熔化焊与热切割基础知识及常用的焊接方法-习题要点课件.pptx

1、一、熔化焊与热切割基础知识二、焊条电弧焊与碳弧气刨三、二氧化碳气体保护焊和混合气体保护焊四、氩弧焊五、埋弧焊六、等离子弧焊与切割七、气焊与热切割八、电子束焊与激光焊九、堆焊与热喷涂什么是焊接？ 焊接，是通过加热、加压，或两者并用，使两个同种或异种工件产生原子间结合的加工工艺和连接方式。 由焊接的定义可以看出，广义的焊接可以泛指所有材料的连接，所涉及的材料可以是金属，也可以是非金属，比如陶瓷的连接等。狭义的焊接指金属材料的连接。焊接如何分类？ 按照焊接过程中金属所处的状态及工艺特点，可以将焊接分为熔化焊、压焊和钎焊三大类。 （1）熔化焊：利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成焊接的

2、方法。 （2）压焊：利用焊接时施加的一定压力而完成焊接的方法。 （3）钎焊：把比被焊金属熔点低的钎料金属加热熔化至液态，然后使其填充到被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。金属材料的性能 1.物理性能：包含密度、导电性、导热性、热膨胀性。 热膨胀性：金属升高温度时体积发生胀大的现象称为金属的热膨胀。 2.力学性能：包含强度、硬度、塑性、韧性。 （1）强度：表示金属材料对变形和断裂的抗力。衡量指标有屈服强度和抗拉强度。 （2）硬度：是指金属材料抵抗外物压入产生表面变形的能力。 （3）塑性：指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。表示其性能的指标有伸长率、断面收缩率和冷弯角。 （4）韧性：表示材

3、料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。通常用冲击韧性来表示。 3.化学性能：包含抗氧化性、耐腐蚀性。 4.工艺性能：包含切削性能、铸造性能和焊接性能。关于几种固体物质的概念 （1）化合物：由二种或二种以上不同元素所组成的纯净物。组成此化合物的不同原子间以一定比例存在。 （2）混合物：由两种或多种物质混合而成的物质。混合物没有固定的化学式，无固定组成和性质，组成混合物的各种成分之间没有发生化学反应。 （3）固溶体：指矿物一定结晶构造位置上离子的互相置换，而不改变整个晶体的结构及对称性等。但微观结构上如节点的形状、大小可能随成分的变化而改变。固溶体分为三种：

4、置换固溶体、间隙固溶体和缺位固溶体。钢的几种显微组织形态 （1）铁素体（F）：少量的碳和其他合金元素固溶于-Fe中的固溶体。强度和硬度低，但塑性和韧性好。 （2）渗碳体（Fe3C）：铁与碳的化合物，性能与铁素体相反。 （3）珠光体（P）：铁素体和渗碳体的机械混合物，性能介于铁素体和渗碳体之间，结构钢很多是珠光体。 （4）奥氏体（A）：碳和其他合金元素在-Fe中的固溶体。在一般钢材中，只有高温时存在。奥氏体为面心立方晶格，因此其强度、硬度不高，塑性、韧性好。奥氏体没有磁性，常用不锈钢大多为奥氏体。 （5）马氏体（M）：碳在-Fe中的过饱和固溶体，一般可分为低碳马氏体和高碳马氏体。高碳淬火马氏体具

5、有很高的硬度和强度，但很脆；低碳回火马氏体具有很高的强度和良好的塑性、韧性相结合的特点。 （6）魏氏组织：一种过热组织，微观组织粗大，可使钢材的塑性和韧性下降，使钢变脆。钢的四把“火”（常用热处理工艺方法） （1）退火：将金属缓慢加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢地冷却到室温。可以降低温度，能消除内应力。 （2）正火：将金属加热到临界温度以上3050 ，保温适当时间后，在空气中冷却的热处理工艺。能改善焊接接头性能，消除粗晶组织，促使组织均匀。 听起来，正火和退火很像，但还是有区别的，正火的冷却速度稍快，生产周期短。 （3）淬火：将金属加热到临界点以上，保温一段时间，金属内部的结构和状态就会

6、发生变化（奥氏体化），然后以大于临界冷却速度冷却，得到马氏体组织。 淬火得到的组织硬度高，但塑性、韧性差，脆性也大，因此淬火后的金属不会作为成品出厂，此时就应用到了回火。 （4）回火：在金属被脆硬后，将其加热到临界温度以下的某一温度，保温一段时间，让金属内组织能够均匀地分配，之后再冷却到室温。以此得到既有一定强度、硬度，又有一定塑性、韧性的成品。典型试题（1）【判断题】焊接工艺只属于金属材料的焊接。（ ）（2）【判断题】冷压焊是使工件分子相互接近而获得牢固压挤接头的连接方式。 （ ）（3）【判断题】气焊和堆焊都是电弧焊。 （ ）（4）【选择题】中碳钢焊接时，由于母材金属含碳量较高，所以焊缝的含

7、碳量也较高，容易产生（ ）。 A.冷裂纹 B.热裂纹 C.延迟裂纹B勘误（1）【P34，第79题】下列焊接方法中，属于压力焊的是 （ ） A.气保焊 B.超声波焊 C.爆炸焊答案选C（2）【P38，第144题】按照焊接过程中金属所处的状态及工艺特点，可以将焊接方法分为 （ ） A.压力焊 B.氩弧焊 C.熔化焊 D.电阻焊答案选ACDBCAC关于焊条电弧焊 焊条电弧焊是利用电弧放电所产生的热量将焊条和工件熔化，焊条与工件互相熔合、二次冶金后冷凝成焊缝，从而获得焊接接头。 焊条电弧焊焊接低碳钢或低合金钢时，电弧中心部分的温度可达600013000 。 焊条电弧焊可进行平焊、立焊和仰焊等多位置焊接

8、，而且设备轻便，可以在任何有电源的地方进行焊条电弧焊焊接作业。关于碳弧气刨 碳弧气刨是利用碳极电弧的高温，把金属的局部加热到熔化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉，从而达到对金属进行去除或切割的一种加工方法。 该过程中压缩空气的主要作用是把碳极电弧高温加热而熔化的金属吹掉。压缩空气流量过大时，将会使被熔化的金属温度降低，而不利于对所要切割的金属进行加工。典型试题（1）【判断题】焊条焊接时，焊芯的化学成分，不会影响焊缝的质量。 （ ）（2）【选择题】下列说法正确的是（ ）。 A.焊接技术的应用范围非常广泛 B.焊条电弧焊已经不是焊接工作中的主要方法 C.焊条不影响电弧的稳定性（3）【勘误】

9、【P158，第59题】焊条电弧焊所用焊机的种类包括（ ）。 A.交流弧焊机 B.直流弧焊机 C.弧焊整流器 D.逆变弧焊机答案选ABCDAAB关于几种气体保护电弧焊类别 （1）非熔化极氩弧焊（TIG焊）：它是用纯钨或活化钨（钍钨或铈钨等）作为不熔化电极的惰性气体保护电弧焊，利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法。其优点是电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣，质量高但速度较慢。 （2）熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）：使用熔化电极，以外加惰性气体（通常为Ar或He）作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。 （3）熔化极活性气体保护焊（MAG

10、焊）：以惰性气体与氧化性气体（O2、CO2）混合气为保护气时，或以CO2或CO2+O2混合气为保护气时的一种焊接方法。关于几种过渡形式 （1）短路过渡：采用较小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产生的电磁收缩力及液体金属的表面张力作用下过渡到熔池中 。 （2）细颗粒过渡：对于一定直径的焊丝，当增大焊接电流并配以较高的电弧电压时，焊丝熔化以颗粒状态非短路形式过渡到熔池中。这种颗粒过渡的电弧穿透力强，熔深大，飞溅小，适合于中厚板或大厚板焊接。关于二氧化碳气体保护电弧焊 二氧化碳气体保护电弧焊，简称CO2焊，本质上属于MAG焊。现已在很多工艺

11、部门中代替了焊条电弧焊和埋弧焊。 特点： （1）CO2电弧的穿透力强，厚板焊接时可增加坡口的钝边，减小坡口；焊接电流密度大（通常为100300A/mm2），故焊丝熔化率高；焊后一般不需要清渣，所以CO2焊的生产效率比焊条电弧焊高约13倍。 （2）纯CO2焊在一般工艺范围内不能达到射流过渡，加入混合气体后才有可能实现射流过渡。 （3）采用短路过渡技术可以用于全位置焊接，而且对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小。 （4）抗锈能力强，焊缝含氢量低。 （5）气体价格便宜，焊前对焊件的清理可以从简。 （6）焊接过程中金属飞溅较多。关于混合气体保护电弧焊 采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如Ar+CO2，

12、Ar+O2，Ar+O2+CO2等作为保护气体的一种气体保护电弧焊方法。 特点： （1）混合气体中气体的混合比例适当时，在焊接过程中产生的飞溅很少，焊丝的熔敷效率很高。 （2）与CO2焊相比，混合气体保护焊的合金元素过渡系数较大，元素烧损程度较轻。 （3）与CO2焊相比，混合气体保护焊焊缝金属中的含氧量较低。 （4）焊接薄板时，混合气体保护焊的工艺参数范围更大，比CO2焊更容易控制。 （5）采用混合气体保护焊获得的焊缝表面光滑。成形美观。典型试题（1）【判断题】二氧化碳焊的缺点之一就是不能全位置焊接。 （ ）（2）【判断题】在0和1atm下氧气密度比空气大。 （ ）（3）【选择题】关于氧气，下述

13、说法错误的是（ ）。 A.氧气在常温常压下是一种无色、无臭、无味、无毒的气体 B.氧气在常温下可以燃烧 C.在0和1atm（101325Pa）下氧气密度为1.43kg/m3（4）【多项选择题】二氧化碳焊短路过渡焊接所用的焊丝较细，若焊丝伸出过长，则（ ）。 A.该段焊丝的电阻热大，易引起成段熔断 B.喷嘴至工件距离增大，气体保护效果差 C.飞溅严重，焊接过程不稳定 D.熔深浅并且气孔增多BABCD关于非熔化极氩弧焊 电弧在非熔化极（通常是钨极）和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体（常用氩气），形成一个保护气罩，使钨极端头、电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，

14、防止发生氧化和吸收有害气体，从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。关于熔化极氩弧焊 熔化极氩弧焊焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接。 两种氩弧焊的区别： （1）非熔化极氩弧焊采用保护气体作电极。 （2）熔化极氩弧焊采用焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝。关于氩弧焊的特点： （1）电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接。 （2）焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊接基本上不需清渣。 （3）电弧在保护气流压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小。 （

15、4）有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。 （5）可以焊接化学性质活泼和已形成高熔点氧化膜的镁、铝、钛及其合金。 （6）可以焊接薄板。 （7）室外作业时，防风效果不佳。 （8）电弧的光辐射很强。 （9）焊接设备比较复杂，成本比焊条电弧焊高。典型试题【判断题】流量太小，容易变成紊流，使空气卷入，也会降低保护效果。 （ ）【勘误】【P185，第43题】下列有关氩气瓶的安全使用要求，错误的是（ ）。 A.氩气钢瓶规定漆成银灰色，上写绿色（氩）字 B.氩气钢瓶在使用中可以敲击、碰撞 C.瓶阀冻结时，不得用火烘烤答案选C【勘误】【P184，第29题】下列不是氩弧焊接特点的是（ ）。

16、 A.电弧的光辐射很强 B.可以焊接薄板 C.焊接设备比较复杂答案选B B全部正确关于埋弧焊 埋弧焊的电弧是被埋藏包裹起来的,是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧,电弧不外露,有时会露出少量的弧光。 焊剂：焊接时，能够熔化形成熔渣和（或）气体，对熔化金属起保护和冶金物理化学作用的一种物质。焊剂按制造方法分为：熔炼焊剂（HJ）、烧结焊剂（SJ）和陶质焊剂。 埋弧焊的特点： （1）热效率高，熔敷效率和焊接效率都很高：一是工件的坡口可较小，减少了金属填充量；二是焊接速度高。 （2）仅限于平焊位置。 （3）不能直接观察电弧与坡口的相对位置。 （4）电场强度较大，不适于焊接厚度小于3mm的薄板。关于焊接

17、电弧的电特性 （1）焊接电弧的静特性：指在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系，也称伏-安特性。 （2）焊接电弧的动特性：对于一定弧长的电弧，当电弧电流发生连续快速变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系。它反映了电弧的导电性对电流变化的响应能力。关于焊接电源的外特性 外特性是指在规定范围内，弧焊电源的稳态输出电流与输出电压的关系。 按照输出的外特性，电源可以分为垂降特性和陡降特性电源、平特性和缓降特性电源以及多特性电源。其中多特性电源可以根据需要，提供上升、平、缓降、陡降或垂降等多种外特性输出。典型试题【判断题】熔渣除了对熔池和焊缝金属起化学和机械

18、保护作用外，焊接过程中还与熔化金属发生冶金反应，但不影响焊缝金属的化学成分。 （ ）【判断题】埋弧焊使用的焊剂是颗粒状可熔化的物质，其作用相当于焊条的药皮。 （ ）【选择题】MZ-1000焊机的形式为（ ）。 A.焊车式 B.悬挂式 C.机床式A关于等离子弧的原理和特点 等离子弧的形成原理是自由电弧的物理压缩。在机械压缩（喷嘴对自由电弧）、热压缩（水冷内壁的冷气膜对弧柱）和磁压缩（弧柱截面缩小对其自身产生）三种压缩的作用下，等离子弧的能量集中，温度高（弧柱温度可达到1500030000），焰流速度大。等离子弧分为非转移型、转移型和联合型三种形式，非转移型弧主要起到引弧和维弧作用；金属焊接、切割

19、几乎均采用转移型弧；联合型等离子弧主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊等。等离子弧广泛应用于焊接、热喷涂、堆焊及切割。 特点： （1）等离子弧能量集中、温度高，可以使焊缝充分熔透、反面成型均匀。 （2）电弧挺度好，等离子弧的扩散角仅5左右，因此弧长变化对焊缝成形的影响不明显。 （3）焊接速度比钨极氩弧焊快。 （4）能够焊接更细、更薄的加工件。 （5）设备比较复杂，费用较高，工艺参数调节匹配比较复杂。典型试题【选择题】手工等离子弧焊适用的焊接位置是（ ）。 A.平焊 B.横焊 C.全位置【选择题】在微束等离子弧焊中，转移弧的作用是（ ）。 A.熔化工件 B.引弧 C.维弧【选择题】下列属于小孔型等离

20、子弧焊特点的是（ ）。 A.一般不需采取其他措施即可实现全位置焊接 B.孔隙率低 C.焊接可变参数少，规范区间宽CAB关于气焊与气割 气焊是利用气体火焰作为热源将两个工件的接头部分熔化，并熔入填充金属，熔池凝固后使之成为一个整体的一种熔化焊接方法。 气割与气焊相反。 特点：气焊与气割效率高、成本低、设备简单，并能在各种位置进行切割和在钢板上切割各种外形复杂的零件。因此被广泛应用于钢板下料、焊接坡口和铸件浇冒口的切割。 气割气焊的火焰：采用乙炔气体作为可燃气体和采用氧气作为助燃气体，混合形成的火焰，称为氧-乙炔火焰。通过调节氧气和乙炔阀门，可改变氧气和乙炔的混合比例，得到三种不同的火焰：氧化焰、

21、中性焰和碳化焰。其中，中性焰由焰心、内焰和外焰三部分组成。关于常用的几种气体 （1）乙炔：又名电石气，一般工业用乙炔中混有硫化氢、磷化氢，因此闻起来有臭味。 （2）液化石油气：主要由丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。 （3）氢气：广泛地应用于水下火焰切割，以及某些有色金属的焊接和氢原子焊等。是一种极危险的易燃易爆气体。 （4）氧气：氧气是强氧化剂，与可燃气体混合燃烧可以得到高温火焰。关于乙炔发生器 乙炔发生器：能使水和电石进行化学反应产生一定压力乙炔气体的装置。是一种具有燃烧爆炸危险的压力容器。 关于焊炬和割炬 气焊时用于控制气体混合比、流量及火焰能量并进行焊接的工具，称为焊炬。气焊炬按气体的混合方式

22、分为射吸式焊炬和等压式焊炬。 割炬是气割工作的主要工具。格局的作用是将可燃气体与氧气以一定的比例和方式混合后，形成具有一定热量和形状的预热火焰，并在预热火焰的中心喷射切割氧气进行气割。割炬按可燃气体与氧气混合的方式不同可分为射吸式割炬和等压式割炬。典型试题【判断题】普通橡胶导管和衬垫可用做液化石油气瓶的配件。 （ ）【判断题】割炬按可燃气体与氧气混合的方式不同可分为射吸式割炬和等压式割炬两种，其中等压式割炬使用较多。 （ ）【多项选择题】电石的毒性主要表现在（ ）。 A.对神经系统有麻痹作用 B.电石具有腐蚀作用，电石掉入眼睛中是危险的 C.皮肤接触有致命危险 D.电石与水作用放出的磷化氢和砷

23、化氢对人体也是有害的BD关于电子束焊 电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。根据被焊工件所处环境的真空度可将电子束焊分为：高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊三类。 特点： （1）焊缝深宽比高，电子束斑点尺寸小，功率密度大，焊缝深宽比达60:1。 （2）焊接速度快，焊缝组织性能好。焊接速度可达40cm/min，是氩弧焊的40倍。 （3）焊件热变形小。 （4）焊缝纯度高。 （5）工艺适应性强。 （6）可焊性材料多。 （7）再现性好。 （8）可简化加工工艺。关于激光焊 激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于10410

24、5W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105107W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。 按激光对工件的作用方式，激光焊可分为脉冲激光焊和连续激光焊。 脉冲激光焊输入到工件上的能量是断续的、脉动的，每个激光脉冲在焊接过程中形成一个圆形焊点。 连续激光焊在焊接过程中形成一条连续的焊缝。 特点： （1）能准确聚焦为很小的光束，焊缝极为窄小，变形极小，热影响区极窄。 （2）功率密度高，加热集中，可获得熔宽比大的焊缝。 （3）焊接过程非常快，焊件不易氧化，能在任何空间进行焊接。 （4）不足在于一次性投资大，设备较复杂。典型试题【

25、判断题】脉冲激光焊时，输入到工件上的能量是连续的。（ ）【选择题】下列（ ）属于激光焊在舰船制造业的应用。 A.车身拼焊 B.加填充金属焊接大厚度板件 C.薄钢带的焊接【选择题】下面选项中（ ）是不受使用条件限制的。 A.氩弧焊 B.激光焊 C.电子束焊【多项选择题】电子束焊可用于焊接（ ）。 A.同种金属 B.异种金属 C.陶瓷 D.石英玻璃BBABCD关于堆焊 堆焊使用焊接的方法把填充金属熔敷在金属表面，以便得到所要求的性能和尺寸。这种工艺过程主要是实现异种金属的冶金结合，属于异种金属熔化焊的一种特殊形式。从原则上讲，凡是属于熔焊的方法都可用于堆焊。 特点： （1）影响堆焊层效果的主要因素

26、是堆焊层的合金成分及组织性能。 （2）堆焊在多数情况下，具有异种金属（特别是高合金）焊接的特点。 （3）堆焊时要尽量降低稀释率，即堆焊层要尽量减少被基体金属所稀释。 （4）堆焊金属与基体金属的相变温度和膨胀系数要相近。关于堆焊 堆焊使用焊接的方法把填充金属熔敷在金属表面，以便得到所要求的性能和尺寸。这种工艺过程主要是实现异种金属的冶金结合，属于异种金属熔化焊的一种特殊形式。从原则上讲，凡是属于熔焊的方法都可用于堆焊。堆焊主要用于制造新零件和修复旧零件两个方面。 特点： （1）影响堆焊层效果的主要因素是堆焊层的合金成分及组织性能。 （2）堆焊在多数情况下，具有异种金属（特别是高合金）焊接的特点。 （3）堆焊时要尽量降低稀释率，即堆焊层要尽量减少被基体金属所稀释。 （4）堆焊金属与基体金属的相变温度和膨胀系数要相近。典型试题【判断题】只有将堆焊表面放在倾斜或立焊位置，才能不打渣连续堆焊。 （ ）【选择题】堆焊层金属产生开裂时，母材与堆焊层金属成分（ ）。 A.相同 B.相差较大 C.相近【多项选择题】堆焊修补零件时，所用的堆焊材料与基体金属相比（ ）。 A.相同 B.相近 C.具有特殊成分 D.具有特殊性能【多项选择题】防止手工电弧堆焊过程中堆焊件变形的方法有（ ）。 A.采用夹具 B.预先反变形法 C.对称焊法 D.跳焊法 BABCDABCD