3-2 常用焊接方法（课件）《机械制造工艺基础》上好课（劳动版·第八版）

《机械制造工艺基础》（劳动版)第八版 上好课—中职专业课 第三章 焊接 3-2 常用焊接方法 教学目标 知识目标 1.能说出焊条电弧焊的定义、原理及常用设备。 2.能识别酸性焊条与碱性焊条的特点及选用原则。 3.能描述氩弧焊和二氧化碳气体保护焊的特点及应用。 4.能简述气焊与气割的原理及主要工具。 能力目标 1.通过图示分析，理解焊接回路、电弧形成及焊接过程。 2.通过对比分析，区分不同焊接方法的优缺点。 情感目标 1.培养规范操作、安全焊接的职业意识。 2.养成认真听讲、积极思考、参与互动的学习习惯。 教学引入 - 这些金属零件是如何连接在一起的？ - 焊接有哪些常见方法？ - 焊接在制造中有什么作用？ 一、焊条电弧焊：定义与应用 利用电弧作为热源，手工操纵焊条进行焊接的方法。 应用:应用广泛，是最基本、最常用的焊接方法之一。 优点: - 设备简单，操作灵活方便。 - 对焊接接头的装配要求较低。 - 可在各种空间位置进行焊接。 知识讲授：焊条电弧焊 知识讲授：焊条电弧焊：焊接原理 原理：焊接回路 由弧焊电源、电缆、焊钳、焊条、焊件、电弧构成的闭合回路。 焊接回路是实现能量转换和传输的基础。 知识讲授：原理：焊接过程 1.引弧:使焊条与焊件接触后迅速拉开，产生电弧。 2.熔化:电弧高温使焊条和焊件局部熔化，形成熔池。 3.冶金反应:焊条药皮熔化分解，与熔池金属发生物理化学作用（如脱氧、脱硫、合金化等）。 4.冷却结晶:熔池金属冷却结晶，形成焊缝。 知识讲授：弧焊电源：弧焊变压器 俗称“交流焊机”。 特点:结构简单、成本低、使用可靠、维修方便，但电弧稳定性较差。 适用于酸性焊条的焊接。 知识讲授：弧焊电源：弧焊整流器 俗称“直流焊机”。 特点:噪音小、空载损耗小、电弧稳定性好，可提供直流电源。适用于各种类型焊条，特别是碱性焊条。 知识讲授：弧焊电源：逆变弧焊电源 新一代弧焊电源。 特点:体积小、重量轻、高效节能、电弧稳定性好、控制性能优良，是发展方向。 是目前最先进、最主流的弧焊电源。 知识讲授： 焊接工具 焊钳:用于夹持焊条和传导焊接电流。常用规格有300A和500A。 电缆:连接弧焊电源和焊钳、焊件，传导焊接电流。电缆需根据焊接电流大小选择合适的截面积。 面罩：保护焊工的眼睛和面部免受弧光、熔渣飞溅的伤害。分为手持式和头盔式。 自动变光面罩能有效保护视力，提高操作便利性。 知识讲授：焊接工具：辅助工具 敲渣锤:敲除焊缝表面的熔渣。 钢丝刷:清理焊缝表面及焊件坡口两侧的铁锈、油污等。 焊条烘干箱/保温筒:用于烘干和保存焊条，保持其干燥（尤其对碱性焊条至关重要）。 知识讲授：焊条组成 焊芯作用: 1.作为电极，传导电流，产生电弧。 2.熔化后作为填充金属，与母材熔合形成焊缝。 药皮作用: 1.机械保护:产生气体和熔渣，隔绝空气。 2.冶金处理:脱氧、脱硫、脱磷，添加合金元素。 3.改善工艺性能:稳弧、减少飞溅、易于脱渣。 药皮是决定焊条焊接性能的关键。 知识讲授：焊条分类：按用途 - 非合金钢焊条 - 低合金钢焊条 - 不锈钢焊条 - 堆焊焊条 - 铸铁焊条 - 铜及铜合金焊条 - 铝及铝合金焊条 - 镍及镍合金焊条 知识讲授：焊条分类：按熔渣特性 -酸性焊条:熔渣以酸性氧化物（如SiO₂、TiO₂）为主。 -碱性焊条:熔渣以碱性氧化物（如CaO）和氟化物（如CaF₂）为主。 这是焊条分类最重要的方法之一。 知识讲授：酸性焊条特点 优点:工艺性能好（稳弧、飞溅小、脱渣易），交、直流均可使用。 缺点:力学性能较低，脱氧、脱硫能力较弱，焊缝塑性和韧性较低。 应用:适用于一般结构件的焊接。 知识讲授：碱性焊条特点 优点:力学性能高（强度、韧性、抗裂性好），脱氧、脱硫能力强，低温韧性好。 缺点:工艺性能较差，对铁锈、油污敏感，通常采用直流反接。 应用:适用于重要结构件的焊接。 知识讲授：焊条选用原则 1.考虑焊件性能:重要结构用碱性焊条，一般结构用酸性焊条。 2.考虑工作条件:特殊环境选用专用焊条。 3.考虑工艺性:技术不熟练或不利条件下宜选用酸性焊条。 4.考虑经济性:满足要求下尽量选用成本较低的酸性焊条。 基本原则是‘等强度’和‘同成分’。 知识讲授：工艺参数 焊条直径选择原则:主要根据焊件厚度、焊接位置和焊接层次来选择。焊件越厚，焊条直径越大。立焊、横焊、仰焊时，应选用较小直径的焊条。 焊缝空间位置 分类:平焊、立焊、横焊、仰焊。 特点:平焊最易操作，质量最易保证；仰焊最难，对焊工技能要求最高。 知识讲授：工艺参数 焊接速度 单位时间内完成的焊缝长度。 影响:速度过快，易产生未焊透；速度过慢，变形增大。 应保持适当且均匀的焊接速度。 知识讲授：工艺参数 焊接电流 定义:决定电弧的热量和熔深。 选择原则:主要根据焊条直径确定，可参考经验公式 I = 10d²。立焊、仰焊电流应比平焊小10%-20%。 电流过大易烧穿，过小则易产生未焊透。 电弧电压 定义:由电弧长度决定，弧长越长，电压越高。 选择原则:通常采用短弧焊，以保证焊缝质量，减少飞溅。 通常弧长应小于等于焊条直径。 知识讲授：工艺参数 接头形式 分类: 对接接头、角接接头 T形接头、搭接接头 坡口形式 分类:I形坡口、Y形坡口、X形坡口、U形坡口等。 作用:用于保证厚板的焊透。 坡口设计直接影响焊接质量和效率。 知识讲授：工艺参数 电源种类和极性 -直流正接:焊件接正极，适用于厚板。 -直流反接:焊件接负极，适用于薄板、有色金属、碱性焊条。 -交流:主要用于酸性焊条。 碱性焊条必须使用直流反接。 知识讲授：二、气体保护电弧焊 定义:利用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。 优点:焊接质量好，效率高，变形小，易于实现自动化，焊接过程无熔渣，明弧可见。 知识讲授：氩弧焊 特点 优点:电弧稳定，飞溅小，焊缝成型美观，质量高，无熔渣。 缺点:成本较高，设备复杂，对风敏感，室外作业需防风措施。 应用 适用于焊接铝、镁、钛及其合金，以及不锈钢、耐热钢等重要结构。是焊接高质量有色金属的首选方法。 知识讲授：氩弧焊 分类 - 不熔化极氩弧焊（TIG）: 电极是钨极，不熔化，需另加填充金属。 - 熔化极氩弧焊（MIG）: 电极是焊丝，自身熔化作为填充金属。 TIG焊主要用于打底和薄件焊接，MIG焊效率更高。 知识讲授：二氧化碳气体保护焊 原理 利用CO₂气体作为保护气体，以连续送进的焊丝作为电极，靠电弧熔化焊丝和母材形成焊缝。CO₂气体在高温下分解，起到保护作用。 优缺点 优点:成本低，生产效率高，焊接变形小。 缺点:焊缝成形较差，飞溅较多，电弧辐射强，不能焊接有色金属，不宜在有风的环境下施焊。 知识讲授：二氧化碳气体保护焊 应用 作为目前工业界应用最广泛的高效焊接方法之一，CO₂焊凭借其独特的冶金特性与工艺优势，成为了连接黑色金属结构的关键技术，覆盖了从精密构件到重型装备的全维度制造需求。 广泛用于焊接低碳钢和低合金高强度钢，如车辆制造、工程机械、农业机械、钢结构等行业。 知识讲授：三、气焊 原理 利用可燃气体（如乙炔）与助燃气体（氧气）混合燃烧产生的火焰作为热源，熔化焊件和焊丝进行焊接。 气焊加热均匀，变形小，但热量集中性差，效率低。 知识讲授：三、气焊 设备及工具 -气瓶:氧气瓶、乙炔瓶。 -减压器:降低并稳定气体压力。 -焊炬:混合气体并产生火焰的工具。 -胶管:氧气胶管（蓝色）、乙炔胶管（红色）。 - 氧气胶管为蓝色，乙炔胶管为红色。 知识讲授：焊炬 作用 控制和调节可燃气体与氧气的混合比例及流量，点燃并产生稳定的焊接火焰。常用的是射吸式焊炬。 知识讲授：气割 原理 利用气体火焰将金属预热到燃点，然后喷射高纯度、高速度的切割氧，使金属剧烈燃烧，并将燃烧生成的熔渣吹除，从而实现切割。气割的实质是金属在纯氧中的燃烧过程。 三阶段过程 1.预热:用预热火焰将割件切口处预热到燃点。 2.燃烧:喷射切割氧，使已预热的金属发生剧烈的氧化燃烧。 3.吹渣:燃烧生成的熔渣被高速切割氧流吹走，形成切口。 三个过程连续进行，形成切口。 知识讲授：气割 知识讲授：气割 设备及工具 与气焊基本相同，只需将焊炬更换为割炬。割炬增加了切割氧通道和切割氧调节阀。割炬的核心是增加了切割氧通道。 传动部分 知识点背诵 一、焊条电弧最常用，酸碱性要分清； 氩弧美观成本高，CO₂便宜飞溅多； 气焊熔化气割烧，三个阶段要记牢。 师生互动 问题 某机械加工厂接到一个焊接任务，需要为这个任务选择合适的焊接方法，并说明理由。 任务 ：焊接一批低合金钢厚板（厚度12mm）建筑结构件，要求成本低、效率高、焊接变形小，但车间通风条件一般。 结论 二氧化碳气体保护焊 1. 成本低：CO₂气体价格便宜，容易获取，焊接成本比氩弧焊低。 2. 效率高：焊接速度快，适合大批量生产。 3. 焊接变形小：热输入集中，焊件变形较小。 4. 适用范围：低合金钢是CO₂焊的常用材料。 单项选择题 1.关于焊条电弧焊的焊接回路，下列组成正确的是（ ） A.弧焊电源、电缆、焊钳、焊条、焊件、焊接电弧 B.弧焊电源、电缆、焊钳、焊条、焊件、熔池 C.弧焊电源、电缆、焊钳、焊丝、焊件、焊接电弧 D.弧焊电源、电缆、焊钳、焊丝、焊件、熔池 正确答案：A 焊条电弧焊的焊接回路由弧焊电源、电缆、焊钳、焊条、焊件和焊接电弧组成，其中焊接电弧是负载。 课后练习 单项选择题 2.下列哪种焊接方法的焊条药皮中含有氟化钙（CaF₂），且焊接时需采用直流反接（ ） A.酸性焊条电弧焊 B.碱性焊条电弧焊 C.氩弧焊 D.二氧化碳气体保护焊 正确答案：B 碱性焊条熔渣以碱性氧化物和氟化钙为主，氟石不利于电弧稳定，必须采用直流反极性方式焊接。 课后练习 单项选择题 3.关于二氧化碳气体保护焊的不足，下列说法错误的是（ ） A.使用大电流焊接时飞溅较多 B.很难用交流电源焊接 C.不能焊接铝合金 D.焊接成本高 正确答案：D 二氧化碳气体保护焊的优点是焊接成本低，而不是成本高。其不足包括大电流时飞溅多、难用交流电源、不宜有风、不能焊接有色金属等。 课后练习 简述酸性焊条和碱性焊条的主要区别。 课后练习 （1）熔渣成分不同：酸性焊条熔渣以酸性氧化物（SiO₂、TiO₂、Fe₂O₃）为主；碱性焊条熔渣以碱性氧化物（CaO）和氟化钙（CaF₂）为主。 （2）工艺性能不同：酸性焊条焊接工艺性能好，容易引弧，电弧稳定，脱渣性好；碱性焊条工艺性能差，引弧困难，电弧稳定性差。 （3）力学性能不同：酸性焊条焊缝金属力学性能较低；碱性焊条焊缝金属力学性能和抗裂性能均较好。 （4）对铁锈、水分敏感性不同：酸性焊条对铁锈、水不敏感；碱性焊条对铁锈、水分敏感，焊前需清理干净并烘干焊条。 （5）电源要求不同：酸性焊条交直流均可；碱性焊条一般需采用直流反接。 课堂小结 1. 简述焊条电弧焊的焊接原理。 2. 列表对比酸性焊条与碱性焊条的特点（至少4个方面）。 3. 简述气割的三阶段，并说明各阶段的作用。 课后作业 感谢观看 Lavf59.16.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.64 $