大工15秋《焊接与水火成型实验》实验报告及要求参考答案.docx

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大工15秋《焊接与水火成型实验》实验报告及要求参考答案

大工15秋《焊接与水火成型实验》实验报告及要求参考答案

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高起专

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船舶工程技术

实验1：

焊条电弧焊的引弧及运条

焊条电弧焊是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件熔化而进行焊接的。

电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和焊条同时熔化成为熔池，焊条金属熔滴借重力和电弧气体吹力的作用逐渐过渡到熔池当中。

电弧热还使焊条的药皮熔化或燃烧。

药皮燃烧后与液体金属起物理化学作用，所形成的熔渣和气体可防止空气中氧、氮、氢的侵入，起保护熔化金属的作用。

一、实验目的

1、了解焊条电弧焊的设备及操作；

2、掌握引燃电弧和运条的技术要点。

二、实验仪器设备

1、焊机：

分为直流焊机和交流焊机，即采用直流电源的焊机和采用交流电源的焊机。

2、焊条：

焊条在焊接回路中可以传导电流，作为引燃电弧的一个电极，同时焊条还起着填充金属的作用。

在焊接热源的作用下，焊条熔化以熔滴的形式进入熔池，与熔化的母材共同组成焊缝。

焊条的主要分类：

（1）结构钢焊条：

用于焊接低碳钢和低合金高强钢；

（2）不锈钢焊条：

用于焊接不锈钢和热强钢；

（3）钼和铬钼耐热钢焊条：

焊接珠光体耐热钢；

（4）堆焊焊条：

用于堆焊工艺，以获得具有红硬性、耐磨性、耐蚀性的堆焊层；

（5）低温钢焊条：

用于焊接在低温下工作的焊接构件，其熔敷金属具有不同的低温工作能力；

（6）铸铁焊条：

用于焊补铸铁构件；

（7）镍及镍合金焊条：

用于焊接镍及其合金；

（8）铜及铜合金焊条：

用于焊接铜及铜合金；

（9）铝及铝合金焊条：

用于焊接铝及铝合金。

焊条由（焊芯）和（药皮）组成。

（1）焊芯

作为焊缝的填充金属，焊芯的作用之一是作为电极导电，同时它也是形成焊缝金属的主要材料，因此焊芯的质量直接影响到焊缝的性能，其材料一般是特制的优质钢，其含碳量及硫、磷有害杂质都有极严格的限制。

常见的焊接用焊芯的牌号，如H08、H08MnA、H08Mn2SiA等。

其中“H”表示焊条的“焊”，紧接着的两位数字表示其含碳量的范围，如08表示含碳量为0.08%左右，以后的字母和数字则表示焊芯的主要合金元素名称和含量范围，如H08Mn表示Mn含量在0.8%~1.1%范围内。

带有字母“A”的焊芯，表示其S、P含量更低，不超过0.03%，称为优质焊丝。

（2）药皮。

药皮的主要成分及作用包括：

（稳弧，一般含有低电离势的物质具都有稳弧作用，通常称为稳弧剂），常用的有碳酸钾、钾水玻璃、大理石、长石等。

（造气，药皮中的有机会和碳酸盐在焊接中产生气体，起到隔离空气，保护焊接区的作用，称为造气剂），常用的有木粉、淀粉、大理石、菱苦土等。

（造渣，药皮中某些物质在溶化时形成具有一定无理化学性能的熔渣，从而保护焊接熔池和熔接金属，称为造渣剂），常用的有钛铁矿、金红石、大理石、石英砂。

（脱氧，降低药皮和熔渣中的氧化性，和减少金属中的氧称为脱氧剂，），焊接钢时，常用的有锰铁、钛铁、硅铁、铝粉等。

（合金化，补偿焊接时的金属烧损获得必要的合金成分），通常选铁合金或金属粉。

（粘接，将药皮材料涂铺到焊芯，并使药皮具有一定的强度），常用的是钠水玻璃，或者是钠水玻璃与钾水玻璃的混合溶液。

（成型，加入某些物质使药皮具有一定的塑形弹性和流动性，以至于压制时，是焊条表面光滑不开裂），常用的有白泥、云母、钛白粉、糊精等。

3、防护面罩

分为两种：

手持型和头盔型

4、敲渣锤

5、角磨机

6、钢板尺

7、试验用的钢板

三、电弧的引燃和运条

1、引弧

引弧是焊接过程中频繁进行的动作，引弧技术直接影响到焊接质量，因此必须认真对待予以重视。

焊接开始时，将焊条末端轻轻接触工件，然后迅速离开，保持一定距离后产生电弧的过程称为引弧。

电弧焊时有两种引弧方式，一种是接触式引弧，适用于（熔化极电弧焊）方法，另一种是非接触式引弧，适用于（非熔化极电弧焊）方法。

焊条电弧焊采用接触式引弧法引弧，具体的操作又分为（直击法引弧）和（划擦发引弧）。

（1）直击法引弧

直击引弧法较难掌握，一般容易发生电弧熄灭或短路现象，这是由于没有掌握好焊条离开焊件时的速度和焊条与工件表面的距离而引起的，如果动作太快或焊条提得太高，就不能引燃电弧，或电弧只燃烧一瞬间就熄灭。

（2）划擦法引弧

划擦法引弧与划火柴的动作相似，先将焊条末端对准焊件，然后将焊条在焊件表面划擦一下，当电弧产生后金属还没有熔化的一瞬间，立即拉开电弧，使焊条末端与被焊金属表面的距离维持在3~4mm。

2、运条

常见的运条方法有以下几种：

（1）（直线型运条法）

使用这种方法焊接时，要保持一定的电弧长度，焊条沿焊接方向做不摆动的前移，由于焊条不用横向摆动，电弧比较稳定，所以能获得较大的熔深，但焊缝宽度较小，一般用于3~5mm不开坡口的对接平焊缝、多层焊的第一层焊缝和多层多道焊。

（2）（直线往返运条法）

用这种方法焊接时，焊条的末端沿焊缝的纵向做来回的直线形摆动，其特点是焊接速度快，焊缝窄，散热快，适用于薄板和接头间隙较大的多层焊的第一层焊缝的焊接。

（3）（锯齿形运条法）

用这种方法焊接时，将焊条的末端做锯齿形连续摆动并向前移动，在焊缝两边稍停片刻以防止产生咬边，焊条的摆动是为了达到必要的焊缝宽度，以及便于控制熔化金属的流动，以及获得较好的焊缝质量。

（4）（月牙形运条法）

它是将焊条末端沿着焊接方向做月牙形的左右摆动，摆动的速度要根据焊缝的位置、接头形式、焊缝宽度和电流大小而定，为保证焊缝两侧边缘能够熔透并防止产生咬边现象，必须注意在两侧做片刻的停留，这种方法的适用范围和锯齿形运条法相同，但焊缝的余高较大。

（5）（三角形运条法）

它是将焊条末端做连续的三角形运动，并不断向前移动，根据适用范围的不同分为正三角形和斜三角形两种运条法，正三角形法适用于（开破口的立焊和不开坡口的立角焊），其特点是（一次能焊成较厚的焊缝截面），斜三角形运条法只适用于（平焊，仰焊位置的角焊缝和开破口的横焊缝），其特点是（能借助焊条的运条动作来控制金属量），使焊缝成形良好。

（6）（圆圈形运条法）

它是将焊缝末端连续的做圆圈形运动，并不断向前移动，这种运条方法可分为正圆形和斜圆形两种方法。

正圆形运条法适用于（焊接较厚焊件，开破口的平焊缝，能使熔化金属有足够高的温度，能使溶解在熔池中的氢、氮等气体有足够的时间析出），能使熔化金属有足够高的温度，

使溶解在熔池中的氢、氮等气体有足够的时间析出，同时便于熔渣上浮。

斜圆形运条法适用于（平焊仰焊位置的角焊缝和开破口的横焊缝），能够控制熔化金属

的温度，避免下淌，有助于焊缝成形。

四、实验步骤

1、连接实验电路，将试件与直流焊机的电极相连接，交流焊机不区分正负极；

2、夹持焊条，选择合适的焊条，用焊钳夹持牢固；

3、打开焊机电源，选择并调节焊接电流；

4、分别用直击法和划擦法引弧，要求在5秒内引弧成功；

5、在钢板上进行焊条电弧焊接，焊条与前进方向保持70°~80°的角度，焊条与工件之

间的距离应保持在2~4mm，手工送进焊条，试验各种运条方法；

6、清除焊缝表面熔渣，观察焊缝成形，记录存在的焊接缺陷；

7、交换焊机类型进行练习；

8、实验结束后，关闭焊接电源，清理试验现场。

五、思考题

这次实验我们学习了焊条电弧焊的引弧和运条，请同学们认真观察实验并思考以下问题：

1、引弧、运条的操作要点；

划擦法引弧的操作要领：

先将焊条末端对准焊件，然后将手腕扭转一下，像划火柴似的将焊条在焊件表面轻轻划擦一下，引燃电弧，再迅速将焊条提起2~4mm，使电弧引燃，并保持电弧长度，使之稳定燃烧。

直击法引弧的操作要领：

将焊条末端对准焊件，然后将手腕下弯，使焊条轻微碰一下焊件后迅速提起2~4mm，即引燃电弧。

引弧后，手腕放平，使电弧长度保持在与所用焊条直径相适应的范围内，使电弧稳定燃烧。

2、电弧燃烧状态的描述。

严格地说，电弧不是燃烧，而是一种气体放电，电弧焊是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件熔化而进行焊接的。

电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和焊条同时熔化成为熔池，焊条金属熔滴借重力和电弧气体吹力的作用逐渐过渡到熔池当中。

实验2：

横焊和立焊

一、实验目的

1、掌握横焊的焊接技术特点及操作；

2、掌握立焊的焊接技术特点及操作。

二、实验仪器设备

实验中所用到的仪器和工具主要包括：

1、焊机：

分为直流焊机和交流焊机，即采用直流电源的焊机和采用交流电源的焊机。

2、焊条：

选用J422酸性焊条

3、防护面罩：

分为两种：

手持型和头盔型

4、敲渣锤

5、角磨机

6、尺

7、试验用的钢板

三、横焊

横焊是焊接（垂直或倾斜平面上水平方）方向的焊缝。

横焊时，由于熔化金属和熔渣受（重力）作用下流至下坡口面上，容易形成（未融合）和（层间夹渣），并且在上坡口面边缘易产生（咬边）。

应采用短弧焊接，并选用较小直径焊条以及适当的运条方法。

始焊端为3.2mm，终焊端为4mm，终焊端放大装配间隙的目的是克服试板在焊接过程中由于焊缝横向收缩而使焊缝间隙变小，影响背面焊缝熔深质量。

装配好试件后，在焊缝的始焊端和终焊端20mm内用直径3.2mm的焊条定位焊接，定位焊缝长为10~15mm。

对定位焊缝的焊接质量要求与正式焊缝相同。

打底焊。

打底的短弧焊，横焊时由于熔渣极易下淌，严重影响坡口下侧的熔合，同时坡口上侧钝边由于溶化后迅速下坠，从而产生正面、背面焊缝的咬边和内凹，因此控制上侧金属的熔化下坠保护坡口下侧金属熔合良好，是板对接横焊单面焊双面成型的主要难点。

焊条与焊件的夹角为75°~85°，使焊接电弧总是顶着熔池，防止熔渣超越电弧而产生夹渣缺陷。

填充焊，焊前将前焊道焊缝表面打磨平整，焊渣清理干净，第2条焊道为单层填充焊道，施焊时的焊条夹角与打底焊的焊条夹角基本相同。

盖面焊。

坡口边缘熔化要均匀，熔合良好，防止焊道下坠产生未熔合缺陷。

焊条与焊件的夹角为85°~90°。

四、立焊

立焊是指（沿接头由上而下或者由下而上）焊接。

立焊时，熔池金属和熔滴因受（重力）作用具有下坠趋势，和焊件分开，所以容易产生（焊瘤）。

由于熔渣的熔点低、流动性强，熔池金属和熔渣容易分离，不容易产生（夹渣）。

由于熔池部分脱离熔渣的保护，所以如果操作或运条角度不当时，容易产生（气孔）。

开坡口的立焊。

引弧部位在始焊端10~20mm处，电弧引燃后迅速将电弧移到定位焊缝上，预热2~3秒后，将电弧压至坡口根部，听到击穿坡口根部而发出噗噗的声音后，这时迅速提起焊条熄灭电弧，此处所形成的熔池是整条焊道的起点，从这一点开始以后的打底层焊采用两点击穿法焊接。

两点击穿法的操作过程是，当建立了第一个熔池后重新引弧，迅速将电弧移至熔池的左或右前方，靠近根部的坡口面上，压低焊接电弧，以较大的焊条倾角击穿坡口根部，然后迅速灭弧，大约经过1秒后，在上述左或右侧坡口根部熔池尚未完全凝固时再迅速引弧，并迅速将电弧移向第1个熔池的左或右前方靠近根部的坡口面上，压低焊接电弧，以较大的焊条倾角直击坡口根部，然后迅速灭弧。

这种连续不断的反复在坡口根部左右两侧交叉击穿的运条方法称为两点击穿法。

断弧焊法每引燃熄灭电弧一次就完成一个焊点的焊接，其节奏应控制在每分钟灭弧45~55次之间，操作者应该根据坡口根部熔化的程度控制电弧的灭弧频率，断弧焊过程中每个焊点与前一个焊点重叠2/3，焊接速度60~70mm/min。

在距焊缝的始焊端10~15mm处引弧，然后将电弧拉回始焊处施焊。

施焊采用连弧焊法，以锯齿或月牙形横向摆动运条，施焊时焊条与焊板垂直面的夹角为55~65度，为了防止出现焊缝中间高两侧凹的现象，焊条从坡口一侧摆动到另一侧时应该稍快些，并在坡口两侧稍作停顿。

同时焊接电弧要短，防止空气侵入焊缝熔池产生气孔和夹渣。