考点6 焊接基础知识 《金属加工基础》 山东省（春季高考）机械制造类 知识讲解

山东省（春季高考）机械类 金属加工 复习讲义 2—1 焊接基础知识 【考纲要求】 （1）了解焊接的定义、分类、特点及应用。 （2）了解焊条电弧焊常用焊接设备。 （3）理解焊接的安全文明操作规程，了解焊接的环境保护要求。了解机床的分类及其型号， 【知识和技能要点】 考点1 焊接的定义、分类、特点及应用 1．焊接的定义：焊接是指通过加热或加压或同时加热加压，并且用或不用填充材料使工件达到接合的一种工艺方法。如图所示，焊件经焊接后形成的接合部分称为焊缝；被焊的焊件称为母材；两个件的连接处称为焊接接头。 2．焊接的分类：焊接方法很多，通常分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 （1）熔焊：将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法，称为熔焊。 （2）压焊：焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的焊接方法，称为压焊。 （3） 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焊接方法，称为钎焊。 3．焊接的特点 （1）焊接能够减轻结构重量，节省金属材料，接头密封性好。焊接与传统的铆接方法相比，一般可以节省金属材料15%~20％。 （2）焊接能够制造双金属结构。可以对不同金属材料的零件进行对焊、摩擦焊等；还可以制造复合层容器，以满足高温设备、高压设备、化工设备等的特殊性能要求。 （3）焊接能够化大为小，也能实现以小拼大。在制造形状复杂的结构件时常常先把金属材料加工成较小的部分，然后用逐步装配焊接的方法实现以小拼大。对于大型结构如船体等，其制造过程就是以小拼大。 （4）焊接结构强度高。在多数情况下焊接接头能达到与母材等强度，甚至高于母材强度，因此，焊接结构的产品质量比铆接要好。目前焊接已基本上取代了铆接结构件。 （5）焊接过程产生的噪声较小，工人劳动强度较低，生产率较高，易于实现机械化与自动化。 （6）由于焊接是一个不均匀的加热过程，因此，焊接后会产生焊接应力与焊接变形。如果在焊接过程中采取合理的措施，可以消除或减轻焊接应力与变形。 4．焊接的特点及应用 （1）手弧焊：手弧焊设备简单、轻便，操作灵活。可以应用于维修及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以达到的部位的焊接。手弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金。 （2）钨极气体保护电弧焊：钨极气体保护电弧焊是一种不熔化极气体保护电弧焊，是利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。焊接过程中钨极不熔化，只起电极的作用。同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气作保护（国际上通称为TIG焊）。钨极气体保护电弧焊由于能很好地控制热输入，所以它是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。这种方法几乎可以用于所有金属的连接，尤其适用于焊接铝、镁这些能形成难熔氧化物的金属以及钛和锆这些活泼金属。这种焊接方法的焊缝质量高，但与其它电弧焊相比，其焊接速度较慢。 （3）熔化极气体保护电弧焊：熔化极气体保护电弧焊是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来进行焊接的。熔化极气体保护电弧焊通常用的保护气体有：氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊（在国际上简称为MIG焊）；以惰性气体与氧化性气体（O2、CO2）混合气为保护气体时，或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时，或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时，统称为熔化极活性气体保护电弧焊（在国际上简称为MAG焊）。熔化极气体保护电弧焊的主要优点是可以方便地进行各种位置的焊接，同时也具有焊接速度较快、熔敷率高等优点。熔化极活性气体保护电弧焊可适用于大部分主要金属，包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金。利用这种焊接方法还可以进行电弧点焊。 （4）等离子弧焊：等离子弧焊也是一种不熔化极电弧焊。它是利用电极和工件之间地压缩电弧（叫转发转移电弧）实现焊接的，其所用的电极通常是钨极。产生等离子弧的等离子气可用氩气、氮气、氦气或其中二者之混合气。同时还通过喷嘴用惰性气体保护。焊接时可以外加填充金属，也可以不加填充金属。等离子弧焊焊接时，由于其电弧挺直、能量密度大、因而电弧穿透能力强。等离子弧焊焊接时产生的小孔效应，对于一定厚度范围内的大多数金属可以进行不开坡口对接，并能保证熔透和焊缝均匀一致。因此，等离子弧焊的生产率高、焊缝质量好。但等离子弧焊设备（包括喷嘴）比较复杂，对焊接工艺参数的控制要求较高。钨极气体保护电弧焊可焊接的绝大多数金属，均可采用等离子弧焊接。与之相比，对于1mm以下的极薄的金属的焊接，用等离子弧焊可较易进行。 （5）管状焊丝电弧焊：管状焊丝电弧焊也是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧为热源来进行焊接的，可以认为是熔化极气体保护焊的一种类型。所使用的焊丝是管状焊丝，管内装有各种组分的焊剂。焊接时，外加保护气体，主要是CO2。焊剂受热分解或熔化，起着造渣保护溶池、渗合金及稳弧等作用。管状焊丝电弧焊除具有上述熔化极气体保护电弧焊的优点外，由于管内焊剂的作用，使之在冶金上更具优点。管状焊丝电弧焊可以应用于大多数黑色金属各种接头的焊接。“管状焊丝””即现在所说的“药芯焊丝”。 （6）电阻焊：电阻焊以电阻热为能源的一类焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。通常使用较大的电流。为了防止在接触面上发生电弧并且为了锻压焊缝金属，焊接过程中始终要施加压力。进行这一类电阻焊时，被焊工件的表面善对于获得稳定的焊接质量是头等重要的。因此，焊前必须将电极与工件以及工件与工件间的接触表面进行清理。 点焊、缝焊和凸焊的特点在于焊接电流（单相）大（几千至几万安培），通电时间短（几周波至几秒），设备昂贵、复杂，生产率高，因此适于大批量生产。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板组件。各类钢材、铝、镁等有色金属及其合金、不锈钢等均可焊接。 （7）电子束焊：电子束焊是以集中的高速电子束轰击工件表面时所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接时，由电子枪产生电子束并加速。常用的电子束焊有：高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。前两种方法都是在真空室内进行。焊接准备时间（主要是抽真空时间）较长，工件尺寸受真空室大小限制。电子束焊与电弧焊相比，主要的特点是焊缝熔深大、熔宽小、焊缝金属纯度高。它既可以用在很薄材料的精密焊接，又可以用在很厚的（最厚达300mm）构件焊接。所有用其它焊接方法能进行熔化焊的金属及合金都可以用电子束焊接。主要用于要求高质量的产品的焊接。还能解决异种金属、易氧化金属及难熔金属的焊接。但不适于大批量产品。 （8）激光焊：激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。这种焊接方法通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊优点是不需要在真空中进行，缺点则是穿透力不如电子束焊强。激光焊时能进行精确的能量控制，因而可以实现精密微型器件的焊接。它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。 （9）钎焊：钎焊的能源可以是化学反应热，也可以是间接热能。它是利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料，经过加热使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料吸到接头接触面的间隙内，润湿被焊金属表面，使液相与固相之间互扩散而形成钎焊接头。因此，钎焊是一种固相兼液相的焊接方法。钎焊加热温度较低，母材不熔化，而且也不需施加压力。但焊前必须采取一定的措施清除被焊工件表面的油污、灰尘、氧化膜等。这是使工件润湿性好、确保接头质量的重要保证。钎料的液相线湿度高于450℃而低于母材金属的熔点时，称为硬钎焊；低于450℃时，称为软钎焊。根据热源或加热方法不同钎焊可分为：火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、电阻钎焊等。钎焊时由于加热温度比较低，故对工件材料的性能影响较小，焊件的应力变形也较小。但钎焊接头的强度一般比较低，耐热能力较差。钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、铜等金属材料，还可以连接异种金属、金属与非金属。适于焊接受载不大或常温下工作的接头，对于精密的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用。 考点2 焊接的安全文明操作规程 1．电焊工必须经过培训，考试合格持证上岗。 2．明火作业必须履行审批手续，并配备看火人、灭火器、灭火水。 3．电焊机必须在开关箱中设置专用漏电保护器和牢固接地。 4．电焊工应戴安全帽、绝缘手套，穿绝缘鞋、戴护目镜；高处作业应系安全带、穿绝缘防滑鞋，下挂接火盆；电焊机应用绝缘材料垫起，并一次侧线不超过5m，二次侧线不超过30m，双线必须到位；严禁用主体钢筋、架子管、设备做回路地线。 5．焊钳、把线、电焊机、开关箱必须绝缘良好，拆装电源线、开关箱、电焊机应由持证电工进行，并应绝缘良好；在潮湿环境作业应脚下垫干木板或绝缘板、橡胶板。 6．焊接带电的设备应先切断电源，焊接有压力的容器或管道前应卸压，并使用安全电压（12V）做照明电源。 7．存放过易燃、易爆和有害物质的容器、管道施焊前应打开孔盖、充分通风并清理干净后进行。 8．电弧、气割和清渣时应戴护目镜，雷雨天气应停止作业。 9．施焊现场应无易燃、易爆危险品，不能挪开时应采取有效的隔离措施。 10．工作结束应切断电源，锁好开关箱，确认无火险时方可离开。 考点3 焊接的环境保护要求 1．焊接作业区风速：当手工电弧焊超过8m/s（五级风）、气体保护电弧焊及药芯焊丝电弧焊超过2m/s时，应设防风棚或采取其它防风措施。制作车间内焊接作业区有穿堂风或鼓风机时，也应按以上规定设挡风装置。 2．焊接作业区的相对湿度不得大于90％。 3．当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时，应采取加热去湿除潮措施。 4．焊接作业区环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于二倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到15℃以上后方可施焊，且在焊接过程中均不应低于这一温度。实际加热温度应根据构件构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性、焊接材料熔敷金属扩散氢含量、焊接方法和焊接热输入等因素确定，其加热温度应高于常温下的焊接预热温度，并由焊接技术责任人员制订出作业方案经认可后方可实施。作业方案应保证焊工操作技能不受环境低温的影响，同时对构件采取必要的保温措施。 5．焊接作业区环境温度低于0℃时，低合金钢和不锈钢是不允许焊接作业；但可以采取保温升温和防风措施，保证焊接作业区环境温度不低于5℃时，就可进行焊接作业。 【练习题】 一、单项选择题 1．若工件承受交变载荷或冲击载荷，易采用( )。 A.碱性焊条 B.酸性焊条 C. E4303 D.都可以 2．操作最方便、生产率高，并能够保证焊接质量的是 ( )。 A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊 3．以下焊接类型中，属于压焊的是( )。 A.电弧焊 B.氩弧焊 C.CO2焊 D.摩擦焊 4．用直流电源焊接时，正接是指( )。 A.工件接电源正极，焊条接电源负极 B.工件接电源负极，焊条接电源正极 C.工件接地，焊条接电源正极 D.工件和焊条接同一极 5．焊缝预留间隙的目的是 ( )。 A.防止焊漏 B.防止焊瘤 C.保证焊透 D.防止烧穿 6．焊条电弧焊操作中，运条时，焊条与工件应成 ( )。 A.50°~60° B.60°~70° C.70°~80° D.80°~90° 7．手工电弧焊电弧长度一般不超过 ( )。 A. 2~4mm B. 3~6mm C. 0.1~0.4mm D. 1~2mm 8．焊条中焊芯的作用是( )。 A.导电和填充材料 B.稳定电弧 C.产生保护性气体 D.添加化学元素 9．焊条电弧焊时，焊接电源种类应该根据( ) 选择。 A.焊条直径 B.焊接材质 C.焊条性质 D.焊件厚度 10．焊接过程中需要焊工调节的参数是( )。 A.焊接电源 B.药皮类型 C.焊接电流 D.焊接位置 11．焊接时，焊条作摆动的目的( )。 A.控制熔化金属的流动和得到必要的焊缝宽度 B.控制熔化金属的流动和减少飞溅 C.減少飞溅和得到必要的缝宽度 D.减少焊接飞溅及焊接缺陷 12．下列选项中不是焊前预热的作用与目的( )。 A.降低焊后冷却速度，减小淬硬倾向 B.有利于扩散氢的逸出 C.防止夹渣 D.防止冷裂纹 13．焊条电弧焊立焊操作时，运条方法采用月牙形或 ( )横向短弧操作方法 。 A.斜三角形 B.圆圈形 C.锯齿形 D.直往复线 14．按规定参数烘干焊条、焊剂是防止＿的措施之一 ( )。 A.夹渣 B.气孔 C.热裂纹 D.未焊透 15．可以提高焊接电弧稳定性的方法是( )。 A.减小焊接电流 B.减小弧长 C.采用交流电源 D.在焊条药皮中加入氯化物 16．不会影响焊接电弧稳定性的因素是( )。 A.焊接电流的种类 B.电源空载电压 C.焊条药皮 D.焊接速度 17．中厚板对接接头中，最常用的坡口形式是坡口( )。 A.V形 B.K形 C.U形 D.双U形 18．焊件钝边的作用是 ( )。 A.保证焊透 B.防止烧穿 C.便于清渣 D.保证成形 19．焊条电弧焊通常根据决定焊接电源种类( )。 A.焊件厚度 B.焊件的成分 C.焊条类型 D.焊件的结构 20．焊接后，沿焊趾的母材部位产生的沟槽和凹陷叫( )。 A.未熔会 B.弧坑 C.咬边 D.气孔 21．焊接过程中，烧穿产生的根本原因是( )。 A.电压过高 B.电流过大 C.焊件加热不够 D.焊接速度过快 22．属于运条的基本动作的是( )。 A.焊条送进 B.引弧 C.收尾 D.划擦 23．一般情况下，焊件的厚度大于时，用焊条电弧焊焊接，就需要开坡口焊接( )。 A. 2mm B. 4mm C. 6mm D. 1mm 24．焊接接头的4种基本形式不包括接头( )。 A.对接 B.卷边 C.搭接 D.角接 25．当焊件厚度较大，只能单面焊接时，为提高生产率，可采用( )坡口 。 A.V形 B.U形 C.I形 D.K形 26．适用于碱性焊条的是收尾法( )。 A.回焊 B.反复断孤 C.划圈 D.直接拉断电弧 27．焊缝收尾时若弧坑过深易产生的缺陷是( )。 A.气孔 B.裂纹 C.夹渣 D.未熔合 28．碱性焊条若采用反复断弧收尾法，易产生的缺陷是( )。 A.气孔 B.裂纹 C.夹渣 D.未熔合 29．电焊机的代号AX1-500中数字“500”的含义是( )。 A．额定焊接电流500A B．额定输出电压500V C．额定输出功率500W D．额定工作时间周期500S 30．焊接速度是( )速度。 A.焊条沿轴线向熔池方向的送进 B.焊条的横向摆动 C.焊条沿着焊接方向的移动 D.焊条的综合运动 二、简答题 1．简述焊接的特点。 2．焊条电弧焊使用的焊条的组成及各部分作用？ 【答案】 一、单项选择题 1.A 2.A 3.D 4．A 5. A 6. C 7. A 8. A 9.C 10.C 11. A 12. C 13.C 14.B 15.B 16.D 17.A 18.B 19.C 20.C 21.B 22.A 23.C 24.B 25.B 26.A 27.B 28.A 29.A 30.C 二、简答题 1.(1）焊接能够减轻结构重量，节省金属材料； （2）焊接能够制造双金属结构；可以对不同的零件进行对焊、摩擦焊等； （3）焊接能够化大为小，也能实现以小拼大； （4）焊接结构强度高； （5）焊接过程的噪声小，人工劳动强度较低，生产效率高，易于实现机械化与自动化； （6）焊接件易产生变形和开裂。 2．手工焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。 （1）焊芯的作用：传导焊接电流，产生电弧并维持电弧和作为填充金属； （2）药皮的作用：①保证焊接电弧的稳定燃烧；②想焊缝金属渗入合金元素，提高焊缝金属的力学性能；③改善焊接工艺性能，有利于各种空间位置焊接；④使焊缝金属顺利脱氧、脱硫、脱磷、去氢等；⑤保护熔池与熔滴不受空气侵入。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $