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电焊工基础知识培训教程

目录

前言2

第一章焊接安全常识3

一、焊接的危险因素3

二、焊工“六防”3

三、焊工个人防护物品6

第二章焊条电弧焊7

第一节焊接基础知识7

焊接的概念及分类7

第二节焊条电弧焊的原理和特点8

一、焊条电弧焊的原理8

二、焊条电弧焊的焊接过程8

三、焊条电弧焊的基本操作8

四、焊条电弧焊的特点9

第三节焊接接头类型及焊缝型式10

一、焊接接头类型10

二、焊接坡口的形式11

三、焊接位置11

四、焊接缺陷13

五、运条方法13

第三章气焊与气割14

第一节气焊14

一、气焊的基本原理14

二、气焊的设备14

三、气体火焰16

四、气焊基本操作18

第二节气割19

一、气割的原理19

二、气割条件20

三、气割工艺20

第四章氩弧焊21

第一节非熔化极氩弧焊（TIG焊）22

一、非熔化极氩弧焊原理及特点22

二、TIG焊分类22

三、钨极和保护气体23

四、TIG焊的工艺特点23

第二节熔化极氩弧焊（MIG焊）24

二、焊接设备24

三、熔化极氩弧（MIG）焊的焊接工艺参数24

附：

焊缝基本符号25

前言

焊接现状分析

焊接是加工制造业的组成部分，应用广泛，发展也非常迅速，在加工制造业中占有非常重要的位置。

焊接质量的好坏直接影响着产品质量和生产进度。

随着质保体系的健全以及对合格焊工的严格要求，合格焊工人员不足将可能成为制约公司发展的因素之一。

焊工基本素质要求

（1）忠实于企业。

（2）具有不怕苦、不怕脏、不怕累的精神。

（3）对焊接有一定的悟性。

培训目标

通过本次培训，使焊工掌握焊接的基本理论知识和应用知识，做到文明施工、按图纸、工艺、技术要求生产。

学员应达到以下要求：

（1）能正确的选择使用常用焊条、焊丝、焊剂及保护气体。

（2）能进行低碳钢的平位置的焊接，包括平板对接及角接。

（3）能根据焊接工艺卡选择低碳钢、低合金钢的焊接材料和焊接工艺参数。

（4）能进行焊前坡口准备及焊接性能试验焊件的装对。

（5）能进行手工焊条电弧焊、气焊、氩弧焊、CO2焊等之一焊接。

（6）能控制和矫正焊接变形，能减少和消除焊接应力。

（7）能对焊接接头外观检验和进行返修。

第一章焊接安全常识

一、焊接的危险因素

焊工在工作时，要与电、可燃及易爆气体、易燃液体、压力容器等接触。

在焊接过程中还会产生一些有害气体、金属蒸汽和烟尘；此外还存在电弧光辐射、焊接热源（电弧、气体火焰）的高温等。

如果不严格遵守安全操作规程，就可能引起触电、灼伤、火灾、爆炸、中毒甚至职业病。

给个人、企业、国家造成损失和危害。

二、焊工“六防”

焊工作业时要做到防火、防爆、防毒、防辐射、防触电、防高空坠落。

1.防触电

防触电措施：

（1）弧焊设备的外壳必须接地，与电源连接的导线要有可靠的绝缘。

（2）弧焊设备的初级接线、修理和检查应由电工进行操作，二次侧接线焊工可以进行连接。

（3）推拉电源刀开关时，应戴好干燥的皮手套，面部不要对着闸刀，以免电弧火花灼烧脸部。

（4）焊工的工作服、手套、绝缘鞋应保持干燥；在潮湿的场地作业时，必须用干燥的木板或橡胶板等绝缘物作垫板。

（5）焊接结束前，应将焊钳放置在可靠的部位，然后再切断电源。

（6）在容器或船仓内以及其它狭小的工作场所焊接时，须两人轮换操作，其中一人留在外面监护，以免发生意外时迅速切断电源和进行急救。

（7）更换焊条时应戴好焊工手套，并避免身体与焊件接触，尤其夏天因身体出汗而衣服潮湿时。

（8）在光线阴暗的场地、容器内工作时，使用照明灯的电压应不大于36V。

（9）焊接电缆必须有完整的绝缘，工作时应避免电缆烫坏或砸坏；如绝缘发生损坏，应及时修复和更换；

（10）遇到焊工触电时，切勿赤手去拉触电者，应首先切断电源，然后对昏迷者进行人工呼吸，并尽快送医院抢救。

（11）焊工要熟悉和掌握有关电的基本知识、预防触电及触电后的急救方法等知识，严格遵守有关部门规定的安全措施，防止触电事故发生。

2.防火和防爆措施：

焊接时，由于电弧及气体火焰的温度较高，并且有大量的金属火花飞溅物，稍有疏忽就会引起火灾甚至爆炸。

因此焊工在工作时，必须注意以下问题：

（1）在禁火区进行焊接施工前必需先办理动火证，并作好灭火准备工作；焊接前要认真检查工作场地周围5m范围内是否有易燃、易爆物品；

（2）在高空作业时，更要注意防止金属火花飞溅而引起的火灾；

（3）严禁在有压力的容器和管道上进行焊接；

（4）当补焊储存过易燃、易爆物品的器具（如油桶、油箱）时，焊前必须将容器内的介质放干净，并用碱水清洗内壁，再用压缩空气吹干（如清洗不易进行，应将容器装满水），同时应将所有孔盖打开，确认安全可靠后方可焊接；

（5）在容器内工作时，焊炬、割炬应随焊工同时进出，严禁将焊炬、割炬放在容器内而焊工离开，以防混合气体燃烧和爆炸；

（6）焊条头及焊后的焊件不能随便乱扔；

（7）每天下班前应检查工作场地，消除可能引起火灾的隐患。

3．预防有害气体

焊接时，焊工周围的空气中常被一些有害气体及粉尘所污染，如氧化锰、氧化锌、氟化氢、一氧化碳和金属蒸气等。

长期呼吸，可能引起电焊工尘肺的职业病。

预防措施：

（1）焊接场地应有良好的通风；

（2）在容器或狭小场地施工时，应注意用压缩空气或抽风机通风；

（3）合理组织工作布局，避免多名焊工挤在一起施工；

（4）尽量用埋弧焊代替手弧焊；

（5）戴好防护用具；

4．防辐射

电弧辐射主要产生强光、红外线和紫外线。

可以刺伤眼睛、灼伤皮肤。

应采取以下措施：

（1）焊接施工时要使用电焊面罩；

（2）要穿戴电焊工劳动防护用品；

（3）工作时要互相关照；

（4）多名焊工一起工作，要使用挡光屏；

5.防高空坠落：

（1）患有高血压、心脏病、恐高症及醉酒者不能登高作业；

（2）必须使用标准的安全带；

（3）登高工具应安全可靠；

（4）焊接电缆不能背在背上，用不能燃烧的东西捆扎在固定地方；（5）焊割设备应留在地面上；

三、焊工个人防护物品

1、焊接护目镜（黄绿、蓝绿、墨绿和橙色等）

2、焊接防护面罩

3、防护工作服

4、电焊手套

5、工作鞋

6、防尘口罩

第二章焊条电弧焊

第一节焊接基础知识

焊接的概念及分类

焊接就是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料使焊件达到结合的一种加工方法。

按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊、钎焊三大类。

1、熔焊，熔焊是在焊接过程中将焊接接头加热至熔化状态，不加压力完成的焊接方法。

2、压焊，压焊是在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。

3、钎焊，钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点，低于母材的熔点的温度，利用液态钎料润湿母材填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。

图2-1基本焊接方法分类

第二节焊条电弧焊的原理和特点

一、焊条电弧焊的原理

焊条电弧焊是利用焊条进行焊接的电弧焊方法。

电弧焊时，焊条和焊件分别作为两个电极，利用焊条与焊件之间产生的电弧热量来熔化焊件金属，冷却后形成焊缝。

二、焊条电弧焊的焊接过程

焊条电弧焊的焊接过程如图2-2所示。

图2-2焊条电弧焊的焊接过程

三、焊条电弧焊的基本操作

焊条电弧焊的基本操作包括引弧、运条及收尾等基本操作。

1.引弧

引弧是焊接过程中反复进行的动作，引弧技术的好坏直接影响到焊接的质量。

（1）焊条与工件表面接触要轻微，运动的速度要适中。

（2）焊条提起的高度应控制在3mm-4mm。

（3）引弧应在离焊缝起点10mm处的待焊部位上，电弧引燃后移至焊缝起点处，再沿焊接方向继续进行焊接。

2.运条

运条是焊接过程中最重要的环节，它直接影响焊缝的外表成形和内在质量。

电弧引燃后，一般情况下焊条有三个基本运动，即1沿焊条中心线向熔池送进、2沿焊条方向移动和3横向摆动

图2-3运条的三个基本运动

3.收尾

常用的收尾方法有以下三种：

（1）划圈收尾法

（2）反复断弧收尾法

（3）回焊收尾法

四、焊条电弧焊的特点

（1）对焊接接头的装配要求较低。

（2）易于通过改变工艺操作来控制焊接变形和改善接头应力状况。

（3）焊接1mm以下的薄板不宜用焊条电弧焊。

（4）能焊多种材料的金属。

（5）与气体保护焊、埋弧焊等焊接方法比较，生产成本较低。

（6）生产效率较低，焊工劳动强度较大。

（7）对焊工的操作技术水平要求较高。

第三节焊接接头类型及焊缝型式

一、焊接接头类型

焊接接头即用焊接方法联结的接头。

在焊条电弧焊中，由于产品结构形状、材料厚度和工件质量要求的不同，需要采用不同型式的接头进行焊接。

焊接接头主要有四种类型，即对接接头、搭接接头、T型接头和角接接头，如图2-4所示。

图2-4焊接接头的基本类型

1.对接接头

两焊件端面相对平行的接头称为对接接头。

这种接头能承受较大的载荷，是焊接结构中最常用的一种接头型式。

2.角接接头

两焊件端面间构成30°～135°夹角的接头称为角接接头。

角接接头焊缝的承载能力不高，一般多用于箱形构件等不重要的焊接结构中。

3.搭接接头

两焊件重叠放置或两工件表面之间的夹角不大于30°构成的端部接头称为搭接接头。

搭接接头便于组装，常用于对焊前准备和装配要求简单的结构，但承载能力较低，在结构设计中应尽量避免采用搭接接头。

4.T型接头

一焊件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头称为T型接头。

这种接头承受动载荷的能力较强，在船体结构中约有70%的焊缝都采用T型接头。

二、焊接坡口的形式

1.焊接坡口的形式

常用的形式有：

I型、V型、X型、Y型、双Y型、带钝边U型、双U型、J型坡口。

2.焊条电弧焊常用的坡口形式

焊条电弧焊常用的坡口形式有：

I形破口、Y型坡口、双Y型坡口和U型坡口等。

三、焊接位置

1.焊接位置

熔焊时，工件焊逢所处的空间位置，叫做焊接位置。

按照焊逢在空间的位置不同，焊接方法可分为平焊、立焊、横焊和仰焊，如图2-5所示。

2.各种焊接位置的操作技术

（1）平焊典型的操作方法，如图2-6所示。

图2-5焊接位置

图2-6平焊典型的操作方法

（2）立焊时的焊接角度，如图2-7所示。

图2-7立焊时的焊接角度

（3）不开坡口对接横焊的焊条角度，如图2-8所示。

图2-8

四、焊接缺陷

1.咬边

由于焊接工艺参数选择不正确和操作不当，在沿着母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷，称为咬边。

2.气孔

焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝中所形成的空穴，称为气孔。

3.未焊透

焊接时，焊接接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透。

4.未熔合

熔焊时，焊道与焊道之间或焊道与母材之间，未完全熔化结合的部分，称为未熔合。

5.烧穿

焊接过程中，熔化金属从坡口背面流出，形成穿孔的缺陷，称为烧穿。

6.焊瘤

焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，称为焊瘤。

五、运条方法

常用的运条方法有：

直线形运条法、直线往复形运条法、锯齿形运条法、月牙形运条法、三角形运条法、圆圈形运条法、八字形运条法。

第三章气焊与气割

第一节气焊

一、气焊的基本原理

气焊是利用气体火焰为热源的一种焊接方法。

气焊所用的可燃气体很多，有乙炔、氢气、液化石油气、煤气等，而最常用的是乙炔气。

乙炔气的发热量大，燃烧温度高，制造方便，使用安全，焊接时火焰对金属的影响最小，火焰温度高达3100～3300℃。

氧气作为助燃气，其纯度越高，耗气越少。

因此，气焊也称为氧—乙炔焊。

二、气焊的设备

 气焊是利用气体燃烧所产生的高温火焰来进行焊接的，如图3-1所示。

火焰一方面把工件接头的表层金属熔化，同时把金属焊丝熔入接头的空隙中，形成金属熔池。

当焊炬向前移动，熔池金属随即凝固成为焊缝，使工件的两部分牢固地连接成为一体。

1-焊丝2-焊嘴3-工件

图3-1气焊

1．氧气瓶。

氧气瓶是运送和存储高压氧气的容器，常用的容积为40L，工作压力为15MPa，其结构如图3-2（a）所示。

（a）氧气瓶（b）溶解乙炔瓶

图3-2

2．溶解乙炔瓶

溶解乙炔瓶是储存溶解乙炔的钢瓶。

图3-2（b）所示，在瓶的顶部装有瓶阀供开闭气瓶和装减压器用，并套有瓶帽保护；在瓶内装有浸满丙酮的多孔性填充物（硅酸钙、活性炭，木屑、硅藻土等），丙酮对乙炔有良好的溶解能力，可使乙炔安全地储存于瓶内，当使用时，溶在丙酮内的乙炔分离出来，通过瓶阀输出，而丙酮仍留在瓶内，以便溶解再次灌入瓶中的乙炔；在瓶阀下面的填充物中心部位的长孔内放有石棉绳，其作用是促使乙炔与填充物分离。

3.减压器

减压器是将高压气体降为低压气体的调节装置。

因此，其作用是减压、调压、量压和稳压。

气焊时所需的气体工作压力一般都比较低，如氧气压力通常为0.2MPa～0.4MPa，乙炔压力最高不超过0.15MPa。

4.回火安全器

回火安全器又称回火防止器或回火保险器，它是装在乙炔减压器和焊炬之间，用来防止火焰沿乙炔管回烧的安全装置

图3-3减压器

5.焊炬

焊炬俗称焊枪。

焊炬是气焊中的主要设备，焊炬是气焊时用于控制气体混合比、流量及火焰并进行焊接的手持工具。

焊炬有射吸式和等压式两种，常用的是射吸式焊炬，如图3-4所示。

图3-4氧-乙炔射吸式焊炬

三、气体火焰

生产中所采用的可燃气体多数是采用乙炔气体，助燃气体采用氧气，乙炔与氧气混合燃烧产生的火焰称为氧-乙炔焰。

根据氧与乙炔混合比的不同，氧乙炔焰可分为中性焰、碳化焰（也称还原焰）和氧化焰三种，其构造和形状如图3-5所示。

图3-5气体火焰

1.中性焰

氧气和乙炔的混合比为1.1～1.2时燃烧所形成的火焰称为中性焰，又称正常焰。

它由焰芯、内焰和外焰三部分组成。

中性焰最高温度在焰心前2mm～4mm处，约为3050～3150℃。

它广泛用于低碳钢、低合金钢、中碳钢、不锈钢、紫铜、灰铸铁、锡青铜、铝及合金、铅锡、镁合金等的气焊。

2.碳化焰（还原焰）

氧气和乙炔的混合比小于1.1时燃烧形成的火焰称为碳化焰。

碳化焰的整个火焰比中性焰长而软，它也由焰芯、内焰和外焰组成，而且这三部分均很明显。

焰心呈灰白色，内焰呈淡白色，外焰呈橙黄色。

碳化焰只使用于高速钢、高碳钢、铸铁焊补、硬质合金堆焊、铬钢等。

3.氧化焰

氧化焰是氧与乙炔的混合比大于1.2时的火焰。

氧化焰的整个火焰和焰心的长度都明显缩短，只能看到焰心和外焰两部分。

不论采用何种火焰气焊时，喷射出来的火焰（焰芯）形状应该整齐垂直，不允许有歪斜、分叉或发生吱吱的声音。

只有这样才能使焊缝两边的金属均匀加热，并正确形成熔池，从而保证焊缝质量。

四、气焊基本操作

1.基本操作

气焊操作时，一般右手持焊矩，将拇指位于乙炔开关处，食指位于氧气开关处，以便于随时调节气体流量。

用其它三指握住焊矩柄，左手拿焊丝气焊。

（1）点火、调节火焰与熄火

点火时先微开氧气阀门，然后打开乙炔阀门，用明火（可用的电子枪或低压电火花等）点燃火焰。

这时的火焰为碳化焰，然后逐渐开大氧气阀，将碳化焰调整为中性焰，如继续增加氧气（或减少乙炔）就可得到氧化焰。

点火时，可能连续出现“放炮”声，原因是乙炔不纯，应放出不纯惭炔，重新点火；有时出现不易点火，原因是氧气量过大，这时应重新微关氧气阀门。

点火时，拿火源的手不要正对焊咀，也不要指向他人，以防烧伤。

焊接完毕需熄火时，应先关乙炔阀门，再关氧气阀门，以免发生回火和减少烟尘。

（2）左焊法与右焊法，如图3-6所示。

图3-6左焊法与右焊法

2.平焊、立焊、横焊、仰焊操作。

①平焊。

平焊操作图如图3-7所示。

图3-7平焊图3-8立焊

②立焊。

立焊操作如图3-8所示。

③横焊。

横焊操作如图3-9所示。

④仰焊。

仰焊操作如图3-10所示。

图3-9横焊图3-10仰焊

第二节气割

一、气割的原理

气割即氧气切割。

它是利用割炬喷出乙炔与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属的待切割处预热到它的燃烧点（红热程度），并从割炬的另一喷孔高速喷出纯氧气流，使切割处的金属发生剧烈的氧化，成为熔融的金属氧化物，同时被高压氧气流吹走，从而形成一条狭小整齐的割缝使金属割开。

如图3-11所示。

1-割缝2-割嘴3-氧气流4-工件5-氧气物6-预热火焰

图3-11气割过程

二、气割条件

1.金属熔点应高于燃点（即先燃烧后熔化）。

2.氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。

3.金属氧化物应易熔化和流动性好，否则不易被氧气流吹走，难于切割。

4.金属的导热性不能太高，

三、气割工艺

1.气割割炬

（1）手工气割割矩，如图3-12所示。

图3-12

（2）机械气割工具。

图3-13数控龙门式火馅切割机

2.气割工艺参数

（1）气割割嘴到工件表面的距离（3-5mm）

（2）预热时间

（3）气割时氧气的压力（4）气割速度

（5）割嘴与被割件的倾角。

第四章氩弧焊

氩弧焊是利用氩气作为保护介质的一种电弧焊方法。

如图4-1所示为氩弧焊示意图。

1-焊件2-熔滴3-氩气4、10-喷嘴5、11-氩气喷管

6-熔化极焊丝7、9-导电嘴8-非熔化极钨丝12-焊丝

图4-1氩弧焊示意图

第一节非熔化极氩弧焊（TIG焊）

一、非熔化极氩弧焊原理及特点

非熔化极氩弧焊常采用熔点较高的钍钨棒或铈钨棒作为电极，所以又叫钨极氩弧焊。

焊接过程如图4-2所示。

1-喷嘴2-钨极3-电弧4-焊缝5-焊件6-熔池7-填充焊丝8-惰性气体

图4-2非熔化极氩弧焊

二、TIG焊分类

根据焊接电流的不同TIG焊接又可分为直流TIG焊接与交流TIG焊接。

（1）直流TIG焊接以直流电弧焊接电源作为焊接电源，以电极为负极、母材为正极的焊接方法，广泛应用于不锈钢、钛、铜以及铜合金等的焊接。

（2）交流TIG焊接以交流电弧焊接电源为焊接电源，电极、母材正负极性相互变化。

直流反接方式时，具有阴极破碎作用，可清除工件表面的氧化膜。

铝及铝合金表面有一层致密得氧化膜（Al2O3，熔点2050℃，铝的熔点只有660℃）覆盖在熔池表面，容易造成夹渣及未熔合等缺陷，可利用反极性的阴极破碎作用加以清除。

但直流反接时，钨极烧损严重，一般采用交流电弧焊接。

交流电弧焊接一般应用于铝、镁等的焊接。

三、钨极和保护气体

（1）钨极。

钨极作为氩弧焊的电极，对它的基本要求是：

发射电子能力要强；耐高温而不易熔化烧损；有较大的许用电流。

常用的电极材料有纯钨极、钍钨极、铈钨极、镧钨极、锆钨极、钇钨极等。

（2）保护气体。

用于TIG焊的保护气体大致有三种。

使用最广泛的是氩气，其次是氦（He）气，由于氦气比较稀缺，提炼困难，价格昂贵，国内用得极少。

最后一种是混合气体，由两种不同成分的气体按一定的配比混合后使用。

四、TIG焊的工艺特点

（1）接头及坡口的形式。

接头形式：

对接、搭接、角接、T形接和端接五种基本形式

（2）钨极氩弧焊有三种引弧方法。

①接触短路引弧法.

②高频高压引弧法.

③高压脉冲引弧法.

（3）钨极氩弧焊的工艺参数

①焊接电流种类及大小。

②钨极直径及端部形状。

③气体流量和喷嘴直径。

焊接速度。

喷嘴与工件的距离。

第二节熔化极氩弧焊（MIG焊）

钨极氩弧焊由于钨极的载流能力受到限制，电弧发热量少，生产率难以进一步提高，一般只适用于焊接厚度6mm以下的薄板。

一、MIG焊原理

熔化极氩弧焊是在氩气保护下以焊丝为电极，利用电弧热熔化焊丝和焊件，冷凝形成焊缝。

焊接过程可采用自动或半自动方式，如图4-3所示。

二、焊接设备

熔化极氩弧焊主要设备有：

主电路系统、供气系统、水路系统、控制系统、送丝系统、焊枪或焊接小车（主要在自动焊中用）等。

图4-3熔化极氩弧焊示意（自动焊）

三、熔化极氩弧（MIG）焊的焊接工艺参数

熔化极氩弧（MIG）焊的焊接工艺参数包括焊丝直径、焊接电流和电弧电压、送丝速度、保护气体的流量等。

半自动熔化极氩弧焊工艺参数见表4-4。

附：

焊缝基本符号

焊缝名称

焊缝横截面形状

符号

I形焊缝

V形焊缝

带钝边V形焊缝

单边V形焊缝

钝边单边V形焊缝

带钝边U形焊缝

封底焊缝

角焊缝

塞焊缝或槽焊缝

喇叭形焊缝

点焊缝

缝焊焊缝