1樓：中地數媒
焊接是一種不可拆卸的連線方法;它通過加熱,加壓或兩者兼施的方法使兩個分離的零件結合在一起。
焊接的方法很多,按其焊接過程的特點,可把它們歸納為熔焊、壓焊和釺焊三大類。
熔焊:一般來說,是將兩個被焊的工件區域性加熱到熔化狀態,同時加入(也可不加入)填充金屬,形成共同的熔池,冷卻後則形成牢固的接頭。這是一種常用的焊接方法,它包括手工電弧焊和氣焊等。
壓焊:是利用焊接時施加一定的壓力,使兩焊接件接觸處的金屬結合在一起的連線方法。這種焊接根據焊接時是否加熱又可分為兩種形式:
一種是將被焊金屬接觸處區域性加熱至塑性狀態或區域性熔化狀態,然後施加一定的壓力,使金屬結合在一起;另一種形式是不進行加熱,只是在金屬的接觸面上施加足夠大的壓力,借助於壓力所引起的塑性變形,使原子間相互接近而獲得牢固的壓擠焊接點。屬於前者的有鍛焊、接觸焊、摩擦焊;屬於後者的有冷壓焊、**焊。
釺焊:是把熔點比焊件低的釺料和焊件共同加熱,在焊件不熔化而釺料熔化的情況下,兩種材料互相擴散形成釺焊接頭。釺焊又有硬釺焊和軟纖焊之分。釺焊加熱溫度低,變形小,接頭光滑平整。
在地勘鑽探施工中,通常使用的焊接方法是手工電弧焊(又稱電焊)和氣焊與氣割。
(一)電焊
如圖4-38所示為手工電弧焊焊接過程簡圖;1為電焊機,2為焊鉗,3為焊條,4是被焊接的工件。工作時,金屬電焊條夾在焊鉗裡和電源的一極相連線,工件則和電源的另一極相連。操作時,使焊條和工件瞬時接觸以形成短路,隨即提起焊條,使之與工件距離2～4mm,從而引燃電弧。
被焊工件與焊條在電弧加熱下熔化形成共同的熔池5,隨著電弧沿著焊縫不斷移動,新的熔池不斷形成,原先熔池冷卻凝固形成一條牢固的連線焊縫。圖中箭頭a表示隨著焊條不斷熔化而需要的焊條送進運動。
圖4-38 手工電弧焊
1—電焊機;2—焊鉗;3—焊條;4—焊件;5—熔池
1.手工電弧焊工藝
手工電弧焊工藝包括焊接接頭、焊縫在空間的位置和焊接規範三個方面。
(1)焊接接頭
用焊接方法把兩塊鋼板連線在一起的地方叫作焊接接頭。
焊接接頭由焊縫、熔合區和熱影響區組成。焊縫是指焊件經焊接後所形成的結合部分。熱影響區是指焊件受熱的影響(但未熔化)而發生金相組織和力學效能變化的區域。
熔合區則是由焊縫向熱影響區過渡的區域。為了保證焊縫可靠熔透和成形良好,熔池有良好的結晶條件;在焊前將焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀的溝槽,這就叫開坡口。
根據被焊工件的結構形狀、厚度及工作條件對接頭質量的要求不同,焊接接頭有對接、搭接、t形接、角接和卷邊接等形式。
1)對接接頭。如圖4-39所示的形式;兩焊件端麵相對平行的接頭稱為對接接頭。它的受力情況較好,應力集中程度較小,是各種結構中採用最多的一種接頭形式。
接頭的坡口形式很多,常用的有:①i形坡口。如圖4-39a所示形式。
一般適用於厚度小於6mm鋼板的對接。採用單面焊或雙面焊即可焊透,為了使電弧能深入金屬進行加熱,保證焊透,接邊之間可留0～2.5mm間隙。
被焊工件厚度增大時,間隙也需相應增大,否則可能引起未焊透。這種接頭的接邊製備和裝配較方便,需用焊條量少,焊接生產率較高。②y形坡口。
如圖4-39b所示形式。適用於板厚為3～26mm。③雙y形坡口。
如圖4-39c所示。適用於板厚12～60mm。④帶鈍邊u形坡口。
如圖4-39d所示形式。適用於板厚20～60mm。⑤帶鈍邊雙u形坡口。
如圖4-39e所示形式。適用於板厚大於30mm。各種坡口的坡口角度、根部間隙、鈍邊(接邊直邊部分高度)、根部半徑r等尺寸(圖4-39)。
圖4-39 對接接頭(單位:mm)
a—i形坡口;b—y形坡口;c—雙y形坡口;d—帶鈍邊u形坡口;e—帶鈍邊雙u形坡口
2)搭接接頭。如圖4-40所示的形式。由兩塊鋼板部分搭疊,沿著一塊板或兩塊板的邊緣進行焊接,或在上面一塊鋼板上開孔,採用塞焊把兩塊鋼板焊在一起的接頭稱為搭接接頭。
圖4-40中,l、c和塞焊點間距由設計確定。搭接接頭一般用於厚度為10～20mm的板料焊接,搭接的長度一般為板厚的3～5倍。必須兩面施焊,一般承載能力不高。
這種接頭消耗鋼板較多,增加了結構的自重,在受外力作用時,因兩工件不在同一平面上,能產生很大的力矩,使焊縫應力複雜,所以接頭承載能力低,在結構設計中應盡量避免採用搭接接頭。
圖4-40 搭接接頭(單位:mm)
3)t形接頭。如圖4-41所示的形式。由兩塊鋼板成t字形結合的接頭稱為t形接頭。
有的又把它稱為丁字接頭。t形接頭也可開i形、帶鈍邊單邊v形、帶鈍邊雙單邊v形以及帶鈍邊雙j形坡口等形式。t形接頭鋼板厚度在2～30mm時,可採用i形坡口(圖4-41a);它通常是不需要焊透的,但需要保證兩邊焊腳k等於工件厚度。
當立板較厚或對於重要焊接而又需要焊透時,應採用如圖4-41b、圖4-41c、圖4-41d所示形式的坡口。
圖4-41 t形接頭(單位:mm)
4)角接接頭。如圖4-42所示的形式。它是在兩塊鋼板的端部組成30～150°角度的連線接頭。
同樣根據工件厚度和強度要求可分為i形坡口的平接或錯接,帶鈍邊的單邊v形和雙單邊v形、y形坡口等形式。一般焊接件可採用如圖4-42a所示的形式。若工件厚度在10mm以上時,為了保證焊透,可使兩工件搭接上3～5mm(圖4-42b);若操作方便,還可在兩工件之間保持l～2mm的間隙再焊接(圖4-42c)。
圖4-42 角接接頭(單位:mm)
5)卷邊接頭。如圖4-43所示形式。一般適用於厚度在2mm以下的薄金屬板。
焊前將接頭邊緣用彎板機或手工進行卷邊;焊時可不加填充金屬,靠電弧熔化卷邊,待金屬凝固後即形成焊縫。卷邊接頭的特點是接邊的製備和裝配方便,生產率高,但承載能力低,只能用於載荷較小的薄殼結構。
圖4-43 卷邊接頭
(2)焊縫在空間的位置
焊接時按照焊縫在空間的位置可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊幾種形式。如圖4-44a所示形式為平焊;如圖4-44b所示形式為橫焊和立焊;如圖4-44c所示形式為仰焊。平焊操作方便,易保證質量,仰焊工藝性差。
圖4-44 焊縫在空間的位置
(3)焊接規範
焊接規範包括所用焊條直徑的大小、焊接電流和焊接速度三個方面的內容。它是影響焊接質量和生產率的重要因素。因為焊接速度取決於焊條直徑和焊接電流。
所以焊接規範主要指的是焊條直徑和焊接電流。
焊條直徑的選擇依據是工件厚度和接頭形式,原則上在保證焊接質量的前提下盡可能選用大直徑焊條,從而可以提高生產率。
2.電焊裝置機具
(1)電焊機
目前國內使用的電焊裝置有直流弧電焊機、交流弧電焊機和焊接整流器三種。在施工現場常用的是交流弧電焊機(圖4-45)。其主體為乙個特殊降壓變壓器。
空載電壓60～70v,工作電壓30v,電流調節範圍為50～450a,交流弧電焊機結構簡單,維修方便,**低但電弧穩定性較差。
圖4-45 bx1-330交流弧電焊機
1—初級繞組;2,3—次級繞組;4—動鐵心;5—靜鐵心;6—接線板;7—搖把
對電焊裝置一般必須滿足以下一些要求:
1)要有較高的空載電壓以便引弧,同時又要保證工作安全,所以一般控制在50～90v之間。
2)短路電流不能太大,防止損壞裝置。
3)電焊機要***電弧穩定的特殊效能。
4)焊接電流可以調節,以適應焊接件厚薄的變化。
(2)電焊用具
需配備電焊鉗、面罩、焊接電纜、焊條箱、尖頭手錘、鋼絲刷和刷子等。另外,焊接時,工作人員必須戴皮革手套穿帆布工作服,戴腳蓋及穿絕緣膠鞋,以防觸電和燒傷。
(二)氣焊與氣割
1.氣焊
(1)氣焊工作原理
氣焊是利用乙炔在空氣中燃燒所產生的熱量來熔化工件和焊絲進行焊接。
由於氣焊有焊接溫度比電弧焊低,加熱緩慢,熱量比較分散,生產率低,焊後易變形等弱點。所以氣焊主要適用於焊薄鋼板,有色金屬及其合金,工具鋼和鑄鐵等。乙炔為無色氣體,其分子式為c2h2,它是由電石(cac2)和水作用而獲得的。
cac2+2h2o→ca(oh)2十c2h2
乙炔在空氣中燃燒可產生2200℃的溫度。而在純氧中燃燒時則可獲得3200℃的高溫。
(2)氣焊需要配備裝置
1)氧氣瓶。用來貯存氧氣的一種容器,貯氧最高壓力為150×105pa。
2)減壓閥種容器。用來將氧氣瓶中的高壓氧降低到工作壓力,約(3～4)×105pa,並保持焊接過程中壓力的穩定。
3)乙炔發生器。如圖4-46所示的形式,是使水和電石接觸產生乙炔的裝置。其種類很多,較為普遍的是,浸水式乙炔發生器。
乙炔發生器的工作原理是將電石裝在與浮筒連在一起的電石筐中,當電石與筒中的水接觸後即發生反應放出乙炔氣,乙炔氣貯存在浮筒內通過導管引出。隨著反應的不斷進行,浮筒內貯存的乙炔越來越多,壓力不斷公升高,使浮筒逐漸上公升。當浮筒內乙炔氣的壓力超過工作所需壓力時,浮筒上公升的高度剛好可使電石離開水面,從而使反應停止。
當浮筒內壓力下降時,浮筒也下降使電石和水接觸,反應繼續進行,壓力回公升。從而保證焊接中壓力的穩定。從浮筒中匯出的乙炔首先要通過乙個回火防止器再進入乙炔輸送管道。
回火防止器的目的是防止乙炔火焰倒流入乙炔發生器中而引起**。回火的原因,往往是由於焊槍噴嘴堵塞,使混合氣體噴出的速度小於燃燒速度而造成的。
圖4-46 乙炔發生器
1—電石;2—浮筒;3—電石筐;4—乙炔瓶
4)焊炬(又稱焊槍)。如圖4-47所示形式。它是使乙炔和氧按一定比例而混合獲得氣焊火焰的工具。
使用時,先微開氧氣調節閥,再開乙炔調節閥,進行點火,然後再逐漸開大氧氣調節閥,將火焰調集成適,一手拿焊槍,一手拿焊絲,沿焊縫移動進行焊接(圖4-48)。
圖4-47 射吸式焊炬的構造
1—乙炔調節閥;2—乙炔管;3—氧氣管;4—氧氣調節閥;5—噴嘴;6—射吸管;7—混合氣管;8—焊嘴
2.氣割
(1)氣割工作原理
氧氣切割稱為氣割。
氣割時先用氧-乙炔火焰將切割處金屬加熱到燃燒彈點,再通過噴射高壓氧氣流將金屬劇烈氧化成熔渣從切口中吹掉,從而將金屬分開(圖4-49),切割時採用切割器(圖4-50)。
圖4-48 氣焊
圖4-49 氣割
圖4-50 射吸式割炬的構造
1—氧氣進口;2—乙炔進口;3—乙炔調節閥;4—氧氣調節閥;5—高壓氧氣閥;6—噴嘴;7—射吸管;8—混合氣管;9—高壓氧氣管;10—割嘴
氣割的過程是首先將混合的氧、乙炔氣體從割嘴噴出(圖4-50),利用點燃的預熱火焰將切割處金屬加熱至燃點,再由**噴出口射出高壓純氧氣流將溶渣吹走。
(2)氣割適用範圍
氣割一般只適用於切割低、中碳鋼,高碳鋼因燃點與熔點接近,切割質量差。鑄鐵熔點低於它的燃點,故不能氣割。有色金屬因導熱性好,易氧化也不能氣割。
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