综合实验六 焊接原理与焊接方法.docx

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综合实验六焊接原理与焊接方法

综合实验六焊接原理与焊接方法

实验学时：

10学时实验类型：

基本性

前修课程名称：

焊接概论、材料工程基础

适用专业：

材料科学与工程

一、实验目的

随着科学与技术的迅速发展，各种新材料的连接工艺对弧焊电源、焊接材料及焊接结构提出了新的标准和要求。

促进了新型弧焊电源及新型焊接材料的更新和发展。

学生通过实验学习后应能较全面的了解各种焊接电源及工艺的基本理论，较熟练的掌握一种焊接方法。

了解目前国内弧焊电源的发展动向，了解国内目前焊接材料及焊接结构的发展概况。

通过实验课巩固加深理论教学中的基本理论知识，并能够运用已经掌握的理论知识分析和解决实验中出现的问题，并增强学生的实际操作能力。

二、实验内容

1、手工电弧焊实验2

2、CO2焊接实验1

3、脉冲微束等离子弧焊实验1

4、埋弧焊实验1

5、电阻焊实验1

6.电弧喷涂实验1

7.热喷涂实验3

三、实验步骤

1、每四——五人为一个实验小组；

2、各种实验分组同时进行并按时间交换；

3、实验过程中学生要积极向教师提问，教师也随时向学生提出问题。

四、实验总体要求

1、学生应掌握各种焊接方法和设备的工作原理；

2、了解焊接工艺规范的调整。

3、通过现场实验教学了解逆变电源的原理、目前焊接设备的发展状况以及焊接材料的生产过程。

4、设备接好电源后，经教师检查同意后方可通电。

5、严禁在带电情况下检查设备故障。

6、用好劳保用品，防止弧光和飞溅的伤害。

五、实验报告要求

1、按实验内容提出的各个实验的要求综合论述；

2、需要画曲线的要用坐标纸；

3、记录数据或对比内容用表格形式；

4、学生应在积极思考问题以外提出自己的问题。

实验6.1手工电弧焊实验指导书

SMAWExperiment

实验学时：

3学时

前修课程名称：

焊接概论、材料工程基础

适用专业：

材料科学与工程

一、实验目的

了解手弧焊的基本理论，熟练掌握手工电弧焊的基本操作及焊接规范参数调整的方法。

观察焊接电流，焊接电压及焊条直径对焊缝成型的影响。

二、实验内容

焊条类型的选择及焊接规范的正确预置，各种焊接位置的操作及焊接规范对焊接成型的影响。

三、实验要求

1、在5秒钟内完成引弧，并建立稳定电弧。

2、能够将一根完整的焊条不断弧烧完。

3、焊缝熔宽、堆高均匀，无气孔、夹渣。

4、测试分析焊接电流对焊缝成型的影响。

5、其它同学观看电弧形态

四、实验装置

1、电焊机1台

2、焊板若干

3、焊条（酸性）若干

4、锤1把

5、砂纸、钢丝刷1把

6、钢板尺1只

五、实验步骤

1、按下图将电焊机接好：

2、选定焊条类型及直径。

3、预调焊接电流值。

4、采用短路或划擦方法引燃电弧。

六、实验数据及处理

1、选择几组成型最好的焊接数据记录下表中。

2、记录所选焊件的堆高、熔宽、气孔、夹渣等。

电弧电压

电弧电流

成型分析

堆高

熔宽

电弧电压

电弧电流

成型分析

堆高

熔宽

电弧电压

电弧电流

成型分析

堆高

熔宽

七、实验报告要求

1、按以上记录说明最佳规范的参数。

2、分析手工电弧焊设备及工作原理。

3、说明焊接电流的调整方法。

4、说明手工电弧焊常见缺陷的种类。

八、思考题

1、手工电弧焊设备是否允许若干焊接部位同时工作？

2、为获得焊接所需要的外特性采用电阻限流的方式是否可行？

3、普通电焊条用无药皮的等直径铁丝是否可以建立稳定电弧？

4、自命题。

实验6.2CO2焊接实验指导书

CO2WeldingExperiment

实验学时：

1学时

前修课程名称：

焊接概论、材料工程基础

适用专业：

材料科学与工程

一、实验目的

了解气体保护焊的基本理论，熟练掌握CO2焊接的基本操作及焊接规范参数的调整方法。

CO2电源与普通手工电弧焊电源的区别。

观察熔滴过度特点。

二、实验内容

正确安装焊丝及焊接规范的正确预置，保护气体流量调节，短路过渡时可用全位置焊接及不同焊接电流对成型的影响。

三、实验要求

1、能够使电弧稳定燃烧。

2、观察熔滴的过渡形态

3、焊缝宽度、堆高均匀无气孔、夹渣。

四、实验装置

1、电焊机1台

2、焊板若干

3、焊丝1盘

4、砂纸铁刷1把

5、CO2气1瓶

6、钢板尺1把

五、实验步骤

1、按下图将电焊机接好。

2、预装已选定的焊丝。

3、预调焊接电压和焊接电流。

4、打开保护气减压阀。

六、实验数据及处理

1、选择几组成型最好的焊件并将焊接数据记录下表中。

2、记录所选焊件的堆高、熔宽、气孔、夹渣等。

3、记录熔滴的过度形式。

电弧电压

焊接电流

送丝速度

气孔

夹渣

过渡形式

成型分析

电弧电压

焊接电流

送丝速度

气孔

夹渣

过渡形式

成型分析

电弧电压

焊接电流

送丝速度

气孔

夹渣

过渡形式

成型分析

七、实验报告要求

1、按以上记录说明最佳规范的参数。

2、细丝熔化极对电源外特性的要求。

3、说明CO2焊常见焊接缺陷的种类。

八、思考题

1、CO2焊接电流的外特性是否可以是陡降的？

2、CO2焊有几种熔滴过渡形式？

3、CO2焊工件和焊丝分别接电流的正极还是负极？

4、自命题。

实验6.3脉冲微束等离子弧焊实验

PulseSlimPlasmaArcWeldingExperiment

实验学时：

1学时

前修课程名称：

焊接概论、材料工程基础

适用专业：

材料科学与工程

一、实验目的

了解等离子电弧产生的方法，等离子弧与普通电弧的区别，产生等离子弧所需电源的要求

二、实验内容

1、接规范的调整；

2、等离子弧焊对焊枪的要求；

3、观察维持弧形态；

4、观察转移弧形态。

三、实验要求

1、观察电弧在小电流情况下燃烧情况；

2、观察等离子弧的电弧形态；

3、观察焊缝成型情况；

4、在时间许可的条件下学生可以转换操作。

四、实验装置

1、等离子弧焊机1台

2、试件若干

3、氩气1瓶

4、减压表1个

五、实验步骤

1、按下图将电焊机接好；

2、预调焊接规范；

3、建立维持弧；

4、建立转移弧。

六、实验数据及处理

1、记录电弧稳定燃烧条件下的最小焊接电流；

2、转移弧能够建立时工件和喷嘴的最大距离；

3、工件和喷嘴的最大距离以10次为一组测定。

七、实验报告要求

1、叙述脉冲等离子弧焊接的特点；

2、等离子弧焊接对电源的要求；

3、等离子弧有几种形式的压缩。

八、思考题

混合气是加在等离子气中还是加在保护气中？

维持弧和转移弧对电源的外特性有何要求？

等离子焊接钨极端、喷嘴端和工件应接电源的哪个极性？

自命题。

实验6.4埋弧焊实验指导书

SAWExperiment

实验学时：

1学时

前修课程名称：

焊接概论、材料工程基础

适用专业：

材料科学与工程

一、实验目的

要求学生了解埋弧焊的基本原理及操作过程，焊接参数的设定。

观察电弧电压及电弧电流对焊缝熔深及熔宽的影响。

二、实验内容

熟练安装焊丝并正确调整焊接规范，观察电弧电压及电弧电流对焊缝成型的影响。

三、实验要求

1、认真观察操作盘上的各按键、旋钮的作用及规范的预设；

2、记录电弧电压及电弧电流，并观察其成型情况；

3、检查焊缝是否有气孔、夹渣等。

四、实验装置

1、埋弧焊机1台

2、试件若干

3、φ3焊丝1盘

4、焊剂若干

5、砂纸、铁刷1把

五、实验步骤

1、正确连接各导线，正确设定参数

2、先将焊丝与工件短路

3、将焊剂埋住焊丝

4、建立电弧

5、观察焊接电压与焊接电流对熔宽、熔深的影响

六、实验数据及处理

1、选择几组成型较好的焊件并将焊接数据记录下表中。

2、记录所选焊件的堆高、熔宽。

3、检查是否有气孔、夹渣、咬边等。

伸出长度_______________焊剂___________________焊丝___________________

电弧电压

电弧电流

堆高

熔宽

气孔

夹渣

评价

伸出长度_______________焊剂___________________焊丝___________________

电弧电压

电弧电流

堆高

熔宽

气孔

夹渣

评价

伸出长度_______________焊剂___________________焊丝___________________

电弧电压

电弧电流

堆高

熔宽

气孔

夹渣

评价

七、实验报告要求

1、按以上记录说明最佳规范的参数；

2、埋弧焊对电源的要求。

八、思考题

1、埋弧焊的导电嘴与工件距离有要求吗？

2、所使用的机型电弧稳定燃烧时的最小电流是多少？

3、埋弧焊对电源的外特性有什么要求？

4、自命题。

实验6.5电阻焊实验指导书

ResistanceWelddingExperiment

实验学时：

1学时

前修课程名称：

焊接概论、材料工程基础

适用专业：

材料科学与工程

一、实验目的

要求学生了解电阻焊的基本原理、周波控制方法及操作过程，焊接参数的设定。

二、实验内容

正确选择反馈方式及预压、通电、冷却、等参数的预调整及试运行，周波控制基本原理。

观察时间、电流等因素对焊接成型的影响。

三、实验要求

1、所有参数预置完成后，应将开关放在实验位置试运行；

2、保持电极形状及良好的导电性；

3、分析通电时间、通电电流对成型的影响。

四、实验装置

1、电阻焊机1台

2、试件若干

3、砂纸、铁刷1把

五、实验步骤

1、确保上下电极平整并通水冷却；

2、正确设定焊接规范参数；

3、观察焊点成型；

4、在时间许可的情况下学生可以自己操作。

六、实验数据及处理

1、分析焊接电流及通电时间对成型的影响；

2、选出几个成型较好的试件，数据记录在下表中。

选择压力

电流刻度

通电周波

缓升周波

缓降周波

焊点直径

成型

选择压力

电流刻度

通电周波

缓升周波

缓降周波

焊点直径

成型

选择压力

电流刻度

通电周波

缓升周波

缓降周波

焊点直径

成型

七、实验报告要求

1、按以上记录说明最佳规范的参数；

2、以上规范选择是采用什么反馈形式。

八、思考题

1、你所使用设备的反馈形式是电压还是电流？

2、缓升在阻焊时主要起什么作用？

3、阻焊除了焊接黑色金属外，还可以进行什么材料焊接？

4、阻焊设备除可进行焊接外，还可以用于那些加工工艺？

5、自命题。

实验6.6电弧喷涂实验指导书

实验学时：

1学时实验类型：

综合型

前修课程名称：

焊接概论、材料工程基础、材料表面工程

适用专业：

材料科学与工程

四、实验目的

电弧喷涂是材料表面工程领域中的一项新技术，通过实验使学生加深对课堂教学内容的理解。

培养学生思考问题解决问题和提高实际动手能力。

要求学生熟悉和掌握电弧喷涂方法和喷涂设备的工作原理。

要求学生了解对不同材料和各种热喷涂工艺的选择与调整的方法，使学生熟悉和掌握电弧喷涂的方法及设备的使用。

二、电弧喷涂基本原理

2.1电弧喷涂及其原理

电弧喷涂以其良好的经济性和广泛性在机械制造和设备维修中具有广阔的应用前景。

电弧喷涂是以电弧为热源，将金属丝熔化并用气流雾化，使熔融粒子高速喷射到工件表面形成涂层的一种工艺。

电弧喷涂原理示意图

喷涂时，两根丝状金属喷涂材料用送丝装置通过送丝轮均匀、连续地分别送进电弧喷涂枪中的导电嘴内，导电嘴分别接电源的正，负极，并保证两根丝之间在未接触之前的可靠绝缘。

当两金属丝材端部由于送进而互相接触时，在端部之间短路并产生电弧，使丝材端部瞬间熔化，压缩空气把熔融金属雾化成微熔滴，以很高的速度喷射到工件表面，形成电弧喷涂层。

2.2电弧喷涂技术的特点

1）应用电弧喷涂技术，可以在不提高工件温度、不使用贵重底层材料的情况下获得高的结合强度，结合强度可达30MPa。

电弧喷涂层的结合强度是火焰喷涂层的2.5倍。

2）电弧喷涂的高效率表现在单位时间内喷涂金属的重量大。

电弧喷涂的生产效率正比于电弧电流。

比火焰喷涂提高2～6倍。

3）电弧喷涂的节能效果十分突出，能源利用率显著高于其它喷涂方法，而能源费用降低50%以上。

除它的能源利用率很高外，加之电能的价格又远低于氧气和乙炔，其费用通常仅为火焰喷涂的1/10。

4）电弧喷涂技术仅使用电和压缩空气，不用氧气、乙炔等易燃气体，安全性高。

五、实验内容与基本要求

1.设备及器材配置

电弧喷涂设备系统简图

1—电弧喷涂枪2—送丝装置3—油水分离器4—冷却装置

5—储气罐6—空气压缩机7—电弧喷涂电源

2..电弧喷涂工艺流程

电弧喷涂基本工艺流程

3.由指导教师讲解清楚实验的基本原理，实验的目地及操作安全规程；

4.学生分组进行实验，要求学生自己动手，独立操作；

5.要求学生熟悉和掌握电弧喷涂原理、工艺和操作要领。

四、实验装置

1.空气压缩机系统一套

2.喷砂设备一套

3.电弧喷涂设备一套

4.喷涂试件若干

五、实验步骤

1.安全检查（主要包括电路、气路、喷砂枪、喷涂丝等）。

2.将待喷砂处理的试件放在喷砂室内。

3.开启空气压缩机系统，并检查储气罐压力表，使空气压力到达0.8MPa以上。

4.戴好防护用品后，调节喷砂气路的空气压力至0.5～0.6MPa，进行喷砂操作。

5.将表面粗化好后的试件放在喷涂室内，固定在支架上。

6.喷涂操作时，调节喷涂气路的空气压力至0.5～0.7MPa，开启喷涂设备，对试件进行电弧喷涂。

（进行电弧喷涂操作时必须戴好防护用具。

）

六、实验数据及处理

1．选择几组表面成型最好的喷涂件的数据记录下表中。

2．记录所选喷涂件的涂层厚度（考察工艺参数对沉积效率的影响）。

3．观查喷涂过程中电弧燃烧的稳定性，以及涂层表面是否有裂纹、未熔化大颗粒、气

孔等缺陷。

电弧电压

电弧电流

喷涂距离

喷涂气压

涂层厚度

涂层表面成型分析

电弧电压

电弧电流

喷涂距离

喷涂气压

涂层厚度

涂层表面成型分析

电弧电压

电弧电流

喷涂距离

喷涂气压

涂层厚度

涂层表面成型分析

七、实验报告要求

1．按以上记录说明最佳规范的参数。

2．分析电弧喷涂设备的工作原理。

3．分析电弧喷涂过程的工作原理并说明喷涂过程中主要工艺参数是哪些。

4．说明电弧喷涂过程中常见工艺问题及涂层表面容易产生哪些缺陷。

八、思考题

1.你还知道有那几种喷涂工艺？

2．电弧喷涂设备采用的是交流还是直流电源？

3．电弧喷涂采用的基体可以是非金属吗？

4．待喷工件（基体）喷涂前为什么要进行喷砂等粗化处理？

5.电弧喷涂层与喷涂基体的结合是冶金结合还是机械结合？

6．自命题。

实验6.7热喷涂实验

ExperimentTeachingonSpot

实验学时：

3学时

前修课程名称：

焊接概论、材料工程基础

适用专业：

材料科学与工程

一、实验目的

要求学生了解焊接材料和焊接电源的生产过程和国内外发展状况。

二、实验内容

1、介绍焊接材料和热喷涂丝的发展与生产，同时进行药芯焊丝轧制和拔丝实验演示。

2、介绍焊接电源尤其是逆变电源的发展状况，参观焊接机器人。

三、实验要求

1、要求学生认真听讲和记录。

2、参观和演示中可以提问题。

3、在实验报告中总结该部分内容。

四、实验装置

1、扎丝机1台

2、拔丝机1台

3、钢带、药粉若干

4、焊接机器人1台

5,典型焊机若干

五、实验步骤

1、介绍情况。

2、分组参观逆变电源和焊接机器人。

3、观察药芯焊丝轧制和拉拔过程。

六、实验报告要求

总结焊接材料和焊接电源生产过程以及学习体会。

七、思考题

1、什么是药芯焊丝？

生产过程是什麽？

2、什么是逆变电源？

其优点是什么？

本模块实验常用仪器设备使用介绍

TheInductionofUsingTheseEquipmentsofThisExperimentModule

该模块实验主要在“新材料”和“材料连接科学与工程”模块实验室完成，常用仪器设备使用介绍见“新材料实验教学模块”和“材料连接科学与工程实验教学模块”实验指导书中该项内容（见附录）。

附录

材料连接模块实验常用仪器设备使用介绍

TheInductionoftheMainInstruments

inMaterialJoiningModule

1．ZD5——630多功能弧焊电源

主电路由晶闸管控制，可输出恒流和恒压多种伏安特性。

适用不同的焊接工艺要求，目前主要用于细丝熔化极气体保护焊。

其主要技术指标是电流调节范围120——630A，空载电压25——70V。

使用时焊接小车与主机连接并试车正常后才能正常操作。

严禁在缺相、风扇运转不正常的情况下使用本设备。

2．ZX7——400B弧焊机

主电路采用了IGBT功能模块、微晶态合金磁芯变压器和快恢复功率二极管作为功率转换及传递的关键器件，改善了电弧动特性，提高了焊接质量。

由于采用了20KHz逆变技术、除了用于冷却的风机旋转声外电源工作无噪音。

其主要技术参数是，输入电压三相380V，空载电压65——75V，电流调节范围10——400A。

3．多功能粉芯材料成型机简介

本设备为“211”建设经费添置。

该设备可实现以下多种粉芯实验材料的制备：

（1）直径：

∮5.0、4.0、3.2、3.0、2.5、2.0、1.6、1.4、1.2mm9个规格。

（2）截面形状：

对接、搭接、双层截面。

（3）带材材质：

低碳钢、镍、铝、铜、不锈钢。

利用该设备研制的粉芯实验材料所涉及到的研究领域包括焊接、冶金、表面工程。

该设备的投入使用、粉芯材料实验室的建成，粉芯材料的绝大部分实验均可在校内完成，校内粉芯材料研发基地初具规模。

为我校在该领域的本科生教学、研究生教学、应用基础研究以及新产品开发奠定了良好的基础。