焊接基本知识二级.docx

焊接基本知识二级.docx

《焊接基本知识二级.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接基本知识二级.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

焊接基本知识二级

焊工应知

第一节．焊条基本知识

（一）焊条的组成及其应用

1、定义：

焊条是供焊条电弧焊焊接过程中使用的涂有药皮的熔化电极。

2、组成：

它由焊芯和药皮两部分组成，如图2-1所示。

图2-1焊条的组成　　1-药皮2-夹持端3-焊芯

3、几个概念：

（1）药皮重量系数

焊芯焊条药皮与焊芯的重量比被称为药皮重量系数，焊条的药皮重量系数一般为25%～40%。

（2）偏心度

焊条药皮沿焊芯直径方向偏心的程度，称为偏心度。

国家标准规定，直径为3.2mm和4mm的焊条，偏心度不得大于5%。

（3）焊条的夹持端

焊条的一端没涂药皮的焊芯部分，供焊接过程中焊钳夹持之用，称为焊条的夹持端。

对焊条夹持端的长短，国家标准都有详细规定，常见的碳钢焊条夹持端长度见下表：

4、焊芯　

（1）定义：

焊条中被药皮所包覆的金属芯称为焊芯。

（2）作用：

其一是传导焊接电流并产生电弧，把电能转换为热能，既熔化焊条本身，又使被焊母材熔化而形成焊缝。

其二是作为填充金属，起到调整焊缝中合金元素成分的作用。

（3）种类：

制造焊芯的钢丝可分为，碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢钢丝以及铸铁、有色金属丝等。

（4）焊芯的牌号

焊芯的牌号用字母H做字首，后面的数字表示碳的质量分数，其他的合金元素含量表示方法与钢号表示方法大致相同。

焊芯质量不同时，在牌号的最后标注特定的符号以示区别：

A为高级优质焊丝，S、P含量较低，其质量分数≤0.030%；若末尾注有字母E或C，则为特级焊丝，S、P含量更低、E级S、P质量分数≤0.020%，C级S、P质量分数≤0.015%。

常用的碳素结构钢焊芯牌号有H08A、H08MnA等，常用的合金结构钢焊芯牌号有H10Mn2、H08Mn2Si、H08Mn2SiA等，常用的不锈钢焊芯牌号有H1Cr19Ni9（奥氏体型）、H1Cr17（铁素体型）、H1Cr13（马氏体型）等。

（5）焊条的规格　焊条的规格都以焊芯的直径来表示，焊芯的直径越大，焊芯的基本长度也相应长些。

碳钢焊条焊芯尺寸见表2-2。

（6）常用焊条的分类及牌号

1）碳钢焊条型号的表示方法（GB/T5117—1995）

2）低合金钢焊条型号的表示方法（GB/T5118—1995）

3）不锈钢焊条型号的表示方法（GB/T983—1995）

4）堆焊焊条型号的表示方法（GB/T984—2001）

（7）焊芯中主要合金元素对焊接的影响

焊芯中主要合金元素的含量对焊接质量有很大影响，详见下表：

5、药皮

（1）药皮的作用：

1）稳弧作用2）保护作用3）冶金作用4）改善焊接工艺性

（2）焊条药皮组成物的分类

药皮组成物及其作用见下表：

6、焊条的分类　　

（1）按用途分类：

1）碳钢焊条这类焊条主要用于强度等级较低的低碳钢和低合金钢的焊接。

2）低合金钢焊条这类焊条主要用于低合金高强度钢、含合金元素较低的钼和钴钼耐热钢及低温钢的焊接。

3）不锈钢焊条这类焊条主要用于含合金元素较高的钼耐热钢和钴钼耐热钢及各类不锈钢的焊接。

4）堆焊焊条这类焊条用于金属表面层的堆焊，其熔敷金属在常温或高温中具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。

5）铸铁焊条这类焊条专用于铸铁的焊接和补焊。

6）镍和镍合金焊条这类焊条用于镍及镍合金的焊接、补焊或堆焊。

7）铜及铜合金焊条这类焊条用于铜及铜合金的焊接、补焊或堆焊，也可以用于某些铸铁的补焊或异种金属的焊接。

8）铝及铝合金焊条这类焊条用于铝及铝合金的焊接、补焊或堆焊。

9）特殊用途焊条这类焊条是指用于在水下进行焊接、切割的焊条及管状焊条等。

（2）按焊条药皮熔化后的熔渣特性分类　按所形成熔渣呈现酸性或碱性，把焊条分为碱性焊条（熔渣碱度≥1.5）和酸性焊条（熔渣碱度≤1.5）两大类。

1）酸性焊条的工艺特点

a.焊条引弧容易，电弧燃烧稳定，可用交、直流电源焊接；焊接过程中，对铁锈、油污和水分敏感性不大，抗气孔能力强；焊接过程中飞溅小，脱渣性好；焊接时产生的烟尘较少。

焊条焊缝常温、低温的冲击性能一般；焊接过程中合金元素烧损较多；酸性焊条脱硫效果差，抗热裂纹性能差。

由于焊条药皮中的氧化性较强，所以不适宜焊接合金元素较多的材料。

b.作用特点：

焊条使用前需在75～150℃温度下烘干1～2h，烘干后允许在大气中放置的时间不超过6～8h，否则必须重新烘干。

焊条端部熔化面呈现内凹型，如图2-2所示。

2）碱性焊条工艺特点

a.焊接熔渣流动性好，焊缝常温、低温冲击性能好；焊接过程中合金元素过渡效果好，焊缝塑性好；碱性焊条脱氧、脱硫能力强，焊缝含氢、氧、硫低，抗裂性能好，常用于重要结构的焊接。

焊接电弧燃烧的稳定性差，焊接过程中对水、铁锈产生气孔缺陷敏感性较大；飞溅较大、脱渣性较差；烟尘较多，会析出氟化氢有毒气体。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2-2焊条端部熔化表面

a）酸性焊条b）碱性焊条

b.使用特点：

冷却过程中粘度增加很快，焊接过程宜采用短弧连弧焊手法焊接；焊条使用前应经250～400℃烘干1～2h，烘干后的焊条应放在100～150℃的保温箱（筒）内随用随取；低氢型焊条在常温下放置不能超过3～4h，否则必须重新烘干。

焊条端部熔化面呈现凸型，如图2-2b所示。

（二）碳钢焊条的选用和使用

1、碳钢焊条的选用原则

（1）考虑焊缝金属的使用性能要求

同种钢的焊接，按钢材抗拉强度等强的原则选用焊条；不同钢号的碳素结构钢焊接时，按强度较低一侧钢材选用焊条；对于承受动载荷的焊缝，应选用熔敷金属具有较高冲击韧度的焊条；对于承受静载荷的焊缝，应选用抗拉强度与母材相当的焊条。

（2）考虑焊件的形状、刚度和焊接位置

对于焊接部位焊前难以清理干净的焊件，应选用氧化性强、对铁锈、油污等不敏感的酸性焊条，这样更能保证焊缝的质量。

（3）考虑焊缝金属的抗裂性

（4）考虑焊条操作工艺性

（5）考虑设备及施工条件

（6）考虑经济合理

（7）考虑生产效率

2、碳钢焊条的使用

（1）焊条采购入库时，必须有焊条生产厂的质量合格证，凡无质量合格证或对其质量有怀疑时，应按批抽查试验。

（2）焊条在使用前，一般应按说明书规定的温度进行烘干。

酸性焊条的烘干温度为75～150℃，烘干时间为1～2h。

烘干后允许在大气中放置时间不超过6～8h，否则，必须重新烘干。

碱性焊条的烘干温度为350～400℃，烘干时间1～2h，烘干后的焊条放在焊条保温筒中随用随取，烘干后的焊条允许在大气中放置3～4h，对于抗拉强度在590MPa以上低氢型高强度钢焊条应在1.5h以内用完，否则必须重新烘干。

纤维素型焊条烘干温度70～120℃（J425），保温时间0.5～1h。

注意烘干温度不可过高，否则纤维素易烧损、焊条性能变坏。

（3）烘干焊条时，要在炉温较低时放入焊条，然后逐渐升温；取烘干好的焊条时，不可从高温的炉中直接取出，应该等待炉温降低后再取出，防止冷焊条突然被高温加热，或高温焊条突然被冷却而使焊条药皮开裂，降低焊条药皮的作用。

焊条烘干箱中的焊条，不应该成垛或成捆的摆放，应该铺成层状，每层焊条堆放不能太厚，φ4mm焊条不超过3层，φ3.2mm焊条不超过5层。

φ3.2mm和φ4mm焊条的偏心度不大于5%。

焊条重复进行烘干时，重复烘干次数不宜超过3次。

（4）露天焊接施工时，下班后剩余的焊条必须妥为保管，不允许露天放在施工现场。

3、碳钢焊条的保管

（1）焊条在仓库中的管理

1）焊条堆放时，应按种类、牌号、焊条生产批次、规格、入库的时间分类存放，每垛应有明确标注，并与焊条生产厂家质量合格证及入厂复验合格证相统一，统一备案在库房台账中。

2）焊条必须存放在通风良好的干燥库房内，库房内应备有温度计和湿度计，室温宜在10～25℃，相对湿度小于60%，焊条应放在货架上，货架离地面高度距离不小于200mm，离墙壁距离不小于300mm，架子下面应放置干燥剂，防止焊条受潮。

3）焊条的出库量，不能超过2天的焊接用量，已经出库的焊条由焊工妥善保管。

焊条的发放出库原则是：

先入库的焊条先发放使用。

4）受潮或包装损坏的焊条，未经复验或复验不合格时，不允许入库。

5）对于存放一年以上的焊条，在发放前应重新做各种性能试验，符合要求时方可发放，否则不允许出库。

（2）焊条在施工中的管理

1）施工中的焊条必须由专人负责，凭焊条支领单由库房中领取，支领单应写有支领人姓名、支领的焊条型（牌）号、焊条直径、领取数量、支领焊条基层单位负责人签字、支领日期，在备注单写有该焊条的生产厂家、生产批次、出厂日期、入库日期等。

2）焊条领到基层生产单位后，填写焊条保管账本，账本内容包括：

焊条生产厂家、生产批次、焊条型（牌）号、焊条直径、进账数量。

焊条在使用前应进行烘干，烘干时应填写焊条烘干记录，记录单据的主要内容有：

焊条生产厂家、焊条型（牌）号、焊条生产批次、焊条直径、烘干温度、烘干时间、烘干焊条数量、烘干责任人签字、烘干检验人签字，此单据一式三分备案。

：

焊工在领取烘干好的焊条时，需填写焊条领用单，领用单上应填写焊条生产厂家、焊条型（牌）号、焊条生产批次、焊条直径、焊条数量、领用时间，领用人签字，在备注栏里写明焊条用于哪个焊件上的哪条焊缝上。

焊工领取焊条时，应向焊条基层保管者索要焊条烘干合格的记录单据，没烘干记录单据的焊条，焊工不得领用。

3）焊工领用烘干后的焊条，应将焊条放入焊条保温筒内，保温筒内只允许装一种型（牌）号的焊条，不允许多种型（牌）号焊条混装在同一焊条保温筒内。

焊工每次领取焊条最多不能超过5kg，剩余焊条必须交车间材料室或施工现场材料组妥善保管。

第二节．焊接接头和破口的知识

（一）焊接接头及破口形式

1、焊接接头分类

（1）分类：

焊接接头是由两个或两个以上零件用焊接方法连接的。

焊接接头按接头的结构形式可分为五大类，即：

对接接头、T形（十字）接头、搭接接头、角接接头和端接接头等。

（2）作用：

工作接头、联系接头、密封接头

（3）焊接接头基本类型如图2-3所示。

图2-3焊接接头基本类型

a）对接接头b）T形（十字）接头c）搭接接头d）角接接头e）端接接头

1）对接接头　这种接头从受力的角度看，受力状况好、应力集中程度小，焊接材料消耗较少，焊接变形也较小，是比较理想的接头形式，在所有的焊接接头中，对接接头应用最广泛。

2）T形和十字接头　这种接头是指将相互垂直的焊件用角焊缝连接起来的接头，它有焊透和不焊透两种形式，见图2-4。

3）搭接接头　这种接头是指将两个焊件部分重叠在一起，加上专门的搭接件，用角焊缝、塞焊缝、槽焊缝或压焊缝连接起来的接头。

常见的搭接接头形式如图2-5所示。

4）角接头　这种接头是指将两个焊件的端面构成大于30°、小于135°夹角，用焊接连接起来的接头。

5）端接接头　这种接头是指将两焊件重叠放置或两焊件表面之间的夹角不大于30°，用焊接连接起来的接头。

端接接头形式如图2-6所示。

图2-4焊透和不焊透的接头形式　　　　　图2-5常见的搭接接头形式　　　　　　　　　图2-6端接接头形式

a）焊透的接头形式b）不焊透的接头形式　　a）正面角焊缝b）侧面角焊缝c）联合焊缝

d）正面角焊缝+塞焊e）正面角焊缝+槽焊f）缝焊g）电阻点焊

2、坡口的形式和坡口尺寸

（1）.坡口的形式定义：

坡口，是根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽。

（2）选择坡口应注意如下问题

1）是否具备该坡口的加工条件。

2）该坡口在施工现场的可焊到性。

3）焊接材料的消耗是否增大了生产成本。

4）该坡口在焊接施工中，焊接变形如何。

（3）常用的坡口形式

常用的坡口形式有I形、V形、Y形、双Y形和U形坡口带钝边等。

坡口尺寸及符号如图2-7所示。

图2-7坡口尺寸及符号

α-坡口角度b-根部间隙p-钝边

β-坡口面角度H-坡口深度R-根部半径

（4）坡口的选用

当对接接头板厚在1～6mm时，用I形坡口采用单面焊或双面焊即能保证焊透；当对接接头板厚大于或等于3mm时，为了保证焊缝的有效厚度或焊透，改善焊缝成形，可将被焊部位加工成V形、Y形、双V形及U形等各种形状的坡口。

在常用的坡口形式中，当板厚相同时，双面坡口比单面坡口、U形坡口比V形坡口焊接材料消耗少、焊接变形也小。

随着板厚的增大，上述优点更加突出，但是，U形坡口较难加工，坡口的加工费用也大，所以，只用于重要的焊接结构。

（5）坡口的加工方法：

1）剪边　I形坡口的板件，焊前在剪板机上剪切加工而成。

2）刨边　用刨床或刨边机加工坡口，有时也可采用铣削加工。

3）车削　在车床或专用车管机上加工坡口，适用于管子对接或管板对接焊的坡口加工。

4）热切割　用气体火焰或等离子弧作为热源加工坡口，可以切割出V形、Y形、双Y形坡口

5）碳弧气刨　主要用于焊后清理焊根时开坡口。

6）铲削或磨削　用手工或风动工具铲削坡口，或用砂轮机、角向磨光机加工坡口。

（6）坡口尺寸　气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸见下表：

（7）坡口角度　两坡面之间的夹角称为坡口角度，用符号α表示。

（8）坡口面角度　焊件待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度。

开单面坡口时，坡口角度与坡口面角度相等；开双面对称坡口时，坡口面角度等于1/2坡口角度。

坡口面角度用符号β表示。

（9）钝边　钝边的作用是防止焊缝根部焊穿，钝边尺寸用符号p表示。

（10）根部间隙　焊件装配好后，在焊缝的根部通常都留有一定的间隙，这个间隙的作用就是确保焊缝根部焊透，根部间隙用符号b表示。

（11）根部半径　在J形、U形坡口底部的半径称为根部半径，根部半径用符号R表示。

（12）坡口深度　开坡口的目的主要是保证焊件在厚度方向上全部焊透，坡口深度用符号H表示。

坡口角度α、根部间隙b、钝边p被称为“坡口三要素”

（二）焊缝参数对焊缝形状的影响

1、焊缝各部分尺寸名称

（1）对接焊缝各部分名称　对接焊缝各部分尺寸名称见图2-8。

　　图2-8对接焊缝各部分名称

锅炉压力容器压力管道焊工考试规定：

手工焊平焊位置余高为0～3mm，其他位置余高0～4mm;机械化焊平焊位置与其他位置余高相同，都是0～3mm。

熔焊的焊缝成形系数是，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比值（φ=B/H）。

（2）角焊缝各部分名称

1）定义：

把两个焊件的端面构成大于30°、小于135°夹角，用焊接连接起来的焊缝是角焊缝。

2）角焊缝有两种形式：

一种是焊缝表面有凸度的角焊缝；另一种是焊缝表面有凹度的角焊缝。

有凸度的角焊缝容易在焊趾处产生应力集中，除非有特殊要求，一般很少采用。

有凹度的角焊缝能较好地进行力的传递，是应用非常广泛的角焊缝截面形式。

3）角焊缝各部分名称　如图2-9所示。

图2-9角焊缝各部分名称a）有凸度角焊缝b）有凹度角焊缝

2、焊接参数对焊缝形状的影响

（1）焊接电流的影响

增加焊接电流时，焊缝厚度和余高都会增加，而焊缝宽度则几乎不变或略有增加，如图2-10所示。

如果焊接电流过大，有可能出现焊漏或焊瘤缺陷。

当焊接电流减小时，焊缝厚度会减小，焊接熔透变差。

图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2-10焊接电流对焊缝形状的影响

（2）电弧电压的影响

增大电弧电压时，焊缝宽度显著增加，而焊缝厚度和余高则略有减小，如图2-11所示。

（3）焊接速度的影响

增大焊接速度时，导致焊缝的宽度和厚度下降，如图2-12所示。

图2-11电弧电压对焊缝形状的影响　　　　图2-12焊接速度对焊缝形状的影响

（4）其他焊接参数的影响

3、焊缝外观质量

（1）对接焊缝的外观质量要求

1）在焊缝全长上的焊缝宽度均匀一致，余高平整均匀，焊条电弧焊平焊的余高为0～3mm。

2）焊缝表面不允许有气孔和裂纹。

3）焊缝两侧无飞溅物。

4）焊缝表面焊波均匀，焊缝两侧咬边深度小于0.5mm，咬边总长不超过设计要求。

5）焊缝接头处不应有明显的凹凸现象，焊缝表面无明显的焊瘤。

6）多层多道焊缝焊接时，每道焊缝表面的焊波应保持均匀。

7）焊缝的不直度要在规定的范围内。

（2）角焊缝外观质量要求

1）焊脚尺寸大小均匀一致，焊脚边缘无明显的焊缝边线不齐现象。

2）焊脚尺寸满足设计要求，无明显的凹陷。

3）有密封性要求的角焊缝表面不允许存在气孔。

4）角焊缝的咬边深度小于0.5mm，咬边长度应在设计要求之内。

5）角焊缝表面不允许存在裂纹。

6）立角焊焊缝表面不应有明显的焊瘤。

7）多层多道焊时，焊缝叠加平整均匀。

8）角焊缝两侧无飞溅物残留。

第三节．电焊机的选择、调整、使用知识

（一）电焊机的选择及使用

1、焊条电弧焊电源的选用原则

（1）根据焊条药皮分类及电流种类选用焊机，当选用低氢钠型焊条时，只能选用直流弧焊机反接法才能进行焊接.

（2）根据焊接现场有无外接电源选用焊机

（3）根据额定负载持续率下的额定焊接电流选用焊机

（4）根据自有资金选用焊机

（5）根据焊机的主要功能选用焊机

2、焊条电弧焊电源的调节及使用

（1）弧焊变压器

1）动铁心式弧焊变压器　代表产品BX1-330。

焊机变压器的陡降外特性是靠动铁心的漏磁作用获得的。

结构简单，容易制造和修理。

弧焊变压器适宜制作成中小容量。

该类焊机机动性强、价格便宜，特别适宜中、小企业；个体开业的零活维修、制造；焊接技能培训学校供练习操作技能用的焊机等。

BX1-330型弧焊变压器结构，如图2-13所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2-13动铁心式BX1-330型交流弧焊变压器结构

1—定铁心2—动铁心3—二次接线板

Ⅰ—一次线圈（固定）Ⅱ、Ⅲ—二次线圈（可调）

a.电流粗调节改变弧焊变压器二次接线板上的接线来改变焊接电流大小。

接法Ⅰ，焊接电流的调节范围为50～180A，空载电压为70V；接法Ⅱ，焊接电流调节范围为160～450A，空载电压为60V。

b.电流细调节电流细调节是通过弧焊变压器侧面的旋转手柄来改变活动铁心的位置进行的。

当手柄逆时针旋转时，活动铁心向外移动，漏磁减少，焊接电流增加；当手柄顺时针旋转时，活动铁心向内移动，漏磁加大，焊接电流减小。

2）同体式弧焊变压器（BX2型）如BX2—1000用于埋弧焊电源。

焊接电流的调节只有一种方法，即改变移动铁心和固定铁心的间隙。

当顺时针方向转动手柄时，铁心的间隙增大，焊接电流增加；当逆时针方向转动手柄时，铁心的间隙变小，焊接电流则减小。

同体式弧焊变压器线路结构如图2-14所示。

图2-14同体式弧焊变压器线路结构

1—一次线圈2—二次线圈

3—电抗线圈4—可动铁心5—手柄

3）动圈式弧焊变压器（BX3型）能制成中等容量的焊机；焊机消耗的电工材料较多，经济性较差；焊机较重，机动性差；该焊机适用于不经常移动的固定地点焊接施工。

如BX3-400型动圈式弧焊变压器。

a.焊接电流粗调通过更换电源转换开关和二次接线板上连接的位置，来改变一次、二次线圈的匝数，即串联（接法Ⅰ）或是并联（接法Ⅱ）。

BX3-300型弧焊变压器电流粗调节如图2-15所示。

接法Ⅰ为串联，焊接电流调节范围为40～150A；接法Ⅱ为并联，焊接电流调节范围为120～380A.

图2-15BX3—300型弧焊变压器电流粗调节

a）接法Ⅰb）接法Ⅱ

b.焊接电流细调当转动手柄使一、二次线圈间的距离加大时，漏磁增大，漏抗也增大，焊机焊接电流就减小；当转动手柄使一、二次线圈间距离减小时，漏磁和漏抗也减小，此时焊接电流增大。

（2）弧焊整流器

1）硅弧焊整流器　焊接电源一般由降压变压器、硅整流器、输出电抗器和外特性调节机构等部分组成，如图2-16所示。

焊机型号如ZXG-400。

硅整流弧焊整流器的优点主要是：

电弧稳定、耗电少、噪声小、制造简单、维护方便、防潮、抗震、耐候力强。

其缺点主要是，由于没有采用电子电路进行控制和调节，焊接过程中可调的焊接参数少，不够精确，受电网电压波动的影响较大。

用于要求一般质量的焊接产品的焊接。

2）晶闸管式弧焊整流器　该弧焊整流器主要由降压变压器、晶闸管整流器和控制、输出电抗器等组成，如图2-17所示。

它是目前应用很广泛的一种直流焊接电源。

特点：

带有电弧推力调节装置，使焊接过程中电弧吹力大，而且电弧吹力强度还可以调节；晶闸管弧焊整流器还具有连弧焊和断弧焊操作选择装置，以调节电弧长度；晶闸管弧焊整流器的电源控制板全部采用集成电路元件，维修很方便。

图2-16硅整流弧焊电源基本原理图　　　　　　　图2-17晶闸管弧焊整流器基本原理图

　3）逆变式弧焊整流器　逆变的含义是指从直流电变为交流电的过程。

逆变电源的基本原理如图2-18所示。

逆变的主要思路是：

将工频交流电变为中频交流电之后再降至适于焊接的电压。

图逆变式弧焊电源的特点：

焊机主变压器小；节电效果明显；具有理想的电弧特性；装有数字显示的电流调节系统和很强的电网波动补偿系统，使焊接电流稳定性高；逆变弧焊电源采用模块化设计，每个模块单元均可方便地拆装下来进行检修，方便维修。

图2-18逆变电源的基本原理