手工电弧焊

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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（有时称被焊的分离工件）达到原子结合或称永久连接的一种加工方法称为焊接。
根据焊接过程的本质不同，焊接可分为：
熔化焊——焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法，常见的熔焊有电弧焊、气焊、气体保护焊等。
压力焊——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。常见的压力焊有电阻焊、摩擦焊等。
钎焊——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熔点，低于母材熔点的温度，利用液体钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
按焊接热源的形式不同，可分为电焊、气焊和电阻焊等。
电弧焊是利用电弧作为热源的熔焊方法（简称弧焊）。用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊称为手工电弧焊（简称手弧焊）。
一、手弧焊的焊接过程及焊接电弧
1.焊接过程
焊接前，先将焊件和焊钳通过导线分别接到弧焊机输出端的两极，并用焊钳夹持焊条。
焊接时，首先在焊件与焊条间引出电弧，电弧热将同时熔化焊件接头处和焊条，形成金属熔池，随着焊条沿焊接方向向前移动，新的熔池不断产生，原先的熔池则不断冷却、凝固、形成焊缝，使分离的两个焊接连接在一起。
焊后用清渣锤把覆盖在焊缝上的熔渣清理干净，检查焊接质量。
2.焊接接头的组成
焊接接头包括焊缝，熔合区和热影响区三部分。焊缝是焊件经焊接后形成的结合部分（金属熔池冷却凝固而获得）；热影响区是焊接过程中材料因受热的影响（但未熔化）而发生组织转变和力学性能变化的区域；熔合区是焊缝向热影响区过渡的区域。
3.焊接电弧
焊接电弧是由一定电压的两电极或电极（手弧焊时为焊条）与焊件间在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。焊接电弧的最高温度可达6000-8000K，并发出大量紫外线和红外线，对人体有害，因此应用面罩及手套保护眼睛和皮肤等。
二、手工电弧焊设备与工具
进行手弧焊时的工具有：夹持焊条的焊钳；保护眼睛、皮肤免于灼伤的电弧手套和面罩；清除焊缝表面及渣壳的清渣锤和钢丝刷等。
手弧焊的主要设备有弧焊机，按其供给的焊接电流种类的不同可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。
1.交流弧焊机
交流弧焊机供给焊接时的电流是交流电，是一种特殊的降压变压器，它具有结构简单、价格便宜、使用可靠、工作噪声小、维护方便等优点，所以焊接时常用交流弧焊机，它的主要缺点是焊接时电弧不够稳定。
实习时用的弧焊机为BX1-330型弧焊机。其含义是：
B-交流变压器；X1—下降特性；330—基本规格（即额定电流为330安培）。其空载电压为60—70伏。工作电压在20—30伏左右，随焊接时电弧长度变化而波动，电弧长度增加，工作电压升高。它可以通过改变绕组接法及调节可动铁芯位置来改变焊接电流大小。
2.直流弧焊机
直流弧焊机供给焊接时的电流为直流电。它具有电弧稳定、引弧容易、焊接质量较好的优点，但是直流弧焊发电机结构复杂、噪声大、成本高、维修困难。在焊接质量要求高或焊接2mm以下薄钢件、有色金属、铸铁和特殊钢件时，宜用直流弧焊机。
三、焊条
1.焊条的组成和作用
涂有药皮的供手电弧焊用的焊条由焊芯和药皮两部分组成。
焊芯是一根具有一定直径和长度的金属丝。焊接时焊芯的作用；一是作为电极，产生电弧；二是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起形成焊缝。焊芯的化学成分将直接影响焊缝质量，所以焊芯是由炼钢厂专门冶炼的。我国常用的碳素结构钢焊条的焊芯牌号为H08、H08A，平均含碳量为0.08%（A表示优质）。焊条的直径是用焊芯直径来表示的，常用的直径为3.2～6mm，长度为350～450mm。
涂在焊芯外面的药皮，是由各种矿物质（如大理石、萤石等），铁合金和粘结剂等原料按一定比例配制而成。药皮的主要作用是：使电弧容易引燃并稳定电弧燃烧；形成大量气体和熔渣以保护熔池金属不被氧化；通过熔池中冶金作用去除有害的杂质（如氧、氢、硫、磷等）和添加合金元素以提高焊缝的力学性能。
2.焊条的种类及牌号
焊条按用途不同可分为结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条等。
焊条按熔渣化学性质可分为：酸化焊条和碱化焊条两大类。碱性焊条焊出的焊缝含氢、硫、磷少。焊缝力学性能良好，但对油、水、铁锈敏感，易产生气孔。酸性焊条焊接时电弧稳定、飞溅少、脱渣性好。因此重要的焊接结构件选用碱性焊条，而一般结构件都选用酸性焊条。
结构钢焊条的牌号表示方法为：以汉字拼音字首加上三位数字来表示如我们实习中用的结构钢焊条的牌号为J422（或结422）。“J”表示结构钢焊条的“结”字。后面的两为数字“42”为焊缝金属的抗拉强度不小于420MPa;最后一位数字“2”代表钛钙型药皮，用交流或直流电源均可。
四、手弧焊工艺
手弧焊工艺主要包括焊接接头形式，焊缝空间位置和焊接工艺参数等。
1.焊接接头形式和坡口形状
根据焊件厚度和工作条件不同，常用的焊接接头形式有对接、搭接、丁字接和角接等四种。
对接接头是各种焊接结构中采用最多的一种接头形式。因对接接头受力较均匀，所以重要的受力焊缝尺量选用。根据焊接板厚不同，对接接头的坡口型式有：
（1）I形坡口（或称平接）：用于焊接板厚为1-6mm的焊接，为了保证焊透件，接头处要留有0-2.5mm的间隙。
（2）V形坡口：用于板厚为6-30mm焊件的焊接，该坡口加工方便。
（3）X形坡口：用于板厚12-40mm焊件的焊接，由于焊缝两面对称，焊接应力和变形小。
（4）U形坡口：用于板厚20-50mm焊接的焊接、容易焊透、工件变形小。
2.焊缝的空间位置
按焊缝在空间位置不同，可分为平焊、立焊、横焊和仰焊等。平焊时操作方便、劳动条件好，生产率高、焊缝质量容易保证，对操作者的技术水平要求较低，所以应尽可能地采用平焊。仰焊最难焊接。
3.焊接工艺参数及其确定
焊接工艺参数是焊接时为保证焊接质量而选定的诸物理量的总称。手弧焊的焊接工艺参数主要包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊接层数等。
（1）焊条直径的选择：根据焊件的板厚国标标准规定的直径规格进行选择。工件厚时，可选择较粗焊条，平焊低碳钢时，可按下表选取取。
焊件厚度（mm）    2    3    4～5    6～12    >12
焊条直径(mm)    2    3.2    3.2～4    4～5    5-6
(2)焊接电流的确定：根据焊条直径选择焊接电流。焊接低碳钢时，按下面经验公式选择焊接电流：I=(30～50)d。应当指出，上式只提供一个大概的焊接电流范围，实际生产中，还要根据焊件厚度、接头形式、焊接位置、焊条种类等因素，通过试焊来调整和确定焊接电流大小。电流过小，易引起夹渣和末焊透；电流过大，易产生咬边、烧穿等缺陷。
（3）电弧电压：由电弧长度决定（即焊条焊芯端部与熔池之间的距离）。电弧长，电弧电压高，电弧燃烧不稳定；熔深减小，飞溅增加，且保护不良，易产生焊接缺陷；电弧短，电弧电压低。操作时采用短电弧，一般要求电弧长度不超过焊条直径。
（4）焊接速度：指焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间内完成的焊缝长度，手弧焊时，焊接速度由操作者凭经验来掌握。
五、对接平焊的操作技术
1.引弧
引燃并产生稳定电弧的过程称为引弧。引弧方法有敲击法和磨擦法两种。引弧时焊条提起动作要快，否则容易粘在工件上。如发生粘条、可将焊条左右摇动后拉开，若接不开，则要松开焊钳，切断焊接电路，待焊件稍冷后再作处理。
2.运条
焊接时，焊条应有三个基本运动；焊条向下送进，送进速度应与焊条的熔化速度相等。以便弧长维持不变；焊条沿焊接方向向前运动，其速度也就是焊接速度；横向摆动，焊条以一定的运动轨道周期地向焊缝左右摆动，以获得一定宽度的焊缝。这三个运动结合起来称为运条。
3.收尾
在焊缝焊完时，不应在焊缝尾处出现尾坑。如果收尾时立即拉断电弧、则会在焊缝尾部出现低于焊件表面的弧坑，所以焊缝的收尾不仅要熄弧，还要填满弧坑。一般的收尾方法有：划圈收尾法（即焊条停止向前移动，而朝一个方向旋转，自下而上地慢慢拉断电弧）、反复断弧收尾法和回弧收尾法等。
4.焊前的点固
为了固定两焊件的相对位置，焊前要在工件两端进行定位焊（通常称为点固）。点固后要把渣清理干净。若焊件较长，则可每隔200-300mm左右，点固一个焊点。
六、手弧焊常见的缺陷
1.气孔：焊件表面焊前清理不良，药皮受潮，焊接电流过小或焊接速度过快，使气体来不及逸出熔池。
2.咬边：焊接电流过大、电弧过长、运条方法不当等会形成咬边。
3.夹渣：接头清理不良、焊接电流过小，运条不适和多层焊时前道焊缝的熔渣未清除干净等易产生夹渣。
4.未焊透：焊接电流过小，焊接速度太快、坡口角度太小或装配间隙太小、电弧过长等易形成未焊透。
5.裂缝：不正确的预热和冷却，不合理的焊接工艺（如焊接次序）、钢的含硫量过高、气孔与夹渣的诱发等均会形成裂缝。
七、手弧焊的安全注意事项
1.防止触电：弧焊机外壳应接地，焊把与焊钳间应绝缘良好。
2.避免弧光烧伤：电弧中较强的紫外线与红外线对人体有害，操作者应穿好工作服，戴好面罩和手套后方可施焊。
3.防止烫伤：焊件在焊后必须用钳子夹持，应注意敲渣方向，避免熔渣烫伤。
4.注意通风：施焊场地要通风良好，防止或减少焊接时从焊条药皮中分解出来的有害气体。
5.保护焊机：焊钳切不可放置在工作台上、停止焊接时，应关闭电源。

气焊和气割

一、气焊的特点和应用
气焊是利用气体火焰作热源，来熔化母材和填充金属的一种焊接方法。最常用的是氧乙炔焊，即利用乙炔（可燃气体）和氧（助燃气体）混合燃烧时所产生氧乙炔焰，来加热熔化工件与焊丝，冷凝后形成焊缝的焊接的方法。
乙炔利用纯氧助燃，与在空气中相比，能大大提高火焰温度（约达3000℃以上）。它与电弧焊相比，气焊火焰的温度低，热量分散，加热速度缓慢，故生产率低，工件变形严重，焊接的热影响区大，焊接接头质量不高。但是气焊设备简单、操作灵活方便，火焰易于控制，不需要电源。所以气焊主要用于焊接厚度小于3mm以下的低碳钢薄板，铜、铝等有色金属及其合金，以及铸铁的焊补等。此外，也适用于没有电源的野外作业。
二、气焊的设备与工具以及辅助器具
气焊所用设备及管路系统见挂图或实物
1.氧气瓶
氧气瓶是贮存和运输高压氧气的容器。容积为40升，贮氧的最大压力为15兆帕（MPa）。按规定氧气瓶外表漆成天蓝色。并用黑漆标明“氧气”字样。
氧气的助燃作用很大，如在高温下遇到油脂，就会有自然燃爆炸的危险。所以应正确地使用和保管氧气瓶：放置氧气瓶必须平稳可靠，不应与其它气瓶混在一起；气焊工作地与其它火源要距氧气瓶5米以上；禁止撞击氧气瓶；严禁沾染油脂等。
氧气瓶口装有瓶阀，用以控制瓶内氧气进出，手轮逆时针方向旋转则可开放瓶阀，顺时针旋转则关闭。
2.减压器
减压器的作用是将高压氧气瓶中高压氧气减压至焊矩所需的工作压力（约0.1～0.3MPa）从焊接使用；同时减压器还有稳压作用，以保证火焰能稳定燃烧。减压器的构造和工作情况见挂图和实物，减压器使用时，先缓慢打开氧气瓶阀门，然后旋转减压器的调节手柄，待压力达到所需要时为止；停止工作时，先松开调节螺钉，再关闭氧气瓶阀门。
3.乙炔瓶
乙炔瓶是贮存和运输乙快的容器，其外形与氧气瓶相似，但其表面涂成白色，并用红漆写上“乙炔”字样。
在乙炔瓶内装有浸满丙酮的多孔性填料，丙酮对乙炔有良好的溶解能力，可使乙炔稳定而安全地贮存在瓶中，在乙炔瓶上装有瓶阀，用方孔套筒扳手启闭。使用时，溶解在丙酮中的乙炔就分离出来。通过乙炔瓶阀流出，而丙酮仍留在瓶内，以便溶解再次压入的乙炔，一般乙炔瓶上亦要安装减压器。
4.焊矩
焊矩是使乙炔和氧气按一定比例混合，并获得稳定气焊火焰的工具，焊矩的构造和外观见挂图与实物。常用的焊矩是低压焊矩或称射吸式焊矩，其型号有H01-2、H01-6、H01-12等多种，H—表示焊矩；01—表示射吸式；2、6、12等表示可焊接的最大厚度（mm）。
射吸式焊接包括：乙炔接头、氧气接头、手柄、乙炔阀门、氧气阀门、射吸式管、混合管、喷咀等组成。每把焊矩都配有5个不同规格的焊咀（1、2、3、4、5，数字小则焊咀孔径小），以适用不同厚度的工件的焊接。
5.辅助器具与防护用具
辅助器具有：通针、橡皮管、点火器、钢丝刷、手锤、锉刀等。
防护用具有：气焊眼镜、工作服、手套、工作鞋、护脚布等。
三、焊丝与焊剂
1.焊丝
焊丝是气焊时起填充作用的金属丝。焊丝的化学成分直接影响到焊接质量和焊缝的力学性能。各种金属焊接时，应采用相应的焊丝。在焊接低碳钢时，常用的气焊丝的牌号有H08和H08A等。焊丝的直径要根据焊件厚度来选择（见表）。焊丝使用前，应清除表面上的油脂和铁锈等。
焊丝直径与焊件厚度的关系（单位mm）
焊件厚度    0．5～2    2～3    3～5    5～10
焊丝直径    1～2    2～3    3～4    3～5
2．焊剂
焊剂在气焊时的作用是：保护熔池，减少空气的侵入，去除气焊时熔池中形成的氧化杂质；增加熔池金属的流动性。焊剂可预先涂在焊件的待焊处或焊丝上，也可在气焊过程中将高温的焊丝端部在盛装焊剂的器具中定时地沾上焊丝，再添加到熔池。
低碳钢气焊时一般不使用焊剂。在气焊铸铁﹑合金钢和有色金属时，则需用相应的焊剂。用于气焊铸铁﹑铜合金时的焊剂为硼酸﹑硼砂和碳酸钠等；用于焊接不锈钢的焊剂为101等。
四、气焊火焰（氧乙炔焰）
氧与乙炔混合燃烧所形成的火焰称为氧乙炔焰。通过调节氧气阀门和乙炔阀门，可改变氧气和乙炔的混合比例得到三种不同的火焰；中性焰、氧化焰和碳化焰。
1.中性焰
当氧气与乙炔的作用比为1～1.2时，所产生的火焰称为中性焰，又称为正常焰。它由焰芯，内焰和外焰组成，靠近焊咀处为焰芯，呈白亮色；其次为内焰。呈兰紫色，此处温度最高，约3150℃，距焰心前端2～4mm处，焊接时应用此处加热工件和焊丝，最外层为外焰，呈桔红色。
中性焰是焊接时常用的火焰，用于焊接低碳钢、中碳钢、合金钢、紫铜、铝合金等材料。
2.碳化焰
当氧气和乙炔的体积比小于1时，则得到碳化焰。由于氧气较少，燃烧不完全。整个火焰比中性焰长。且温度也较低，碳化焰中的乙炔过剩，适用于焊接高碳钢、铸铁和硬质合金材料。用碳化焰焊接其它材料时，会使焊缝金属增碳，变得硬而脆。
3.氧化焰
当氧气和乙炔的体积比大于1.2时，则形成氧化焰。由于氧气较多，燃烧剧烈，火焰长度明显缩短，焰心呈锥形，内焰几乎消失，并有较强的丝丝声，氧化焰中由于氧多。易使金属氧化，故用途不广，仅用于焊接黄铜，以防止锌的蒸发。
五、气焊的基本操作技术
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，右手拿焊丝气焊的基本操作有：点火、调节火焰、施焊和熄火等几个步骤。
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。
点火归，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.堆平焊波
（1）焊件准备
将焊件表面的氧化皮、铁锈、油污和脏物等用钢丝刷、砂布等进行清理，使焊件露出金属表面。
（2）焊缝起头
一般低碳钢用中性火焰，左向焊法。即将焊矩自左向右焊接，使火焰指向待焊部分，填充的焊丝端头位于火焰的前下方一起焊时，由于刚开始加热，焊矩倾斜角应大些（50～70）,有利于工件预热，且焊咀轴线投影与焊缝重合。同时在起焊处应使火焰往复运动，保证焊接区加热均匀。待焊件由红色熔化成白亮而清晰的熔池，便可熔化焊丝，而后立即将焊丝抬起，火焰向前均匀移动，形成新的熔池。
（3）正常焊接
为了获得优质而美观的焊缝和控制熔池的热量、焊矩和焊丝应作出均匀协调的运动；即沿焊件接缝的纵向运动；焊矩沿焊缝做横向摆动；焊丝在垂直焊缝方向送进并作上下移动。
（4）焊缝收尾
当焊到焊缝终点时，由于端部散热条件差，应减小焊矩与焊件的夹角。（20～30°），同时要增加焊接速度和多加一些焊丝，以防熔池扩大，形成烧穿。
六、气割
气割是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧气流，使其燃烧并放出热量实现切割的方法，它与气焊是本质不同的过程，气焊是熔化金属，而气割是金属在纯氧中燃烧。
1.金属氧气切割的条件
（1）金属材料的燃烧点必须低于其熔点，这是金属氧气切割的基本条件，否则切割是金属先熔化而变为熔割过程，使割口过宽也不整齐。
（2）燃烧生成的金属氧化物的熔点，应低于金属本身的熔点，同时流动性要好，否则切割过程不能正常进行。
（3）金属燃烧时释放大量的热，而且金属本身的导热性要低。
只有满足上述条件的金属材料才能进行气割，如纯铁、低碳钢、中碳钢、普通钢、合金钢等。高碳钢、铸铁、高合金钢、铜、铝等有色金属与合金均难进行气割。
2.气割过程
气割时用割矩代替焊矩，其余设备与气焊相同，割矩的外形与结构见实物。气割时先用氧乙炔火焰将割口附近的金属预热到燃点（约1300℃,呈黄白色），然后打开割矩上的切割氧气阀门，高压氧气射流使高温金属立即燃烧，生成的氧化物（即氧化铁、呈熔融状态）同时被氧气流吹走。金属燃烧产生的热量和氧乙炔火焰一起又将邻近的金属预热到燃点，沿切割线以一定的速度移动割矩，即可形成割口。

电阻焊与钎焊

一、电阻焊
1.电阻焊的特点及应用
电阻焊是压焊的主要焊接方法。电阻焊是将焊件组合后，通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行的焊接方法。
电阻焊的主要特点是：焊接电压很低（1～12V）、焊接电流很大（几十～几千安培），完成一个接头的焊接时间极短（0.01～几秒），故生产率高；加热时，对接头施加机械压力，接头在压力的作用下焊合；焊接时不需要填充金属。
电阻焊的应用很广泛，在汽车和飞机制造业中尤为重要，例如新型客机上有多达几百万个焊点。电阻焊在宇宙飞行器、半导体器件和集成电路元件等都有应用。因此，电阻焊是焊接的重要方法之一。
电阻焊按工艺方法不同分为点焊、缝焊和对焊（见挂图）。这里仅介绍点焊。

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