《初、中级焊工实习》教案.doc
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1、授 课 教 案课程名称: 初、中级工焊接实习 院 (系): 职业技术学院 专 业: 焊接自动化 授课班级: 2011焊接班 教师姓名: 宋晓英 第一部分 焊接实习教学目的与要求一、焊接实习教学目的与要求1初级焊工技能培训(1)了解焊条电弧焊的特点及应用范围,掌握焊条电弧焊的引弧、稳弧和运条技能,根据图纸正确选择焊条直径与焊接电流,独立完成中厚板的平对焊与角焊缝的焊接。初步了解常见焊接缺陷的特征。(2)熟悉常用碳素钢焊条的工艺性能特点,并能正确的选用电源及极性;懂得焊条标准及牌号的意义。(3)了解常用焊条电弧焊机的分类及特点,并能正确地调节和使用。2中级焊工技能培训中级焊工技能培训是本专业重要的
2、实践性环节。在前两次(焊接安全、初级工)操作实习的基础上,进一步提高焊条电弧焊操作技能,为毕业就业打下坚实的基础。学生通过校内专业劳动应达到以下要求:(1)掌握焊条电弧焊全位置焊接技术,掌握焊条电弧焊单面焊双面成形技术。(2)通过校内专业劳动,学生应取得国家职业鉴定部门颁发的焊条电弧焊中级工等级证书。(3)了解其它常用焊接方法(如CO2电弧焊、钨极氩弧焊和埋弧焊等)的基本操作技能。(4)能正确分析焊接缺陷产生的原因及防止措施。(5)能根据实际情况正确选择焊接方法、焊接材料及焊接参数,掌握常用焊接方法所用设备的使用、维护、保养知识,能独立完成焊前准备工作。二、教学实习时间分配序实习项目名称时间(
3、小时)时间(小时)备号初级(4周)中级(6周)注1课题一焊接基本知识与入门指导22课题二 引弧、运条及平敷焊技能训练583课题三 平对接焊技能训练30(薄板)4课题四 平角焊技能训练3067课题五平对接单面焊双面成形48(厚板)7课题六立焊技能训练2489课题七横焊技能训练249课题八 小管对接技能训练3010课题九CO2气体保护焊技能训练1210课题十手工钨极氩弧焊技能训练1811课题十一埋弧焊技能训练611期末 综合训练 (含考试)18合计120180第二部分 实习教学内容课题一焊接基本知识与入门指导一、学习目的了解焊接概念;了解常见的焊接方法;了解碳钢焊条的分类、牌号与选用原则;了解焊接
4、安全技术。二、实习内容1名词解释焊接: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。 电弧焊:以气体导电时产生的电弧热为热源。 熔化极:焊丝或焊条既是电极又是填充金属。 非熔化极:电极(钨极)不熔化。 MIG焊:金属极(熔化极)惰性气体保护焊。TIG焊:钨极(非熔化极)惰性气体保护焊。MAG焊:金属极(熔化极)活性气体保护焊。CO2焊:二氧化碳气体保护焊(MAGC焊)。手工焊:焊条电弧焊(SMAW焊)。2焊条电弧焊工作原理焊条电弧焊是最常用的熔焊方法之一。在焊条末端和工件之间燃烧的电弧所产生的高温使药皮、焊芯及工件熔化,药皮熔化过程中产生的气体和熔渣,不仅
5、使熔池和电弧周围的空气隔绝,而且和熔化了的焊芯、母材发生一系列冶金反应,使熔池金属冷却结晶后形成符合要求的焊缝。3电焊条 图1 焊接过程示意图(1)焊心的种类和牌号 1-药皮 2-焊芯 3-保护气体 4-电弧 5-熔池 根据GB焊接用钢丝标准规定, 6-母材 7-焊缝 8-渣壳 9-熔渣 10-熔滴专门用于制造焊芯和焊丝的钢材,可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。焊条钢牌号一律用汉语拼音字母H做字首,其后紧跟钢号,表示方法与优质碳素结构钢、合金钢相同。 若钢号末尾注有高字(或字母A),为高级优质焊条钢,含硫、磷量较低。若末尾注有“特”字(或字母E),为特级焊条钢,含硫、磷更低。举例如下:
6、 H08低碳焊条钢,含碳量约0.08,含硫、磷均小于0.04。 H08A高级低碳焊条钢,含碳量约0.08,含硫、磷均小于0.03。 H1Crl9NiTi一铬镍钛不锈钢焊条钢。(2)药皮涂敷在焊芯表面的有效成分叫药皮。由几种或几十种成分组成。 药皮的作用如下: 1) 稳弧作用 药皮中含有稳弧物质,保证易引燃电弧和燃烧稳定。 2) 保护作用 药皮熔化时产生气体和熔渣,可隔离空气,保护熔融金属。熔渣冷却后,在焊缝表面形成渣壳,可防止焊缝表面金属不被氧化并减慢焊缝的冷却速度,有利于熔池中气体逸出,减少产生气孔的可能性,并改善焊缝成形。 3)冶金作用 药皮中加有脱氧剂和合金剂,通过熔渣与熔化金属的化学反
7、应,可减少氧、硫、磷等有害杂质,使焊缝金属获得符合要求的力学性能。4)渗合金药皮中加有铁合金,这些合金元素熔化后过渡到熔池中,可提高焊缝金属中合金元素的含量,从而改善焊缝金属的性能,通过渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属,如在碳钢上堆焊不锈钢、高速钢等。 5)改善焊接工艺性能 通过调整药皮成分,可改变药皮的熔点和凝固温度,使焊条末端形成套筒,产生走向气流,有利于熔滴向熔池过渡,可适应全位置焊接需要。(3)焊条的种类、型号及规格1)焊条的种类及型号 根据焊条的用途可分为碳钢、低合金钢、不锈钢、堆焊、铝及铝合金、铜及铜合金、铸铁焊条等,这里只介绍焊钢用的焊条。 碳钢焊条根据GB碳钢焊条标
8、准规定,这类焊条的型号,根据熔敷金属的抗拉强度,药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分。型号编制方法如下:碳钢焊条包括E43和E50两个系列。表2焊接位置(X3)的意义2)焊条规格 焊条以焊芯的直径为公称直径,根据焊芯的材质和直径决定焊条的长度。不同类别焊条的规格见表3。(3)酸性焊条与碱性焊条尽管药皮中有多种类型,但根据药皮熔化后的熔渣特性,只能分成两类。这两类焊条的工艺性能,操作注意事项和焊缝质量有较大的差异,因此必须熟悉它们的特点。其性能对比见表44焊接电源的极性(正接与反接)焊条电弧焊采用直流电源时,若工件接电源负极称直流反接(负极性);反之,称直流正接(正极性)。直流正接时工件接正极,
9、温度较高,故用来焊厚板;而反接可用来焊薄板。因低氢型碱性焊条药皮中含有较多的萤石(主要是氟化钙),必须使用直流反接;采用其它类型药皮焊条时,仍按上述原则选择电源极性。 表3不同类别焊条的规格焊芯直径(mm)焊条长度(mm)1.6200 (250)2250 (300)2.5250 (300)3.2350 (400)4350 (400)5400 (450)6400 (450)8500 ( 650)5焊条直径的选择为提高生产效率,应尽可能地选用直径较大的焊条。但是用直径过大的焊条焊接,容易造成未焊透或焊缝成形不良等缺陷。选用焊条直径应考虑焊件的厚度,表4 酸性焊条与碱性焊条的对比厚度较大的焊件应选用
10、直径较大的焊条;反之薄件应选用直径较小的焊条,见表5。另外,焊接同样厚度的T形接头时,选用的焊条直径比对接接头用的焊条直径大些。表5焊条直径与焊件厚度的关系(mm)焊件厚度234561213焊条直径23.23.2445466焊接电流的选择焊接电流是焊条电弧焊最重要的工艺参数,也可以说是唯一的独立参数,因为焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流,而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。 焊接电流越大,熔深越大(焊缝宽度和余高变化都不大),焊条熔化快,焊接效率也高,但是,焊接电流太大时,飞溅和烟雾大,药皮易发红和脱落,而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷;若焊接电流太小,则引弧困难,焊条容易粘连在工件
11、上,电弧不稳,熔池温度低,焊缝窄而高,熔合不好,而且容易产生夹渣,未焊透等缺陷。选择焊接电流时,要考虑的因素很多,如焊条直径,药皮类型、工件厚度,接头类型,焊接位置,焊道层次等。但主要由焊条直径,焊接位置和焊道层次决定的。表6各种直径焊条使用电流的参考值焊条直径/mm1.62.02.53.24.05.05.8焊接电流/A254040655080100130160210200270260300(1)焊条直径 焊条直径越粗,熔化焊条所需的热量越大,必须增大焊接电流,每种直径的焊条都有一个最合适的电流范围,表6给出了各种直径焊条合适的焊接电流的参考值。还可以根据选定的焊条直径用下面的经验公式计算焊接
12、电流。 I10d2 式中 I焊接电流(A) d焊条直径(mm) (2)焊接位置 在平焊位置焊接时,可选择偏大些的焊接电流。横焊、立焊,仰焊位置焊接时,焊接电流应比平焊位置小10%20% (3)焊道层次 通常焊接打底焊道时,特别是焊接单面焊双面成形的焊道时,使用的焊接电流较小,才便于操作和保证背面焊道的质量;焊填充焊道时,为提高效率,保证熔合好,通常都使用较大的焊接电流;而焊盖面焊道时,为防止咬边和获得较美观的焊道,使用的电流稍小些。以上所讲的只是选择焊接电流的一些原则和方法,实际生产过程中焊工都是根据试焊的试验结果,根据自己的实践经验选择焊接电流的。通常焊工都根据焊条直径推荐的电流范围,或根据
13、经验选定一个电流,在试板上试焊,在焊接过程中看熔池的变化情况、渣和铁水的分离情况、飞溅大小、焊条是否发红、焊缝成形是否好、脱渣性是否好等来选择焊接电流的。当焊接电流合适时,焊接时很容易引弧,电弧稳定,熔池温度较高,渣比较稀,很容易从铁水中分离出去,能观察到颜色比较暗的液体从熔池中翻出,并向熔池后面集中,熔池较亮,表面稍下凹,但很平稳地向前移动,焊接过程中飞溅很小,能听到很均匀的劈啪声,焊后焊缝两侧圆滑地过渡到母材,鱼鳞纹较细,焊渣也容易敲掉。如果选用的焊接电流太小,则很难引弧,焊条容易粘在工件上,焊道余高很高,鱼鳞纹粗,两侧熔合不好,根本形不成焊道,熔深很小,熔化的焊条金属粘在工件上象一条蚯蚓
14、十分难看。如果选用的焊接电流太大,焊接时飞溅和烟雾很大,焊条药皮成块脱落,焊条发红,电弧吹力大。熔池有一个很深的凹坑,表面很亮,非常容易烧穿、产生咬边,由于焊机负载过重,可听到很明显的哼哼声。焊缝外观很难看,鱼鳞纹很粗。7电弧电压电弧电压能影响焊缝的宽窄,电弧电压越高,焊缝越宽,但手工电弧焊时,焊缝宽度主要靠焊条的横向摆动幅度来控制,因此电弧电压的影响不明显。当焊接电流调好后,电焊机的外特性曲线就决定了。实际上电弧电压由弧长决定。电弧越长,电弧电压越高,反之,电弧电压越低。但电弧太长时,电弧燃烧不稳,飞溅大,容易产生咬边、气孔等缺陷;若电弧太短,容易粘焊条。一般情况下,电弧长度等于焊条直径的0
15、.5l倍为好,相应的电弧电压为1625V。碱性焊条的电弧长度应为焊条直径的一半较好,酸性焊条的电弧长度应等于焊条直径。8焊接速度焊接速度就是单位时间内完成焊缝的长度。手工电弧焊时,在保证焊缝具有所要求的尺寸和外形,保证熔合良好的原则下,焊接速度由焊工根据具体情况灵活掌握。9焊接层数的选择在厚板焊接时,必须采用多层焊或多层多道焊。多层焊的前一条焊道对后一条焊道起预热作用,而后一条焊道对前一条焊道起热处理作用(退火和缓冷),有利于提高焊缝金属的塑性和韧性。每层焊道厚度不能大于45mm。大厚度工件的焊接层数可近似地按如下经验公式计算:n/dn层数工件厚度(mm)d焊条直径(mm)10焊条的选用原则焊
16、条的种类很多,应用范围不同,正确选用焊条,对焊接质量、劳动生产率和产品成本都有影响,为了正确地选用焊条,可参考以下几个基本原则。(1)等强度原则对于承受静载或一般载荷的工件或结构,通常选用抗拉强度与母材相等的焊条,这就是等强度原则。 例如:焊接20,Q235等低碳钢或抗拉强度在400MPa左右的钢就可以选用E43系列焊条。而焊16Mn, 16Mng等抗拉强度在500MPa范围的钢,选用50系列焊条就行了。注意不能单纯追求焊缝金属的抗拉强度,因抗拉强度高,就降低了焊缝金属的塑性,往往不一定有利。(2)等同性原则焊接在特殊环境下工作的工件或结构,如要求耐磨、耐腐蚀、在高温或低温下具有较高的力学性能
17、,则应选用能保证熔敷金属的性能与母材相近或相近似的焊条,这就是等同性原则。 如焊接不锈钢时,应选用不锈钢焊条;焊接耐热钢时应选用耐热钢焊条。(3)等条件原则根据工件或焊接结构的工作条件和特点选择焊条。例如焊接需承受动载或冲击载荷的工件,应选用熔敷金属冲击韧度较高的低氢型碱性焊条。反之,焊一般结构时,应选用酸性焊条。 虽然选用焊条时还应考虑工地供电情况,工地设备条件,经济性,及焊接效率等,但这都是比较次要的问题,应根据实际情况决定。11焊接安全技术(1)工作前检查焊接场地,氧气瓶与乙炔气瓶相距不小于5m,距施焊点不小于10m。并在l0m以内禁止堆放其它易燃易爆物品,(包括有易燃易爆气体产生的器皿
18、管线),并备有消防器材,保证足够照明和良好通风。(2)操作时(包括打渣)所有工作人员必须穿戴好工作服,防护眼镜或面罩。不准赤身操作,仰面焊按应扣紧衣领、扎紧袖口、戴好防火帽、电焊作业时不得戴潮湿手套。 (3)电焊机接地零及电焊工作回线都不准搭在易燃、暑爆的物品上,也不准接在管道和机床设备上。工作回线应绝缘良好,机壳接地必须符合安全规定。(4)焊件必须放置平稳,牢固才能施焊,作业地点应有足够的活动空间。(5)当焊接工作中止时(如:工间休息),必须关闭设备或焊机的输出端或者切断电源。(6)需要移动焊机时,必须首先切断其输入端的电源。(7)金属焊条在不用时必须从焊钳上取下以消除人员或导电物体的触电危
19、险。焊钳在不使用时必须置于与人员、导电体、易燃物体或压缩空气瓶接触不到的地方。(8)禁止焊条或焊钳上带电金属部件与身体相接触。(9) 焊钳不得在水中浸透冷却。(10)更换电极或喷嘴时,必须关闭焊机的输出端。 三、教学重点1.焊机的安全操作 。 2.焊接参数的正确先用。四、教学方法讲授与演示教学法课题二 引弧、运条及平敷焊技能训练一、学习目的掌握焊条电弧焊焊接过程中的引弧、起头、运条、接头、收尾等基本操作技术,并且掌握平敷焊技术,使焊缝的高度和宽度符合要求,焊缝表面均匀,无缺陷。二、实习内容1引弧电弧焊开始时,引燃焊接电弧的过程叫引弧。引弧的方法包括以下两类,即:(1)不接触引弧 利用高频高压使
20、电极末端与工件间的气体导电产生电弧。 (2)接触引弧 先使电极与工件短路,再拉开电极引燃电弧。这是手工电弧焊时最常用的引弧方法,根据操作手法不同又可分为: 1)直击法 焊条向焊件表面敲击,当焊条与焊件表面轻轻一碰,便迅速提起焊条,并保持一定距离(24mm),使电弧引燃。 2)划擦法 这种方法与擦火柴有些相似,先将焊条末端对准焊件,然后将焊条在焊件表面划擦一下,立即使焊条末端与被焊工件表面的距离维持在24mm间,电弧就能定的燃烧。引弧时,如果发生焊条和焊件粘在一起时,只要将焊条左右摇动几下,就可脱离焊件,如果这时还不能脱离焊件,就应立即将焊钳放松,使焊接回路断开,待焊条稍冷后再拆下。如果焊条粘住
21、焊件的时间过长,则因过大的短路电流可能使电焊机烧坏,所以引弧时,手腕动作必须灵活和准确,而且要选择好引弧起始点的位置,引弧的位置应选在焊缝起点前约810mm处。(a)(b)图2引弧示意图(a)直击法引弧(b)划擦法引弧2运条 焊接过程中,焊条相对焊缝所做的各种动作的总称叫运条。正确运条是保证焊缝质量基本因素之一,因此每个焊工都必须掌握好运条这项基本功。 运条包括沿焊条轴线的送进、沿焊缝轴线方向纵向移动和横向摆动三个动作,如图3所示。 (1)运条的基本动作 图3运条的基本动作1)焊条沿轴线向熔池方向送进 使焊条熔化后,能继续保持电弧的长度不变,因此要求焊条向熔池方向送进的速度与焊条熔化的速度相等
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