焊接训练教案
基础知识
焊接是现代工程中用来制造各种金属结构和机械零件的主要工艺方法之一。
概念：焊接是通过加热或加压，或者两者并用，用或不用填充材料，使焊件形成原子间结合的一种加工方法。它是不可拆卸的连接。
优点：焊接与铆接相比，要节省材料，接头密封性好，设计和施工容易，生产率较高。所以在建筑结构，船体，机车车辆，压力容器，管道等中得到了广泛的应用。在世界主要的工业国家里，钢产量的45%都是用来生产焊接结构的。
工程应用：
1．跨越长江的芜湖长江大桥，全长10km，主跨312m，是我国目前跨度最大的公路/铁路两用桥，采用整体焊接箱型主桁。2．正在北京建造的国家大剧院，其椭球形穹顶长轴212.2m, 短轴143.64m，高46.28m，焊接钢结构的总重量达6,475吨，将成为世界最大的穹顶。
3．我国正在进行的西气东输天然气输送管线，全长约4,300km。采用焊接螺旋管和焊接直缝管。在铺设中采用了自动化焊接技术和其他新型焊接材料和工艺。
4．一艘30万吨的油轮，需要焊接的焊缝有1000公里长。在船体建造中，焊接工时占船体建造总工时的30~40%。
焊接方法的分类：按照焊接过程的物理特点可以分为熔焊、压焊、钎焊三大类。
1．熔焊：是将焊件连接处加热至熔化状态（有时另加填充材料）形成共同熔池，然后冷却凝固连接成一个整体。常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、高能焊等。简单介绍埋弧焊和激光焊。2．压焊：是对焊件连接处施加压力，或者既加热又加压，使接头处紧密接触并产生塑性变形，通过原子间结合而使之形成一个整体。如摩擦焊、扩散焊、电阻焊等。
3．钎焊：是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，加热到高于钎料熔点而低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现焊接。
一、手工电弧焊
1．概念
电弧焊：是利用电弧作为焊接热源的熔焊方法，其中用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法称为手工电弧焊，简称手弧焊。2．焊接电弧
是在电极与焊件之间的空气电离区内产生的一种强烈而持备注 时间：90分钟
重点
重点
联系实际
难点
重点
难点
久的放电现象。电极可以是金属丝、钨极、碳棒或焊条，手弧焊使用焊条作电极。
电弧中心区的温度约为6000K~8000K。
电弧热量的多少与焊接电压和焊接电流的乘积成正比，由于电弧电压变化较小，在生产中主要通过调节焊接电流来调节电弧热量，焊接电流越大，电弧产生的总热量越多。
3．焊接设备和工具
设备：各种弧焊机，按照产生电流的种类不同分为交流弧焊机和直流弧焊机两大类。直流弧焊机的电弧稳定性比交流弧焊机好，但结构复杂。我们使用交流弧焊机。
工具：夹持焊条的焊钳，保护操作者的电焊手套和面罩，进行焊前和焊后清理所需的清渣锤和钢丝刷等。
4．电焊条
1) 组成及作用：
a) 焊芯：作为电极，传导电流，产生电弧；填充金属。
b) 药皮：保证电弧稳定燃烧；造气，造渣，隔绝空气，起保护作用；脱氧，去硫，渗合金元素，起冶金作用，改善焊缝质量和性能。
有害元素：
氧：使焊缝氧化，产生很多气孔; 硫：产生裂纹；氮：产生氮气孔；氢：产生氢气孔和氢致裂纹。
2) 焊条直径指的是金属焊芯的直径，常用的有2.5mm、3.2mm、4mm等
3) 焊条型号是按熔敷金属的抗拉强度，焊接位置和焊接电流种类划分，以英文字母E后面加四个数字表示。如E4303，E是指焊条；43是指熔敷金属的抗拉强度最小值为43kgf/mm2(430Mpa)；0是指焊接位置为全位置焊接，包括平焊，立焊，仰焊，横焊均可；3是指电源种类为交流弧焊机和直流弧焊机均可。
4) 焊条选用原则：必须遵循
等强度原则：焊条与母材应该具有相同的抗拉强度等级： 同成分原则：焊条与母材应该具有相同或相近的化学成分： 此外还有焊件结构、工艺适应性、焊接设备等要求。 5．焊接工艺（实际操作涉及）
1)接头形式：常用的焊接接头形式有对接，搭接，角接，T形接头。实例：工字钢的拼接。
2)坡口形式：为了保证焊接强度，焊接接头处必须熔透。因此对于厚板必须将接口边缘加工成一定形状的坡口以保证焊透。如V型、U型、X型坡口等。坡口底部留有钝边的作用。
3)焊接位置：分为平焊，立焊，横焊和仰焊。
讨论焊接工艺应包括哪些内容
启发式教学
联系实际
4)焊接规范：焊接参数，如焊接电流、焊条直径等
实际操作手弧焊时的焊接工艺主要为：对接、不开坡口、平焊；焊接参数：焊接电流100~130A，焊条型号E4303，焊条直径3.2mm。
6．应用：手弧焊操作灵活方便，设备简单。适于焊接各种碳钢，低合金钢，不锈钢，耐热钢，高强钢，铸钢，铸铁等。是焊接生产中应用最广泛的一种方法。
常用焊接方法：
二、气焊：是利用气体火焰来熔化母材与填充金属的一种焊接方法。气焊的设备是焊炬。气焊通常用乙炔做可燃气体，氧气作助燃气体，在焊炬中混合，从焊嘴喷出燃烧，火焰温度可达3100~3300℃。气焊火焰分为中性焰，碳化焰和氧化焰。
中性焰是氧与乙炔以1.0~1.2的体积比混合燃烧后生成。适用于焊接低碳钢，中碳钢，合金钢，铝合金等，应用非常广泛。氧化焰是氧与乙炔以大于1.2的体积比混合燃烧生成。对焊缝金属有氧化作用，一般不采用。
碳化焰是氧与乙炔以小于1.0的体积比混合燃烧生成。使焊缝金属增碳，一般温度较低，适用于焊接高碳钢，铸铁。
气焊焊炬结构简单，操作方便。但气焊温度低，加热缓慢，生产率低，接头质量不高。适用于焊接3mm以下低碳钢薄板，铸铁补焊，质量要求不高的铜，铝等。
三、气体保护焊：在电弧焊中，利用氩气，二氧化碳气体作为电弧介质并将电弧和熔池与空气隔开进行焊接，从而获得高质量焊缝的焊接方法称为气体保护焊。常用的有氩弧焊和二氧化碳气体保护焊。
1．氩弧焊：以氩气为保护气体。氩弧焊按电极是否熔化可分为非熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊。
非熔化极氩弧焊：是用高熔点的钨棒做电极，又称钨极氩弧焊即TIG焊。焊接时钨棒电极不熔化，因为通过的电流有限，所以只适用6mm以下薄板的焊接。
熔化极氩弧焊：是以连续送进的焊丝即金属丝作为电极，焊接时焊丝熔化，可焊接厚板。
特点：焊缝成形美观，质量好；但成本高，生产率低。
应用：目前主要用于铝，镁，钛及其合金，不锈钢等的焊接。2．二氧化碳气体保护焊：以CO2气体为保护气体，用连续送进的焊丝作电极。
特点：生产率高，但飞溅大，焊缝成形不好。 应用：常用于碳钢，低合金钢的焊接。
四、等离子弧焊：是用压缩电弧作热源的金属极气体保护焊。 重点
等离
子弧实质是一种经过三种压缩效应高度压缩的压缩电弧。在压缩效应作用下，电弧弧柱中的气体充分电离，形成高温，高能量的等离子弧。温度可达24000~50000K，具有强大冲击力。
等离子弧焊可焊接1mm以下的箔材或薄板，单面焊双面成形。特别适合焊接各种难熔，易氧化及热敏感性强的金属材料。
难点
五、电阻焊：是利用电流通过焊件接触处产生的电阻热将焊件局部加热到塑性状态或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头。（属于压焊）包括点焊，缝焊和对焊三种形式。
1．点焊：焊件夹在两个圆柱形的电极之间。焊后形成圆形的焊点。主要焊接薄板。
应用：飞机和汽车制造业。一辆小汽车需要焊接的焊点有5000~12000个，使用焊接机器人。
2．缝焊：焊件在两个旋转的圆盘状的电极之间通过，焊后形成焊点相互搭接的焊缝，具有密封性。
应用：主要用于要求密封的容器和管道，如汽车的油箱。 3．对焊：用于管状或杆状的零件，用于零件的接长。如钢轨的接长，环形链的焊接。
切割方法：
一、氧气气割：是利用某些金属在纯氧中燃烧的原理来实现金属切割的方法。气割的设备是割炬。
气割时打开割炬上的预热氧和乙炔阀门，利用氧-乙炔火焰将被切割金属预热到燃点，，再打开高压氧射流，使金属在高温纯氧中剧烈燃烧并放热，借助氧射流的压力将切割处形成的氧化物吹走，形成较平整的切口。
气割的应用范围：高碳钢，铸铁，不锈钢，铝，铜及铜合金不宜进行气割。
二、等离子切割：利用等离子弧进行切割的方法，称为等离子弧切割。可以切割难熔金属及非金属材料。对于不宜进行氧气切割的不锈钢，铝，铜及铜合金等都可以用等离子弧切割。
操作演示
一、手工电弧焊：
1、首先将弧焊机的输出端两极分别与焊件和焊钳连接，再用焊钳夹持焊条。焊接时先在焊件与焊条间引燃电弧，利用电弧的高温使焊件与焊条熔化形成共同熔池，随后焊条沿焊接方向前移，熔池随电弧移动，后方熔化金属迅速冷却凝固形成焊缝，将分离的工件连接成整体。
2、引弧的方法有两种：敲击法和划擦法。使用敲击法引弧时，焊条容易粘在焊件上，所以初学者适于采用划擦法引弧。
理论与实际相结合
重点
时间：60分钟
难点 当焊条粘在焊件上时：处于短路状态，容易烧坏焊机。这时要摆动焊条或松开焊钳，将电路断开。
电弧燃烧时，焊芯处于电弧的中心区，温度较高，所以焊芯
先熔化，药皮稍晚一点熔化。这样在焊条端头形成不长的一小段药皮套筒，使焊条引弧困难。焊条的端部要有裸露部分，这样便于引弧，新焊条前端的药皮就有45°左右的倒角。
使用熄弧后的焊条重新引弧，要在引弧板上划擦，直到有电弧出现时，再回到工件表面，引弧。
3、焊缝要求：焊缝成形美观，焊缝宽度在8~10mm。
4、操作要领：
a) 高度：在焊条送进的同时，要维持焊条端部与工件之间的距离在3~4mm，不能忽高忽低；
b) 角度：焊条与焊接方向的角度为70~80°，与其他方向的角度均为90°；
c) 速度：焊条移动的速度即电弧移动的速度。速度太快,不能形成焊缝；太慢，容易产生烧穿。速度要稳定。
5、安全规程：
a) 换焊条时必须戴手套；焊钳使用后必须插在屏风上，不要放在工作台或者弧焊机上，防止触电；
b) 引弧之前要戴好面罩，防止弧光打伤眼睛。焊接时有飞溅，所以要戴好手套，穿工作服，以免烫伤皮肤；
c) 清理焊渣时，不要对人敲焊渣，防止溅飞焊渣伤人。
二、氩弧焊
三、二氧化碳气体保护焊
四、气割
a) 氧气瓶和乙炔瓶是压力容器，猛烈撞击时会发生爆炸。 b) 气割是容易发生回火。发生回火时，不要慌张，必须马上把三个阀门全部关闭。
实际操作
讲解习题
重点
重点
重点
时间：3小时
时间：45分钟
