焊接教案

焊条电弧焊

一、焊条电弧焊概念、特点及应用

焊条电弧焊是工业生产中应用最广的一种焊接方法，它适用于厚度2mm以上的各种金属材料和各种形状结构机械零件的焊接。特别适用于结构形状复杂、焊缝短小，弯曲式各种空间位置的焊接。利用电弧作为焊接热源的熔焊方法，称为电弧焊。用手工操作进行焊接的方法称为焊条电弧焊，简称手弧焊。

特点：设备简单，操作方便、灵活，适应性强，尤其适合于形状不规则、批量较小的工件焊接。但和自动焊相比，生产率较低，焊接质量不稳定，对操作者技术水平要求较高。

应用：它是机械制造业应用最广的一种焊接方法。广泛应用于舰船船体、高炉炉壳、建筑结构、锅炉、机车车厢、高压容器及管道等部件的连接。

二、焊接电弧

焊接电弧是在电极与工件之间气体介质中进行的强烈而持久的放电现象。其组成可分为三个部分：（1）阴极区；（2）弧柱区；（3）阳极区。其中弧柱区温度可高达5000~8000K。

三、手弧焊设备种类及使用方法

手弧焊设备又叫弧焊机，按照供应电流的性质可分为二种：交流弧焊机、直流弧焊机。

1．交流弧焊机

交流弧焊机是具有一定特性的降压变压器。它具有结构简单，价格便宜，使用方便，噪声较小及维护容易等优点，工艺上一般能满足要求，但电弧稳定性较差。

BH-300交流弧焊机是广泛使用的一种典型设备。B表示交流弧焊变压器，H表示焊机具有下降特性曲线，结构为动铁芯式。300表示弧焊机的最大输出电流300安培。

BX1-300主要技术参数：一次电压为380V，空载电压为60-80V，工作电压为20~30V，电流调节范围60~300A，额定电流为300 A。

2．直流弧焊机

直流弧焊机由一台互感电动机和一台直流弧焊发电机组成。其主要特点是：电弧稳定好，焊缝质量高，但结构复杂，制造成本高，使用时噪声较大。典型的直流弧焊机有ZXG-300等。

四、焊条的组成及使用

焊条由焊芯、药皮两部分组成。

1．焊芯

焊芯是由优质焊条专用钢经轧制、拉拔后制成的金属条。它在焊接过程中的主要作用有两个：导电的电极、焊缝中的填充金属。

2．药皮

药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层。它是由多种矿石粉、易电离物质粉末、铁合金粉及粘接剂组成。主要作用有四个：稳弧、造渣及造气、渗合金、脱氧及去硫磷。

在焊接过程中，焊芯和药皮由于电弧的高温不断熔化。药皮熔化后完全覆盖在金

属焊缝上表面；当焊缝冷却后，必须将表层药皮敲掉，才会露出金属焊缝。

3．焊条的分类

按药皮熔化后形成的溶渣性质不同，焊条可分成两大类：酸性焊条和碱性焊条。药皮熔化后形成的溶渣以酸性氧化物为主的焊条，称为酸性焊条，常用牌号有J422，J502等；溶渣以碱性氧化物为主的焊条称为碱性焊条，常用牌号有J427，J507等。焊条牌号中的“J”表示焊芯为结构钢，前两位数字“42”和“50”分别表示焊缝金属的抗拉强度为420MPa和500MPa。第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类。2表示酸性（钛钙型药皮）焊条，用交、直流电源均可；7表示碱性焊条（低氢钠型药皮），用直流电源。

4．使用焊条的注意事项

1）所有焊条都有2公分不带药皮的部分，使用时应将不带药皮处夹在焊钳上，因为药皮不导电。

2）在焊接过程中，随着焊芯的不断缩短，焊芯温度越来越高，而且越到焊条根部温度越高。所以实际焊接时，焊芯只能用到距焊钳2~3公分处就应更换，否则温度太高焊接质量得不到保证。

五、焊接接头和坡口

平板焊接常用四种接头形式：对接接头，搭接接头，角接接头和T形接头。

为了保证焊透工件，厚板焊接时则需要开坡口。坡口形状根据焊件的板厚而定。常用的坡口形状有四种典型的形式：I形坡口，V形坡口，X形坡口及U形坡口。

六、手弧焊基本操作技术

1．引弧。引弧就是引燃焊接电弧的过程。引弧时，首先将焊条末端与工件表面形成短路，然后迅速向上提起2~4mm，电弧即被引燃。引弧方法有两种，即敲击法和划擦法。电弧引燃后，为了维持电弧的稳定燃烧，应不断向下送进焊条。焊条送进速度应和焊条熔化速度相同，以保持电弧长度基本不变。

2．推敷平焊波。推敷平焊波是在平焊位置的焊件上推敷焊缝，这是手弧焊最基本操作。施焊中焊条角度60°~ 90°，电弧长度一般为2~3mm，焊条沿中心线均匀而下送进，保持电弧长度约等于焊条直径；焊接速度要均匀，沿焊接方向前移的焊条应使焊接过程中熔池宽度保持基本不变。

3．对接平焊操作。对接平焊在生产中最常用，厚度4~6mm钢板的对接平焊步骤如下：

装配：将两板水平放置对齐并留出1~2mm间隙。注意防止错边。错边允许值应小于板厚的10%。

点固：用焊条点固，固定两工件的相对位置，点固后须除渣。如工件较长，可每隔300mm左右点固一次。

焊接：选择合适规范；先焊点固面的反面，使溶深大于板厚的一半，焊后除渣；翻转工件，焊另一面。

焊后清理：用钢丝刷等工具把焊件表面的渣壳和飞溅物等清除干净。

检验：焊完后焊缝应形成一条直线；焊缝表面无焊接缺陷；焊缝宽度应控制正负误差1~2mm；焊缝波纹平整，工件形变小于3mm。

七、手弧焊的安全规则

1．防止触电

1）焊前检查焊机外壳接地是否良好。

2）检查焊钳和电缆绝缘是否良好。

3）焊接操作前应穿好绝缘鞋，戴好电焊手套。

4）人体不要同时触及焊机输出两端。

2．防止弧光伤害

1）穿好工作服，戴好电焊面罩，以免弧光伤害皮肤。

2）施焊时必须使用面罩，保护眼睛和脸部。

3．防止烫伤

清渣时注意渣的飞出方向，防止渣烫伤眼睛和脸部。

气焊讲稿

气焊是利用气体火焰作热源的焊接方法。气焊常用乙炔（C2H2）纯氧（O2）混合形成可燃烧的火焰，称为氧乙炔焰。气焊最高温度可达3150℃。气焊火焰在燃烧时产生CO2和CO气体，包围着熔化的金属熔池，排开空气起到保护作用。气焊除了可焊接金属外，还可以切割金属。气焊与气割广泛用于安装、工业生产及修理等行业。实际生产中，经常是电弧焊和气焊配合使用。利用气焊进行切割，使钢板和管材分开或制成不同几何形状；然后利用电弧焊进行焊接或使分离的工件连接到一起。

一、气焊特点

气焊具有设备简单、温度控制灵活、不需电源，适合薄板结构等特点。但和电弧相比，气焊火焰温度低、加热速度慢且热量分散、热影响区宽、工件受热范围大、焊接变形大，其保护效果差以及接头质量较低。因此气焊一般应用于厚度5mm以下的低碳钢薄板、铸件和管子的焊接，不锈钢、铝、铜及其合金焊接时，在质量要求不高的情况下，也可采用。

二、气焊设备

分成三个部分：氧气供给系统、乙炔供给系统和管路焊炬系统。

1．氧气瓶

氧气瓶是储存和运输氧气的高压容器。氧气瓶外表面为蓝色，在氧气瓶上标有氧气字样。氧气瓶的工作压力为15MPa，容积为40升。使用时，一般选用焊接压力为0.2~0.3 MPa，切割为0.48 MPa。使用氧气瓶时要保证安全可靠，为防止爆炸，放置它时必须平稳。不与其它气瓶混放，不得靠近明火或热源，避免撞击。夏日要防止日晒，冬季阀门冻结时应用热水解冻，不能用其它明火加热。氧气瓶禁止染沾油脂。氧气瓶内部压力很高达15 MPa，但在焊接时一般使用压力只为0.2~0.3 MPa，所以在氧气瓶的出口端装有减压器。减压器上面有2个表头，一个表头指示氧气瓶内部有多高压力，另一个表头指示焊接时所需的压力。减压器工作时，先拧入调压螺钉，使调压弹簧受压。当阀门被顶开高压气体进入低压室时，由于气体体积膨胀，使气体压力降低，低压表指示出低压气体的压力。随着低压室中气体压力的增加，压力薄膜及调压弹簧自动使阀门的开启度逐渐减小；当低压室内气体压力达到一定

数值时，就会将阀门固定。调节调压螺钉的拧入程度，可以改变低压室内气体压力。

2．乙炔瓶

乙炔瓶是储存和运输乙炔的容器。其外形与氧气瓶相似，外表面漆成白色，并

标出红色的“乙炔”字样和“火不可近”字样，乙炔瓶的工作压力为1.5MPa。在乙

炔瓶内装有浸满丙酮的多孔性填料，这种材料能使乙炔稳定而又安全地储存在瓶内。使用时，溶解在丙酮内的乙炔就分解出来，通过乙炔瓶阀流出。而丙酮仍留在瓶内，以便溶解再次压入的乙炔。

3．回火防止器

回火防止器是装在燃料气路上的防止燃气管路或气源回烧的保险装置。在气焊

或气割时，由于气体压力不正常或焊嘴堵塞等原因发生的火焰沿导管倒燃时，倒流

的火焰如进入乙炔发生器就会产生严重的爆炸事故。所以，乙快发生器的输出管路

上必须装置回火防止器。回火防止器的进气管与乙炔发生器相连，出气管通往焊炬。回火火焰倒流进入回火防止器时，水将压下使止回阀关闭从而切断气源，同时推开

安全阀而将回火火焰排入大气。这样就使乙炔不致回烧到乙炔发生器而造成爆炸事故。回火防止器的出口端接到焊炬上。

4．焊炬

焊炬是气焊时用于控制气体混合比例、流量及火焰大小并进行焊接的工具。乙

炔和氧气按一定比例均匀混合后由焊嘴喷出，点火燃烧，产生气体火焰，各种型号

的焊炬均配有3~5个大小不同的焊嘴，以供焊接不同厚度的焊件选用。

5．氧乙炔焰

焊接常使用的是三种氧乙炔焰：中性焰、碳化焰及氧化焰。

中性焰：氧和乙炔的混合比例为1.1~1.2时燃烧所形成的火焰称为中性焰。它由

焰心，内焰和外焰三部分组成。焰心呈尖锥状，白色明亮轮廓清楚；内焰呈蓝白色，轮廓不清楚，与外焰无明显界线，外焰由里向外逐渐由淡紫色变为橙黄色。中性焰

在距离焰心前面2~4mm处温度最高，可达3150℃左右。中性焰适用于焊接低碳钢、中碳钢、普通低合金钢、不锈钢、紫铜、铝及铝合金等金属材料。

碳化焰：氧气与乙炔的混合比例小于1.1时燃烧所形成的火焰。由于氧气不足，燃烧不完全，过量的乙炔分解为碳和氢，故碳会渗到熔池中造成焊缝增碳。碳化焰

比中性焰长，适用于焊接高碳钢，铸铁和硬质合金等材料。

氧化焰：氧与乙炔混合比例大于1.2时燃烧所生成的火焰称为氧化焰。氧化焰比

中性焰短，分为焰心和外焰两部分。由于火焰中有过量的氧，故对熔池金属有强烈

的氧化作用，一般气焊不宜采用。只有在气焊黄铜、镀锌铁板时才用轻微氧化焰，

以利用其氧化性，在熔池表面形成一层氧化物薄膜，以减少低沸点锌的蒸发。

6．焊丝

气焊的焊丝只作为填充金属，与熔化的母材一起组成焊缝。焊接低碳钢时，常

用的焊丝牌号有H08、H08A等。焊丝直径一般为2~4mm，气焊时根据焊件厚度来

选择。为了保证焊接接头的质量，焊丝直径与焊件厚度不宜相差太大。

7．氧气切割

氧气切割是利用某些金属在纯氧中燃烧的原理来实现金属切割的方法。气割开

始时，用气体火焰将待切割处附近的金属预热到燃点。然后打开切割氧气的阀门，纯氧射流使高温金属燃烧生成的金属氧化物被燃烧热熔化，并被氧气流吹掉。金属燃烧产生的热量和预热火焰同时又把邻近的金属预热到燃点，沿切割线以一定速度移动割炬，便形成切口。在整个气割过程中，割件金属没有熔化。因此，金属气割过程实质上是金属在纯氧中的燃烧过程。气割所需设备中，除用割炬代替焊炬外，其它设备与气焊相同。常用割矩的型号有G01-30和G01-100等。

对金属材料进行气割时，必须具备下列条件：

1）被切割金属的燃点必须低于其熔点，这样才能保证金属气割过程是燃烧过程而不是熔化过程。碳钢中，随含碳量增加，燃点升高而熔点降低。

2）金属氧化物的熔点应低于金属本身的熔点，同时流动性要好，否则，气割过程形成的高熔点金属氧化物会阻碍下层金属与切割射流的接触，使气割发生困难。

3）金属燃烧时能放出大量的热，而且金属本身的导热性要低，这样才能保证气割处的金属具有足够的预热温度，使气割过程继续进行。满足上述条件的金属材料有纯铁，低碳钢、中碳钢和低合金结构钢等，而铸铁、不锈钢和铜、铝及其合金不能气割。

8．气焊操作

焊枪与工件夹角约30°左右，焊丝与焊枪夹角约90°，焰心与工件距离约2~4mm。

气体保护焊讲授内容

利用外加气体作为电弧介质并保护电弧和熔池的电弧焊方法称为气体保护焊。常用的保护气体有两种：氩气和二氧化碳气。

一、氩弧焊

用氩气作为保护性气体的气体保护焊称为氩弧焊。

1．基本原理

利用从氩弧焊枪体喷咀中匀速喷出的氩气，在电弧及熔池周围形成连续封闭的气流把空气排开，保护焊丝和熔池不与空气相接触。由于氩气是惰性气体，它不与液态金属起化学反应，也不溶于金属。同时氩气气流对电弧还有一定的冷却和压缩作用，所以氩弧的能量比较集中，加热速度快。因此氩弧焊的焊缝质量较高。

2．氩弧焊特点

氩气是惰性气体，能有效地保护液态金属不被氧化；电弧热量集中，热影响区小，焊件变形小；操作明弧可见，比较直观、容易；电弧稳定、飞溅小、焊缝致密，机械性能和抗腐蚀性能都比较好，表面无渣，焊缝外型美观；容易实现机械化和自动化。

3．氩弧焊的应用

氩弧焊是一种高质量的焊接方法，具有很多优点，因此在造船、航空、航天、化工、机械及电子等工业部门都得到了广泛的应用。但氩弧焊设备复杂、焊接成本较高，目前主要用于焊接一些较贵重金属，如高合金钢、钛合金、不锈钢、铝及铜合金和一些稀有金属等材料。

4．氩弧焊的设备及工艺

根据实习现场的实际设备，介绍我们现有的设备、工艺及操作要领。

5．氩弧焊操作

典型工件：不锈钢、铝板的氩弧焊操作。

气体保护焊

二、CO

2

利用CO2作为作为保护气体的气体保护焊称为CO2气体保护焊。一般可分为半自动焊、自动焊两种。

1．基本原理

气体匀它是用焊丝和工件之间产生电弧来熔化金属的一种熔化极气体保护焊。CO

2

速流过焊丝和熔融焊缝周围的空间，把空气中的氧气与焊缝隔离，起到保护焊缝的作用。

气体保护焊的特点

2．CO

2

气体价格廉价，和电弧焊相比生产效率高（不用清渣及换焊条），焊优点： CO

2

接成本较低；焊接时电流密度大，电弧热利用率高，焊后不需清渣，生产率高；电弧热量集中，焊件受热面积小，变形小；焊缝抗裂性好，焊接质量较高，明弧焊接易于控制；操作灵活，适宜各种空间位置的焊接；易于实现机械化和自动化。

缺点： CO

气体在高温时会分解，使电弧气氛具有强烈氧化性，导致合金元素的

2

焊表面成形差，氧化烧损，所以不能焊接容易氧化的有色金属和高合金钢等；另外CO

2

飞溅较多等；CO

气体过多地排向大气，会影响地球大气环境。

2

气体保护焊的应用

3．CO

2

低碳钢、低合金钢、耐磨零件的堆焊，铸钢件的补焊等。

气体保护焊设备及工艺

4．CO

2

根据现场实物介绍我们的设备、工艺及操作要领。

气体保护焊操作

5．CO

2

典型工件：低碳钢板的焊接操作。