焊工工艺学

在现场工作中，气体火焰随时可能发生异常现象，这里列出常 见异常现象及解决方案。
（1）火焰熄灭或火焰强度不够.产生这种现象的原因可能有： 乙炔管道内有水；压力调节器性能不良；回火保险性能不良。解决 办法：清理乙炔皮管，排除集水；更换压力调节器；调整好回火保 险器的水位。
（2）回火时有爆破声 。产生这种现象的原因可能有：焊嘴 或气割火焰喷嘴堵塞或嘴的孔径扩大与变形；气体流量不足；混 合气体未完全排除；乙炔压力过低。解决办法：清理焊嘴或气割 火焰喷嘴及射吸管积碳，更换焊嘴或气割火焰喷嘴；排除皮管中 的水；排除焊炬或气割炬内的空气；检查乙炔发生器。
二、 弧焊电源
图1-5 弧焊电源的种类
三、焊条电弧焊设备
1.焊条电弧焊的型号
图1-6 焊条电弧焊的型号的编制次序
2.焊条电弧焊设备 焊条电弧焊设备的选用原则见表1-8。
四、埋弧焊设备
1.埋弧焊机的分类 埋弧焊机的分类见表1-9。
2.埋弧焊机的组成
完整的自动埋弧焊机一般包括弧焊电源、送丝机构、行走机构、 控制箱(盒)、焊(枪)头调整机构和易损件及辅助装置等组成。
二、焊条的分类、型号与选用
2.焊条的型号 （1）碳钢焊条型号表示。
（2）低合金钢焊条型号表示。 根据国国家标准规定，低合 金钢焊条型号用字母“E”与4位数字表示。
（3）不锈钢焊条型号表示。不锈钢焊条表示举例如图1-2与图 1-3所示。
图1-2 不锈钢焊条型号
图1-3 不锈钢焊条型号
3.焊条的牌号
不同材料气焊时K值见表2-5。
焊嘴的选择见表2-6。 夹角的选择见表2-7与图2-7所示。
图2-7 工件厚度与焊嘴倾角关系
2.气焊基本操作 （1）基本操作。 ①焊矩握法。 ②点火、调节火焰与灭火。 ③左焊法与右焊法，如图2-8所示。
图2-8 左焊法与右焊法
（2）平焊、立焊、横焊、仰焊操作。 ①平焊。平焊操作图如图2-9所示。
焊工工艺学
教师讲义
第一章 焊接的基本知识
第一节 焊接的概念和焊接方法的分类
一、焊接的概念
金属焊接是指通过适当的手段，如通过加热或加压，或两者并 用，并且用或不用填充材料， 使两个分离的金属物体（同种金属或 异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。焊 接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金 属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而广泛应用于国民生产与人 民生活的各个方面。
3.埋弧焊机实例
ZD5-1000/1250晶闸管控制自动埋弧机,其中,Z 代表弧焊整,D 代 表多特性;5代表晶闸管式,1000 代表额定电流（1000Ａ）;可焊材料： 碳钢、合金钢、不锈钢;焊接厚度：适合4mm以上厚度的材料;焊接位 置：平板对接、T型角焊缝、船型角焊缝、圆周焊缝.使用行业：钢结 构、造船、铁路、电建、冶金、锅炉、压力容器等。
五、熔化极气体保护焊设备
图1-7 气电立焊摆动机构
六、等离于弧焊设备
图1-8 等离子弧焊设备组成
七、 激光焊接设备
激光焊接设备主要由激光器、导光系统、焊接机和控制系统 组成。
CO2气体激光器和YAG固体激光器两种。两者优缺点比较见 表1-11。
八、焊接设备的选用原则
（1）根据焊接结构所选用材料的厚度、所需焊机容量等选用 相应的焊接设备。
第二节 气焊
气焊是用气体火焰为热源的一种焊接方法。应用最多的是以乙 炔气作燃料的氧－乙炔火焰焊接。由于设备简单，操作方便，但气 焊加热速度及生产率较低，热影响区较大，且容易引起较大的变形。 气焊可用于很多黑色金属、有色金属及合金的焊接。一般适用于维 修及单件薄板焊接。
一、气焊的设备
气焊是利用气体燃烧所产生的高温火焰来进行焊接的，如图22所示。火焰一方面把工件接头的表层金属熔化，同时把金属焊丝 熔入接头的空隙中，形成金属熔池。当焊炬向前移动，熔池金属随 即凝固成为焊缝，使工件的两部分牢固地连接成为一体。
图2-15 GCD2-100A半自动气割机
图2-16 数控龙门式火馅切割机
2.气割工艺参数 （1）气割割嘴到工件表面的距离（L） （2）预热时间 （3）气割时氧气的压力 （4）气割速度 （5）割嘴与被割件的倾角。
第四节 气焊与气割作业安全技术
一、气焊与气割的安全分析
气焊与气割所应用的乙炔、液化石油气、氢气和氧气等都是易 燃易爆气体；氧气瓶、溶解乙炔气瓶、液化石油气瓶和乙炔发生器 都属于压力容器。在焊接燃料容器和管道时，还会遇到其他许多易 燃易爆气体和压力容器接触，同时又使用明火，如果焊接设备的安 全装置有缺陷，或者违反安全操作规程，都可能造成爆炸和火灾。 在气焊与气割火焰的作用下，尤其是气割时氧气射流的喷射，使火 星、熔滴和溶渣四处飞溅，容易造成人员灼烫；较大的火星，熔滴 和熔渣能飞到距操作点5米以外的地方，若引燃易燃易爆物品，可造 成火灾和爆炸。高处作业时，还存在高处坠落以及落下的火星引燃 地面的可燃物品。
第三节 电焊机的型号及分类
一、电焊机的组成及作用
电焊机一般由大功率电源变压器（10KW以上）、电抗器、 引线电缆及焊钳等组成。
电源变压器的作用是将电网电压降到60-70V低压，供安 全操作用。
二、电焊机代表符号
电焊机的代表符号见表 1-6。
三、型号编制举例
AX-320为具有下降外特性的直流弧焊发电机，额定焊接电 流为320A。
（3）氧气倒流 产生这种现象的原因可能有：火焰喷嘴堵塞， 焊炬损坏无射吸力。解决办法：清理焊嘴；更换或修理焊炬。
（4）回火有异样声响并伴有焊炬或气割炬手把发烫 产生这 种现象的原因可能有：乙炔供给不足；射吸力降低；焊嘴或气割 火焰喷嘴离工件太近；焊嘴或气割火焰喷嘴过热、孔道污物堵塞、 扩大、变形。解决办法：检查乙炔供给系统；检查焊炬或气割炬； 使焊嘴或气割火焰喷嘴与工件保持适当距离；关闭氧气、乙炔， 水冷焊炬或气割炬。
焊条的牌号是根据焊条的主要用途及性能特点对焊条产品具 体命名的，并由焊条厂制定。
焊条牌号是用1个汉语拼音字母及汉字与3位数字表示，拼音 字母或汉字表示焊条各大类，后面的3位数字中，前两位数字表 示各大类中的若干小类，第三位数字表示各种焊条牌号的药皮 类型及焊接电源种类，其含义见表1-4。
4.焊条规格 常用焊条的直径和长度规格见表 1-5.
1.火焰的种类及特点 根据氧气与乙炔的不同混合比例所产生的火焰分为：中性焰、 碳化焰和氧化焰等，3种火焰的形式如图2-1所示。
图2-1 气体火焰
2.各种火焰的获得
氧气与乙炔不同的混合比例燃烧所产生的火焰也不同，为了获 得最好的焊接或切割效果，就需要根据不同工作条件调节正确气体 火焰。
（1）碳化焰 （2）中性焰 （3）氧化焰 3.气体火焰异常现象与解决办法
二、常用焊接方法简介
按焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法划分为三 大类，即熔焊、压焊和钎焊。
第二节 焊条 一、焊条的组成与作用
焊条由两部分组成，表面的药皮与内部的焊芯组成，如图1-1所 示。
图1-1
二、焊条的分类、型号与选用
1.焊条的分类 （1）按用途分类。按原国家机械工业委员会在《焊接材料 产品样本》中分为10大类：结构钢焊条（J）、钼及铬钼耐热钢 焊条（R）、低温钢焊条（W）、不锈钢焊条（铬不锈钢焊条G、 铬镍不锈钢焊条A）、堆焊焊条（D）、铸铁焊条（Z）、镍及镍 合金焊条（Ni）、铜及铜合金焊条（T）、铝及铝合金焊条 （L）、特殊用途焊条（TS）。 （2）药皮熔化后熔渣酸碱性分类。按熔渣酸碱性可分为： 酸性焊条（熔渣酸碱度小于1.5）与碱性焊条（熔渣酸碱度大于 1.5）两类。
常用金属及其氧化物熔点，见表2-8。
三、气割工艺
1.气割割炬 （1）手工气割割矩，如图2-14所示。
1-割嘴 2-割嘴螺母 3-割嘴接头 4-氧气接头螺纹 5-氧气螺母 6-氧气皮管接头 7-乙炔接头螺纹 8-乙炔螺母 9-乙炔皮管接头
图2-14 割炬
（2）机械气割工具。GCD2-100A半自动气割机如图2-15所示。 数控龙门式火焰切割机如图2-16所示。
（5）乙炔发生器与焊炬之间均应有可靠的回火防止器。 （6）乙炔发生器和氧气瓶均应放置在空气流通的地方，不得在 烈日下曝晒，不得靠近火源与其它热源。
二、气焊与气割作业安全规定
（1）焊接工、切割工必须参加消防培训，经考试取得合格证后， 方能上岗作业。
（2）在氧气瓶嘴上安装减压器之前，应进行短时间吹除，以防 瓶嘴堵塞。
（3）乙炔发生器内、氧气瓶嘴部和开氧气瓶的扳手上均不得沾 有油脂。
（4）乙炔发生器（溶解乙炔气瓶）和氧气瓶均应距明火10米以 上。
1-焊丝 2-焊嘴 3-工件 图2-2 气焊
（1）氧气瓶。氧气瓶是运送和存储高压氧气的容器，常用的 容积为40L，工作压力为15MPa，其结构如图2-3所示。
图2-3 氧气瓶与溶解乙炔气瓶
2.乙炔发生装置或存储器 （1）乙炔发生器，如图2-4所示。
图2-4 乙炔发生器
（2）溶解乙炔气瓶，如图2-3（b)所示。 （3）减压器，如图2-5所示。 （4）回火保险器。
（2）具有良好的动特性。短路时，电弧、电压等于零，要求 恢复到工作电压的时间不超过0.05s。
（3）具有足够形形状将弧焊电源分为交流 弧焊电源、直流弧焊电源和脉冲弧焊电源三种类型。每种类型 的弧焊电源，根据其结构特点不同又可分为多种形式。如图1-5 所示。
ZX5-400为具有下降外特性晶闸管弧焊整流器，额定焊接电 流为400A。
ZX7-400为具有下降外特性逆变式弧焊整流焊机，额定焊接 电流为400A。
四、电焊机的分类
电焊机是焊接用的主要设备，电焊机具体分类如图1-4所示。
图1-4 电焊机的分类
第四节 焊接设备的选用
一、焊条电弧焊对焊机的要求
（1）要求焊机能承受焊接回路短时间的持续短路，能限制短 路电流值，使之不超过焊接电流的50%，防止焊接因短路过热而 烧坏。