1、天津博仕德焊工培训教材天津博仕德的机械制造有限公司电焊工培训教材一培训目的：为提高焊工作业水平，拓宽员工的职业范围 。本教材结合学员实际情况与工厂焊接生产特点编写，主要介绍工厂常用焊接方法、母材及焊接材料知识、电弧焊设备、焊接符号、焊接工艺，以及焊接安全知识。通过培训，使学员基本掌握焊工所要求的理论知识，经培训可取得国家质量技术监督局颁发的焊接合格证书。二焊接定义，术语1焊接定义：就是通过加热或加压，或两者并用，并且用（或不用）填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。2焊接电弧：由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。焊接电弧的构造：
2、焊接电弧的构造可划分为三个区域:阴极区、阳极区、弧柱电弧的静特性 三金属材料的分类及焊接性1分类：钢的分类方法很多，常用的是按化学成分、品质、冶炼方法、用途等分类。1）按化学成分，将钢分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢按含碳量又分为低碳钢（C0.6%）2)按冶炼时脱氧方法分沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。3）按用途分，碳素结构钢，用于工程结构件和机器零件，一般为低碳钢。碳素工具钢，用于刀具、量具、模具一般为高碳钢。2低碳钢牌号1） 碳素结构钢，Q235BF,第一部分为屈服点；第二部分为屈服强度；第三部分为质量等级；第四部分为脱氧方法,F沸腾钢b半镇静钢Z镇静钢。2） 优质碳素结构钢，用两位数字表示，代
3、表钢平均含碳量质量的万分比；20代表含碳量0.20%3） 专门用途的碳素钢，在牌号尾部加用途，例如20g,20R4） 碳素工具钢，在碳字拼音T后加数字表示平均含碳量质量的千分比；T12表示含碳量为1.2%3合金钢分类 1）按合金元素的加入量分为：低合金钢-10%2）按钢的组织分类；珠光体钢、奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢等3）按用途分；合金结构钢、合金工具钢、特殊性能合金钢（耐热钢、耐酸刚、电工钢）4）按含主要合金元素分；铬钢、铬镍钢、锰钢、硅锰钢。4合金钢牌号及表示方法合金钢牌号按含碳量，合金元素种类很含量，质量级别和用途来编排。牌号首部用数字表明含碳量，低合金钢、合金结构钢用两位数表示平均含
4、碳量的万分比；高合金钢，不锈钢，耐热钢用一位数字表示平均含碳量的千分比，含碳量小于0.1%时用0表示，含碳量小于0.03时用00表示；第二部分用元素符号表明钢中的主要合金元素，含量由其后数字表明，当含量小于1.5%时不标数字；含量为1.5-2.49%时标数字2；含量为2.5-3.49%时标数字3.例如：16mn 09MnNiDR 00Gr18Ni9Ti5焊接性 定义；是指钢材在采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。1）低碳钢的焊接性 低碳钢含碳量低，除含硅、锰外，不含其它元素，所以工艺焊接性好，又有一定的强度、塑性及韧性，可以满足中低压容器的
5、使用要求。低碳钢一般塑性较好，没有淬硬倾向，对焊接加热和冷却不敏感，焊缝和热影响区不易产生冷裂纹。一般焊前不许预热，对大厚度和在低温环境施焊时可适当预热。平镇静钢杂质少，偏析小，不易形成低熔点共晶，所以对热裂纹不敏感。可采用交直流电源，全位置焊接，工艺简单。2）低合金钢的焊接性（ 碳当量） 有较高的强度，较好的塑性与韧性，工艺性能也较好。热影响区的淬硬倾向 热影响区有较大的淬硬倾向，这是低合金钢焊接的重点之一。这类钢在焊接时热影响区易出现马氏体脆性组织，硬度明显增高，塑性及韧性降低。形成原因；原材料及焊接结构因素、焊接工艺规程、焊接时的起始温度。解决方法；提高焊接起始温度、保证焊接质量的前提下
6、采用较大焊接电流和较大直径焊条以及较慢的焊接速度。焊接接头的裂纹 焊接低合金钢是最容易出现冷裂纹，即冷却到300至室温时。形成原因；焊缝和热影响区的含氢量、热影响区的淬硬倾向程度、焊接接头的焊接应力大小。解决办法;采用低氢型焊条严格烘干保温、提高预热温度，采用后热措施、选用合理的焊接顺序，减少焊接变形和焊接应力、焊后消氢热处理。3）奥氏体不锈钢的焊接性 奥氏体不锈钢的焊接性较好，焊接时不需要采取特除的焊接工艺，但焊接工艺不当时容易出现晶间腐蚀及热裂纹。晶间腐蚀 一般情况下是由于晶间贫铬所致，不锈钢长时间在450-850停留，钢中的碳会向奥氏体晶界扩散，并在晶界处与铬化合析出碳化铬（Cr23C6
7、）。这种贫铬不能抵挡某些介质的腐蚀造成了晶间腐蚀。解决办法；严格控制含碳量、添加稳定剂、进行焊后热处理后可将焊接接头加热到1050-1100进行固溶处理或将街头加热到850-900进行稳定化处理、采用正确的焊接工艺，如采用小电流、大焊速、短弧、多层焊、强冷却。热裂纹 由于奥氏体不锈钢导热系数是低碳钢的1/2，而膨胀系数比低碳钢大50%左右，使焊缝区产生较大的温差和收缩内应力，所以产生热裂纹。解决措施：减少母材和焊缝的含碳量、严格控制焊接规范，减小熔合比、用碱性焊条、强冷却。四焊接的接头类型，坡口型式，焊缝组成1焊接的接头类型 通常分为对接接头、搭接接头、角接接头及T字接头等。2坡口型式 坡口选
8、择因素;保证焊透、填充于焊缝的金属尽量少、便于施焊，改善劳动条件、减少焊接变形量（对称）。 型式有：不开坡口（对手工焊来说构件3mm以下，对埋弧焊来说14mm以下都不用开破口）、V型坡口（6-20）、X型坡口（12-60）、U型坡口(20-60)、双U型坡口（40-60）。3焊接接头的组成 包括焊缝、熔合区、热影响区。最薄弱的部分是熔合区。五焊接应力与变形 焊接应力；焊接结束后在结构内留存下来的不能立即消失的内应力统称焊接应力。1形成原因 由于焊接是对金属进行局部的加热和冷却的过程，焊件上温度分布不均匀，造成焊件金属内部不均匀的膨胀和收缩，结果产生了焊接变形和应力。2变形的种类 纵向收缩变形、
9、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形、错变变形。3变性的危害 降低装配质量、增加制造成本、减低结构的承载能力。4控制焊接变形的措施 焊接结构的合理设计、预留收缩余量法、反变形法、刚性固定法、合理的装配焊接顺序、选择合理的焊接方法和规范、捶击法。5矫正焊接变形的方法 机械矫正法、火焰矫正法（点状加热法、线状加热矫正、三角形加热矫正法）。六焊接方法1手工电弧焊（SMAW）1)焊条 组成；焊芯，即是电极又是填充金属。药皮，各种矿物质粉末和铁合金粉末、有机物、化工制品等原料按一定比例配制压涂在焊芯表面的涂料。药皮的组成 稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、粘结剂、增塑剂等。药皮作用
10、确保电弧的稳定燃烧、保护电弧和熔池防止氧化、进行冶金反应向焊缝金属渗入合金元素去除硫磷控制焊缝化学成分、焊接时药皮形成喇叭口状，保证熔滴顺利过渡。2）焊条分类按药皮的类型分钛型、钛钙型、氧化铁型、纤维素性、低氢钾型、低氢钠型等。按化学成分和用途分碳钢焊条、低合金焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条等等。按焊条熔化后所形成的熔渣酸碱性分碱性焊条（熔碱度1.5）和酸性焊条（1.5）3）焊条编号碳钢和低合金钢编法 字母E代表焊条，前两位数字代表熔敷金属抗拉强度的最小值，第三位表示焊条的焊接位置，0和1表示全位置焊接；2表示焊条适用于平焊和平角焊；4表示焊条适用于向下立焊，第三位和第四位数字组合
11、表示焊接电流种类及药皮类型。不锈钢编号 字母E表示焊条；E后面的数字表示熔敷金属化学成分分类代号；断线-后面的两位数字表示药皮类型、焊接位置及焊接电流种类。4） 电焊焊接设备焊机 交流弧焊电源（弧焊变压器）、直流弧焊电源（弧焊整流器，弧焊发电机）、脉冲弧焊电源。对电源都有一个外特性，陡降外特性。空载电压要求，交流60-80V，直流50-90V.电焊钳（一般有300A/500A），电缆（一般20米35mm2）、面罩、护目玻璃。5）手工电弧焊的特点 优点； 设备简单、工艺灵活（各种位置）、实用性强（各种金属）、容易控制焊接变形。缺点；生产效率低、焊条效率低、清渣劳动量大、焊接质量受焊工层次操作水平
12、影响大。6）焊接工艺参数焊接电流 在其他条件不变的前提下，增加焊接电流，焊接熔深及余高都增加，而容宽不变。计算公式；I=KD K=焊接经验系数30-50D=焊条直径焊接电压 在其他条件不变的前提下，增加焊接电压，焊缝容宽显著增加而熔深和余高略有减小。电压和弧长大关系L=(0.5-1)D焊接速度 在其他条件不变的前提下，增加焊接速度焊缝的熔深和熔宽都明显减小，速度的选择与电流和电压相匹配。焊丝直径 焊接层数 尽量多层多道焊，合金钢必须多层多道焊n=S/md S=板厚度 m=经验系数（0.8-1.2） d=焊条直径2钨极氩弧焊（GTAW）1) 定义；以氩气作为保护气体，以钨极作为电极的气体保护焊方
13、法。2) 特点； 优点；适用于各种金属、适用于薄板焊接、热量集中穿透力强变形小、明弧操作全位置焊接、电弧稳定成形美观。缺点；不能用于厚板效率低、成本高、设备和控制系统复杂。3) 焊接工艺参数 焊接电流 根据所焊材质、厚度、接头型式、施焊位置、钨极直径选择。电源种类和极性 直流正接焊丝直径 焊接形式、材质厚度、焊接电流焊接速度 焊速过快影响保护效果和焊缝成形外观。压气流量 5-15L,过大产生不规则的急流影响电弧稳定将空气卷入电弧区。喷嘴直径 6-12#，过小影响气体流量产生急流，过大影响视线。钨极伸出长度 3-4mm焊接电压 与电流的关系U=10+0.04I 钨极直径 钨极直径电流（直流正接）
14、2.4150-2503.2250-4003二氧化碳气体保护焊（GMAW）1）定义;以二氧化碳气体作为保护气体的电弧焊接方法，焊丝为电极，靠焊丝与工件之间产生电弧热熔化焊丝和工件形成接头。2）优点；成本低、质量好、生产率高（比手工大2-5倍）、操作性能好，明弧焊接。缺点；飞溅大、烟雾大、弧光强、焊缝成形不美观、操作不当易产生气孔、焊接设备复杂、只用于低碳钢的焊接。3）工艺参数焊接直径和牌号 牌号;H08Mn2Si(A)焊丝直径焊件厚度施焊位置1.01.5-6各种位置1.22-121.66-25焊接电流 根据焊件厚度、焊丝直径、焊接位置、熔滴过渡形式来决定。一般为100-230A焊接电压 焊接电压
15、必须与焊接电流配合恰当，它的大小会影响到焊缝成形、熔深、飞溅、气孔及焊接过程的稳定性。一般为16-24V.焊接速度 焊速增加，焊缝的熔宽与熔深减小，容易产生咬边和未熔合等缺陷，且气体保护差出现气孔；焊速慢，生产效率低，焊接变形大，一般焊速为15-30m/h.焊丝伸出长度 焊丝伸出长度与焊丝直径有关，一般为焊丝直径的10倍，切不超过15mm.气体流量 根据焊接电流、速度、焊丝伸出长度、喷嘴直径等选择。过大或过小都会影响保护效果，一般细丝为8-15L/min,粗丝为15-25L/min.电流极性 直流反接焊枪倾角 10-25过大飞溅大，熔深减小熔宽增加。4埋弧焊（SAW） 1）定义 埋弧焊时电弧是
16、在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧光不外露。埋弧焊由此得名2)焊丝焊剂 H08Mn2SiA HJ4313）优点；采用的焊接电流大热量集中熔深大其效率比手工焊大5-10倍、焊剂和熔渣保护焊接区空气难进入，高的焊速减小了热影响区的尺寸，焊剂和熔渣的覆盖减慢了焊缝的冷却速度，这些都有利于焊接接头的良好组织与性能、节省金属材料和电能、劳动条件得到改善。缺点；设备复杂昂贵、接头加工与装配要求严格、焊接位置有限制一般只在平焊位置。4）工艺参数焊接电流 增加焊接电流熔深增加熔宽不变余高增加。焊接电压 焊接电压与电弧长度成正比，增加焊接电压熔宽增加熔深和余高不变。焊接速度 焊速在40m/h之内，熔深通常
17、随焊速增大而增加焊丝直径 一般在3-6mm焊丝直径3.04.05.06.0电流范围200-1000340-1100400-1300600-1600焊丝伸出长度 通常为30-40mm,过大焊丝熔化过快熔深变浅余高增大。七焊接缺陷，形成原因及防治措施1） 外部缺陷焊缝外形尺寸不符合要求 原因；焊接坡口不合适，装配间隙不均匀、焊接规范不合适、从操作方法不当。措施；坡口加工符合设计要求，掌握好装配间隙、选择合适焊接工艺规范、提高操作者技能。焊瘤和下榻及下垂 原因；焊接电流过大、焊速太慢，焊接坡口钝边小、间隙大、运条不当操作不熟练。措施；正确摆动焊条、严格控制熔池温度，仰立焊时比平焊时小10-15%。弧
18、坑 原因；熄弧太快、电流过大、自动焊时没有先停机在切断电源。措施；注意收弧，正确选择焊接电流和运条方法，利用引弧板，自动焊时先停机后关电源。凹坑 原因；焊接时熔池过大温度高，表面张力减小铁水下垂、运条速度慢焊条角度不合适。措施；电流合适，控制熔池温度正确运条。咬边 原因；焊接电流大，温度高，焊条角度不当及运条快。自动焊时焊接速度过快或不稳熔宽变窄。角焊缝时焊条角度和电弧长度不合适及运条不稳。措施；正确选择焊接电流合理运条，掌握焊条角度稳定弧长，自动焊时正确选择焊接规范。2） 内部缺陷气孔 原因；焊条或焊剂受潮未烘干，焊条药皮脱落烘干温度过高 ，焊口坡口有水、油、锈未清理，电流过小焊速过快熔池时
19、间短气体未逸出，焊接电流过大药皮脱落空气进入，焊件含碳量高焊条焊剂脱氧能力差，碱性焊条电弧过长保护能力差。措施；正确掌握焊条焊剂焊丝烘干温度和时间，清理坡口两侧油水锈，选择合适的焊接电流电压焊速，短弧操作。夹渣 原因；坡口角度小焊接电流小，药皮成块脱落没完全融化，熔渣清理不干净，运调方法不正确角度不对，熔渣和铁水分不清。措施；正确选择焊接规范，清理焊渣 烘干焊条。未熔合 原因；电流过小焊速过快，焊条偏吹，坡口有处有脏物。措施；选择合适的焊接线能量确保焊透，正确掌握运条速度提高焊接技能，清理层间熔渣。未焊透 坡口角度小、根部间隙小、钝边过厚，焊接电流小、线能量小、焊接速度过快，双面焊时清理不彻底
20、。措施；选择合适的破尺寸和装配间隙，施焊时控制电弧停留时间合理运条，注意清根。裂纹 原因；有低熔点共晶体，焊接残余应力，淬硬组织和扩散氢的存在和富集。措施；控制焊缝中有害杂质的含量（S/P），采用多层多道焊，控制焊缝余高减少咬边和根部未焊透以此减少焊接残余应力。夹钨 原因；电流过大端部熔化，气体保护不良钨极烧损，焊接时钨极接触熔池。措施；选择合适的电流和钨极直径，气体纯度符合要求，防止钨极接触熔池和焊丝。金属过热和过烧 原因；电流过大焊速过慢在某处停留时间过长， 焊丝成分不合适。措施；正确选择焊接线能量合理运条，采用合格的焊丝防止风大的场合焊接。3）焊接缺陷的危害 引起应力集中，减少设备使用寿
21、命，造成脆断。八焊工的安全与防护1）预防处电的安全知识1、弧焊设备的外壳必须接地，而且接地线应牢靠，以免由于漏电而造成触电事故。2、弧焊设备的初级接线、修理和检查应有电工进行焊工不可私自随便拆修。次级接线由焊工进行连接。3、推拉电源闸刀时应戴好干燥的皮手套。4、焊钳应有可靠的绝缘。中断工作时，焊钳应放在安全的地方，防止焊钳与焊件之间产生短路而烧坏焊机。5、焊接时工作服，手套、绝缘鞋应保持干燥。6、在容器或狭小的工作场所施焊时，须两人轮流操作，其中一人在外监护，以防发生意外，立即切断电源便于急救。7、在潮湿的地方工作时，应用干燥的木板或橡胶片等绝缘物坐垫板。8、在光线暗的地方，容器内操作或夜间工
22、作时，使用的照明灯的电压应不大于36伏。9、更换焊条时，不仅应带好手套，而且应避免身体与焊件接触。10、焊接电缆必须有完整的绝缘，不可将电缆放在焊接电弧附近或 热的焊缝金属上，避免高温而烧坏绝缘层；同时要避免碰 磨损。焊接电缆如有破损应立即进行修理或调换。2）预防火灾和爆炸地安全知识 1、焊接前要认真检查工作场地周围是否有易燃、易爆物品（如棉纱、油漆、汽油、煤油、木屑、乙炔发生器等），如又依易燃、易爆物，应将这些物品搬离工作点5米以外。2、在高空作业时更应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、焊补储存过易燃物的容器（如汽油箱等）时。焊前必须将容器内介质放
23、尽，并用碱水清洗内壁，再用压缩空气吹干，应将所有孔盖打开，确认安全可靠方可焊接。5、焊条头及焊后的焊件不能随便乱扔，要妥善管理、更要不能扔在易燃、易爆物品的附近，以免发生火灾。3）预防有害气体和烟尘的安全知识1、焊接场地应有良好的通风，以排除烟尘和有害气体。2、在容器内或狭小的地方焊接时应采用压缩空气通风。3、避免多名焊工拥挤在一起操作4）预防弧光辐射的安全知识1、焊工必须使用专用的有电焊防护玻璃的面罩，而且防护玻璃的号数要适宜。2、焊接时要穿工作服，防止弧光灼伤皮肤。3、引弧时要注意防止伤害他人眼睛。4、在工作场地和人多的地方，尽可能地使用遮光板，避免周围人受弧光伤害。5）焊接时生产高温金属
24、飞溅物，同时使用过的焊条头及焊件温度也很高，因此应注意防止烫伤。1、在焊接场所，要戴好电焊手套，禁止用赤裸的手触摸焊条头和焊件，穿戴好工作服，裤子要盖过脚面或戴脚盖。2.清根时，要注意防止热的渣壳烫伤面部和眼睛。6）放射性物质 氩弧焊放射性剂量超过卫生标准，长期接触积蓄在体内可造成中枢神经系统、造血器官和消化系统的疾病。7）噪声 车间作业和切割等噪声均超过国家卫生标准90db，长期作业引起血压升高、心动过快、厌倦、烦躁和听觉障碍。8）高频电磁场 氩弧焊和等离子切割等用高频振荡器来激发引弧瞬间产生高电场。长期接触引起头晕、头疼、疲乏无力、记忆力减退。线能量：熔焊时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的
25、热量，称为焊接线能量。 线能量的计算公式： q = IU/ 式中：I焊接电流 A U电弧电压 V 焊接速度 cm/s q线能量 J/cm熔池：熔池是指因焊弧热而熔化成池状的母材部分。碳当量；以钢中碳的百分含量为基础，将其他合金元素的百分含量折算成碳的含量，其总和为钢的碳当量。C0.4%时焊接性好。焊接术语焊缝成形系数 form factor (of the weld），GB/T3375-1994中定义为：焊缝成形系数熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比值（=B/H），见图13。焊缝成形系数小时形成窄而深的焊缝，在焊缝中心由于区域偏析会聚集较多的杂质，抗热裂纹性能差，所以形成系数值不能太小，如自动埋弧焊时焊缝的成形系数要大于 1.3，即焊缝的宽度至少为焊缝计算厚度的1.3倍。
