1、4.14.1气焊与气割其他焊接方法简介项目项目4 4 焊焊 接接4.24.24.34.3焊条电弧焊能正确操作交流弧焊机或直流弧焊机，能进行焊能正确操作交流弧焊机或直流弧焊机，能进行焊接电流的调节，能正确操作引弧；接电流的调节，能正确操作引弧；掌握焊条电弧焊的基本操作，焊出较整齐的焊缝；掌握焊条电弧焊的基本操作，焊出较整齐的焊缝；掌握气焊的点火、灭火过程及火焰种类的调节；掌握气焊的点火、灭火过程及火焰种类的调节；掌握气焊的基本操作并能焊出较整齐的焊缝。掌握气焊的基本操作并能焊出较整齐的焊缝。项目项目4 4 焊焊 接接焊接的分类；焊接的分类；焊条电弧焊对电源设备的要求，以及交、直流焊机的焊条电弧焊
2、对电源设备的要求，以及交、直流焊机的优、缺点与应用；优、缺点与应用；焊条组成及各部分的作用，焊条的分类方法和应用；焊条组成及各部分的作用，焊条的分类方法和应用；常见焊接接头形式和坡口形式，焊接位置及工艺参数；常见焊接接头形式和坡口形式，焊接位置及工艺参数；气焊设备、气焊火焰及气焊的基本操作；气焊设备、气焊火焰及气焊的基本操作；气割原理及切割过程，气割的工艺参数及基本操作；气割原理及切割过程，气割的工艺参数及基本操作；其他常用焊接方法的基本原理与应用。其他常用焊接方法的基本原理与应用。项目项目4 4 焊焊 接接焊接参数的选择，如焊接电流、焊接速度、电弧焊接参数的选择，如焊接电流、焊接速度、电弧长
3、度、焊条角度；长度、焊条角度；气焊与气割的基本操作。气焊与气割的基本操作。项目项目4 4 焊焊 接接4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接是通过加热或加压，或者两者并用，使焊件达到原子结合的一种加工方法，是形成金属材料不可拆卸连接的一种工艺方法。焊接的工艺方法很多，按焊接工艺过程和母材金属所处的表面状态，通常把焊接方法分为如下三大类：4.1焊条电弧焊焊条电弧焊（1）熔焊。熔焊是指焊接过程中将焊件接头加热到熔化状态，不加压力便完成焊接的方法。然后冷却结晶，连接成一体，如焊条电弧焊、气焊等。（2）压焊。压焊是指焊接过程中对焊件施加压力（可对焊件同时加热或同时不加热），连接成一体，压焊过程中无需填充金属材料
4、，如电阻焊。（3）钎焊。钎焊是指采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将母材和钎料加热到高于钎料熔点、利用钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的方法，如铜钎焊、锡钎焊等。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊利用电弧作为焊接热源的熔焊方法称为电弧焊。用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法称为焊条电弧焊，如图4-1所示。焊条电弧焊所需设备简单，操作方便、灵活，适应性强，适用于厚度2 mm以上的各种金属材料和形状结构的焊接，特别适用于结构复杂、焊缝短小、弯曲或各种空间位置焊缝的焊接，焊条电弧焊是目前生产中应用最多、最普遍的金属焊接方法。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-1 焊条电弧焊的工作过程和典型的装
5、置1地线夹头；2焊缝金属；3焊条；4药皮部分；5用于导电的裸露部分；6焊钳；7绝缘手把；8焊件；9焊渣防护层；10焊接熔池；11气体保护；12焊条端部形成的套筒；13焊条药皮；14焊芯；15焊缝弧坑；16弧坑；17热影响区4.1焊条电弧焊焊条电弧焊 焊接电弧与焊接过程4.1.14.1.1焊接电弧焊接电弧1.焊接时在两电极间或电极与焊件间气体介质中产生的强烈而持久的放电称为焊接电弧。电弧放电时，能产生6 000 以上的高温和耀眼的弧光。电弧焊就是利用电弧产生的高温作为焊接热源，使焊条和焊件发生局部熔化而实现焊接的。使用直流弧焊机焊接时，焊接电弧可分为阴极区、弧柱区和阳极区，如图4-2所示。当两极
6、的材料均为低碳钢时，弧柱区的温度可达5 000 K以上，阴极区的温度约为2 400 K，阳极区的温度约为2 600 K，阳极区的温度高于阴极区。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-2 焊接电弧4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接厚工件时，为保证工件焊透，将工件接焊机正极，焊条接焊机负极，称为正接法；焊接薄工件时，为防止烧穿工件，将工件接焊机负极，焊条接焊机正极，称为反接法。直流弧焊机的接线法如图4-3所示。用交流弧焊机焊接时，由于电流的极性是交变的，两极的温度基本相同，故不存在正接和反接的问题。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-3 直流弧焊机的接线法4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接过程焊接过程2.焊接过程中
7、，焊条与工件间具有电压，当两者接触时，相当于电弧焊电源短接。由于焊条端部和焊件表面不平整，在某些接触点处通过的电流密度很大，使接触部分的金属迅速熔化，甚至部分蒸发、汽化，从而引起强烈的电子发射和气体电离。当电弧连续向前移动时，焊件和焊条不断熔化汇成新的熔池，原来的熔池则不断冷却凝固，形成连续的焊缝。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊进气控制进气控制1.金属材料的性能4.1.24.1.2为了达到焊接过程的要求，各种焊接设备应具有以下基本性能要求：焊接开始时，设备能提供较高的空载电压（约6080 V），以便于引燃电弧；焊接过程中，能提供稳定的低电压、大电流；焊条与焊件短路时，能把短路电流限制在某一安全数值
8、内（一般为额定电流的1.52倍）；焊接电流可根据焊接需要方便、灵活地进行调节。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊1)1)交流弧焊机交流弧焊机交流弧焊机又称为弧焊变压器，是一种特殊的降压变压器。它具有结构简单、价格便宜、使用方便、噪声较小、维护简便等优点，但电弧稳定性较差。交流弧焊机在生产中用得比较多。图4-4（a）所示为BX1-300型交流弧焊机，是目前工厂常用的交流弧焊机之一，其型号中的“B”表示弧焊变压器，“X”表示下降外特性（电源输出端电压与输出电流的关系称为电源的外特性），“1”为系列序号，“300”表示弧焊机的额定电流为300 A。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-4 焊接设备4.1焊条电弧焊
9、焊条电弧焊2)2)整流弧焊机整流弧焊机整流弧焊机又称为弧焊整流器，是电弧焊专用的整流器，已经大量应用在生产中。它利用交流电经过变压、整流后获得直流电，具有结构简单、坚固耐用、工作可靠、噪声较小、维修方便和效率高等优点。与交流弧焊机相比，整流弧焊机的电弧稳定性好；与旋转直流弧焊机比较，整流弧焊机结构较简单，使用时噪声小。整流弧焊机是我国焊条电弧焊机的发展方向。图4-4（b）所示为ZXG-315型整流弧焊机，是一种常用的整流弧焊机，其型号中“Z”表示弧焊整流器，“X”表示下降外特性，“G”表示整流弧焊机采用的是硅整流元件，“315”表示整流弧焊机的额定电流是315 A。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊
10、接工具焊接工具2.焊钳（如图4-5所示）用来夹持焊条进行焊接操作。焊钳与焊机间用一根电缆连接；在焊机与焊件间用另一根电缆连接；焊钳外部用绝缘材料制成，有绝缘和隔热的功效。1)1)焊钳焊钳图4-5 焊钳4.1焊条电弧焊焊条电弧焊2)2)面罩面罩面罩用来防止弧光及飞溅的金属灼伤操作者面部，分为手持式面罩和头盔式面罩两种。面罩观察窗上装有有色光学玻璃，可过滤紫外线和红外线，在电弧燃烧时通过观察窗观察电弧燃烧情况和熔池，以便于操作。头盔式面罩如图4-6所示。图4-6 头盔式面罩4.1焊条电弧焊焊条电弧焊3)3)辅助工具辅助工具辅助工具包括焊条箱（筒）、尖头锤和钢丝刷等。焊条箱（筒）用于盛放焊条，尖头锤
11、用于清除焊渣，钢丝刷主要用于除锈。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊条结构焊条结构1.焊条4.1.34.1.3焊条由焊芯和药皮组成，是焊条电弧焊时所用的焊接材料，如图4-7所示。图4-7 焊条的结构1焊芯；2药皮；3焊条夹持端；d焊条直径；L焊条长度4.1焊条电弧焊焊条电弧焊1)1)焊芯焊芯焊芯为一金属棒，是组成焊缝金属的主要材料，既作为焊接电极传导电流，产生电弧，又作为填充焊缝的金属，熔化后填充焊缝。焊芯的直径称为焊条直径，最小为1.6 mm，最大为8 mm；焊芯的长度即为焊条的长度。常用焊条的直径和长度规格见表4-1。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊2)2)药皮药皮药皮是涂裹在焊芯表面的涂料层，由有机
12、物、合金粉末、矿物质和黏结剂等原料按一定比例配制而成，其作用是保证焊接电弧的稳定燃烧，保护熔池内的金属不被氧化，弥补烧损的合金元素，以提高焊缝的力学性能。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊条种类及型号焊条种类及型号2.按药皮熔渣的性质不同，焊条可分为酸性焊条和碱性焊条两类。药皮中酸性氧化物（如SiO2、TiO2、Fe2O3等）含量较多的焊条，称为酸性焊条，常用的酸性焊条有钛钙型焊条；药皮中碱性氧化物（如CaO、MnO、FeO、Na2O、MgO等）含量较多的焊条，称为碱性焊条，常用的碱性低氢型焊条的药皮以碳酸盐和氟石为主。酸性焊条用于交、直流焊机，焊接工艺性能较好，但焊缝力学性能，尤其是冲击韧性较差，
13、用于一般的低碳钢和强度不高的低合金钢结构的焊接；碱性焊条主要适用于直流焊机，且引弧困难，电弧不够稳定，但焊缝力学性能和抗裂性能良好，适用于低合金钢、合金钢以及承受动载荷的低碳钢重要结构的焊接。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊根据GB/T 51171995的规定，碳钢焊条型号的编制以英文字母“E”加四位数字来表示。“E”表示焊条；前两位数字表示焊缝金属的最低抗拉强度值；第三位数字表示焊接位置，若为“0”或“1”表示焊条适合全位置焊接，若为“2”表示焊条适用于平焊；第三位和第四位数字组合后，表示焊接电流种类和药皮类型，若为“03”表示可以交、直流两用，钛钙型药皮；若为“05”表示只能用直流电源，低氢型药
14、皮。例如，E4303，其符号和数字的含义如下所示：4.1焊条电弧焊焊条电弧焊4.1焊条电弧焊焊条电弧焊4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊条的使用焊条的使用3.1)1)焊条型号选用原则焊条型号选用原则焊条型号的选用应遵循以下几条原则：（1）母材中的碳、硫、磷等元素含量较高时，应选用抗裂性较好的低氢型焊条。（2）焊接在腐蚀介质中工作的焊件，应选用不锈钢焊条或其他耐腐蚀焊条。（3）焊接承受动载荷或冲击载荷的焊件，应选用塑性和韧性高的低氢型焊条。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊（4）焊接在高温或低温环境下工作的焊件，应选用适应该环境温度的耐热钢焊条或低温焊条。（5）焊接合金结构钢时，焊条型号的选用要求焊缝金属的合
15、金成分与母材成分相同或相近。（6）焊接结构钢（包括低碳钢、中碳钢、普通低合金钢）时，一般按结构钢的抗拉强度来选择相应等级的焊条。此外，还应考虑焊件的形状及刚性、焊条的工艺性能、施工条件和经济性等。在满足使用性能和工艺性能的前提下，应选用成本低、规格大、效率高的焊条。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊2)2)焊条使用注意事项焊条使用注意事项焊条使用时应注意以下事项：（1）所购焊条应有生产厂的质量合格证，若无合格证或对焊条质量有疑问时，应按批次抽查试验，合格后方能使用。（2）使用已经存放一年以上（从生产之日算起）的焊条前，应对其进行工艺性能试验，合格后方能使用。（3）使用受潮严重、焊芯有明显锈迹的焊条前，
16、需烘干后进行质量评估，各项性能指标均满足要求时方能使用，但不能焊接重要的产品。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊（4）严重变质或药皮脱落的焊条，必须报废，不得使用。（5）焊条使用前，应按说明书规定的温度烘干。碱性（低氢型）焊条使用前的烘干温度为350 400，随炉升温，达到所需温度后保温12 h；随炉冷却到100 150 后，放入保温箱（筒）内，随用随取；当天未用完的，应放在保温箱内存放，否则使用前应重新烘干；反复烘干的次数不能超过3次。酸性焊条在存放时间短、包装完好的情况下，用于焊接一般结构时，使用前可不进行烘干处理；当焊条受潮后，可随炉升温到80 150，保温12 h烘干；焊接重要的结构时，焊条必
17、须烘干后使用。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接接头形式焊接接头形式1.焊接接头形式和坡口形式4.1.44.1.4焊接时应根据焊件厚度和使用条件具体选择不同的接头形式。常用焊接接头形式包括对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头等，如图4-8所示。其中，对接接头是比较理想的接头形式，接头焊缝方向与载荷方向垂直，是最常用的形式。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-8 焊接接头形式4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接坡口形式焊接坡口形式2.当焊件较薄时（小于6 mm），在焊件接头处留有一定间隙则能保证直接焊透；当焊件厚度超过6 mm时，为了保证焊透，接头处应根据焊件厚度预先制出各种形式的坡口。对接接头常见的坡口形
18、式见表4-3。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊4.1焊条电弧焊焊条电弧焊加工坡口时，通常在焊件厚度方向留有直边，称为钝边，其目的是防止烧穿。接头组装时，通常留有间隙，其目的是保证焊透。焊接较厚的焊件时，为了焊满坡口，应采用多层焊或多道多层焊。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊 焊接位置4.1.54.1.5焊接位置是指在焊接过程中焊缝在空间所处的位置，可分为平焊、立焊、横焊和仰焊。对接接头的各种焊接位置如图4-9（a）所示；角接接头的焊接位置如图4-9（b）所示。各种焊接位置中，平焊操作比较方便，劳动条件好，生产率高，焊缝质量容易保证，因此，应尽量放在平焊位置焊接。立焊、横焊位置次之，仰焊位置最差。4.1焊条
19、电弧焊焊条电弧焊图4-9 焊接位置4.1焊条电弧焊焊条电弧焊 焊接参数4.1.64.1.6焊接参数是指焊接时为保证焊接质量而选定的诸多物理量的总称。焊条电弧焊的焊接参数包括电源种类及极性、焊条直径、焊接电流、电弧长度、焊接速度和焊接层数等。焊接参数选择是否恰当对焊接质量和生产率有很大影响。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接电源种类及极性焊接电源种类及极性1.通常根据焊条性质来选择焊接电源。若为酸性焊条，可选择直流电源，也可选择交流电源，但因交流弧焊机结构简单、价格低廉、使用和维修保养方便，应优先选择。若为碱性焊条，一般选用旋转直流弧焊机或整流弧焊机。选用旋转直流弧焊机或整流弧焊机时还要考虑极性的选
20、择。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊条直径焊条直径2.通常根据焊件厚度、接头形式和焊接位置来确定焊条直径。厚度大的焊件应选用直径大的焊条，以提高生产率；而对于立焊和仰焊，为了控制熔池，防止金属液滴落，应选择直径较小的焊条，一般应小于4 mm。不同厚度的焊件选用焊条直径时可参照表4-4选择。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接电流焊接电流3.通常把焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流。焊接电流直接影响焊接过程的稳定性及焊缝成形的质量。电流过大会造成熔融金属向熔池外飞溅，易产生咬边和烧穿等缺陷；电流过小则熔池温度低，熔渣与熔融金属分离困难，易产生未焊透和夹渣等缺陷，且生产率低。选择焊接电流可参考焊条使用说明
21、书，平焊时也可用下列经验公式确定 I（3055）d（4-1）式中，I为焊接电流（A）；d为焊条直径（mm）。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接速度焊接速度4.通常把焊条沿焊缝长度方向移动的速度称为焊接速度。焊接速度直接影响焊接效率。为了获得最大的焊接速度，应在保证质量的前提下采用较大的焊条直径和焊接电流。但焊接速度太快，焊波高而尖，焊缝熔宽和熔深（熔池深度）都减小，甚至可能产生夹渣和焊不透的缺陷；焊接速度太慢，焊缝宽度和堆高增加，生产率低，焊薄板时还易烧穿。因此，初学者要避免焊接速度不当。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊电弧长度电弧长度5.电弧电压由电弧长度来决定。电弧长，电弧电压高，反之，电弧电压低。
22、电弧过长时，燃烧不稳定，熔深减小，易产生焊接缺陷。因此，焊接时要求采用短弧焊接，一般要求电弧长度不超过焊条直径。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊接层数焊接层数6.中、厚板焊接时必须开坡口，进行多层焊接。由于后焊的焊层对先前的焊层有热处理的作用，多层焊有利于提高焊缝质量，前提是必须清理干净前层的焊渣。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊 焊条电弧焊的基本操作4.1.74.1.7焊接接头处的清理焊接接头处的清理1.焊接前接头处要清除铁锈、油污，以便于引弧、稳弧和保证焊缝质量。除锈要求不高时，可用钢丝刷；要求高时，应采用砂轮打磨。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊操作姿势操作姿势2.如图4-10所示为焊接时的操作姿势。以
23、最常用的对接和T形接头的平焊从左向右焊接操作为例，操作者应位于焊缝前进方向的右侧；左手持面罩，右手握焊钳；左肘放在左膝上，以控制身体上部不做向下跟进动作；上臂必须离开肋部，不要有依托，应伸展自由。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-10 焊接时的操作姿势4.1焊条电弧焊焊条电弧焊引弧引弧3.引弧的作用是使焊条与焊件之间产生稳定的电弧，以加热焊条和焊件进行焊接。常用的引弧方法有敲击法和划擦法两种，如图4-11所示。焊接时将焊条端部与焊件表面通过划擦或轻敲后迅速将焊条提起24 mm距离，电弧即被引燃。若焊条提起距离太高，则电弧会立即熄灭；若焊条与焊件接触时间太长，就会黏条，这时可左右摆动拉开焊条重新引
24、弧；若焊条与焊件经接触而未起弧，往往是焊条端部有药皮等妨碍了导电，这时就应将这些绝缘物清除，直到露出焊芯金属表面。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-11 引弧方法4.1焊条电弧焊焊条电弧焊这两种引弧方法的原理都是以短路热电子发射引燃。划擦法像划火柴那样使焊条摩擦焊件，不易黏条，便于掌握，但易损坏焊件表面，特别是位置狭窄或焊件表面不允许损伤时，不如敲击法好。一般碱性焊条常用划擦法引弧，而酸性焊条两种引弧方法皆可。焊接时，通常选择焊缝前端1020 mm处作为引弧的起点。对焊接表面要求很光滑的焊件，可以另外使用引弧板引弧。如果焊件厚薄不一致、高低不平、间隙不相等，则应在薄件上引弧向厚件施焊，从大间隙处
25、引弧向小间隙处施焊，由低的焊件引弧向高的焊件处施焊。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊运条运条4.运条是指对焊条的操作运动。运条实际上是一种合成运动，即焊条同时完成焊条的前移运动、焊条向熔池的送进运动和焊条的横向摆动三个基本动作，如图4-12所示。图4-12 运条的基本动作1向下送进；2沿焊接方向移动；3横向摆动4.1焊条电弧焊焊条电弧焊1)1)焊条的前移运动焊条的前移运动焊条前移过程中，首先应掌握好焊条与焊件之间的角度。平焊时，焊条应向前倾斜 7080，即焊条在纵向平面内与正在进行焊接的一点上垂直于焊缝轴线的垂线向前所成的夹角，如图4-13所示。此夹角影响填充金属的熔敷状态、熔化的均匀性及焊缝外形，
26、能避免咬边与夹渣，有利于气流把熔渣吹散并覆盖焊缝表面，对焊件有预热和提高焊接速度（焊条前移运动的速度）的作用。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-13 平焊的焊条角度4.1焊条电弧焊焊条电弧焊2)2)焊条的送进运动焊条的送进运动送进运动是沿焊件的轴线向焊件方向的下移运动。维持电弧依靠焊条均匀地送进，以逐渐补偿焊条端部的熔化过渡到熔池内。送进运动应使电弧保持适当长度，以便稳定燃烧。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊3)3)焊条的摆动焊条的摆动焊条的摆动是指焊条在焊缝宽度方向上的横向运动，其目的是加宽焊缝，并使接头达到足够的熔深，同时可延缓熔池金属的冷却结晶时间，有利于熔渣和气体浮出。焊缝的宽度和深度之比称为
27、宽深比，窄而深的焊缝易出现夹渣和气孔。焊条电弧焊的宽深比为23。焊条摆动幅度越大，焊缝就越宽。焊接薄板时，不必过大摆动，甚至直线运动即可，这时的焊缝宽度为焊条直径的0.81.5倍；焊接较厚的焊件时需摆动运条，焊缝宽度可达直径的35倍。根据焊缝在空间的位置不同，运条的轨迹可以是直线形（往复直线形）、锯齿形、月牙形、三角形、圆圈形等，如图4-14所示。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-14 运条方法综上所述，当引弧后运条时，要掌握好焊条角度、电弧长度和焊接速度。同时电流要合适，焊条要对正，电弧要低，焊速不要快，力求均匀。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊灭弧（熄弧）灭弧（熄弧）5.焊接时，电弧偶尔熄灭是不可
28、避免的。灭弧不好，会形成很浅的熔池，焊缝金属的密度和强度差，这样最易形成裂纹、气孔和夹渣等缺陷。灭弧时将焊条端部逐渐往坡口斜角方向拉，同时逐渐抬高电弧，以缩小熔池，减小金属量及热量，使灭弧处不致产生裂纹气孔等。灭弧时堆高弧坑的焊缝金属使熔池饱满，焊好后锉去或铲去多余部分。如图4-15所示，灭弧操作方法有多种，如在焊道外侧灭弧，运条至接头的尾部，焊成稍薄的熔敷金属，将运条方向反过来，然后将焊条拉起来灭弧；或在焊道上灭弧，将焊条握住不动，保持一定时间，填好弧坑，然后拉起来灭弧。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-15 灭弧的操作方法4.1焊条电弧焊焊条电弧焊焊缝的起头、连接和收尾焊缝的起头、连接和收尾
29、6.1)1)焊缝的起头焊缝的起头刚开始焊接的部分称为焊缝的起头，如图4-16所示。在一般情况下，因为焊件在未焊时温度低，引弧后常不能迅速使温度升高，所以这部分熔深较浅，使焊缝强度减弱。为此，应在起弧后先将电弧稍拉长，以利于对端头进行必要的预热，然后适当缩短弧长进行正常焊接。图4-16 焊缝的起头4.1焊条电弧焊焊条电弧焊2)2)焊缝的连接焊缝的连接由于受焊条长度的限制，基本不可能使一根焊条完成一条焊缝，因而出现了两段焊缝前后之间连接的问题。应使后焊的焊缝和先焊的焊缝均匀连接，避免产生连接处过高、脱节和宽窄不一的缺陷。如图4-17所示，常用的连接方式有：后焊焊缝的起头与先焊焊缝的结尾相接、后焊焊
30、缝的起头与先焊焊缝的起头相接、后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的结尾相接。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-17 焊接常用的连接方式4.1焊条电弧焊焊条电弧焊3)3)焊段的收尾焊段的收尾当一条焊缝焊完后，把收尾处的弧坑填满称为焊缝的收尾。一条焊缝结尾时，如果熄弧动作不当，会形成比母材低的弧坑，从而使焊缝强度降低并形成裂纹。碱性焊条因熄弧不当而引起的弧坑中常伴有气孔出现，所以不允许有弧坑出现。因此，必须正确掌握焊段的收尾工作，一般收尾动作有如下几种：4.1焊条电弧焊焊条电弧焊（1）划圈收尾法。电弧在焊段收尾处做圆圈运动，直到弧坑填满再拉断电弧，如图4-18（a）所示。此方法最宜用于厚板焊接中。（2）反复填
31、补法。在焊段收尾处，短时间内使电弧反复熄灭和点燃数次，直到弧坑填满。此方法多用于薄板和多层焊的底层焊中。（3）后移收尾法。电弧在焊段收尾处停住，同时改变焊条的方向，由位置1移至位置2，待弧坑填满后，再稍稍后移至位置3，然后慢慢拉断电弧，如图4-18（b）所示。此方法对碱性焊条较为适宜。4.1焊条电弧焊焊条电弧焊图4-18 焊段收尾方法4.2气焊与气割气焊与气割气焊的概述气焊的概述1.气焊4.2.14.2.1气焊的示意图如图4-19所示，其原理是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧后产生的高温对金属材料进行焊接。在较长的一个时期内，气焊曾被机器制造业与维修行业普遍采用，但近些年来，由于惰性和活性气体保
32、护电弧焊的发展，气焊逐渐被这些新技术的替代，其应用范围日益缩小。时至今日，气焊只是在薄钢板和有色金属的焊接和钎焊中以及在维修行业中有限地被采用，重要的结构件几乎都不用气焊。4.2气焊与气割气焊与气割 图4-19 气焊的示意图1焊炬；2焊缝；3熔池；4工件；5焊丝4.2气焊与气割气焊与气割气焊有如下特点：（1）气焊的设备简单，移动方便，操作易掌握，但设备占用生产面积较大。（2）气焊火焰对熔池的压力及对焊件的热输入量调节方便，故熔池温度、焊缝形状和尺寸、焊缝背面成形等容易控制。（3）气焊焊炬尺寸小，但由于气焊热源温度较低，加热缓慢，生产率低，热量分散，热影响区大，焊件变形大，接头质量不高。（4）气
33、焊适于各种位置的焊接，特别适于焊接厚度在3 mm以下的低碳钢、高碳钢、铸铁以及铜、铝等有色金属及合金的薄板。4.2气焊与气割气焊与气割气焊设备气焊设备2.气焊所用的设备主要有氧气瓶、乙炔瓶或乙炔发生器、减压器、回火保险器和焊炬等，其气路连接如图4-20所示。图4-20 气焊设备及其连接1焊炬；2乙炔瓶；3回火保险器；4乙炔减压器；5氧气减压器；6氧气瓶4.2气焊与气割气焊与气割1)1)氧气瓶氧气瓶氧气瓶用来储存和运输氧气，属于高压容器，其工作压力为15 MPa，容积为40 L，在15 MPa压力下可储存6 m3的氧气。氧气瓶的外表面涂有天蓝色漆，并用黑漆写上“氧气”字样。输送氧气的橡胶管一般为
34、黑色或绿色。氧气瓶必须放置在平稳可靠的位置，不得与其他气瓶混放在一起；氧气瓶与气焊操作地点或其他火源的距离应保持在5 m以上；氧气瓶严禁撞击和接触油脂；夏天要防止曝晒，冬季阀门冻结时严禁用火烘烤，可用热水解冻；氧气瓶内的气体不能用完，瓶内压力不得小于0.2 MPa。4.2气焊与气割气焊与气割2)2)乙炔瓶乙炔瓶乙炔瓶（如图4-21所示）用来储存和运输乙炔气体，其工作压力为1.5 MPa，容积为 40 L。乙炔瓶的外表面涂有白色漆，并用红漆写上“乙炔”和“不可近火”字样。乙炔瓶内装有浸满丙酮的多孔填充物，利用乙炔能溶解于丙酮的特性，能使乙炔稳定、安全地储存在瓶内。使用时，溶解在丙酮内的乙炔分解出
35、来，而丙酮仍留在瓶内，以便溶解再次灌入的乙炔。输送乙炔的橡胶管一般为红色。图4-21 乙炔瓶4.2气焊与气割气焊与气割3)3)乙炔发生器乙炔发生器乙炔发生器用来制造和贮存乙炔，通过水与电石（碳化钙）反应得到乙炔气体。使用时先向乙炔发生器、储气筒和回火保险器中注入水，使水从各自的溢水阀流出为止，然后关闭溢水阀；将电石篮升降杆移至最后一挡，使电石篮与水分离；装入电石后，用开盖手柄关闭发气室，再将电石篮升降杆移至最左一挡，使电石与水接触，产生乙炔气体；电石反应结束后，若要继续使用，应先将发气室的溢水阀打开，降低发气室的压力，然后再打开上盖，添加电石。工作完毕后，向下拉电石渣开关杆，将橡皮塞顶起，使电
36、石渣自动流出，然后用清水冲洗干净。4.2气焊与气割气焊与气割4)4)减压器减压器减压器用来将高压气体转变为低压气体。气焊使用的气体压力一般比较低，因此，气瓶内输出的高压气体必须减压后才能使用。减压器的作用就是降低气体压力，并保持降压后的气体压力稳定不变，而且可以调节减压器输出气体的压力。4.2气焊与气割气焊与气割减压器的工作示意图如图4-22示。调压螺钉松开后，活门弹簧将活门关闭，减压器处于关闭状态，从气瓶过来的高压气体停留在高压室中，高压表显示高压气体的压力，也即气瓶内气体的压力。拧入调节螺钉，使调压弹簧受压，活门被顶开，高压气体由活门处进入低压室，由于气体体积膨胀，获得所需要的工作压力。焊
37、接时，低压气体从出气口流出通向焊炬，低压室内气体压力下降，使薄膜上鼓，顶开活门，高压气体经活门进入低压室，补充输出的气体；当输出的气体增多或减少时，活门的开启度也相应增大或减小，使输出气体压力保持稳定。4.2气焊与气割气焊与气割 图4-22 减压器的工作示意图1通道；2薄膜；3调压手柄；4调压弹簧；5低压室；6高压室；7高压表；8低压表；9活门弹簧；10活门4.2气焊与气割气焊与气割5)5)回火保险器回火保险器必须使用安装回火保险器（也称为回火防止器）的乙炔瓶，回火保险器装在乙炔减压器和焊炬之间，是用来防止火焰沿乙炔管回烧的安全装置。正常气焊时，气体火焰在焊嘴外面燃烧。但当气体压力不足、焊嘴堵
38、塞、焊嘴离焊件太近或焊嘴过热时，气体火焰会进入嘴内逆向燃烧，这种现象称为回火。发生回火时，焊嘴外面的火焰熄灭，同时伴有爆鸣声，随后有“吱、吱”的声音。如果回火火焰蔓延到乙炔瓶，就会发生严重的爆炸事故。因此，发生回火时，回火保险器的作用是使回流的火焰在倒流至乙炔瓶以前被熄灭。同时应先关闭乙炔开关，然后再关闭氧气开关。4.2气焊与气割气焊与气割图4-23所示为与乙炔减压器连接在一起的干式回火保险器，正常工作时，由减压器进来的乙炔推开回火防止阀进入筒体，经过止火管后从出气口输出。止火管是有无数微孔的金属管，有熄灭火焰的作用。当发生回火时，一方面回火气体的冲击波顶上回火防止阀，切断了乙炔来路；另一方面
39、回火气体可从安全阀处向外排出。4.2气焊与气割气焊与气割 图4-23 干式回火保险器1安全阀；2过滤网；3回火防止阀；4止火管4.2气焊与气割气焊与气割6)6)焊炬焊炬焊炬即焊枪，用来控制气体混合比、流量及火焰并进行焊接操作。焊炬用来将乙炔和氧气按一定比例均匀混合，由焊嘴喷出后点燃，产生气体火焰。射吸式焊炬的外形如图 4-24所示。图4-24 射吸式焊炬的外形1焊嘴；2混合管；3乙炔阀门；4手柄；5氧气阀门在焊接过程中，焊丝作为填充金属与熔化的母材一起形成焊缝。焊接低碳钢时，常用的焊丝为H08和H08A等。气焊时应根据焊件厚度来选择焊丝直径，一般为24 mm。为了保证焊接接头质量，焊丝直径与焊
40、件厚度不宜相差太大。4.2气焊与气割气焊与气割焊丝与气焊熔剂焊丝与气焊熔剂3.1)1)焊丝焊丝4.2气焊与气割气焊与气割2)2)气焊熔剂气焊熔剂作为气焊时的助熔剂，气焊熔剂的作用是保护熔池金属，去除焊接过程中产生的氧化物，增加液态金属的流动性和润湿性。除焊接低碳钢外，其他材料气焊时需要使用气焊熔剂，如铸铁、不锈钢、耐热钢、铜、铝等材料气焊时均需使用气焊熔剂。4.2气焊与气割气焊与气割气焊火焰气焊火焰4.氧乙炔火焰的性质取决于氧气和乙炔的混合比例，不同的氧气和乙炔比例可获得三种不同性质的火焰，如图4-25所示。图4-25 气焊火焰与温度分布1焰心；2内焰；3外焰4.2气焊与气割气焊与气割1)1)
41、中性焰中性焰当氧气和乙炔的体积比为1.11.2时，燃烧的火焰为中性焰，又称正常焰。中性焰由焰心、内焰和外焰组成。靠近喷嘴处为焰心，呈白亮色；内焰呈蓝白色，温度最高可达3 150；外焰由内向外逐渐由淡紫色变为橙黄色。中性焰适用于焊接低碳钢、中碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、铝及铝合金等金属材料，是应用最广的一种气焊火焰。4.2气焊与气割气焊与气割2)2)碳化焰碳化焰当氧气和乙炔的体积比小于1.1时，燃烧的火焰为碳化焰。由于氧气供给不足，乙炔燃烧不完全，碳化焰中含有游离碳，具有较强的还原作用和一定的渗碳作用。碳化焰的火焰长度大于中性焰，温度较中性焰低，最高温度约为2 700 3 000。碳化焰适用于焊
42、接高碳钢、铸铁和硬质合金等材料。4.2气焊与气割气焊与气割3)3)氧化焰氧化焰当氧气和乙炔的体积比大于1.2时，燃烧的火焰为氧化焰。由于氧气过量，燃烧较剧烈，火焰明显缩短，只有焰心和外焰两部分，但温度可达3 100 3 300。氧化焰对熔池金属有强烈的氧化作用，一般气焊很少采用，只有在气焊黄铜、镀锌铁板时才采用轻微的氧化焰，以利用其氧化性在熔池表面形成一层氧化物膜，减少低沸点的锌的蒸发。4.2气焊与气割气焊与气割气焊基本操作气焊基本操作5.1)1)点火点火在点火之前，应该先把氧气瓶和乙炔瓶上的总阀打开，然后转动减压器上的调压手柄（顺时针旋转），将氧气和乙炔调到所需工作压力，再打开焊炬上的乙炔调
43、节阀，此时可以把氧气调节阀少开一点助燃点火（用明火点燃）。如果氧气开得大，点火时就会因为气流太大而出现“啪啪”的响声，而且不易点燃；反之，虽然也可以点燃，但是黑烟较大。点火时，手应放在焊嘴的侧面，不能对着焊嘴，以免点着后喷出的火焰烧伤手臂。点火后，逐渐开大氧气阀门，改变氧气和乙炔的比例，根据被焊材料性质及厚薄要求调至所需的中性焰、氧化焰或碳化焰。需要大火焰时，应先把乙炔调节阀开大，再调大氧气调节阀；需要小火焰时，应先把氧气调节阀调小，再调小乙炔调节阀。4.2气焊与气割气焊与气割2)2)调节火焰调节火焰4.2气焊与气割气焊与气割3)3)焊接方向焊接方向气焊操作时右手握焊炬，左手拿焊丝，可以向右焊
44、（右焊法），也可向左焊（左焊法），如图4-26所示。焊炬在前、焊丝在后的焊接方法称为右焊法。这种方法的焊接火焰指向已焊好的焊缝，加热集中，熔深较大，火焰对焊缝有保护作用，容易避免气孔和夹渣，但较难掌握。此种方法适用于较厚工件的焊接，而一般厚度较大的工件均采用电弧焊，因此，右焊法很少使用。焊丝在前、焊炬在后的焊接方法称为左焊法。这种方法的焊接火焰指向未焊金属，有预热作用，且焊接速度较快，可减少熔深和防止烧穿，操作方便，适宜焊接薄板。左焊法还可以看清熔池，分清熔池中铁液与氧化铁的界线，因此左焊法在气焊中被普遍采用。4.2气焊与气割气焊与气割图4-26 气焊的焊接方向4.2气焊与气割气焊与气割4)4
45、)施焊方法施焊方法施焊过程中，不仅要使焊嘴轴线的投影与焊缝重合，同时要掌握好焊炬与工件的倾角。一般，工件越厚倾角越大；金属的熔点越高，导热性越大，倾角就越大。在开始焊接时，工件温度尚低,为了较快地加热工件和迅速形成熔池,应该大一些（8090），喷嘴与工件近于垂直，使火焰的热量集中，尽快使接头表面熔化。正常焊接时，一般保持为3050。焊接即将结束时，倾角可减至20，并使焊炬上下摆动，以便断续地对焊丝和熔池加热，这样能更好地填满焊缝和避免烧穿。焊嘴倾角与工件厚度的关系如图4-27所示。4.2气焊与气割气焊与气割图4-27 焊嘴倾角与工件厚度的关系4.2气焊与气割气焊与气割焊接过程中还应注意送进焊丝
46、的方法。焊接开始时，焊丝端部先放在焰心附近预热，待接头形成熔池后，才把焊丝端部浸入熔池。焊丝熔化一定量之后应退出熔池，焊炬随即向前移动，形成新的熔池。注意焊丝不能经常处在火焰前面，以免阻碍工件受热，也不能使焊丝在熔池上面熔化后滴入熔池，更不能在接头表面尚未熔化时就送入焊丝。焊接时，火焰内层焰心的尖端要距离熔池表面24 mm，形成的熔池要尽量保持瓜子形、扁圆形或椭圆形。4.2气焊与气割气焊与气割5)5)熄火熄火在焊接即将结束时应熄火。熄火之前应先把氧气调节阀关小，再将乙炔调节阀关闭，最后再关闭氧气调节阀进行熄火。如果将氧气全部关闭后再关闭乙炔，就会有余火窝在焊嘴里，不容易熄火，这是很不安全的（当
47、乙炔关闭不严时更应注意）。此外，这样的熄火黑烟也比较大，如果不调小氧气而直接关闭乙炔，熄火时就会产生很响的爆裂声。4.2气焊与气割气焊与气割6)6)回火的处理回火的处理在焊接过程中有时焊嘴头会出现爆响声，随着火焰自动熄灭，焊炬中会有“吱吱”响声，这种现象叫做回火。因氧气比乙炔压力高，可燃混合气体在焊炬内发生燃烧，并很快在导管里扩散而产生回火。如果不及时消除回火，不仅会烧坏焊炬和皮管，而且会使乙炔瓶发生爆炸。所以，当遇到回火时，首先迅速在焊炬上关闭乙炔调节阀，同时关闭氧气调节阀，等回火熄灭后再打开氧气调节阀，吹除焊炬内的余焰和烟灰，并将焊炬的手柄前部放入水中冷却。4.2气焊与气割气焊与气割气割的
48、原理及应用特点气割的原理及应用特点1.气割4.2.24.2.2气割也称氧气切割，是利用割炬喷出乙炔与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属的待切割处预热到它的燃点（红热程度），并从割炬的另一喷孔高速喷出纯氧气流，使切割处的金属发生剧烈的氧化，成为熔融的金属氧化物，同时被高压氧气流吹走，从而形成一条狭小整齐的割缝使金属割开，如图4-28所示。所以，气割的实质是“氧化”并非“熔化”。由于气割所用设备与气焊所用设备基本相同，而操作过程也有近似之处，因此，在生产中常把气割与气焊放在一起。4.2气焊与气割气焊与气割图4-28 气割示意图4.2气焊与气割气焊与气割对金属材料进行气割时，必须具备以下条件：（1）金属
49、的导热性要适当，不能太高。如果金属的导热性高，则会由于热量散失较快，金属燃烧时产生的热量不能对下层和前方待切割的金属集中加热，使待切割金属难以达到燃点温度，使切割难以进行。（2）金属材料的熔点必须高于其燃点。材料的先行流失（液态金属的流动性大）会造成熔化边缘不整齐，不能获得平整的切口。金属材料的熔点高于其燃点，可以保证金属在气割过程中是燃烧过程，而不是熔化过程。4.2气焊与气割气焊与气割（3）被切割金属的熔点及切割温度高于金属氧化物的熔点。如果被切割金属的熔点及切割温度低于金属氧化物的熔点，则生成的金属氧化物挂在切口表面形成固态氧化物薄膜，阻碍氧流与下层金属接触，使气割过程不能正常进行。氧化铝
50、的熔点（2 060）高于铝的熔点（658），氧化铬的熔点（1 990）高于铬的熔点（1 550），故铝和铝合金、铬和铬镍钢都不具备气割条件。根据以上条件衡量，纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金结构钢等能进行气割，而铸铁、奥氏体不锈铜、铝及其合金等，均不能进行气割。4.2气焊与气割气焊与气割割炬及气割过程割炬及气割过程2.气割所用的设备中，氧气瓶、乙炔瓶和减压器同气焊的一样，不同的是气焊用焊炬，而气割要用割炬（又称为割枪）。如图4-29所示，割炬有两根导管，一根为预热焰混合气体管道，另一根为切割氧气管道，割炬比焊炬只多一根切割氧气管和一个切割氧阀门。此外，割嘴与焊嘴的结构也不同，割嘴的出口有两条通道，
