng)焊件厚度較大,只能單面焊時,為提高生產(chǎn)率,可采用U形坡口。但這種坡口加工難。
二、電弧焊常見焊接缺陷的產(chǎn)生原因及防止方法
?、拧⒑缚p表面尺寸不符合要求
焊縫表面高低不平、焊縫寬窄不齊、尺寸多大或過小、角焊縫單邊以及焊腳尺寸不符合要求,均屬于焊縫表面尺寸不符合要求。
a、產(chǎn)生原因 焊件坡口角度不對,裝配間隙不均勻,焊接速度不當(dāng)或運(yùn)條手法不正確,焊條和角度選擇不當(dāng)或改變,加上焊接工藝選擇不正確等都會造成該種缺陷。
b、防止方法 選擇適當(dāng)?shù)钠驴诮嵌群脱b配間隙;正確選擇焊接工藝參數(shù),特別是焊接電流值,采用恰當(dāng)運(yùn)條手法和角度,以保證焊縫成形均勻一致。
⑵、焊接裂紋
在焊接應(yīng)力及其它致脆因素的共同作用下,焊接接頭局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的裂隙叫焊接裂紋。它具有尖銳的缺口和大的長寬比特征。
a、熱裂紋的產(chǎn)生原因與防止方法 焊接過程中,焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的裂紋叫熱裂紋。
Ⅰ、產(chǎn)生原因 是由于熔池冷卻結(jié)晶時,受到的拉應(yīng)力作用,而凝固時,低熔點(diǎn)共晶體形成的液態(tài)薄層共同作用的結(jié)果。
Ⅱ、防止方法
①、控制焊縫中的有害雜質(zhì)的含量即碳、硫、磷的含量,減少熔池中低熔點(diǎn)晶體的形成。
②、預(yù)熱:能降低冷卻速度,改善應(yīng)力狀況。
?、?、采用堿性焊條,堿性焊條的熔渣具有較強(qiáng)的脫硫,脫磷的能力。
④、控制焊縫形狀,盡量避免得到深而窄的焊縫。
⑤、采用收弧板,將弧坑引至焊件外面,即使發(fā)生弧坑裂紋,也不影響焊件本身。
b、冷裂紋的產(chǎn)生原因及防止方法 焊接接頭冷卻到較低溫度時,產(chǎn)生的焊接裂紋較冷裂紋。
1、產(chǎn)生原因 主要發(fā)生在中碳鋼、低合金和中合金高強(qiáng)度鋼中。原因是焊材本身具有較大的淬硬傾向,焊接熔池中溶解了多量的氫,以及焊接接頭在焊件過程中產(chǎn)生了較大的拘束應(yīng)力。
2、防止方法 從減少這三個因素的影響和作用著手。
?、?、焊前按規(guī)定要求嚴(yán)格烘干焊條、焊劑,以減少氫的來源。
?、?、采用低氫型堿性焊條和焊劑。
③、焊前淬硬性較強(qiáng)的低合金高強(qiáng)度鋼時,采用奧氏體不銹鋼焊條。
?、堋⒑盖邦A(yù)熱。
⑤、后熱 焊后立即將焊件的全部或局部進(jìn)行加熱或保溫、緩冷的工藝措施較后熱。后熱能使焊接接頭中的氫有效地逸出,時防止延遲裂紋的重要措施。
?、?、適當(dāng)增加焊接電流,減慢焊接速度,可減慢熱影響區(qū)冷卻速度,防止形成淬硬組織。
c、再熱裂紋的產(chǎn)生原因與防止方法 焊后焊件在一定溫度范圍再次加熱而產(chǎn)生的裂紋,叫再熱裂紋。
當(dāng)鋼中含鉻、鉬、釩等合金元素較多時,再熱裂紋的傾向增加。防止再熱裂紋的措施,第一是控制母材中鉻、鉬、釩等合金元素的含量;第二是減少結(jié)構(gòu)鋼焊接殘余應(yīng)力;最后在焊接過程中采取減少焊接應(yīng)力的工藝措施,如使用小直徑焊條,小參數(shù)焊接,焊接時不擺動焊條等。
d、層狀撕裂的產(chǎn)生原因與防止方法 焊接時焊接構(gòu)件中沿鋼板扎層形成的階梯狀的裂紋叫層狀撕裂
產(chǎn)生狀撕裂層的原因是:扎制鋼板中存在著硫化物、氧化物和硅酸鹽等非金屬夾雜物,在垂直于厚度方向的焊接應(yīng)力作用下,在夾雜物的邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中,當(dāng)應(yīng)力超過一定值時,某些部位的夾雜物首先開裂并擴(kuò)展,以后這種開裂在各層之間相繼發(fā)生,連成一體,形成層狀撕裂的階梯形。
防止層狀撕裂的措施是嚴(yán)格控制鋼材的含硫量,在與焊縫相連接的鋼材表面預(yù)先堆焊幾層低強(qiáng)度焊縫和采用強(qiáng)度級別較低的焊接材料。
?、?、氣孔
焊接時,熔池中的氣泡在凝固時未能逸出,殘存下來形成的空穴叫氣孔。
1、產(chǎn)生原因
?、?、鐵銹和水分 對熔池一方面有氧化作用,另一方面又帶來大量的氫。
?、?、焊接方法 埋弧焊時由于焊縫大,焊縫厚度深,氣體從熔池中逸出困難,故生成氣孔的傾向比手弧焊大的多。
?、恰㈩惡笚l種 堿性焊條比酸性焊條對鐵銹和水分的敏感大得多,即在同樣的鐵銹和水分含量下,堿性焊條十分容易產(chǎn)生氣孔。
?、取㈦娏鞣N類和極性 當(dāng)采用未經(jīng)很好烘干的焊條進(jìn)行焊接時,使用交流電源,焊縫最容易出現(xiàn)氣孔;直流正接氣孔傾向較??;直流反接氣孔傾向最小;采用堿性焊條時,一定要用直流反接,如果使用直流正接,則生成氣孔的傾向顯著加大。
?、伞⒑附庸に噮?shù) 焊接速度增加,焊接電流增大,電弧電壓升高都會使氣孔傾向增加。
2、防止方法
?、?、對手弧焊焊縫兩側(cè)各10mm,埋弧自動焊兩側(cè)20mm內(nèi),仔細(xì)清除焊件表面的鐵銹等污物。
⑵、焊條、焊劑在焊前按規(guī)定嚴(yán)格烘干,并存放于保溫桶中,做到隨用隨取。
?、恰⒉捎煤线m的焊接工藝參數(shù),使用堿性焊條時,一定要短弧焊。
⑷、咬邊
由于焊接參數(shù)選擇不正當(dāng),或操作工藝不正確,沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷叫咬邊。
1、生產(chǎn)原因 主要是由于焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng),焊接電流太大,電弧過長,運(yùn)條速度和角度不適當(dāng)?shù)取?/p>
2、防止方法 選擇正確的焊接電流和運(yùn)條速度,電弧不能拉得過長,掌握正確的運(yùn)條方法和角度。
⑸、未焊透
焊接時接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象叫未焊透。
1、產(chǎn)生的原因 焊縫坡口鈍邊過大,坡口角度太小,焊根未清理干凈,間隙太?。缓笚l焊絲角度不正確,電流過小,速度過快,弧長過大;焊接時有磁偏吹現(xiàn)象;或電流過大,焊件金屬尚未充分加熱時,焊條已急劇熔化;層間或母材邊緣的鐵銹、氧化皮及油污等未清除干凈,焊接位置不佳,焊接可達(dá)性不好等。
2、防止方法 正確選用和加工坡口尺寸,保證必須的裝配間隙,正確選用焊接電流和焊接速度,認(rèn)真操作,防止焊偏等。
⑹、未熔合
熔焊時,焊道與母材之間或焊道與焊道之間,未完全熔化結(jié)合的部分叫未熔合。
1、產(chǎn)生的原因 層間情渣不干凈,焊接電流太小,焊條偏心,焊條擺動幅度太窄等。
2、防止方法 加強(qiáng)層間清渣,正確選擇焊接電流,注意焊條擺動等。
?、恕A渣
焊后殘留在焊縫中的熔渣叫夾渣。
1、產(chǎn)生原因 焊接電流太小,以致液態(tài)金屬和熔渣分不清;焊接速度過快,使熔渣來不及浮起;多層焊時,清渣不干凈;焊縫成形系數(shù)過小,多層焊時,認(rèn)真做好清渣工作。
2、防止方法 采用具有良好工藝性能的焊條,正確選用焊接電流和運(yùn)條角度,焊件坡口角度不宜過小,多層焊時,認(rèn)真做好清渣工作等。
⑻、焊瘤
焊接過程中,熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上,所形成的金屬瘤叫焊瘤。
1、產(chǎn)生原因 操作不熟練和運(yùn)條角度不當(dāng)。
2、防止方法 提高操作的技術(shù)水平。正確選擇焊接工藝參數(shù),靈活調(diào)整焊條角度,裝配間隙不宜過大。嚴(yán)格控制熔池溫度,不使其過高。
?、?、塌陷
單面熔化焊時,由于焊接工藝選擇不當(dāng),造成焊縫金屬過量透過背面,而是焊縫正面塌陷、背面凸起的現(xiàn)象叫塌陷。
產(chǎn)生原因 塌陷往往時由于裝配間隙或電流多大所致。
?、巍伎?/p>
焊后在焊縫表面或焊縫背面形成的低于母材表面的局部低洼部分叫凹坑。背面的凹坑通常叫內(nèi)凹,凹坑會減少焊縫的工作截面。
產(chǎn)生原因 電弧拉得過長,焊條傾角不當(dāng)和裝配間隙太大等。
?、?、燒穿
焊接過程中,熔化金屬自坡口背面流出,形成穿孔的缺陷叫燒穿。
1、產(chǎn)生原因 對焊件加熱過甚。
2、防止方法 正確選擇焊接電流和焊接速度,嚴(yán)格控制焊接的裝配間隙。另外,還可以采用襯墊、焊劑墊、自熔墊或使用脈沖電流防止燒穿。
⑿、夾鎢
鎢及惰性氣體保護(hù)焊時,由鎢極進(jìn)入到焊縫中的鎢粒叫夾鎢。夾鎢的性質(zhì)相當(dāng)于夾渣。
1、產(chǎn)生原因 主要是焊接電流過大,使鎢極端頭熔化,焊接過程中鎢極與熔池接觸以及采用接觸短路法引弧等。
2、防止方法 降低焊接電流,采用高頻引弧。
空氣等離子切割
三、焊接區(qū)中有毒有害氣體的危害
1、氫的危害
⑴、來源 氫的主要來源于焊條藥皮、焊劑中的水分、藥皮中的有機(jī)物、焊件和焊絲表面上的污物(鐵銹、油污)、空氣中的水分等。
?、?、影響 氫是焊縫中十分有害的元素它的主要危害有:
①、氫脆性:引起鋼的塑性嚴(yán)重下降。
?、?、產(chǎn)生氣孔和冷裂紋。
?、?、白點(diǎn):碳鋼和低合金鋼焊縫如含氫量較多,常常會在焊縫金屬的拉斷面上出現(xiàn)如魚目狀的一種白色圓形斑點(diǎn),稱為白點(diǎn)。直徑為0.5mm~3mm。白點(diǎn)的出現(xiàn)使焊縫金屬的塑性大下降。
2、氧的危害
?、拧碓?焊接時,氧主要來自電弧中的氧化氣體(O2、CO2、H2O等),藥皮中的氧化物以及焊接材料表面的氧化物。通常氧是以原子氧化亞鐵(FeO)兩種形式溶解在液態(tài)鐵中。
?、啤⒂绊?隨著焊縫中含氧量的增加,其強(qiáng)度、硬度和塑性明顯下降,同時還會引起金屬的熱脆、冷脆和時效硬化。氧對焊縫金屬的物理化學(xué)性能也有影響,如降低焊縫的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和抗腐蝕性等。溶解在熔池中的氧還易形成CO氣孔,還會燒損焊接材料中有益的合金元素,使焊縫性能變壞。在熔滴中,含氧和碳過多時易造成飛濺,影響焊接過程的穩(wěn)定。
3、氮的危害
?、拧碓?焊接區(qū)周圍的空氣是氮的主要來源。
⑵、影響 氮是提高焊縫金屬強(qiáng)度,降低塑性和韌性的元素,并且是在焊縫中產(chǎn)生氣孔的主要原因之一。
3、焊條的分類、焊條型號的編制及使用原則
?、搴笚l的分類
⑴按焊條的用途分類 可分為碳鋼焊條、低合金焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條工9種。
?、瓢春笚l藥皮熔化后的熔渣特性分類可分為:
①酸性焊條 其熔渣的主要成分是酸性氧化物,具有較強(qiáng)的氧化性,合金元素?zé)龘p多,力學(xué)性能較差,特別是塑性和韌性比堿性焊條低。
②堿性焊條 熔渣的成分主要是堿性氧化物和鐵合金。由于脫氧完全,合金過渡容易能有效的降低焊縫中的氫、氧、硫。所以,焊縫中的力學(xué)性能和抗裂性能均比酸性焊條好。用于合金鋼和重要碳鋼的焊接。
?、婧笚l型號的編制
?、盘间摵偷秃辖痄摵笚l型號 按GB5117-85,GB5118-85規(guī)定,碳鋼和合金鋼焊條型號的編制方法:
舉例:E4303 E —焊條 43 —熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值(430MPa) 0 —焊條適合全位置焊接 3—藥皮為鈦鈣型,可采用交流或直流反接
E5515-B3-VWBE—焊條 55—熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值(550MPa) 1 —焊條適合全位置焊接 5 —藥皮為鈦鈣型,可采用交流或直流反接 B3 —鉻-鉬鋼焊條 V —熔敷金屬中含釩元素 W —熔敷金屬中含鎢元素 B —熔敷金屬中含硼元素
?、撇讳P鋼焊條型號 按GB983-58規(guī)定,不銹鋼焊條編制如下:
舉例如下:
E1-23-13-MO2-15 E —焊條 1 —熔敷金屬中含碳量不大于0.15% 23 —熔敷金屬中含鉻量約23% 13 —熔敷金屬中含鎳量約13% MO2 —熔敷金屬含錳量平均值≥1.5% 15 —焊條為堿性藥皮,適用于直流反接焊接
?、邕x用原則
?、诺葟?qiáng)度原則 對于承受靜載荷或一般載荷的工件結(jié)構(gòu),選用抗拉強(qiáng)度與母材相等的焊條
?、仆刃阅茉瓌t 特殊工作環(huán)境中的結(jié)構(gòu)如要求耐磨、耐腐蝕、耐高溫或耐低溫等具有較高的力學(xué)性能,則選用能保證熔敷金屬的性能與母材相近似的焊條。
?、堑葪l件原則 根據(jù)工件或焊接結(jié)構(gòu)的工作條件和特點(diǎn)選擇焊條。
二、焊劑的作用,分類和保管,HJ431的主要成分。
1、焊劑的作用
埋弧焊時,能夠熔化形成熔渣和氣體,對熔化金屬起保護(hù)并進(jìn)行復(fù)雜的冶煉反應(yīng)的一種顆粒狀物質(zhì)叫焊劑。
?、搴附訒r覆蓋焊接區(qū),防止空氣中的氮、氧等有害氣體進(jìn)入熔池,減慢冷卻速度,改善結(jié)晶狀況及氣體逸出條件,從而減少氣孔。
?、鎸缚p金屬滲合金,改善焊縫的化學(xué)成分和提高力學(xué)性能。
?、绶乐购缚p中產(chǎn)生氣孔和裂紋。
2、焊劑的分類
?、迦蹮捄竸?將一定比例的各種配料放在爐內(nèi)熔煉,然后經(jīng)水冷,使焊劑形成顆粒狀,經(jīng)烘干、篩選而成的一種焊劑。
?、鏌Y(jié)焊劑 將一定比例的各種粉狀配料加入粘合劑,混合攪拌后經(jīng)高溫(400℃~1000℃)燒結(jié)成塊,然后粉碎,篩選而制成的一種焊劑。
?、缯辰Y(jié)焊劑 將一定比例的各種粉狀配料加入粘合劑,經(jīng)混合攪拌、?;偷蜏兀?400℃以下 )烘干而制成的一種焊劑,以前稱陶瓷焊劑。
4.焊接接頭及焊縫形式知識
一、焊接接頭的分類及接頭形式。
1、焊接接頭的分類
用焊接的方法聯(lián)接的接頭,叫焊接接頭。焊接頭包括焊縫熔合區(qū)和熱影響區(qū)。一個焊接結(jié)構(gòu)由若干個焊接接頭組成。焊接接頭可分為對接接頭、T型接頭、十字接頭、搭接接頭、交接接頭、端接接頭、套管接頭、斜對接頭、卷邊接頭和鎖底對接接頭等共十種。
2、應(yīng)用最廣的四種接頭
㈠、對接接頭 兩焊件端面相對平行的接頭叫對接接頭。
㈡、T型接頭 一焊件之端面與另一焊件表面構(gòu)成直角的接頭叫T型接頭。
?、?、角接接頭 兩焊件端面間構(gòu)成大于30°,小于135° 夾角的接頭叫角接接頭。
?、?、搭接接頭 兩焊件部分重疊構(gòu)成的接頭叫搭接接頭。
二、坡口形式、坡口角度和坡口面角度的含義
1、破口的基本形式 根據(jù)設(shè)計或工藝需要在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀的溝槽叫坡口。選擇坡口一般遵循以下原則:
⑴、能夠保證工件焊透(手弧焊熔深一般為2mm~4mm),且便于焊接操作。
?、?、坡口形狀便于加工。
?、恰⒈M可能提高焊接生產(chǎn)率和節(jié)省焊條。
?、?、盡可能減小焊后工件的變形。
按坡口形狀可分為以下形式
?、?、V形坡口 是最常用的坡口形式。這種坡口便于加工,焊接時為單面焊,不用翻轉(zhuǎn)焊件,但焊后焊接容易變形。
?、?、X形坡口 實在V形坡口基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。采用X形坡口后,在同樣厚度下,能減少焊縫金屬量約1/2,并且是對稱焊接,焊后焊件的殘余變形較小,但焊接時要翻轉(zhuǎn)焊件。
?、?、U形坡口 在焊件厚度相同的條件下U形坡口的空間面積比V形坡口小得多,所以當(dāng)焊件厚度較大,只能單面焊時,為提高生產(chǎn)率,可采用U形坡口。但這種坡口加工難。
另外,還有雙U形、單邊V形、J形、I形等坡口形式。
2、坡口的幾何尺寸
?、?、坡口面 焊件上的坡口表面叫坡口面
?、啤⑵驴诮嵌让婧推驴诮嵌?焊件表面的垂直面與坡口面之間的夾角叫坡口面角度。單面開坡口時,坡口角度等于坡口角度面,雙面對稱坡口時,坡口角度等于兩倍的坡口面角度。
?、?、根部間隙 焊前,在焊接接頭根部之間預(yù)留的空間叫根部間隙。根部間隙的作用是在于焊接打底時,能夠保證根部可以焊透。
?、取⑩g邊 焊接開坡口時,沿焊件厚度方向未開坡口的端面部分叫鈍邊,鈍邊的作用是防止焊縫根部焊穿。鈍邊的尺寸要保證第一層焊縫焊透。
?、?、根部半徑 在T形、U形坡口底部的半徑叫根部半徑,作用是增大坡口根部的空間,使焊條能夠伸入根部空間,促使根部焊透。
三、焊接位置的種類(板-板、板-管、管-管等)
1、焊接位置的種類
?、迤胶肝恢玫姆N類 平焊是在水平上任何方向進(jìn)行焊接的一種操作方法。
對接平焊:
?、佗裥纹驴趯悠胶?② V形坡口對接平焊 ③ T形接頭的平焊 ④搭接平焊
?、媪⒑?/p>
?、艑恿⒑福?/p>
立焊是在垂直方向進(jìn)行焊接的一種方法。
① Ⅰ形坡口對接立焊 ② V形或U形坡口的對接立焊
?、?T形接頭立焊
?、鐧M焊
是在垂直面上焊接水平焊縫的一種方法。
?、泞裥纹驴趯訖M焊
⑵ V形或K形坡口的對接橫焊
?、柩龊?/p>
焊縫位于燃燒電弧的上方。焊工是仰視位置焊接的一種方法。
?、艑咏宇^仰焊
?、?Ⅰ形坡口對接仰焊 ㈡ V形坡口對接仰焊
?、?T形接頭仰焊
2、焊接接頭按結(jié)構(gòu)形式分類
?、迤桨鍖?平板接頭可分為平焊、立焊、橫焊、仰焊幾種
㈡管板角接 管板角接可分為插入式管板和騎座式管板兩類。根據(jù)空間位置不同每類管板又分為垂直固定俯焊,垂直固定仰焊和水平固定全位置焊三種。
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