单元3 焊接（课件）《机械基础》上好课（苏教版·凤凰职教）

《机械基础》（苏教版·凤凰职教） 上好课—中职专业课 模块八 热加工方法 单元3 焊接 教学目标 知识目标 1.掌握焊接定义与特点；理解焊条组成（焊芯+药皮）及酸性/碱性焊条区别； 2.熟悉焊接接头四种基本形式；掌握焊条直径、焊接电流等工艺参数选择原则； 能力 目标 1.能根据焊件厚度初步选择焊条直径与焊接电流； 2.能识读基本焊缝符号；能说出焊条电弧焊安全操作规程并完成焊前安全检查； 情感 目标 1.树立"安全第一、规范操作"的职业意识； 2.认识焊接工艺在大国重器中的应用价值，培养严谨细致的工匠精神。 教学引入 港珠澳大桥钢结构车间，焊接机器人正在作业 世纪工程的连接秘密 港珠澳大桥几十万吨钢结构，靠什么连成整体？ 为什么不用螺栓或铆钉，而要用焊接？ 焊接过程中火花四溅，可能藏着哪些风险？ 教学引入 思考：焊接到底是什么？ 把两块钢板加热到熔化，让它们的原子互相"钻进"对方，冷却后就变成一块整体——这就是焊接的核心思想。 带着三个问题进入今天的学习： 焊接相比铆接、铸造，优势在哪里？ 焊工在车间作业，要防范哪几类危险？ 同样是焊接，为什么有焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊这么多方法？ 知识讲授：焊接的定义 焊接：通过加热、加压或两者并用，使用或不用填充材料，使焊件达到原子间结合的加工方法。 三个关键要素 加热：使金属熔化或达到塑性状态 加压：使接触面紧密贴合（如压焊） 填充材料：焊条、焊丝等，可使用也可不用 知识讲授：焊接的特点 对比对象 传统工艺 焊接的优势 vs 铆接 需要大量铆钉、连接板 节省大量金属材料，减轻结构质量 vs 铸造 需制木模、砂型、熔炼浇铸 工序简单，生产周期短 材料选择 整体材料性能一致 不同部位可选用不同强度、耐磨、耐蚀、耐高温材料 知识讲授：焊接的应用领域 钢结构车间，多台焊接机器人同步作业 焊接无处不在 钢结构：厂房、超高层、体育场馆 船舶：船体甲板、管道系统 桥梁：钢箱梁、斜拉索锚具 航空航天：机身、火箭贮箱 压力容器：锅炉、储罐、管道 汽车制造：车身底盘、排气系统 知识讲授：电气焊安全作业知识 知识讲授：焊接安全（一）：预防触电 焊机空载电压可达60~90V，远超安全电压，触电是焊接作业头号杀手。 焊机外壳必须接地或接零 发生触电先切断电源，再施救；昏迷者实施人工呼吸并等待专业救援 一般场所安全电压≤36V 容器内、高空、潮湿场所安全电压≤12V 工作服、手套、绝缘鞋保持干燥 潮湿场地作业必须垫干燥木板或绝缘橡胶板 推拉电源闸刀、接触带电体必须单手操作 安全电压两级红线 36V / 12V 一般场所：36V 金属容器内、高空、潮湿环境：12V 口诀：先断电、后救人；单手拉闸、脚踩绝缘。 知识讲授：（二）预防火灾与爆炸 焊接火花可飞溅 10 米以外，必须从源头清除火源。 焊前清除场地，易燃易爆物移至10 m 以外 带压设备必须先卸压、开孔、清洗后再焊；密闭容器严禁焊接 被油污、化学品污染的设备要彻底清洗，审批动火 容器内焊炬与焊工同时进出，严禁焊炬留在容器内人离开 焊条头、焊件不乱扔，远离易燃物 离开现场必须关闭气源、电源，熄灭火种 三条绝对红线 ① 严禁带压焊接 　必须卸压、开孔、清洗 ② 严禁密闭容器焊接 　防止混合气爆炸 ③ 严禁焊炬留人走 　焊炬与焊工同进同出 知识讲授：（三）防毒尘 · 防弧光 防护烟尘与有害气体 场地通风良好，配备焊接排烟净化系统 合理布局，避免多名焊工拥挤作业 优先采用自动、半自动焊，减少手工暴露 防护弧光辐射 必须佩戴合格电焊面罩，面罩耐热、不导电、不漏光 穿白色帆布工作服，反射弧光、保护皮肤 多人作业设置防护屏；定位焊佩戴护目镜 知识讲授：（四）特殊环境作业 作业环境 关键安全要求 高处焊接 高血压、心脏病、酒后禁止；系安全带、地面监护；六级风及雨雪雾天禁止；气瓶焊机放地面。 容器内焊接 先弄清内部情况；隔离外接管路、清洗污染物；专人监护不得离岗；用压缩空气通风（严禁氧气通风）；垫绝缘垫防触电。 露天 / 野外 夏季搭防雨棚凉棚；注意风向防飞溅伤人；雨雪天停止露天焊；气瓶防晒；冬季减压阀冻结只能热水解冻，严禁火烤。 知识讲授：焊条电弧焊的工作原理 焊条与焊件间引燃电弧，电弧热局部熔化母材和焊条端部，焊条熔滴进入熔池。电弧沿焊缝前移，熔池冷却结晶，形成连续焊缝。 四个过程 引燃电弧 母材与焊条端部熔化形成熔池 焊条熔滴过渡进入熔池 熔池冷却结晶形成焊缝 知识讲授：焊条的结构 焊芯（金属芯） 传导焊接电流、产生电弧；同时作为填充金属融入焊缝。 药皮（涂层） 稳弧、脱氧、保护熔池、改善焊缝力学性能。焊接时药皮熔化形成熔渣和气体，隔绝空气保护熔池。 知识讲授：酸性焊条 vs 碱性焊条 对比维度 酸性焊条 碱性焊条 引弧与电弧 易引弧、电弧稳定 引弧稍难、对操作要求高 力学性能 塑性、韧性一般 塑韧性好、抗裂性强 对油锈水 不敏感，适应性强 敏感，焊前必须烘干、清理 典型用途 一般钢结构、低碳钢 合金钢、重要承重结构 知识讲授：弧焊电源（电焊机） 三类弧焊电源 交流弧焊变压器 弧焊整流器（直流） 弧焊发电机 使用维护要点 核对电网电压，外壳接地/接零 放置通风干燥处，远离热源 改线必须断电，调电流空载操作 按额定电流与负载持续率使用，防过载 接线安装由专业电工完成 知识讲授：焊接接头的四种基本形式 对接接头 两板相对，焊缝在同一平面 角接接头 两板成角度相接 搭接接头 两板部分重叠 T形接头 一板垂直焊在另一板上 重要提示：厚板焊接必须开坡口，保证根部焊透；焊前要清除坡口及两侧的油、锈、氧化皮。 知识讲授：电源极性：正接与反接 直流正接（正极性） 焊件接正极，焊条接负极 电弧热量集中在焊件，熔深大、焊透能力强。 适用于：厚板、碳钢焊接。 直流反接（反极性） 焊件接负极，焊条接正极 电弧热量集中在焊条，熔深浅、飞溅小、成形美观。 适用于：薄板、碱性焊条、有色金属。 知识讲授：工艺参数（一）：焊条直径 焊条直径的选择主要取决于焊件厚度，同时受焊接位置影响。 影响因素 选择规律 举例 焊件厚度 板越厚，焊条越粗 2~3mm 板用 φ2.5；10mm 板用 φ4.0 焊接位置 平焊直径 > 立焊/横焊/仰焊 平焊 φ4.0；立焊 φ3.2 焊层 打底焊细，盖面焊粗 打底层 φ2.5~3.2 知识讲授：工艺参数（二）：焊接电流 焊接电流 I =（35 ~ 55）× 焊条直径 d 碳钢酸性焊条经验公式：I 单位 A，d 单位 mm 计算示例 φ3.2 mm → I = 112 ~ 176 A φ4.0 mm → I = 140 ~ 220 A φ5.0 mm → I = 175 ~ 275 A 电流过大 / 过小的后果 过大：烧穿、飞溅大、焊条发红 过小：未焊透、夹渣、引弧困难 知识讲授：（三）电弧电压与焊接速度 电弧电压（弧长） 弧长越长，电压越高 弧长过长：飞溅大、气孔多、保护差 焊接时尽量采用短弧操作 弧长约等于焊条直径 焊接速度 焊条前移速度应均匀 过快：未焊透、焊缝窄高 过慢：烧穿、焊缝过宽、变形大 以保证焊透、不烧穿为原则 知识讲授：焊接缺陷及其成因 焊接缺陷：焊缝金属不连续、不致密或连接不良。常见类型与成因： 缺陷类型 主要成因 气孔 焊条未烘干、坡口有油锈、弧长过长、保护不良 夹渣 层间清渣不净、电流过小、焊速过快 未焊透 坡口角度小、电流过小、焊速过快、装配间隙小 裂纹 母材淬硬、焊条选择不当、应力过大、未预热 咬边 / 烧穿 电流过大、电弧过长、操作不当 知识讲授：焊缝符号的组成 依据国家标准GB/T 324—2008，焊缝符号由基本符号与指引线组成，必要时加辅助符号、补充符号和尺寸符号。 指引线 由两部分组成： · 箭头线 · 基准线 　（实线 + 虚线） 基本符号 表示焊缝截面形状： · I形、V形、单边V形 · 带钝边V、U形 · 角焊缝、封底焊缝等 补充符号 补充说明焊缝特征： · 平面、凹面、凸面 · 周围焊缝 · 现场焊缝 · 三面焊缝 尺寸符号 标注焊脚尺寸、焊缝长度、间距等 知识讲授：常见焊缝基本符号 名称 符号 焊缝截面形状 I形焊缝 || 两板平齐对接，不开坡口，薄板适用 V形焊缝 V 接口开V形坡口，中厚板常用 带钝边V形 Y 根部留钝边，防止烧穿 带钝边U形 U 厚板深坡口，焊剂填充少 角焊缝 △ T形、角接、搭接接头最常见 点焊缝 ○ 点状焊点，薄板搭接 知识讲授：常见的几种焊接方式 知识讲授：气焊 利用氧-乙炔火焰作为热源熔化金属。 特点 不需要电源，设备简单灵活 火焰温度低于电弧，易于控制 热量分散，焊件变形大 生产效率低，质量低于电弧焊 适用：薄板、管件、无电源现场作业 知识讲授：埋弧焊 电弧在焊剂层下燃烧，电弧被颗粒状焊剂覆盖，看不见弧光。 优点 焊接质量稳定、生产率高 无弧光、烟尘少，劳动条件好 适用与局限 压力容器、管道、大型钢结构长直焊缝批量生产；适应性差，不适合短小或空间受限焊缝。 知识讲授：氩弧焊 以氩气作为保护气体，隔绝空气保护熔池。 特点 焊缝质量高、成形美观 电弧稳定，无飞溅 可全位置焊接 适用：易氧化有色金属、合金钢打底焊、薄板 知识讲授：真空电子束焊 高速电子束撞击工件，动能转化为热能熔化金属，在真空环境中焊接。 特点 熔深大、热影响区小、变形极小 焊缝纯净无氧化，质量极高 可焊高熔点金属和异种金属 设备昂贵，需真空室 适用：航空航天、精密制造 知识讲授：激光焊 用聚焦激光束作为能源，能量密度极高。 特点 热输入极小，变形小 不受磁场干扰 可焊微型零件和可达性差的部位 易于自动化、与机器人配合 适用：汽车、航空航天、医疗器械 知识讲授：焊接机器人 工业机器人末端装焊枪，自动完成焊接、切割、喷涂。 优势 焊接质量稳定，不受疲劳影响 提高生产率，可24小时作业 改善劳动条件，可在恶劣环境工作 降低对焊工操作技能要求 缩短产品改型换代周期 知识讲授：六种焊接方法对比 方法 热源 / 保护 最大优点 典型应用 焊条电弧焊 电弧 / 药皮 设备简单、灵活 现场维修、钢结构 气焊 氧-乙炔火焰 不需电源 薄板、管件 埋弧焊 电弧 / 焊剂层 质量稳、效率高 压力容器、长直焊缝 氩弧焊 电弧 / 氩气 成形美观、质量高 不锈钢、铝、打底焊 电子束焊 电子束 / 真空 熔深大、变形极小 航空航天、异种金属 激光焊 激光束 精度高、变形小 汽车、医疗、微型件 传动部分 师生互动 讨论题：某工地要焊一个盛装柴油的密闭铁桶进行维修，请分析：能否直接焊接？为什么？正确做法是什么？ 思考提示 桶内是否有残留可燃气体？ 密闭容器焊接会发生什么？ 应该先做哪些准备工作？ 是否需要办理动火审批？ 参考答案要点 不能直接焊。密闭容器 + 残留柴油蒸气 = 爆炸风险。 正确做法：清空清洗 → 开孔通风 → 检测可燃气体 → 审批动火 → 专人监护。 传动部分 知识点背诵 以下六条为课后必须背诵的核心知识点： 焊接定义：通过加热、加压或两者并用，使焊件达到原子间结合的加工方法。 安全电压：一般场所 ≤36V；容器内、潮湿、高空 ≤12V。 焊条组成：焊芯（导电+填充）+ 药皮（稳弧+保护+改善性能）。 四种接头：对接、角接、搭接、T形接头。 电流公式：碳钢酸性焊条 （A）。 三条红线：严禁带压焊接、严禁密闭容器焊接、严禁焊炬留人走。 单项选择题 1. 在金属容器内进行焊接作业，安全电压不得超过（　） A. 36V　　 B. 24V　　 C. 12V　　 D. 6V 正确答案：C 在金属容器、潮湿狭小空间内焊接，属于特别危险环境，安全行灯电压不大于 12V；普通场所安全电压为 36V。 课后练习 正确答案：B 焊接电流经验公式：I =（35 ~ 55）× 焊条直径 d d=4.0mm， Ih=(35~55)×4=140~220A，对应选项 B 课后练习 单项选择题 2. 碳钢酸性焊条，焊条直径 φ4.0 mm，焊接电流范围约为（　） A. 80~120A　　 B. 140~220A　　 C. 250~300A　　 D. 300~400A 单项选择题 3. 焊接重要合金钢结构，宜选用（　） A. 酸性焊条　　 B. 碱性焊条　　 C. 任意焊条　　 D. 不锈钢焊条 正确答案：B 碱性焊条脱硫、脱磷能力强，焊缝金属塑性、韧性好，抗裂纹性能优良，适合焊接重要的合金钢、受力大的钢结构；缺点是对焊件表面的油、锈、水分敏感。 酸性焊条工艺性好，但焊缝韧性较差，多用于一般普通钢结构。 课后练习 题目：简述焊条电弧焊作业前应做哪些安全检查？（至少列出 5 项） 课后练习 焊机外壳接地/接零，线路绝缘良好 工作服、手套、绝缘鞋干燥完好 佩戴合格电焊面罩 清除周围 10m 内易燃易爆物 焊条按要求烘干 检查设备接地和空载电压 课堂小结 1.计算题：焊件厚度10 mm，选用φ4.0 mm酸性碳钢焊条，按经验公式估算焊接电流范围，并说明若改为碱性焊条需注意哪些工艺措施。 2.识读题：在习题纸上标注3道给定接头的焊缝符号（箭头侧角焊缝、双面V形焊缝、周围现场焊缝）。 3.观察题（选做）：拍摄身边1个焊接制品照片，下节课用2分钟介绍其可能采用的焊接方法及理由。 课后作业 感谢观看 Lavf62.3.100 Lavf58.46.101 $