电气焊教案Word文档下载推荐.docx
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实践课：
工艺实践一、选择焊条、铁板、引弧、平焊
工艺实践二、交直流焊机选用焊条、运条及工艺
工艺实践三、选择焊条钢管口的焊接
工艺实践四、选择焊丝、铁板、钢管、以及钎焊
工艺实践五、厚度数2—3MM、8—16MM钢管切割
6课时。
教学重点：
焊接电弧的实质，焊接方法分类，焊接发展，焊接电源的了解，选择等。
教学难点：
对电弧的认识，正确选择电源和极性应用，对焊接有一定的了解。
1——1、焊接技术发展概况及在国民经济中的作用
1课时。
重点：
焊接发展简史，及焊接发展前景
难点：
对焊接过去和未来有一定的认识
一、焊接技术发展简史
焊接是机械制造中重要的工艺方法之一，焊接工艺作为一门科学和其他科学技术一样是人类共同创造的财富，也是人类社会发展的必然产物。
焊接在工业生产中仍占据主要地位。
我国是较早应用焊接技术的国家，但主要是钎焊。
1、根据考古发现，远在战国时期的一些金属制品，就以采用了焊接技术
1），河南玻璃阁战国墓中出土文物证实，其殉葬铜器的制品、耳足就是钎焊连接的
2），宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》一书中就提到钎焊
3），明代科学家宋应星在《天之开物》一书中，对锻焊和钎焊技术也作了详细的叙述，证实了当时人们懂得了在锻焊时使用熔剂，获得了较高的质量接头。
4），另外古时关于用响铜末者为大焊，用锡末者为小焊的记载，证实了我们至今还大量使用铜、银、锡及合金的钎焊方法
5）在秦始皇古墓中的铜马车就是大量采用了钎焊的焊接技术
2、近代工业的兴起，电弧焊逐渐应用于手工业生产
1）上述古时春秋战国的有关事实充分证明，我国是一个具有悠久焊接历史的国家，但不是电弧焊
2）电弧焊是在电能成功地应用于工业生产之后才出现的。
3）1985年苏联发明碳弧焊至今以有百余年的历史（发明人是别那尔道斯）
4）电弧焊初期，焊接工艺是成熟的，以及在生产中的应用受到很大限制
5）在各国焊接工作者的努力下，20世纪40年代才形成较完整的焊接工艺体系
焊接方法发展简史
焊接方法
发明
年代
国别
碳弧焊
1885
苏联
冷压焊
1848
英国
电阻焊
1886
美国
高频电阻焊
1951
金属极电弧焊
1892
电渣焊
热剂焊
1895
德国
CO2气体保护焊
1953
氧——乙炔焊
1901
法国
超声波焊
1956
金属喷镀
1909
瑞士
电子束焊
原子氢焊
1927
磨擦焊
1957
高频感应焊
1928
等离子弧焊
惰性气体保护焊
1930
爆炸焊
1963
埋弧焊
1935
激光焊
1965
二、焊接技术在国民经济中的作用
当前焊接技术的先进水平是衡量一个国家工业发达程度的重要标志，焊接技术已发展成为一门边缘技术，所涉及的领域相当广泛。
传说的焊接方法，高能速的焊接方法和特种焊接方法都在应用于工业生产之中。
1），在传说的焊接方法中，熔化极气体保护的发展速度最快，其次钨极氩弧焊和埋弧焊。
焊条电弧焊将逐渐被MIG/MAG焊和埋弧焊所淘汰。
在国外工业发达国家80%以上的焊接工作是由MIG/MAG焊和埋弧焊所完成。
2），高能速焊接方法的发展，在工业生产中等离子弧焊，电子束焊和激光焊，这些焊接方法的共同点是热源的能量密度高，可以一次性穿透较厚的工件而无需预制坡口，而且束流的中心温度相当高，可以熔化任何金属材料，因此具有较高的经济价值，工业应用前景广泛。
3），特种焊接方法的发展，工业机器人的焊，接使焊接工艺自动化达到一个崭新的阶段，在一汽大众工业机器人在汽车生产中就成功的应用。
4），目前，世界上以有近百余种的焊接工艺方法应用于工业生产中，随着科学技术的发展，电子计算技术在焊接工艺上的应用，给焊接技术开辟了一条崭新的发展途径。
焊接技术发展的前景是可观的，相反在不远的将来，焊接技术通过电子计算技术会有一个新的突破。
1——2。
焊接电弧的引燃过程
电弧概念，焊接分类，电弧组成，电弧的引燃
对电弧性质认识，熔焊、压焊、钎焊的了解，电弧的三个区域，引燃电弧的过程等
一、焊接电弧的概念
焊接时将焊条与焊件接触后很快拉开，在焊条端部和焊件之间立即会产生明亮的电弧，电弧是一种气体放电现象。
日常生活中经常可以看到气体放电现象，如我们切断电源时在阐刀刚刚离开接触处的瞬间，往往会产生明亮的火花，夏天在雷雨的日子里，雷和闪电就是气体放电现象，但与焊接电弧相比，焊接电弧不但能量大，而且连续持久，所以焊接电弧是由焊接电源供给的，其有一定电压的两电极间或电极与母材金属间在气体介质中产生强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。
二、焊接电弧的性质及引燃方法
电弧焊时，引燃焊电弧的过程称为引弧，也称引燃。
焊接电弧的引燃一般有两种形式，接触引弧法和非接触引弧法。
1.接触引弧法（称接触短路法），将焊条与焊件短路产生电流，随后拉起焊条而引燃电弧，它是一种最常用的引弧方式，焊条电弧焊和熔化极气体保护焊都采用这种引弧方式。
接触引弧法的方式有两种：
直接法和划擦法
2.非接触引弧法，引弧时电极与工件之间保持一定的间隙，然后在电极和工件之间施以高电压击穿空气间隙使电弧引燃，这种方法称为非接触引弧法。
根据工作原理不同，可分为高频高压引弧和高压脉冲引弧。
由于引弧时电极无需与工件接触，不会污染工件的引弧点，也不会损坏电极端部的几何形状，有利于电弧的稳定燃烧，也就是说，利用高压（2000V---3000V），直接将两电极间的空气间隙击穿电离引发电弧，主要用于钨极氩弧焊和等离子弧焊。
3.电弧能否顺利引燃与不利因素有关，焊接电流强度，电弧中的电离物质，电源的空载电压及其特性等
4.维持电弧燃烧的必要条件，就是阴极电子发射和气体电离
5.焊接电弧的性质，两电极间强烈而持久的放电现象称为电弧，电弧是一种空气导电现象，它具有两个特性，即能放出强烈的光，又能放出大量的热，电弧发出的光和热被广泛地应用于工业上，如电弧是所有电弧焊接方法的能源。
三、焊接电弧的组成及温度分布，
焊接电弧沿长度方向分为三个
区域
1.阴极区：
电弧靠近负电极区域
2.阳极度区：
电弧靠近正电极区域
3.弧柱区：
阴极区和阳极区间的区域
电弧的长度可以近似认为等于弧柱长度
4.焊接电弧的温度分布是不均匀的，阳极区温度放出热量43%而阴极区温度放出热量36%，但都低于该电极材料的沸点，而弧柱区温度最高，中心温度可达5000—8000K，离开弧柱中心线，温度逐渐降低，弧柱温度虽高，但大部分热量散失于周围空气中。
四、焊接方法分类
按照金属在焊接过程中所处的状态及工艺特点不同，要以把金属的焊接方法分为熔焊，压焊和钎焊三大类。
1.熔焊
利用局部加热，使连接处的母材熔化，再加入（或不加入）填充金属形成焊缝而结合的方法，是工业生产中应用最广泛的一种。
熔焊包括以下几种焊接方法
1）气焊2）电弧焊（焊条电弧焊，埋弧自动焊或半自动焊）3）铝热焊
4）电渣焊5）等离子弧焊6）电子束焊7）气电焊（惰性气体保护电弧焊，还原性气体保护电弧焊，氧化性气体保护电弧焊）8）激光焊
2.压焊
必须对焊件施加一定的压力（加热或不加热）以完成焊接的方法，压焊也是使原子间结合而焊接的。
但接头力学性能较熔焊差，适宜小型金属加工，焊后变形极小，机械化，自动化程度高。
压焊包括以下焊接方法
1），锻焊2）摩擦焊3）电阻焊（点焊，缝焊，对焊）4）气压焊5）冷压焊
6）超声波焊7）爆炸焊
3．钎焊
采用比母材熔点低的金属材料，将焊件加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润温母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的方法。
通常说的“银焊”“铜焊”“锡焊”就是使用不同的焊料的钎焊
钎焊的方法包括：
1）烙铁钎焊2）火焰钎焊3）盐浴钎焊4）电接触钎焊
5）炉中钎焊
6）高频钎焊7）反应钎焊8）真空钎焊
1——3，焊接电弧的静特性、电源极性的应用
电弧静特性曲线，电弧电压弧长，电源极性及应用
对电弧静特性了解，电弧电压与弧长的关系，正接反接应用
一．电弧的静特性
1．电弧静特性曲线
电弧燃烧时，焊接电流和电压的变化关系称电弧的静特性曲线。
2．静特性曲线的区域是根据焊接方法而定的
1）手工电弧焊，受使用电流限制，500Ａ，静特性曲线无上升特性区
2）埋弧自动焊，正常是平特曲，大电流则为上升特性区
3）钨极氩弧焊，小电流为下降特性区，大电流为平特区
二．电弧电压和弧长的关系
当弧长拉长时，电弧电压升高，当弧长缩短时，电弧电压降低
三．焊接电源的极性
电源的极性就是在直流电弧焊或电弧切割中，焊件与电源输出端正负极的接法，称正接，反接两种。
直流电源极性：
焊件接电源的正极，焊钳接电源的负极，正接
焊件接电源的负极，焊钳接电源的正极，反接
交流电源是交变的不存在正接与反接
四．焊接电源极性的应用
主要根据焊条的性质和焊件的所需热量来决定
１．直流电源
酸性焊条一般采用正接，但焊薄板可采用把反接，电流稍小可防止烧穿，厚板可采用正接以保证较大的熔深。
碱性焊条一般采用反接，有些有色金属就必须采用反接，可减少飞溅现象和减少气孔倾向，使电弧稳定。
２．电源的选择：
酸性焊条 两种电源 优先选用交流电源
碱性焊条 两种电源 优先选用直流电源
五．电弧燃烧的稳定性
焊接电弧稳定燃烧是指焊接中不断弧，飘移和磁偏吹等，焊接电弧能否稳定燃烧是保证焊接质量一个重要因素，因此，维持电弧稳定性是非常重要的。
１．受焊接电源的影响
焊接电源的特性，焊接电流的种类，焊接电源空载电压
２．焊条药皮的影响
焊条或焊剂中加入电离电位比较低的物质电弧燃烧较稳定，焊条或焊剂中加入电离电位比较高的物质，电弧燃烧不稳定
３．电弧长度的影响
电弧太长，电弧就会发生摇摆，从而破坏电弧的稳定性，而且飞溅增大，所以就不稳定，相反则稳定。
４．其他影响
焊接处有油漆，油脂，水分，锈蚀等，焊条受潮，药皮脱落，以及风大，气流，电弧偏吹等都会造成电弧燃烧不稳定，相反则稳定。
１——４，对电弧焊电源的要求
2课时。
电弧焊电源应具有适当的空载电压，合适的短路电流，陡降的外特性，良好的调节特性及动特性，焊机型号，编制
对电弧焊电源的要求有一定的了解，对焊机型号，编制有一定的认识
一．具有适当的空载电压
当焊机接通电网而输出端没有负载（没有电弧时）时，焊接电流为零，此时输出端的电压为空载电压。
１．较高的空载电压，就是提高电弧燃烧的稳定性
２．空载电压越高，则电源容量就越大，制造的成本就越高
３．过高的空载电压会危及焊工的安全，国家规定空载电压为
最大的空载电压：
弧焊变压器 Ｖ空≤80V
弧焊整流器V空≤90V
弧焊发电机V空≤100VV空最大=60V（多头焊机）
二．具有合的适的短路电流
当焊条和焊件适中时，焊机输出端的电流为短路电流，此时电压为零，在引弧和熔滴过渡时，经常发生短路，如果短路电流过大，电源将出现过载而烧损的危险，同时还会使焊条过热，药皮脱落，飞溅增大等。
三．具有陡降的外特性
1.为获得一定范围所需的焊接方法，就必须要求弧焊电源具有很多条可以均匀改变的外特性曲线。
2.电弧的静特性曲线与电源的外特性曲线交点共有二个，也就是电弧燃烧的工作点。
3.普通变压器不能作弧焊电源，是因为其外特性曲线是水平的。
4.并不是弧焊电源其外特性曲线都是陡降的
5.手弧焊必须采用陡降外特性电源，有利于电弧稳定
四．具有良好的动特性
焊接电流适应焊接电弧变化的电源就是电源动特性。
动特性是焊接电源本身所具有的一种电特性。
也就是弧焊电源对焊接电弧这样的负载所输出的电流和电压与时间的关系，它是用来表示弧焊电源对负载瞬变的反应能力。
五．具有良好的调节性能
弧焊电源的调节特性是用来调节焊接电流的。
选择不同的焊接工艺时，要求电源能够通过调节，得出最佳的焊接效果。
六．焊机型号的编制
1.A——弧焊发电机Z——弧焊整流器B——弧焊变压器
X——下降的外特性P——平特性D——多特性
数字：
1，动铁心2，串联电流器（变压器）3，动圈式
4，晶体管式（整流器）5，品阐管式6，交换抽头式
BX1——250
B：
弧焊变压器X：
下降的外特性1：
动铁心系列250：
额定焊接电流250A
ZX5——400
Z：
电弧焊整流器X：
下降的外特性5：
晶阐管系列400：
额定焊接电流400A
操作用电焊机：
ＢＸ６——250Ｄ型（节能多用电焊机）
ＢＸ６——250Ｄ型
弧焊变压器 Ｘ：
下降外特性 ６：
交换抽头式 250D型：
额定焊接电流250A，多特性
说明：
电源三相380V单相380/220两用频率50H2焊接电流可调50—250A重量60KG额定暂载率40%时输出容量10KVA，节电率10—40%
2.焊机的主要技术数据（指标）
1）负载持续率：
焊机负载时间占工作时间的百分率
负载持续率=在选定时间周期内焊机负载时间/选定工作时间周期×
100%
我国有关标准规定对于主要用作手工电弧焊的焊机，选定的工作周期5MIN，如果在5MIN内，焊接时间为3MIN，则负载持续率为60%。
2）额定值
是指对电源规定的使用限额，如电压电流及功率等。
按额定值使用设备是最经济合理，安全可靠的，超过额定值工作时称为过载，严重过载将使设备损坏。
弧焊变压器，整流器，发电机构造工作原理
对交流，直流，发电机构造，分类，工作原理有一定的认识
一．常用的交流弧焊机（弧焊变压器）
结构简单，造价低，容易维修，使用可靠，效率高，电弧稳定性差，可焊低碳钢结构件，适合酸性焊条。
1.弧焊变压器工作原理
弧焊变压器是一种具有陡降外特性的降压变压器，通常称交流弧焊机，获得下降外特性的方法，是在焊接回路中，串一可调电感，此电感可以是一个独立的电抗器，也可用弧焊变压器本身漏感来代替。
2.焊机的分类
类别
型式
国产常用牌号
串联电抗器
分体式
ＢＰ
同体式
ＢＸ—500
ＢＸ2—500、700、1000
增强漏磁式
动铁心
BX1—135、300、500
动圈式
BX3—300、500
BX3—1—300、500
抽头式
BX6—120、160
二．直流弧焊机是向焊接电弧供给直流电能设备，可分为弧焊发电机和弧焊整流器两类
（一），直流弧焊整流器
直流焊整流器是一种通过将交流电整流后获得直流电的弧焊机
1.工作原理：
弧焊整流器它是由主变压器，整流器组以及获得所需外特性的调节装置和指示装置所组成，主变压器都是三相的，其目的是使整流后的电流波形比较平直。
整流器组可以用硅整流元件，称硅整流弧焊机。
采用晶阐管作整流元件称晶阐管弧焊机
2.焊机的分类，属ZXG型
1），有磁饱和电抗器的硅弧焊整流器分类
分类
无反馈磁饱和电抗器硅弧焊机
ZXG7—300、ZXG7—500
全部内反馈磁饱和电抗器弧焊机
ZPG1—500、1500CD—500
部分内反馈磁饱和电抗器弧焊机
ZCG—300、400、500
2），常用晶阐管式弧焊整流器
常用晶阐管式弧焊机
反馈方式
外特性
应用
ZDK—500型
电压负反馈和电流截止负反馈
平特性
陡降特性
焊条电弧焊，CO2保护焊
氩弧，等离子，埋弧焊
ZX5—400型
电流负反馈
下降特性
直流焊条电弧焊碳弧气刨
3）逆变式弧焊整流器
采用逆变技术，以大功率电子开关器件为核心，去除了工频变压器，从而在性能上发生了质的飞跃。
弧焊整流器，电弧稳定性好，有一定的抗感性能，韧性，塑性，但造价高，适合焊较重要的结构钢。
（二），直流弧焊发电机
是由一台异步电动机和一台弧焊发电机组成。
属50年代产品体积大，笨重，耗材多，噪声大，效率低，制造过程中耗能高，加工复杂，每台焊机比晶阐管整流器机多耗材65%，每年多耗电4000KWN，效率低20%，因此此列为淘汰产品，但由于此焊机具有燃烧稳定，可靠性好，经久耐用等特点，应用一直较为广泛。
1），结构特点
主要有互相交流电动机，发电机电枢，发电机励磁极及绕组换向片，电刷，控制盘所组成。
2），工作原理
下降外特性的获得一般是磁通随焊接电流的增加而迅速降低，采用的方法有增设去磁绕组，利用电枢反应等方法。
3），常用型号和规格
AX—320AX1—500AX4—302
裂极式差复励式换向极式
复习题
1.焊接时，产生电弧和维持电弧燃烧的必要条件是什么？
2.焊接电弧由哪几个部分组成？
3.焊接方法共分哪几个类型？
4.什么叫电弧的静特性？
什么叫电源的外特性？
5.什么叫电弧的稳定性？
影响电弧稳定性的因素有哪些？
6.交流电焊机空载电压是多些？
7.直流电焊机的空载电压？
8.直流发电机的空载电压？
9.什么是弧焊电源的动特性？
10.BX1—250是弧焊电源的哪种形式？
11.ZX5—400是弧焊电源的哪种形式？
12.AX—320是弧焊电源的哪种形式？
常用焊接材料知识
焊条的组成，焊条药皮类型，焊条分类，焊条型号，碳钢焊条的保管和使用
能正确选择焊条，以及焊丝，加深对焊条药皮的了解，不同药皮的使用，对焊条鉴别和保管等。
4课时。
焊条的组成和应用
对焊芯和药皮的了解，焊条直径的选择，药皮的认识等
一．焊条的组成和应用
焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极，它是由焊芯和药皮两部分组成。
在焊条前端药皮有450左右的倾角，这是为了便于引弧。
在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长的1/16，便于焊钳夹持，有利于导电。
焊条的直径（焊芯直径）通常用的φ3.2,φ4.0,φ5.0,三种，其长度“L”，一般在250—450MM之间，焊条的直径是以焊芯来表示的，重力焊条长度一般在500—1000MM之间。
手工电弧焊时，焊条即为电极，在焊条熔化后又作为填充金属，直接过渡到熔池，与液态母材熔合形成焊缝金属。
（一），焊芯
焊条中被药皮包覆的金属芯称焊芯。
焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。
焊接时焊芯有两个作用，一是传导焊接电流，产生电弧把电能转为热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔化形成焊缝。
手弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的50%—70%，所以焊芯的化学成分，直接影响焊缝的质量，因此，做焊芯用的钢丝都是经过特殊冶炼的，并规定了它的牌号与成分，这种焊接专用钢丝，用来制造焊条就是焊芯。
如果用于埋弧焊（自动埋弧焊），气体保护焊，气焊等熔焊方法作填充金属时，则称为焊丝。
1.焊芯中含有多种合金元素，对焊缝的质量有着不同程度的影响，其中有：
碳C，锰Mn，硅Si，铬Gr，镍Ni，硫S，磷P，等。
1）低碳钢焊芯的含碳量一般≤0.1%
2）焊重要结构时磷的含量不得大于0.03%
2.焊芯的分类及牌号
1）,碳素结构钢丝
H08MnA（焊08锰高）
H:
焊接用钢丝08:
含碳是为0.08%Mn:
主要含金元素为Mn含碳量1%左右
A:
高级优质钢
碳素结构钢：
焊08（H08）焊08高（H08A）焊15高（H15A）
2）,合金结构钢
H08Mn2Si（焊08锰2硅）
H：
焊接用的钢丝08：
含碳量为0.08%
Mn2Si：
主要合金元素（Mn2含锰量为2%左右Si：
含硅量为1%左右）
如：
焊08锰2钼钒高（H08Mn2MoVA）
3），不锈钢
H00Gr19Ni9（焊0铬19镍9）
焊接用钢丝00：
含碳量为≤0.03%（超低碳）
Gr9Ni9：
主要合金元素为（Gr19含量为19%左右，Ni9含镍量为9%左右）
焊铬5钼（HGr5M）
焊芯牌号末尾注有“A”表示焊芯含磷量均小于0.03%
（二），药皮
压涂在焊芯表面的涂料层叫药皮
1.药皮的作用
就是提高焊接电弧的稳定性，保持熔化金属不受外界空气的影响，防止空气对熔池的侵入，保证焊缝金属顺利脱氧，添加合金，提高焊缝性能，保证焊接质量。
也就是说，药皮的作用是保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和力学性能，并使焊条具有良好的焊接工
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