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1、金属焊接与切割全有文档 Date1前 言金属焊接切割、电工等一些作业容易发生伤 亡事故，对操作者本人、他人及周围设施、设备 的安全造成重大危害。统计资料显示大量的事故 都发生在这些作业中，而且多数都是由于从事这 些作业的操作人员缺乏安全知识，安全操作技能 差或违章作业造成的。为了保障人民生命财产的 安全，保护工人的安全与健康，促进安全生产， 依法加强直接从事这些作业的操作人员，即特种 作业人员的安全技术培训、考核非常必要。Date2学习焊接安全技术的目的在于使有关 的管理人员、操作工人掌握焊接操作的基 本原理，操作安全及防护的方法，严格执 行国家标准焊接与切割安全GB9448及 各项有关安全
2、操作规程，保证安全生产以 及遇到紧急情况时能及时作出适当的处理 ，从而保护操作者自己和周围人员及厂房 设备不遭到损坏。Date3焊接安全技术研究的主要内容是防 火、防爆、防触电，防尘、防毒、防辐射 。只有详细地了解焊接生产过程的特点和 焊接工艺、工具及操作方法，才能深刻地 理解和掌握焊接安全技术的措施，严格执 行安全操作规程和实施防护措施，保证安 全生产，避免发生事故。Date4第一章 焊接与切割基础知识 第一节 概 述 一、焊接与切割的发展及应用我国是最早应用焊接技术的国家之一。远在 战国时期就已采用焊接技术。800多年前宋代科 学家沈括所著的梦溪笔谈一书就提到焊接方 法。明代科学家宋应星所
3、著的天工开物一书 中，对锻焊和钎焊也作了详细叙述。气焊大约在1892年前后出现，那时使用的是 氢气氧气混合气体，由于氢气很不安全，容 易发生爆炸事故，在工业上未被采用。Date51895年，发明了用电炉制造碳化钙（电石）， 又发现了乙炔气（电石与水接触后产生的气体）和 氧气混合燃烧，温度高大3200，1903年，氧乙 炔焰被运用到金属焊接上，奠定了气焊技术的基础 。近代主要的焊接技术电弧焊，是在电能成功 地应用于工业生产之后发展起来的。20世纪初，作 为焊接设备的正式产品手工电弧焊问世。20年 代后期电阻焊和40年代后期埋弧焊、惰性气体保护 焊相继获得应用，50年代CO2气电焊、电渣焊、摩擦
4、焊、电子束焊、超声焊和60年代等离子弧焊、激光 焊、光束焊相继出现，使焊接技术达到了新水平。Date6焊接是一种应用很广的金属加工方法 ，与其他热加工方法相比，具有生产周期 短、成本低，结构设计灵活，用材合理及 能够以小拼大等一系列优点，从而在工业 生产中得到广泛应用。如造船、电站、汽 车、石油、桥梁、矿山机械等行业。世界 每年钢产量的45%要用于生产焊接结构。制 造一辆小汽车需要焊接500012000个焊点 ，一艘30万吨油轮要焊1000km长的焊缝， 一架飞机的焊点多大2030万个。Date7二、焊接与切割的原理及分类 1、基本原理在金属结构及其他机械产品的制造中 常需将两个或两个以上的零
5、件按一定的形 式和尺寸连接在一起，这种联结通常分为 两大类，一类是可拆卸的连接，如螺栓连 接，另一类是永久性连接，如焊接。焊接就是通过加热或加压，或两者并 用，并且使用或不用填充材料，使工件达 到结合的方法。Date82、焊接的分类按照焊接过程中金属所处的状态即工艺的特 点，可以将焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊 三大类。熔化焊是利用局部加热的方法将将连接处的 金属加热至融化状态而完成的焊接方法。常见的 有气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护焊、等离子 弧焊等。压力焊是利用焊接时施加一定压力而完成焊 接的方法。常见的锻焊、接触焊、摩擦焊和气压 焊等。Date9钎焊是把比被焊金属熔点低的钎料金 属加热
6、至液态，然后使其渗透到被焊金属 接缝的间隙中而达到结合的方法。常见的 烙铁钎焊、火焰钎焊、感应钎焊等。Date103、切割的方法和分类按照金属切割过程中加热方法的不同大致可 以把切割方法分为火焰切割、电弧切割和冷切割 三类。火焰切割常见的有气割、液化石油气切割、 氢氧源切割、氧溶剂切割等。电弧切割常见的有等离子弧切割、碳弧切割 。冷切割常见的有激光切割、水射流切割。Date11第二章 金属学及热处理基础知识 一、合金组织及铁碳合金的基本知识1、合金的组织两种或两种以上的元素（其中至少一种是 金属元素），组合成的金属，叫作合金。根据元 素相互作用的关系，以及形成晶体结构和显微组 织的特点，将合金
7、的组织分为三类：固溶体：一种物质的原子均匀的溶解在另一 种物质的晶格内，形成单项晶体结构。化合物：两种元素的原子按一定的比例相结 合具有新的晶体结构，在晶格中各元素原子的相 互位置是固定的。Date12机械混合物：固溶体和化合物均为单项的合 金，若合金是有两种不同的晶体结构彼此机械混 合组成，称为机械混合物。 2、钢中常见的显微组织(1)铁素体F(2)渗碳体FC(3)珠光体（P）(4)奥氏体（A）(5)马氏体（M）(6)魏氏组织Date13二、钢的热处理将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以 一定的速度冷却到室温，这个过程称为热处理。常见的 热处理工艺有：淬火：可以提高刚的硬度及耐磨性回
8、火：消除内应力，降低钢的强度和硬度，提高钢 的塑性和韧性。钢在淬火后再进行回火，这一复合热处 理工艺称为调质。正火：经正火后的材料，各项力学性能均较好，常 作为最终热处理。退火：可降低硬度，使材料便于切削加工，能消除 内应力。消除应力退火属于低温退火，也称焊后热处理 。Date14第三节 常用金属材料的一般知识 一、金属材料的性能金属材料的性能通常包括物理性能、化学性 能、力学性能和工艺性能等。1、理化性能包括：密度、导电性、导热性、 热膨胀性、抗氧化性、耐腐蚀性等。2、力学性能包括：强度、塑性、硬度和韧性3、工艺性能包括：切削性能、铸造性能、焊 接性能。Date15二、钢材和有色金属的分类、
9、编号及性能（一）、钢的分类：钢和铁是黑色金属的两大类，都是以铁和碳 为主要原素的合金。含碳量在2.11 %以下的铁碳 合金称为钢，含碳量2.11 %6.67 %的铁碳合金 称为铸铁。钢中除铁、碳以外还含有少量其他元素，如 硅、锰、硫、磷等，硅锰是炼钢时作为脱氧剂加 入的，称为常存元素，硫磷是由炼钢原料带入的 ，称为杂质元素。Date161、按化学成分分类（1）碳素钢：按含碳量多少可分为：低碳钢：含碳量小于0.25%中碳钢：含碳量为0.25 % 0.60%高碳钢：含碳量大于0.60%（2）合金钢：除含有碳素钢所含的元素外， 尚还有其他一些元素，如铬、镍、钛、钼、钨、 钒、硼等。Date172、按
10、用途分类（1）结构钢（2）工具钢（3）特殊用途钢 如不锈钢、耐酸钢、耐热 钢、磁钢等。 3、按品质分类（1）普通钢 含硫不超过0.0450.050%，含 磷不超过0.045 %（2）优质钢 含硫不超过0.0300.035%，含 磷不超过0.035 %Date18（3）高级优质钢 含硫不超过0.0200.030 ，含磷不超过0.0250.030。 2、钢材的性能及焊接特点（1）低碳钢 强度硬度不高塑性好应用广泛 ，焊接常用的低碳钢有Q235、20号钢、20、 20R。焊接特点：不易产生冷裂纹、焊前不需要预 热、镇静钢对热裂纹不敏感、沸腾钢产生热裂纹 的可能性大些、焊接工艺简单、对焊接电源无特 殊
11、要求、交直流焊机可进行全方位焊接。（2）中碳钢 强度较高焊接性较差，常用的 有35、45、55号钢。Date19焊接特点：易产生冷裂纹和热裂纹，由于含 碳量高对气孔的敏感性增加。（3）高碳钢 由于含碳量高，焊接性能很差 。 焊接特点：更容易产生裂纹，焊缝脆弱，焊接接 头强度降低。3、有色金属及合金的分类及焊接特点（1）铝及铝合金纯铝分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类 。 常用的工业纯铝纯度为99.798.8，牌号为L1 、L2、L3、L4、L5、L6。Date20铝合金：纯铝中加入合金元素就得到铝合金 。根据加工工艺，分为形变铝合金和铸造铝合金 。形变铝合金塑性好，适宜压力加工。形变铝合 金
12、分为防锈铝（LF）、硬铝（LY）、超硬铝（ LC）、锻铝（LD）。铸造铝合金按加入合金元 素不同，分为铝硅系（Al-Si）铝铜系（Al-Cu） 铝镁系（Al-Mg）铝锌系（Al-Zn）四种。焊接结 构中应用最广泛的是防锈铝（Al-Mg或Al-Mn合 金）。铝及铝合金的焊机特点：a.表面易氧化，生成致密的氧化膜，影响焊接b.容易产生气孔c.容易产生热裂纹Date21铝及铝合金焊接主要采用氩弧焊、气焊、电阻 焊等，氩弧焊应用最为广泛。（2）铜及合金的分类和焊接特点纯铜常被称作紫铜，具有良好的导电性、导热 性、耐蚀性。黄铜 以锌为主要元素的铜合金称为黄铜，如 H80、H70、H68等青铜 以前把铜和
13、锡的合金称作青铜，现在把 除黄铜以外的铜合金称作青铜。常用的有锡青铜 、铝青铜、铍青铜等。Date22铜和铜合金的焊接特点：.难熔合及易变性；.容易产生热裂纹；.容易产生气孔。铜及铜合金焊接主要采用气焊、惰性气体保护 焊、埋弧焊、钎焊等。Date23第四节 焊接工艺基础知识 一、焊接位置种类根据GB/T3375焊接术语的规定，焊接 位置可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平焊、 立焊、横焊、和仰焊等。 二、焊缝形式及形状尺寸1、焊缝形式分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊 缝、槽焊缝、和端焊缝。2、形状尺寸包括：焊缝宽度、余高、熔深、 焊缝厚度、焊脚、焊缝形成系数、熔合比。Date24三、焊接工艺参数及其
14、对焊缝形状的影响焊接时，为了保证焊接质量而选定的各项参 数（例如焊接电压、电弧电流、焊接速度、线能 量等）的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指 熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能 量焦耳/厘米或焦耳/毫米，也称热输入。1、焊接电流 增大焊接电流，则焊缝厚度和余 高都增加，而焊缝宽度则几乎不变2、电弧电压 当其他条件不变时，电弧电压增 加，焊缝宽度显著增加而焊缝宽度和余高略有减 少Date253、焊接速度 焊接速度对焊缝厚度和宽度有明 显影响，当焊接速度增加时，焊缝厚度和宽度大 为下降。从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好，但 当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得 进一步提高焊接电流
15、和电弧电压，所以这三个参 数应该综合在一起进行选用。Date26第二章 气焊与气割第一节 气焊与气割的基本原理、 使用范围与安全特点 一、气焊与气割的基本原理和适用范围（一）气焊气焊是利用可燃气体与助燃气体混合物燃烧 的火焰去熔化工件接缝处的金属和焊丝而达到金 属间牢固连接的方法。具有设备简单、操作方便 、实用性强等特点。Date27气焊所用的可燃气体主要有乙炔（C2H2 ） 、液化石油气（C3H8、C4H10）和氢气。氧气为 助燃气体。气焊应用的设备及工具包括氧气瓶、乙炔瓶 、回火防止器、焊炬、减压器及氧气乙炔输送管 道。主要应用于薄钢板、低熔点材料（有色金属 及其合金）、铸铁件、硬质合金刀
16、具等材料的焊 接，以及磨损、报废零件的补焊、构件变形的火 焰矫正。Date28（二）气割利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将 工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧 流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流 把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方 法。金属气割的过程实质是铁在纯氧中的燃烧过 程，而不是熔化过程。气割过程是预热燃烧吹渣过程，并不是 所有金属都能满足这个过程要求，只有符合下列 条件的金属才能进行气割：Date29.金属在氧气中的燃点应低于其熔点.气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点.金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应.金属的导热性不应太高.金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂 质要少（三）气焊与气割的优缺点1.气焊的优点：.设备简单，使用灵活.对 铸铁和有色金属有较好的适应性.电力不足的地 方能发挥更大的作用。缺点是生产效率低，焊后 容易变形，较难实现现代化Date30气割的优点：设备简单，使用灵活缺点是对 切口两侧金属的成分和组织
