电焊基础知识课程教案Word文档下载推荐.docx

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全世界约45%的钢铁和有色金属需要通过焊接才能变为可以使用的最终产品。

现代工业中的连接方法有：

螺栓、键、销钉（可拆卸）

　　　　　　　　　　　　铆接、焊接、粘接（不可拆卸）

现代工业生产的各行业直接或间接地都离不开焊接。

没有焊接，就没有现代工业文明，也没有现代的生活方式。

工业生产的发展，对焊接技术提出了更多、更高的要求二、焊接方法分类及发展概况（重点、难点，解释清楚三大类焊接方法的本质区别）

1、焊接方法的分类及特点

分类（族系法）：

熔焊　固相焊（压焊）　钎焊

2、焊接方法的发展概况

公元前　锻焊、钎焊（中国）

1881年：

法国人发明了最早期的碳弧焊机

1856年：

英格兰物理学家JamesJoule发现了电阻焊原理1862年：

用二碳化钙生产出乙炔气　

1885年：

美国人ElihuThompson获得电阻焊机专利权气焊

1900年前后：

铝热剂焊

1926年：

美国的A.O.Smith公司率先介绍了手工电弧焊焊条的制作方法

1930s：

钨极氩弧焊、埋弧焊

　　1950年：

电渣焊首次用于生产（俄罗斯）　

　　1956年：

摩擦焊（俄罗斯）

　　1957年：

在熔化极气体保护焊中使用CO2作为保护气体（美国、英国和俄罗斯）

　　1950s：

电子束焊（法国）　

　　1960s：

激光焊（美国）　　　

1991年：

搅拌摩擦焊（英国）

现状

国内　

焊接大国——钢产量多年保持在>

1亿吨/年，消耗焊材>

100万吨

但非强国——工业化的前期阶段

焊接以手工操作为主，效率低、能耗高／焊接手段单调、工艺落后／焊材品种单调，重要关键焊材依赖进口

　　焊接的数字化水平低

国外　

　已完成焊接手段的结构性转变（由手工到自动、由低效向高效转变）

　焊接手段以高效、自动焊为主／焊材品种配套齐全／多专用设备和专用材料

　　数字技术在焊接上的应用正逐渐推广普及

焊接的发展

从材料上　扩大可焊材料的范围，如超细晶粒钢、非金属、金属／非金属组合

从结构上　超大－如大型船舶、高层建筑／超微－如芯片、细微（μｍ级）零件

从设备上　高效率、低能耗／数字化、自动化、智能化、柔性化

从技术工艺上　高效率／低能耗／环保

三、本教材的内容和学习方法（重点）

1、教材的内容与学习要求

要求：

掌握主要焊接方法的原理、焊接质量的控制以及常用焊接设备的使用维护。

强调并突出工艺应用能力的培养，即能根据实际结构的具体要求，优选焊接方法并制订合理的焊接工艺。

重点：

电弧焊，尤①气体保护焊（MAG/CO2/MIG、TIG）②埋弧焊

学习方法建议：

①牢固掌握基本概念、原理

②勤于动手，理论联系实际（途径：

多参加工程实践并制订工艺）

③善于总结对比，条理清楚

第一节　焊　接　电　弧

　　目的与要求：

了解电弧的实质、获得的途径、电弧各区域及其导电机构的特点、能量与温度的分布规律；

掌握电弧偏吹的概念及影响因素、解决措施。

　　一、焊接电弧的物理基础

（一）电弧及其电场强度分布

　　电弧的实质：

气体放电（导电）

　　电弧的特点：

低电压、大电流、温度高、亮度大

（二）电弧中带电粒子的产生

　　获得电弧的途径：

气体电离+电子发射

　　1、电离的种类：

　　热电离　场致电离　光电离

　　电离能及其与引弧的关系

　　2、（阴极）电子发射

　　热发射　场致发射　光发射　粒子碰撞发射

　　逸出功及其与引弧的关系

　　二、焊接电弧的导电特性

　　电弧的三个区域：

阴极区　弧柱区　阳极区

（一）弧柱区的导电特性

　　最小电压原理（难点，通过水珠的形状与能量的关系辅以解释说明）

（二）阴极区的导电特性

　　1、热发射型

　　2、电场发射型　　阴极斑点

　　（三）阳极区的导电特

　　1、阳极斑点

　　2、阳极区导电形式

　　三、焊接电弧的工艺特性

　　电弧的工艺特性主要包括：

热能特性、力学特性、电弧稳定性等。

（一）电弧的热能特性

　　1、电弧热的形成机构

　　电弧的弧柱、阴极区、阳极区的产热特性各不相同。

　　⑴弧柱的产热

　　⑵阴极区的产热特性

　　⑶阳极区的产热特性

　　2、电弧的温度分布

　　⑴轴向－两极区低弧柱区高

　　⑵径向－中心高四周低

　　3、焊接电弧的热效率及能量密度

　　电弧产热的一部分热量会通过对流、传导、辐射等形式散失，所以会存在热效率问题。

　　能量密度分布：

轴向－两极区大弧柱区小

　　径向－中心大四周小

（二）、电弧的力学特性

　　1、电弧力类型及作用（重点）

　　电磁（收缩）力——使电弧获得刚直性，促进熔滴过渡

　　等离子流力——促进熔滴过渡

　　斑点（压）力——阴极＞阳极／阻碍熔滴过渡

　　电极材料蒸发的反作用力——阴极＞阳极／阻碍熔滴过渡

　　熔滴（droplet）冲击力——对熔池造成冲击

　　短路爆破力——短路时产生，导致飞溅

　　2、电弧力的主要影响因素

　　气体介质、焊接电流和电压、焊丝（条）直径、极性和电极端部形状等。

　　四、焊接电弧的稳定性

　　电弧稳定性的概念（P19）

　　影响电弧稳定性的因素：

电源、外界因素、药皮（芯）（焊剂）、磁偏吹等

第二节焊丝的熔化与熔滴过渡

　　目的与要求：

了解并掌握焊接电弧热和力的特点。

掌握溶滴过渡的形式、特点，初步掌握其应用。

　　一、焊丝的加热和熔化特性

（一）焊丝的热源

　　焊丝熔化的热源　电弧热（主）+电阻热（次）

（二）焊丝的熔化特性

　　焊丝的熔化特性——焊丝的熔化速度与焊接电流之间的关系

　　区别清楚与焊丝熔化有关的几个概念：

　　熔化速度（mm/min&

kg/h）　熔化系数（g/A?

h）熔敷系数（g/A?

h）熔敷速度（kg/h）　熔敷效率（%）飞溅率（%）　损失系数（%）

　　焊丝的熔化特性主要受焊丝材料、直径和伸出长度等因素影响。

　　二、熔滴上的作用力（重点）

　　熔滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。

　　1、重力　2、表面张力　3、电弧力（注意其包含几项力在内！

）4、熔滴爆破力　5、电弧的气体吹送力

　　在不同的焊接条件下，力的种类、大小不同，形成了不同的熔滴过渡形式

　　三、熔滴过渡及特点（难点：

从力的角度出发、从其规律讲起）

　　熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊缝成形和冶金过程均有影响。

　　规律：

随着电流的增加，熔滴过渡的体积减小、频率加快。

　　熔滴过渡：

自由过渡、接触过渡、渣壁过渡

　　每一种又可以再分为不同的亚型。

目前，熔滴过渡的名称尚未规范、统一。

　　自由过渡（重点）：

　　滴状过渡

　　喷射过渡:

易在（富）氩气氛种获得，熔深大\熔敷效率高，适用于中、厚板平位置的填充、盖面。

（有上、下限电流\可加脉冲）

　　爆炸过渡?

　　接触过渡：

　　短路过渡（重点）：

在各种气氛中，低电压、细焊丝（小电流）（但电流密度不小）均可获得；

热输入小、焊接变形小、全位置焊性能好但一般飞溅较大；

适用于薄板焊接或中厚板的打底焊接。

　　搭桥过渡?

　渣壁过渡：

沿渣壳（埋弧焊）　　沿套筒（焊条电弧焊）

　　常见焊接方法的熔滴过渡形式

　　焊条手工焊

　　酸性焊条：

细滴过渡

　　碱性焊条：

粗滴过渡+短路过渡

　　CO2焊：

滴状过渡（粗丝）、短路过渡、表面张力过渡（STT）（细丝）

　　MIG（焊铝）：

喷射过渡、亚射流过渡

　　MAG（熔滴过渡形式最多、最灵活）：

短路过渡

　　关于熔滴过渡技术的最新发展（特别介绍）

　　STT、冷金属过渡（CMT）

双脉冲（超脉冲）（doublepulse、superpulse）过渡

第三节　母材熔化与焊缝成形

了解焊丝加热和熔化的过程，了解并掌握焊缝形成的规律及其与焊接质量的关系。

　　一、焊缝（weld）形成过程

　　母材熔化形成熔池／熔池凝固形成焊缝——熔池形状与焊缝质量有关（《熔焊原理》）

　　二、焊缝形状与焊缝质量的关系

　　焊缝成形的基本参数：

　　熔深（penetration或depthofpenetration）

　　熔宽（width）

　　余高（reinforcement或excessweldmetal）

　　焊缝成形系数（formfactorofweld）=焊缝宽度／焊缝厚度

　　三、焊接工艺因素对焊缝成形的影响（重点）

　　1、焊接工艺参数

　　焊接电流（主要影响熔深）：

I↑→熔深↑、熔宽稍↑、余高↑

　　电弧电压（主要影响熔宽）：

U↑→熔宽↑、熔深↓、余高↓

　　焊接速度：

增加，则熔深、熔宽、余高均减小

　　2、其它工艺因素

　　焊丝直径　焊丝伸出长度　坡口角度及间隙　板厚电极倾角

　　四、焊缝成形缺陷及产生原因（难点，对照标准，以图及照片对比说明）

　　焊缝的形状缺陷：

20种

　　参见GB/T6417-1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》

　　第一节焊条电弧焊的原理及特点

了解焊条电弧焊的原理和特点及其适用范围。

　　一、焊条电弧焊的基本原理

　　气——渣联合保护的熔化焊

　　二、焊条电弧焊的特点

　　优点——灵后性好：

操作以后，对装自己实求低，可焊材料广

　　缺点——①生产率低；

②人为因素强

　　第二节焊条电弧焊设备及工具

了解焊条电弧焊设备的种类、性能特点，掌握常用工具的选择与使用。

　　一、对焊条电弧焊设备的要求（难点）

　　1、对处特性形状的要求陡降理想处特性（多特性）

　　2、又控载电区的要求交流55～70V直流45～85V

　　3、对调节特性的要求（三种形式P36图2-4）

　　4、对动特性要求动态响应特性

　　二、常用焊条电弧焊机简介（重点）

　　1、弧焊变压器（交流弧烛机）（BX系列）

　　动铁（芯）式动圈（绕组）式抽头式

　　2、直流弧焊发电机（AX系列）（已淘汰）

　　3、弧焊整流器

（1）硅弧焊整流器（ZXG系列）

（2）晶闸管式焊整流器（ZX5系列）

　　4、弧焊逆变器（ZX7系列）

　　★四者的性能特点比较（P38）

　　▲补充：

焊条电弧焊机（直流）常见的功能的认识

　　三、焊条电弧焊所用工具

　　1、电焊钳（300A500A）

　　2、面罩/护目镜

　　3、焊条保温筒

　　4、焊缝尺

　　5、渣锤

　　6、钢丝刷（什么钢？

）

　　7、气铲、角磨机

　　第三节焊条电弧焊工艺

　　目的