焊接原理及工艺试验安排 - 图文

实验一 焊条电弧焊实验

一、实验目的

了解焊条电弧焊的基本理论，熟练掌握焊条电弧焊的基本操作及焊接规范参数调整的方法。观察焊接电流，焊接电压及焊条直径对焊缝成型的影响。 二、实验内容

焊条类型的选择及焊接规范的正确预置，各种焊接位置的操作及焊接规范对焊接成型的影响。 三、实验要求

1、在5秒钟内完成引弧，并建立稳定电弧。 2、能够将一根完整的焊条不断弧烧完。 3、焊缝熔宽、堆高均匀，无气孔、夹渣。 4、分析焊接电流对焊缝成型的影响。 5、其它同学观看电弧形态 四、实验设备及材料

1、电焊机 1台 2、焊板 若干 3、焊条（酸性） 若干 4、锤 1把 5、砂纸、钢丝刷 1把 6、钢板尺 1只 五、实验步骤

1、按下图将电焊机接好：

2、选定焊条类型及直径。 3、预调焊接电流值。

4、采用短路或划擦方法引燃电弧。 5、进行焊接 六、实验报告要求

1、分析焊条电弧焊设备及工作原理。

2、说明焊接电流的调整方法。 3、说明焊条电弧焊常见缺陷的种类。

实验二 钨极氩弧焊实验

一、实验目的

1、熟悉交直流两用钨极氩弧焊机结构、电气原理、操作方法及工艺要点。 2、钨极氩弧焊使用直流电源时,观察电源极性不同情况下焊炬的载流能力和钨极烧损的大小。 二、实验原理

直流钨极氩弧焊没有极性变化,电弧燃烧很稳定,当采用直流正接时,钨极是阴极,钨极的熔点高,在高温时,电子发射能力强,电弧燃烧稳定性更好。 1、直流反极性

在直流钨极氩弧焊中很少应用直流反极性,但它有去除氧化膜的作用,可成功地焊接铝、镁及合金，铝、镁及合金表面存在一层致密难熔的氧化膜(如Al2O3,它的熔点为2050℃,而纯铝的熔点为657℃)覆盖在熔池表面坡口边缘,如不及时清除,焊接时会造成未熔合,会使焊缝表面形成皱皮或内部产生气孔、夹渣,直接影响焊接质量。反极性时,被焊金属的表面氧化膜在电弧的作用下,可以被消除掉,而获得表面光亮、美观、无氧化膜、成形良好的焊缝。这是由于阴极斑点具有自动寻找氧化膜的性质所决定的,因为金属氧化膜的逸出功小,容易发射电子,所以在氧化膜上容易形成阴极斑点并产生电弧。这种作用的关键条件是:阴极斑点的能量密度很高和阴极斑点有质量很大的正离子的撞击。直流正接时,母材是阳极,阳极斑点就没有这种条件,所以母材上的氧化膜是无法去除掉的。

据资料介绍,铝合金阳极斑点的电流密度为200A/c㎡,而阴极斑点的电流密度为106 A/c㎡,阳极斑点的能量比阴极斑点小几百倍。同时,阴极斑点受到质量很大的正离子的撞击,而阳极斑点只受到质量很小的电子撞击,因此,阳极上的氧化膜是无法去除的。

但是,直流反接的热作用对焊接是不利的。因为,钨极氩弧焊时,对钨极来说,作为阳极产生的热量比作阴极时多。反极性时电子轰击阴极(钨极),放出大量地热,很容易使钨极过热熔化。这时,假如要通过125A焊接电流,为不使钨极熔化,就需约6㎜直径的钨棒,由于在焊件上放出的热量不多,焊缝形状浅而宽,生产率低,而且只能焊接3㎜以下厚度的铝板。 2、直流正极性

钨极氩弧焊采用直流正极性时,有如下优点:①钨极上接受正离子轰击时放出的能量比较小,且由于钨极在发射电子时需要付出大量逸出功,总的来说,钨极上产生的热量比较少,因而不易过热,所以对于同一焊接电流,可以采用直径较小的钨棒。同样通过125A焊接电流,选用1.6㎜直径的钨棒就够了,而在直流反极性时需用6㎜直径的钨棒。②对于同样直径的钨棒,直流正极性可以使用更大电流,使焊缝变得深而窄,生产率高,工件的收缩应力和变形都小。③钨棒的高温发射电子能力很强,当采用小直径钨棒时,电流密度大,有利于电弧稳定燃烧。所以,电弧稳定性也比反极性的好。 总之,直流正极性的优点多。因此,除了焊接铝,镁及合金外,尽可能采用直流正极性。

三、实验设备及材料 1、实验设备

交直流两用钨极氩弧焊机 一台

300A手工钨极氩弧焊枪(QS-85/300A) 一把 电焊面罩

秒表、卡尺等工具 2、实验材料

氩气(99.95%) 一瓶

纯铝板=2～3㎜, 100×200㎜2 铝焊丝ф3～4㎜ 四、实验方法及步骤

1、熟悉交直流两用钨极氩弧焊机结构、电路原理、操作方法及工艺要点。 对照交直流两用钨极氩弧焊机电路图,了解主要电器元件的布置和作用； 识别控制箱面板上各仪表、按钮、开关的作用、操作方法及工作程序； 了解供气、供水、网路电源、焊接电源及焊炬的外部联接； 掌握气体流量、焊接电流、极性等的调节方法； 熟悉手工钨极氩弧焊机操作要领和工艺特点。

2、直流钨极氩弧焊时,观察电源极性对焊炬载流能力和钨极烧损的影响。 采用直流正接

ⅰ、观察工件表面氧化膜破碎情况。加填充金属时,观察填充金属与熔池金属熔合情况； ⅱ、在规范参数一定的条件下,焊接一定的时间,测定钨极烧损量。然后改变电流,找出电流对钨极烧损的影响。 测量钨极烧损方法:

焊前,先称量出钨极重量G1(克),焊接一定时间T(分)后,再称出钨极重量G2(克),

G?G2那么钨极烧损量根据??1即可算出。

T采用直流反接

重复上述ⅰ,ⅱ的实验步骤。 五、实验报告要求

1、为什么直流正接不能去除工件上氧化膜？不论焊接什么材料都需消除氧化膜吗？

2、焊接规范参数,如气体流量、焊接电流、焊炬高度、钨极直径、焊接电源等对焊接质量有什么影响？

实验三 焊接接头的组织和性能

一、实验目的

1. 了解焊接热影响区的组织。

2. 观察低碳钢焊接接头组织形态，熟悉焊接接头的性能。 二、实验概述

在焊接时,焊缝区金属是由常温状态开始被加热到较高温度，然后再逐渐冷却到室温。在焊接接头各点的最高加热温度不同，不同点的焊接热循环，相当于进行了一次热处理，因此必然有相应的组织和性能的变化。焊接接头包括焊缝金

属区、熔合区和热影响区，热影响区又分为过热区、正火区和部分相变区。如下图：

焊接热影响区的温度分布与状态图的关系 a)热影响区的组织分布 b)铁碳状态图 c)热循环

（1）焊缝金属区：焊接加热时，焊缝金属区的温度在掖相线以上，冷却后成为柱状晶铸态组织。

（2）熔合区：焊缝与母材交接的过渡区，也称半熔化区。冷却后熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化的金属因加热温度过高成为粗晶，其韧性和塑性明显变差，容易产生裂纹和脆性破坏，是焊接接头的危险区域之一。

（3）热影响区：

过热区：此区的加热温度范围为固相线至1100℃，具有过热组织或晶粒显著粗大的组织。

细晶区：此区的加热温度范围为AC3以上，未达到过热温度，由于焊后空冷，相当于热处理后的正火组织。

部分相变区（不完全重结晶区）：此区的加热温度范围为AC3-AC1之间。空冷时为先共析铁素体（细小）和珠光体以及未溶的粗大铁素体组织。 三、实验设备、仪器及材料用品

金相显微镜、维氏硬度计、抛光机、砂纸、低碳钢焊接接头试样 四、实验步骤

1. 取一块焊条电弧焊的低碳钢焊接接头，沿焊缝横向取样，制作成金相试样。 2. 在金相显微镜下观察各小区的显微组织形态。 3. 用维氏硬度计分别测量各小区的显微硬度。 五、实验报告及要求