机械制造工艺教案第三章二.docx

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机械制造工艺教案第三章二

章节内容:

班

第三章焊接

（二）

日

月

§3-3气焊和气割

§3-4其他焊接方法简介

学时

2

1、气割、气焊所用气体、设备和工具2、气焊

3、气割4、其他焊接方法简介

教学目的要求:

了解气割、气焊所用气体、设备和工具，掌握气割、气焊的基本原理和方法，了解埋弧焊等焊接方法的工艺特点

重点难点

教具挂图:

气割、气焊的基本原理和方法

【板书设计及时间安排】：

§3-3气焊和气割

一、气割、气焊所用气体、设备和工具（30分钟）

1、氧气和氧气瓶

2、乙炔和溶解乙炔气瓶

3、减压器

4、气焊炬和割炬

二、气焊（20分钟）

1、氧乙炔焰

2、气焊方法

三、气割（20分钟）

1、气割原理

2、气割金属的条件

3、气割适用范围

§3-4其他焊接方法简介（20分钟）

一、埋弧焊

二、气体保护电弧焊

三、电阻焊

四、钎焊

【教学内容】：

§3-3气焊与气割

气焊是利用气体火焰作为热源的焊接方法，最常见的是氧乙炔焊，此外还有氢氧焊。

气焊的火焰温度较电弧焊电弧的温度低，火焰易控制。

热量输入调节方便，使用灵活，设备简单，应用广泛。

气割是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度，然后喷出高速切割氧流，使其燃烧并放出热量，从而实现切割的方法。

一、气割、气焊所用气体、设备和工具

气焊、气割所用的气体、设备和工具是相同的，所不同的是气焊时使用气焊炬，而气割时使用割炬。

气焊、气割常使用的气体是乙炔气，使用的助燃气体是氧气，气焊、气割用的设备和工具主要是氧气瓶、溶解乙炔气瓶（或乙炔发生器）、减压器、气焊炬、割炬等。

1、氧气和氧气瓶

★氧气纯度不应低于98.5%；氧气在高压情况下遇到油脂会发生爆炸；

★氧气瓶外表漆成天蓝色作为标志，最高气压为14.7MPa。

容积40L，储气量约6m3；★氧气瓶有爆炸危险，搬运时应避免剧烈震动和撞击；

★焊接操作时氧气瓶距明火或热源应在5m以上；

★夏日要防止暴晒，冬天如阀门冻结，严禁用火烤，应用热水解冻；

★氧气不允许全部用完。

2、乙炔和溶解乙炔气瓶

★乙炔是可燃气体，无色，工业用乙炔有刺激性气味，乙炔与氧气混合燃烧，火焰温度可达3300°C；

★乙炔温度达300°C且压力增大到147kpa以上时，遇火会爆炸，温度580°C时会自行爆炸，乙炔与铜、银等长期接触，也会发生爆炸；乙炔与空气或乙炔与氧气混合达到一定浓度比例时，遇明火或高温均能发生燃烧甚至爆炸。

★溶解乙炔气瓶外表漆成百色，并用红漆在瓶体上标注“乙炔”字样。

乙炔瓶的最高压力为1.47Mpa乙炔气瓶在搬运、装卸、使用时，都应竖立放置，严禁在地面卧放，使用乙炔时，必须经减压器减压，禁止直接使用。

★一般在乙炔气瓶的阀门上装回火保险器，防止火焰向燃气管路或气源回烧。

3、减压器

将高压气体降为低压气体的调节装置，其作用是将气瓶中流出的高压气体的压力降低到需要的工作压力，并保持压力的稳定。

氧气和溶解乙炔气的减压器必须选用符合气体特性的专用减压器。

4、气焊炬和割炬

气焊炬是气焊时用于控制火焰进行焊接的工具。

其作用是使氧气与可燃气体按一定比例混合，再将混合气体喷出燃烧，形成稳定的火焰。

割炬是气割的主要工具，可以安装和更换割嘴，以及调节预热火焰气体流量和控制切割氧流量。

二、气焊

1、氧乙炔焰

氧气和乙炔混合所形成的火焰。

气焊时，氧气与可燃气体的混合比例叫混合比。

按混合比的不同，燃烧所形成的氧乙炔焰可分为：

★中性焰混合比为1.1—1.2，常用于焊接低碳钢、中碳钢、低合金钢和紫铜。

★碳化焰混合比小于1.1，具有较强的还原作用和渗碳作用，焊接时会使焊缝增碳，硬度提高，塑性降低。

常用于焊接高碳钢、铸铁和硬质合金。

★氧化焰混合比大于1.2，对焊缝有氧化作用，影响焊缝质量，很少采用，常用于焊接黄铜。

2、气焊操作

⑴焊前准备除锈清污

⑵选择焊丝根据焊件材料选用，气焊低碳钢一般用H08A焊丝，重要接头采用H08MNA焊丝

⑶焊炬移动方向

左焊法：

焊炬与焊丝自右向左进行焊接，气体火焰指向焊件待焊部分，焊缝冷却快，适用于薄板和低熔点金属的焊接。

右焊法：

焊炬与焊丝自左向右进行焊接，气体火焰指向已形成焊缝，能使焊缝缓慢冷却和保护焊缝，热量集中，适用于焊接较厚的焊件。

⑷控制焊嘴倾角焊嘴相对焊件表面倾斜的角度。

三、气割

1、气割原理

又称火焰切割。

利用气体火焰的热能将工件切割处预热至燃点，然后打开切割氧调节阀，喷出告诉切割氧流，使金属氧化燃烧而放出巨热，同时将燃烧生成的氧化熔渣从切口吹掉，实现对金属的切割。

2、气割金属的条件

⑴金属的燃点必须低于熔点。

⑵金属氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。

⑶金属氧化物燃烧时产生的热量要大，且金属本身导热性小。

3、气割适用范围

主要适用于碳素钢和低合金钢。

§3-4其他焊接方法简介

一、埋弧焊

1、概念

埋弧焊是电弧在焊剂层下进行焊接的方法，分自动和半自动两种。

2、埋弧焊的焊接过程

焊丝不断地被送丝机构送入电弧区，并保持选定的弧长。

焊接时焊机移动或工件移动，焊剂从漏斗中不断流出洒在被焊部位，电弧在焊剂下燃烧，熔化后形成熔渣覆盖在焊缝表面。

3、埋弧焊特点

⑴生产率高

电流大可使生产率提高；更换焊丝的时间较节约。

⑵焊接质量高而稳定

电弧区保护严密，熔池保持液态时间较长，冶金过程进行较完善焊接参数能自动控制。

⑶节省金属材料

因熔池较大，20～25mm以下的工件可不开坡口进行焊接。

⑷改善了劳动条件

看不见弧光，烟雾很少，可改善了劳动条件看不见弧光，烟雾很少，可进行自动焊接。

⑸设备费用较贵，工艺装备较复杂

只适于焊接长的直线焊缝，较大直径环形和纵向焊缝。

厚板为主，薄板焊接受到限制。

二、气体保护电弧焊

气体保护电弧焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。

1、二氧化碳气体保护焊

★以CO2作为保护气体的电弧焊。

焊丝作电极，焊丝的送进靠送丝机构实现。

★特点

1成本低

CO2的价格低。

2生产率高

焊丝的送进是机械化或自动化；电流密度大，电弧热量集中，故焊接速度较快；焊后无渣壳，节约了清理时间。

3操作性能好

明弧焊接，易于观察。

适于各种位置的焊接。

4质量较好

焊接热影响区较小，变形和产生裂纹的倾向小。

⑤飞溅较严重，焊缝不够光滑，易有气孔。

★应用

主要用于30mm以下低碳钢、部分低合金钢焊件，尤其适宜薄板。

2、氩弧焊

★氩弧焊以氩气作保护气体的电弧焊，焊

★接质量较高。

按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。

①不熔化极氩弧焊（钨极氩弧焊）：

铈钨棒作电极，只适于厚度6mm以下工件。

焊接3mm以下薄件时，常用卷边直接焊接。

焊接较厚工件时，需添加填充金属。

焊接钢材时，多用直流正接以减少钨极的烧损。

焊接铝、镁及其合金时则希望用直流反接或交流电源

②熔化极氩弧焊：

以连续送进的焊丝作为电极进行焊接。

此时可用较大电流焊接厚度25mm以下工件。

★对氩气要求纯度99.7％以上，焊前必须把接头表面清理干净。

★特点：

①适于各种合金钢、易氧化的非铁合金及镐、钼等稀有金属。

②电弧稳定，飞溅小，表面没有熔渣，成型美观。

③明弧可见，易于操作，易实现全位置自动焊接。

④热影响区窄，因而工件变形小。

目前主要用于：

焊接铝、镁、钛及其合金，也用于焊接不锈钢、耐热钢、一些重要低合金钢。

3、电阻焊

点焊

★焊接时电极压紧工件，接通电流，电阻热使局部金属熔化形成熔核，断电后继续保持压力或加大压力，使熔核凝固形成焊点。

★分流现象：

一个点焊好后，焊另一个点，有一部分电流流经已焊好的点处，称为分流现象。

★焊接质量的主要因素有焊接电流、通电时间、电极压力及工件表面清理情况等。

工件越厚，焊件导电性越好分流现象越严重影响焊接质量。

所以点焊有焊点间最小距离限制。

★点焊焊接规范有硬规范和软规范。

硬规范指在较短时间内通以大电流的规范，生产率高，焊件变变形小适合焊接导热性能较好的金属。

软规范是指在长的时间内通以较小的电流。

生产率较低，适合焊接有淬硬倾向的金属。

电极压力应选择适当，压力大时，可消除熔核凝固时可能产生的缩松缩孔，但电极和工件间的接触电阻减小，影响电阻热。

工件表面状态对焊接质量影响很大，可对工件进行酸洗、喷砂或打磨处理。

★点焊主要适于厚度为4mm以下的薄板、冲压结构以及线材的焊接。

每次焊一个或多个点。

缝焊

缝焊和点焊过程相似，只是用旋转的圆盘状滚动电极代替柱状电极。

盘状电极压紧焊件并滚动，同时也带动焊件向前移动配合断续通电，形成连续重叠的焊缝。

焊点相互重叠50％以上，密封性好主要用于要求密封性好的薄壁结构。

缝焊只适用于3mm以下的薄壁结构。

电阻对焊

将两个工件装夹在对焊机的电机钳口中，使两个工件的端面接触，并压紧，然后通电，产生电阻热加热到塑性状态，再施以较大的力，并同时断电，使接头在高温下产生一定的塑性变形而焊接起来。

对焊接头较光滑，对焊前应认真清理端面，否则易发生连接不牢现象。

此外，高温端面易氧化，质量不易保证。

电阻

★对焊一般只用于焊接截面形状简单，直径或边长小于20mm强度要求不高的工件。

4、钎焊

钎焊是利用熔点比焊件的钎料作为填充金属，加热时钎料熔化而将焊件连接起来的焊接方法。

硬钎焊

钎料熔点在450℃以上，接头强度在200Mpa以上。

钎料有铜基、银基和镍基等。

主要用于受力较大的钢铁和铜合金的焊件，如自行车架、带锯锯条等以及工具、刀具的焊接。

软钎焊

钎料熔点在450℃以下，接头强度较低，一般不超过70MPa。

只用于焊接受力不大、工作温度较低的工件。

常用的钎料是锡铅合金，所以通常称锡焊。

常用的焊剂为松香或氯化锌溶液，加热方法有烙铁加热、火焰加热电阻加热、感应加热、炉内加热等。

主要用于制造精密仪表、电器部件异种金属构件复杂薄板构件等。

钎焊一般不适于钢结构件、重载动载零件的焊接。

【小结】：

本次课程主要介绍了气割、气焊常用气体、设备和工具，介绍了气割和气焊的有关知识。

以及介绍了四种其他焊接方法的工艺特点。

【课外作业】：

P46第16、18题