銅構(gòu)件硬釬焊工藝的研究通過實(shí)驗(yàn)掌握銅結(jié)構(gòu)的釬焊工藝方法。比較采用黃銅釬料的焊接工藝和采用自釬劑釬料的焊接工藝的特點(diǎn)。掌握高頻感應(yīng)釬焊設(shè)備的使用、試件的裝配、焊接時加熱的控制、釬劑和釬料的施加方法等基本技能。觀察和分析銅釬焊的接頭組織，比較接頭間隙對釬焊質(zhì)量的影響。一.實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料高頻感應(yīng)加熱沒備，2套鋼鋸、細(xì)銼刀，各3件虎鉗，2臺體視顯微鏡，3臺金相顯微鏡，3臺玻璃板，3塊金相砂紙，由粗到細(xì)，若干直口鉗，3把長鑷子，3把釬劑，硼砂-硼酸混合釬劑，1000g銅管，內(nèi)徑10mm，壁厚1mm，5 米。實(shí)驗(yàn)時由學(xué)生用鋼鋸截成長80mm長度。圓銅棒，直徑10mm , 5米。預(yù)先按圖加工。丙酮， 1000毫升醫(yī)用托盤，6只電吹風(fēng)器，3只有色保護(hù)眼鏡，6只二.安全注意1腐蝕試件時，嚴(yán)格注意按照酸、堿水溶液的配制程序進(jìn)行2試件腐蝕時必須在具有良好通風(fēng)設(shè)備的專用間進(jìn)行3若有酸、堿溶液濺入眼中，立即用大量的清水沖洗4高頻加熱時必須要注意開水冷，不允許空載5試件切割、加工時注意工具的安全使用6高溫物體嚴(yán)禁用手觸摸三實(shí)驗(yàn)程序：1 試件準(zhǔn)備直徑10mm、壁厚1mm純銅管截成80mm長，直徑10mm圓銅棒截成如圖所示的形狀。用銼刀修去銅管和圓棒邊緣毛刺并略微倒角，以便裝配。用銼刀將一組圓銅棒修整，使其直徑為9mm左右，與銅管之間形成較大的間隙。數(shù)量每組2對。試件采用丙酮清洗，清除表面的油污。放入醫(yī)用托盤待用。黃銅釬料絲，直徑12mm；銅磷、銅銀自釬劑釬料絲，直徑12mm。用丙酮清洗，清除表面油污。2 釬劑準(zhǔn)備 硼砂-硼酸混合釬劑1000g。3 實(shí)驗(yàn)步驟試驗(yàn)1 黃銅釬料焊接銅結(jié)構(gòu)件-小間隙將銅棒堵頭塞入銅管中，直立，堵頭一端朝上。開啟高頻加熱電源，調(diào)節(jié)功率到適宜值。加熱堵頭一端，并微調(diào)移動，使加熱均勻。觀察試件表面溫度達(dá)到釬料熔點(diǎn)時，將釬料絲一端略加熱，蘸釬劑。將蘸上釬劑的釬料絲一端沿焊縫加入，觀察釬料填滿接頭后停止加入。略保溫后，關(guān)斷高頻加熱電源，停止加熱。試驗(yàn)2 黃銅釬料焊接銅結(jié)構(gòu)件-大間隙用銼刀加工將堵頭直徑縮小到9mm，放入到銅管中。同樣按試驗(yàn)l的方法和順序進(jìn)行焊接。焊接后的試件待冷卻后，用鋼鋸沿縱向切割開。用砂紙對切割面進(jìn)行打磨。觀察和比較不同間隙時焊縫的填縫質(zhì)量、銅管內(nèi)釬料的流動情況、釬縫內(nèi)的缺陷情況等。制作焊接接頭的金相試樣，腐蝕后觀察釬縫內(nèi)的接頭組織；比較不同間隙時的接頭組織的差異。試驗(yàn)3 自釬劑釬料焊接銅結(jié)構(gòu)件按試驗(yàn)1的方法裝配接頭。將銅棒堵頭塞入銅管中，直立，堵頭一端朝上。開啟高頻加熱電源，調(diào)節(jié)功率到適宜值。加熱堵頭端，并微調(diào)移動，使加熱均勻。觀察試件表面溫度達(dá)到釬料熔點(diǎn)時，將釬料絲一端沿焊縫加入，觀察釬料填滿接頭后停止加入。略保溫后，關(guān)斷高頻加熱電源，停止加熱。焊接后的試件待冷卻后，用鋼鋸沿縱向切割開。用砂紙對切割面進(jìn)行打磨。觀察和比較不同釬料焊接的焊縫的填縫質(zhì)量、銅管內(nèi)釬料的流動情況、釬縫內(nèi)的缺陷情況等。制作焊接接頭的金相試樣，腐蝕后觀察釬縫內(nèi)的接頭組織；比較不同釬料焊接的接頭組織的差異。四實(shí)驗(yàn)記錄及分析試驗(yàn)中制作了5種試樣，分別為：1號銀銅釬料小間隙試樣；2號銀銅釬料大間隙試樣；3號磷銅釬料大間隙試樣；4號磷銅釬料小間隙試樣；5號黃銅釬料大間隙試樣。制作焊接接頭的金相試樣，腐蝕后觀察釬縫內(nèi)的接頭組織。利用電腦成像金相顯微分析系統(tǒng)照得金相照片。倍數(shù)與像素對應(yīng)關(guān)系為：10倍: 605Pix =2000m20倍: 605Pix =500m10倍: 605Pix =200m15號試樣金相照片如下所示： a.10倍放大照片 b.50倍放大照片圖1 1號銀銅釬料小間隙試樣金相照片 a.10倍放大照片 b.50倍放大照片圖2 2號銀銅釬料大間隙試樣金相照片 a.10倍放大照片 b.50倍放大照片圖3 3號磷銅釬料大間隙試樣金相照片 a.10倍放大照片 b.50倍放大照片圖4 4號磷銅釬料小間隙試樣金相照片 a.10倍放大照片 b.50倍放大照片圖5 5號黃銅釬料大間隙試樣金相照片為了測量準(zhǔn)確，我們選用了2號、3號和5號進(jìn)行維氏硬度測量。利用HV-5型小負(fù)荷維氏硬度計測量試樣的硬度值。測量數(shù)據(jù)如下：表1 2#、3#、5#試樣測量數(shù)據(jù)及所得維氏硬度值試樣編號測量位置d1d2維氏硬度值維氏硬度均值2#焊縫1.72 1.72 125.51 130.81 1.68 1.66 133.14 1.67 1.66 133.78 交界2.06 2.19 82.13 85.03 1.98 2.08 90.18 2.08 2.16 82.79 母材2.97 2.97 42.12 44.79 2.86 2.81 46.19 2.89 2.78 46.06 3#焊縫1.59 1.58 147.17 158.11 1.49 1.52 163.52 1.50 1.52 163.63 交界2.46 2.37 63.80 66.56 2.37 2.27 69.00 2.34 2.37 66.87 母材3.07 3.00 40.38 38.78 3.15 2.99 39.42 3.27 3.10 36.53 5#焊縫2.45 2.50 60.55 61.21 2.54 2.40 61.04 2.53 2.36 62.04 交界2.44 2.40 63.41 60.83 2.50 2.44 60.86 2.57 2.48 58.22 母材2.61 2.48 57.26 55.18 2.69 2.58 53.62 2.60 2.61 54.65 由圖1看出銀銅釬料小間隙試樣釬焊效果不理想，在加釬料處有一氣孔。究其原因可能是釬料對小間隙銅試件的潤濕性較差。間隙處的釬焊質(zhì)量差強(qiáng)人意，釬料熔化了母材，接頭處母材溶解于銀銅釬料之中，呈島狀分布。結(jié)合較緊密。由圖2看出銀銅釬料大間隙試樣釬焊效果理想，釬料對大間隙銅試件的潤濕性較好。間隙處的釬焊質(zhì)量良好，釬料熔化了母材，接頭處母材溶解于銀銅釬料之中，呈島狀分布，且比較有規(guī)律。結(jié)合緊密。由表1可知該試樣焊縫中心處的硬度為130左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于母材硬度45。可以推測出焊縫處的良好的緊密結(jié)合可以獲得高的硬度和強(qiáng)度。由圖3看出磷銅釬料大間隙試樣釬焊效果理想，釬料對大間隙銅試件的潤濕性較好。和銀銅釬料釬焊效果類似，間隙處的釬焊質(zhì)量良好，釬料熔化了母材，接頭處母材溶解于銀銅釬料之中，呈島狀分布，但是小島的單位面積密度比銀銅釬料釬焊要小，每個小島面積要大，且均勻分布于焊縫之中。由表1可知該試樣焊縫中心處的硬度接近160，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于母材硬度，且大于銀銅釬料大間隙試樣釬焊焊縫處硬度?？梢酝茰y出焊縫處的良好的緊密結(jié)合可以獲得高的硬度和強(qiáng)度；焊縫處的硬度與焊縫組織中小島的形態(tài)有關(guān)。由圖4看出磷銅釬料小間隙試樣釬焊效果不理想，釬料熔解母材形成鋸齒狀。沒有形成島狀組織。焊縫處幾乎全部為磷銅釬料組成。說明磷銅釬料對小間隙銅試件的潤濕性較差。由圖5看出黃銅釬料大間隙試樣釬焊效果比較差，釬料對大間隙銅試件的潤濕性差。間隙處的釬焊質(zhì)量差，釬料熔化母材的程度小，未形成島狀的緊密結(jié)合組織，且焊縫與母材界面處易形成氣孔。焊縫處幾乎全部為黃銅釬料組成。由表1可知該試樣焊縫中心處的硬度為60左右，緊稍高于母材硬度55。實(shí)驗(yàn)過程中黃銅釬料也難于釬焊銅塊，還需加入釬劑。五實(shí)驗(yàn)討論l銅結(jié)構(gòu)釬焊的最佳間隙答：本實(shí)驗(yàn)中的小間隙釬焊焊縫一般為5575m，大間隙釬焊焊縫一般為1000m。從釬焊效果來看，大間隙釬焊的焊縫質(zhì)量要明顯高于小間隙。由于試驗(yàn)試件少，難于總結(jié)出普遍規(guī)律。2高頻感應(yīng)加熱的原理，如何控制當(dāng)線圈中的電流是交流電時，在線圈內(nèi)部和其周圍就產(chǎn)生了交變磁場。在感應(yīng)加熱時，置于感應(yīng)線圈中的零件就被這個交變磁場的磁力線所切割。根據(jù)電磁理論，變化的磁場就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，用法拉第電磁感應(yīng)定律表示：式中：e為感應(yīng)電動勢，E為磁場強(qiáng)度，l為導(dǎo)體長度，t為變化時間。由于感應(yīng)電動勢的存在，在零件表面就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。而根據(jù)焦耳.楞次定律確定：Q=0.24IfRt(卡)，Q為感應(yīng)熱，If為感應(yīng)電流，R為電阻，t為通電時間。零件實(shí)行感應(yīng)加熱主要是依靠這種熱量。對于實(shí)驗(yàn)用高頻感應(yīng)釬焊機(jī)，一般是通過調(diào)節(jié)感應(yīng)電流來調(diào)節(jié)輸出功率，進(jìn)而調(diào)節(jié)試件的溫度。3黃銅釬料釬焊銅結(jié)構(gòu)時的接頭組織答：黃銅釬料釬焊銅結(jié)構(gòu)時效果比較差，釬料對大間隙銅試件的潤濕性差。間隙處的釬焊質(zhì)量差，釬料熔化母材的程度小，未形成島狀的緊密結(jié)合組織，且焊縫與母材界面處易形成氣孔。焊縫處幾乎全部為黃銅釬料組成。4釬料流失的原因與控制方法由于整個釬焊實(shí)驗(yàn)基本上是手工進(jìn)行，包括手持試件感應(yīng)加熱、手持焊絲送進(jìn)，所以，實(shí)驗(yàn)的操作精度無法保證。而且，熔化的釬料的多少也是人為控制。加之實(shí)驗(yàn)中沒有合適的工裝夾具，致使釬料流失。由于實(shí)驗(yàn)本身沒有合適的夾具，所以只能通過控制釬料的送進(jìn)量來控制釬料的流失。可以通過實(shí)驗(yàn)確定試件釬料時最優(yōu)的釬料量預(yù)先對釬焊絲進(jìn)行裁剪，使之熔化量與試件相配。熔化極氣體保護(hù)焊工藝實(shí)驗(yàn)熔化極氣體保護(hù)焊工藝實(shí)驗(yàn)是外加氣體作電弧介質(zhì)來保護(hù)金屬熔滴、焊接熔池和焊接區(qū)金屬的電弧焊方法。熔化極氣體保護(hù)焊通常用的幾種方法有CO2氣體保護(hù)焊，熔化極氬弧焊（MIG焊）和富氬混合氣體保護(hù)焊（MAG焊）。一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉和掌握CO2氣體保護(hù)焊，熔化極氬弧焊和富氬混合氣體保護(hù)焊的電弧形態(tài)，熔滴過渡的特點(diǎn)。2了解熔化極氣體保護(hù)焊對設(shè)務(wù)的要求3掌握幾種焊接方法的工藝參數(shù)對焊接成型的影響規(guī)律。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的說明1熔化極氣體保護(hù)焊設(shè)備的組成熔化極氣體保護(hù)焊設(shè)備主要由焊接電源，送絲機(jī)構(gòu)，焊槍及行走機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)組成。通常采用細(xì)焊絲，應(yīng)配用平特性焊按電源并采用等速送絲系統(tǒng)。等速送絲電弧焊的穩(wěn)定條件通常用自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也就是當(dāng)電弧長度受外界干擾變化時，焊接電源輸出的電流隨之而發(fā)生變化，引起焊絲的熔化速度改變，從而使電弧恢復(fù)到原來的長度。在熔化極氣體保護(hù)焊中，焊接電流的調(diào)整是通過改變送絲速度實(shí)現(xiàn)，而改變電源外特性是調(diào)整電弧電壓。電流的調(diào)整范圍取決于送絲速度的調(diào)整范圍，而電弧電壓的調(diào)整范圍由電源外特性的調(diào)整范圍確定。熔化極氣體保護(hù)焊焊槍可分為水冷和空冷兩種，焊槍的槍體均比TIG焊槍大，通常有一個氣體分流套?？刂葡到y(tǒng)主要分半自動焊和自動焊，不同的是自動焊多一個焊接小車的拖動控制系統(tǒng)和引弧電路。自動焊程序控制電路起動過程：按下起動按鈕一提前送保護(hù)氣焊接電源給電送焊絲引燃電弧焊接小車行走正常焊接停止過程：按下停止按鈕焊接小車停止停止送絲焊該電源停止供電（焊接電流進(jìn)行衰減）滯后停氣焊接結(jié)束2焊接材料的選擇熔化極氣體保護(hù)焊根據(jù)保護(hù)氣體的不同，將對焊接冶金有很大的影響，所以選用的焊絲和焊接材料也不同。CO2氣體保護(hù)焊和富氬混合氣體保護(hù)焊（MAG焊）主要用來焊接低碳鋼和低合金鋼。尤其是CO2氣體保護(hù)焊為防止出現(xiàn)CO氣孔和減少飛濺，并保證焊接接頭性能，需要使用含脫氧劑的焊絲，如常用的H08Mn2Si焊絲。熔化極氬弧焊（MIG焊）因?yàn)楸Ｗo(hù)氣體是氬氣，氬氣是一種惰性氣體，不論在低溫還是高溫條件下，它都不與液態(tài)金屬發(fā)生化學(xué)作用。所以氬弧焊時，幾乎沒有氧化燒損，只有少量的蒸發(fā)損失，冶金過程比較單純，應(yīng)用范圍比較廠泛。熔化極氬弧焊可以焊接鋁和鋁合金，銅和銅合金，不銹鋼等等。3熔化極氣體保護(hù)焊的熔滴過渡特點(diǎn)熔化極氣體保護(hù)焊根據(jù)保護(hù)氣體的不同，則有不同的電弧形態(tài)和熔滴過渡形式。該實(shí)驗(yàn)接觸到的主要過渡形式有：短路過渡，顆粒狀過渡，大顆粒狀過渡，射滴過渡，射流過渡等。ACO2氣體保護(hù)焊的熔滴過渡特點(diǎn)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所采用的焊絲直徑是1.2mm，所以熔滴的過渡形式主要是短路過渡和顆粒狀過渡。短路過渡是在細(xì)絲，低電壓和小電流情況下發(fā)生的過渡形式。由于斑點(diǎn)壓力對熔滴的排斥作用，使熔滴逐漸積聚和長大，并在焊絲端頭不斷地飄擺，同時熔池也處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，在電弧力作下不斷起伏。這些運(yùn)動是無規(guī)律的，當(dāng)電弧較短時，熔滴與熔池相碰的可能性很大，相碰一次，就發(fā)生一次短路并過渡一次金屬，可見短路是隨機(jī)性質(zhì)。短路過渡通常是以短路頻率和短路時間作為主要特征。根據(jù)短路時間將分為兩類，一類短路時間小于2ms為瞬間短路，另一類是短路時間大于2ms為正常短路。短路過渡除與焊接電源動態(tài)特性有關(guān)外，在很大程度上決定于電弧電壓，當(dāng)采用 1.2mm 直徑焊絲時，短路過渡時最穩(wěn)定的電弧電壓范圍為 18V21V。另外，短路過渡的性質(zhì)與電壓有密切的關(guān)系，直接影響短路過渡時瞬間短路和正常短路的出現(xiàn)規(guī)律。當(dāng)電壓較低時以正常短路為主，短路時間較長，飛濺也較小；而電壓較高時，瞬間短路增加，飛濺率也增加。實(shí)驗(yàn)證明，在焊接回路中串入大電感能夠減小飛濺。通過電感可以有效地抑制瞬間短路的短路電流，從而減小短路小橋的爆炸力。為了減少C02氣體保護(hù)焊的飛濺率，除加大電感外，還有許多其他方法。當(dāng)用1.2mm直徑焊絲，電流達(dá)到300V左右，電壓在27V30V是將出現(xiàn)細(xì)顆粒狀過渡。這種過渡形式很適合用于中厚板的填允焊縫，而不適合于空間位置焊縫。B熔化極氬弧焊的熔滴過渡特點(diǎn)焊接有色金屬和不銹鋼時通常采用熔化極氬弧焊，主要的熔滴過渡形式有大滴狀過渡，射滴過渡和射流過波。大滴狀過渡電流較小和電弧電壓偏高時，電弧的弧根總是在焊絲端頭的熔滴底部，而施加在熔滴上的作用力主要是重力和表面張力，當(dāng)熔滴積聚成較大而表面張力再也不能維持重量時，則熔滴脫離焊絲過渡到熔池，熔滴的尺寸往往大于焊絲的直徑。射滴過渡射滴過渡時電弧的弧根總是包圍著熔滴的大部或者全部表面，電弧呈鐘罩形。電弧形態(tài)改變了，則作用在熔滴上的力也發(fā)生變化。射滴過渡是一種穩(wěn)定的熔滴過渡形式，熔滴過渡的軸向性很強(qiáng)。還有個特點(diǎn)是焊鋼時總是一滴一滴的過渡熔滴，熔滴的尺寸往往小于焊絲的直徑，而且熔滴過渡頻率隨電弧電流的增加而增加，熔滴尺寸卻越來越小。射流過渡電流較小時，熔滴過渡形式為大滴狀過渡和射滴過渡，當(dāng)電流增加到某值后，熔滴過渡突然發(fā)生了明顯地變化，焊接過程也變得十分穩(wěn)定，而這時的電流稱為射流過渡臨界電流。例如使用中1.2mm的H08Mn2Si焊絲，氬氣保護(hù)射流過渡臨界電流是240A。射流過渡的特點(diǎn)主要決定于它的電弧形態(tài)，由于鉛筆尖狀的焊絲端頭始終在錐形的電弧爍亮區(qū)包圍之中，射流過渡時熔滴過渡十分容易。在斑點(diǎn)壓力和等離子流力作用下，熔滴總是沿著焊絲軸線過渡。熔滴尺寸決定于液柱的直徑，通常都小于焊絲直徑。在這種過渡情況下，當(dāng)電弧形態(tài)不發(fā)生變化，焊接過程穩(wěn)定，飛濺極小。4熔化極氣體保護(hù)焊成形特點(diǎn)熔化極氣體保護(hù)焊的焊道形狀，因?yàn)椴捎貌煌谋Ｗo(hù)氣體和焊接規(guī)范，得到的結(jié)果也就不同。現(xiàn)在以焊接低碳鋼為例，從焊縫表面上看，當(dāng)Ar+C02富氬混合氣體保護(hù)焊時，焊縫表面的魚鱗波紋均勻美觀，細(xì)密，焊道邊緣整齊，焊道平緩，無咬邊。當(dāng)采用氬弧焊時，易產(chǎn)生蛇行焊道，焊道突起咬邊。C02氣體保護(hù)焊時，焊道窄而高。從而看出富氬混合氣體保焊焊縫成形為最好，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是氧化性氣體可以生成氧化膜而穩(wěn)定陰極斑點(diǎn)和焊接電弧，同時改善了熔池金屬的流動性，而且陰極破碎現(xiàn)象具有良好的潤濕性。在C02氣體保護(hù)焊時，沒有陰極破碎作用，熔池的潤濕性不好，同時電弧被壓縮和不夠穩(wěn)定等作用，使得焊縫表面成形不如富氬混合氣體保護(hù)焊的美觀。從焊縫的橫斷面的熔透形狀來看，射流過渡有明顯的指狀熔深，射流過渡由于強(qiáng)大的等離子流的作用，在熔池中心集中了大部分電弧能量，同時產(chǎn)生很大的沖擊力，而在熔池的兩側(cè)電弧熱較分散。其他的過渡均為形成圓弧狀熔深，而且短路過渡時熔池為最淺。三實(shí)驗(yàn)裝置及材料1CV-400-1型熔化極氣體保護(hù)焊機(jī) 一臺2NZC-500-1型熔化極氣體保護(hù)自動焊機(jī) 一臺3氧化性氣體流量計 一個4隋性氣體流量計 一個5保護(hù)氣體：Ar氣 兩瓶CO2氣 一瓶6焊絲：型號H08Mn2Si焊絲直徑1.2mm 若干米7試件：低碳鋼板300606mm3008010mm 數(shù)塊8導(dǎo)電嘴 數(shù)個9電弧防護(hù)面罩 每人一個10實(shí)驗(yàn)所用的工具及其他用品四焊接裝置的組成1CV-400-1型熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)CV-400-1型熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)主要由電源，送絲機(jī)，遙控器和焊槍組成。表lCV-400-1型熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)主要技術(shù)規(guī)格輸入電壓380伏頻率50赫茲最大輸出電流400安培焊絲直徑12毫米暫載率300A 32V 100%400A 36V 60%2NZC-500-1型熔化極氣體保護(hù)自動焊ZC-500-l型熔化極氣體保護(hù)自動焊機(jī)主要包括ZPG2-500型硅整流自流電源，H-8型自動焊接小車和控制箱，可調(diào)直流電感四部分。表2NZC-500-1型熔化極氣體保護(hù)自動焊機(jī)主要技術(shù)規(guī)格輸入電壓380伏頻率50赫茲最大輸出電流500安培焊絲直徑12毫米暫載率60%送絲速度1.616米/分小車行走速度18120米/小時焊絲盤容量10公斤氣體導(dǎo)前時間1秒氣體滯后時間2秒焊接電源延時斷開時間0.5秒氣體流量6001200升/小時五實(shí)驗(yàn)方法1實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作首先要熟悉實(shí)驗(yàn)使用的兩臺焊機(jī)的外部接線情況，了解每臺焊機(jī)的特點(diǎn)和性能。下面以自動焊操作方法為例：仔細(xì)檢查外部接線無誤之后，接通焊機(jī)供電電閘。打開氣瓶的保護(hù)閥門，調(diào)氣體流錄達(dá)到15升分。調(diào)整焊槍噴嘴到工件間的距離為15毫米左右，小車行走速度為 20 厘米秒。按起動按鈕，自動焊的自動程序開始動作，然后引燃電弧，電弧引燃后調(diào)整到所要求的焊接規(guī)范進(jìn)行正常焊接，當(dāng)按下停止按鈕時，焊接結(jié)束。自動焊機(jī)起動和停止動作程序如下：首先焊接電源一旦通電，控制箱上的指示燈亮，方可進(jìn)行工作。當(dāng)按下“起動”按鈕，焊接電源的主接觸器吸合焊接電源輸出空載電壓，同時開啟電磁氣閥，當(dāng)氣體導(dǎo)通達(dá)1秒的時間，送絲電動機(jī)起動開始輸送焊絲，絲觸到工件進(jìn)行短路爆斷引燃電弧，電弧引燃后焊接電源有電流輸出，此時電流繼電器動作，起動焊接小車電動機(jī)行走，這時進(jìn)入正常的焊接狀態(tài)。焊接結(jié)束時，按下“停止”按鈕，送絲電機(jī)和焊接小車電機(jī)停止運(yùn)行，延時0.5秒后切斷焊接電源，然后延時2秒關(guān)閉電弧供氣的電磁氣閥，焊接過程全部結(jié)束。2CO2氣體保護(hù)焊工藝實(shí)驗(yàn)通過改變焊接規(guī)范觀察電弧和熔滴過渡特點(diǎn)，并要注意每個規(guī)范焊接過程飛濺率的大小，以及焊縫成形的特點(diǎn)。表3CO2氣體保護(hù)焊工藝實(shí)驗(yàn)規(guī)范表序號參考規(guī)范實(shí)際規(guī)范電弧形態(tài)和熔滴過渡特點(diǎn)飛濺及成型特點(diǎn)1Va=20VIa=120A21V、125A短路過渡飛濺小2Va=24VIa=180A24V、179A短路過渡、顆粒過渡混合過渡區(qū)飛濺較大3Va=28VIa=300A29V、305A排斥過渡飛濺大3熔化極氬弧焊工藝實(shí)驗(yàn)（MIG焊）實(shí)驗(yàn)過程是從小電流和低電壓開始進(jìn)行焊接，從大滴狀過渡，然后增加電流和電壓，達(dá)到射滴狀過渡，最后增加電流，實(shí)現(xiàn)射滴過渡。三種過渡形式的電弧和熔滴過渡特點(diǎn)有很大的區(qū)別圖在焊接過程中，可以通過防護(hù)面罩來觀查電弧，可明顯的觀察到三種過渡的特點(diǎn)。六思考題1熔化極氣體保護(hù)焊采用什么調(diào)節(jié)原理？焊接過程中焊接電流和電弧電壓如何調(diào)節(jié)？ 答：熔化極氣體保護(hù)焊采用等速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)。焊接過程中焊接電流通過調(diào)節(jié)送絲速度來實(shí)現(xiàn)；電弧電壓通過調(diào)節(jié)電源外特性實(shí)現(xiàn)。2CO2氣體保護(hù)焊的飛濺大小與什么因素有關(guān)，如何減小飛濺率？答: CO2氣體保護(hù)焊的飛濺大小與焊接材料、焊接工藝和規(guī)范以及焊接電源等因素有關(guān)。針對上述因素，減小飛濺率的措施有：焊接材料方面：選擇含碳量低的焊絲；在CO2保護(hù)氣體中加入一定量氬氣，以降低電弧氣氛的氧化性。焊接工藝方面：正確選擇焊接電流，匹配合適的電壓盡可能避免排斥過渡形式；聯(lián)合制焊絲干伸長；送絲速度均勻；電源直流反接時飛濺最小。電源方面：通過回路電感使短路過渡焊接中的電流上升速率di/dt和短路峰值電流Imax有一個合適的數(shù)值，是普通CO2電弧焊短路過渡焊接減少飛濺的一項(xiàng)重要措施。3CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點(diǎn)和工藝措施如何？答：CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點(diǎn)：是一種低氫型或超低氫型焊接方法，焊縫含氫量低，抗裂紋性好與氬弧焊相比，CO2焊對油、銹、水分等不敏感；CO2氣體保護(hù)焊在焊接低碳鋼和一般低合金鋼時，要依靠脫氧后剩留在焊縫中的Si、Mn等合金元素彌補(bǔ)C的損失，使焊縫強(qiáng)度得以保證。4CO2氣體保護(hù)焊，MIG焊和MAG焊焊縫成形有什么不同，在應(yīng)用方面各有什么特點(diǎn)？答：熔化極氣體保護(hù)焊的焊道形狀，因?yàn)椴捎貌煌谋Ｗo(hù)氣體和焊接規(guī)范，得到的結(jié)果也就不同。現(xiàn)在以焊接低碳鋼為例，從焊縫表面上看，當(dāng)Ar+C02富氬混合氣體保護(hù)焊時，焊縫表面的魚鱗波紋均勻美觀，細(xì)密，焊道邊緣整齊，焊道平緩，無咬邊。當(dāng)采用氬弧焊時，易產(chǎn)生蛇行焊道，焊道突起咬邊。C02氣體保護(hù)焊時，焊道窄而高。從而看出富氬混合氣體保焊焊縫成形為最好，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是氧化性氣體可以生成氧化膜而穩(wěn)定陰極斑點(diǎn)和焊接電弧，同時改善了熔池金屬的流動性，而且陰極破碎現(xiàn)象具有良好的潤濕性。5CO2氣體保護(hù)焊，MIG焊電弧形態(tài)和熔滴過渡有什么不同？答：CO2氣體保護(hù)焊的熔滴過渡主要有：細(xì)絲短路過渡、中絲細(xì)顆粒過渡、粗絲潛弧噴射過渡。MIG焊熔滴過渡主要有：大滴過渡、射滴過渡、射流過渡。鎢極氬弧焊工藝實(shí)驗(yàn)鎢極氬弧焊又可稱鎢極惰性氣體保護(hù)焊，簡稱為“TIG焊”。它是使用純鎢或活化鎢（釷鎢， 鈰鎢）作為電極，用惰性氣體體（氬氣）為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。鎢極只起導(dǎo)電作用但不熔化。在焊接過程中可以填絲也可以不填絲。鎢極氬弧焊具有兩個獨(dú)有的特點(diǎn)，就是電弧穩(wěn)定性好和非接觸引弧。一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解鎢極氬弧焊對設(shè)備的要求及焊機(jī)的特點(diǎn)。 2掌握鎢極氬弧焊中各焊接參數(shù)對工藝的影響。 3熟悉和掌握交流鎢極氬弧焊，直流鎢極氬弧焊和脈沖鎢極氬弧焊的工藝特點(diǎn)。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的說明 1鎢極氬弧焊設(shè)備的組成它是由焊接電源，焊槍，水冷系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)組成。對于自動鎢極氬弧焊機(jī)，還應(yīng)有小車行走及送絲機(jī)構(gòu)。 (1)焊接電源鎢極氬弧焊電源的外特性應(yīng)采用恒流的或者陡降的電源，以保證在弧長波動時引起焊接電流的變化最小。該實(shí)驗(yàn)選用的是美國林肯TIG-355型焊機(jī)，TIG-355 型焊機(jī)是手工電弧焊和TIG焊兩用電源，并且交流，直流和脈沖鎢極氬弧焊都可以用，很適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)用設(shè)備。因?yàn)殒u極氬弧焊是非接觸引弧的一種焊接方法，所以焊接電源中還有引弧和穩(wěn)弧裝置。 (2)焊槍焊槍鎢極氬弧焊焊槍的作用是夾緊鎢極，傳導(dǎo)焊接電流和輸送保護(hù)氣體。鎢極氬弧焊對焊槍的基本要求是：a更換鎢極方便，噴嘴與電極間絕緣良好。b能使保護(hù)氣產(chǎn)生合適的流態(tài)，使從噴嘴中噴出的保護(hù)氣能形成一個良好的保護(hù)氣罩，避兔空氣卷入。鎢極氬弧焊焊槍可分為水冷和氣冷兩種，當(dāng)使用焊接電流小于150A時可用氣冷，當(dāng)焊接電流大于150A就必須使用水冷焊槍。TIG-355型焊機(jī)是采用的水冷焊槍。 (3)水冷和供氣系統(tǒng)鎢極氬弧焊機(jī)的水冷系統(tǒng)主要用來冷卻焊槍和鎢極。供氣系統(tǒng)用來控制保護(hù)氣的通斷。該實(shí)驗(yàn)用的TIG-355型焊機(jī)是水源和氣源不接通，焊機(jī)無法起動，從而保證焊機(jī)正常工作。 2鎢極氬弧焊工藝 (1)焊前準(zhǔn)備因鎢極氬弧焊的抗氣孔能力最弱，必須在焊前要對焊接工件進(jìn)行清理。去除工件上的油污，氧化膜等等，以保證焊縫質(zhì)量。(2)焊接參數(shù)的選擇鎢極氬弧焊的焊接參數(shù)，主要包括焊接電流，電弧電壓，焊接速度，電極直徑，保護(hù)氣體流量和噴嘴口徑等等參數(shù)，可參照資料查詢，再通過試焊來確定。鎢極氬弧焊可以使用交流，直流和脈沖電流，以適應(yīng)不同材料的焊接要求。 a交流鎢極氬弧焊在焊接鋁、鎂及其合金時，一般都選擇交流鎢極氬弧焊。這樣，可利用交流電流的負(fù)半波的陰極清理作用去除氧化膜，又可利用正半波冷卻鎢極來增加熔深。從而達(dá)到了去除氧化膜的目的，又在一定程度上提高了電極的載流能力，很好地解決了去除氧化膜和鎢極燒損這一對矛盾，改善了這類材料的焊接性。 b直流鎢極氬弧焊除焊接鋁、鎂及其合金外，其他的金屬材料一般都選擇直流鎢極氬弧焊。通常選用直流正接。因直流正接時既可以增加熔深，又可減小鎢極燒損。c脈沖鎢極氬弧焊脈沖鎢極氬弧焊是經(jīng)過調(diào)制而周期變化的焊接電流進(jìn)行焊接的一種電弧焊方法，其中焊接電流是由脈沖電流Ip和基值電流Ib兩部分組成。當(dāng)脈沖電流作用時母材熔化形成熔池，當(dāng)基值電流作用時只有維持電弧在燃燒，已形成的熔池開始凝固，焊縫是由許多相互重疊的焊點(diǎn)組成。脈沖鎢極氬弧焊分為低頻 (0.1Hz10Hz)、中頻(10Hz5OOHz)、高頻(10kHz20kHz)，其中低頻脈沖氬弧焊應(yīng)用最為普遍。該實(shí)驗(yàn)的電源是低頻脈沖。低頻脈沖鎢極氬弧焊的特點(diǎn)： 可調(diào)參數(shù)多，可以精確的控制熱輸入量，特別適合于薄板和超薄板的焊接以及全位置焊接和單面焊雙面成形脈沖焊的司調(diào)參數(shù)有脈沖電流 I p和基值電流Ib、脈沖電流持續(xù)時間tp、脈沖頻率f等等。 因?yàn)槊總€焊點(diǎn)加熱和冷卻迅速，適合焊導(dǎo)熱性或者厚度差別大的工件。 熔池金屬冷凝速度快，高溫停留時間短，可減小熱敏感性材料焊接時產(chǎn)生裂紋的傾向。 在脈沖焊時，由于電極在基值電流作用時得到冷卻，提高了，電極的載流能力。因此，在保持同樣熔深時可以減小電極的直徑。脈沖鎢極氬弧焊的焊接參數(shù)比較多，在確定具體的焊接參數(shù)時，應(yīng)先根據(jù)工件的材料，結(jié)構(gòu)，板厚及焊縫的位置等再參考有關(guān)資料初步確定，然后通過試焊來觀察焊縫是否符合要求，是否存在未焊透或者咬邊等缺陷，根據(jù)實(shí)焊情況調(diào)整參數(shù)，直至獲得合格的焊縫。三實(shí)驗(yàn)裝置及材料 1TIG-355 型氬弧焊機(jī) 一臺 2冷卻水箱和水泵 一套 3. 惰性氣體流量計 一個 4TIG 焊工作臺 一臺 5保護(hù)氣 氬氣 一瓶6試件：鋁合金 不銹鋼 低碳鋼 數(shù)塊 7填入焊縫的焊絲 數(shù)米 8鎢極 數(shù)根 9電弧防護(hù)面罩 每位學(xué)生一個 10實(shí)驗(yàn)所用的工具及其他用品四實(shí)驗(yàn)裝置介紹該實(shí)驗(yàn)使用美國林肯TIG-355型方波脈沖氬弧焊機(jī)，TlG-355型是恒流的鎢極惰性氣體保護(hù)焊焊接電源，可用于交流與直流TIG焊，電流范圍是2400A 。 同時還是一臺很好的手工焊機(jī)。 TIG-355型方波脈沖氬弧焊機(jī)擁有獨(dú)特的自動平衡控制，脈沖具有新的方波技術(shù)。交流TIG焊時，自動平衡系統(tǒng)可提供合適的熔深。該焊機(jī)可預(yù)先設(shè)置或者程序化全部和部分焊接周期。表4.TIG-355型方波脈沖氬弧焊機(jī)主要技術(shù)參數(shù)輸入電壓380V頻率50Hz最大輸出電流400A起動調(diào)整時間0.110秒提前供氣時間010秒滯后供氣時間555秒脈沖頻率0.110Hz脈寬比0100%五實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作首先要熟悉實(shí)驗(yàn)中所使用的焊機(jī)情況，了解它的特點(diǎn)和性能。并掌握使用方法。詳細(xì)清看“ TIG355焊機(jī)使用說明書” 2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 TIG焊主要包括三種焊接工藝形式：直流TIG焊、交流TIG焊和脈沖TIGG 焊。(1)直流TIG 焊工藝實(shí)驗(yàn)觀察直流正接 TIG 焊的焊接過程及熔深特性。六思考題 1.直流TIG焊適合焊接什么材料？為什么？答：除焊接鋁、鎂及其合金外，其他的金屬材料一般都選擇直流鎢極氬弧焊。通常選用直流正接。因直流正接時既可以增加熔深，又可減小鎢極燒損。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和所學(xué)到的理論知識分析鋁合金的焊接為什么要采用交流TIG焊?答：在焊接鋁及其合金時，一般都選擇交流鎢極氬弧焊。這樣，可利用交流電流的負(fù)半波的陰極清理作用去除氧化膜，又可利用正半波冷卻鎢極來增加熔深。從而達(dá)到了去除氧化膜的目的，又在一定程度上提高了電極的載流能力，很好地解決了去除氧化膜和鎢極燒損這一對矛盾，改善了這類材料的焊接性。3脈沖TIG焊有什么突出的特點(diǎn)？并說明工藝參數(shù)對焊縫成形的影響？答：低頻脈沖TIG焊的特點(diǎn)是：電弧線能量低；便于精確控制焊縫成形；宜難焊金屬的焊接。低頻脈沖TIG焊的特點(diǎn)是：適用于超薄板的焊接；適用于高速焊接；坡口內(nèi)焊接得到可靠的熔合；焊縫組織性能好。脈沖鎢極氬弧焊的焊接參數(shù)比較多，在確定具體的焊接參數(shù)時，應(yīng)先根據(jù)工件的材料，結(jié)構(gòu)，板厚及焊縫的位置等再參考有關(guān)資料初步確定，然后通過試焊來觀察焊縫是否符合要求，是否存在未焊透或者咬邊等缺陷，根據(jù)實(shí)焊情況調(diào)整參數(shù)，直至獲得合格的焊縫。平板焊接變形的測量與分析本實(shí)驗(yàn)主要研究平板收縮變形、撓曲變形及角變形，通過實(shí)驗(yàn)掌握測量平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本方法。熟悉平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產(chǎn)生原因和分布規(guī)律。了解不同厚度、不同線能量對收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響。一.焊接設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件及測量工具和儀器1焊接方法及設(shè)備焊接方法：手工電弧焊。焊接設(shè)備：交流弧焊機(jī)及其輔助設(shè)施。2實(shí)驗(yàn)條件(1)試件尺寸：2mm150mm300mm 6mm150mm300mm (2). 試件材料：Q235A (3)焊接規(guī)范見下表表1 焊接規(guī)范板厚焊接電流2mm90A110A6mm170A190A(4)測點(diǎn)分布如下圖1、2所示圖1 2mm板測點(diǎn)分布圖2 6mm板測點(diǎn)分布6mm板：橫向收縮、角變形以及撓曲變形均測。2mm板：只測角變形及撓曲變形。3測量工具與儀器測量儀器包括： 1引伸儀； 2游標(biāo)卡尺；3鋼板尺。二.測量方法1橫向收縮變形的測量橫向收縮變形采用引伸儀來測量。引伸儀結(jié)構(gòu)見圖3。圖3 引伸儀結(jié)構(gòu)示意圖其中：1百分表；2鉸鏈；3活動支腿；4固定支腿；5彈簧。對應(yīng)圖2中A、B、C、F、G、H六條橫線，把引伸儀的活動支腿3放在豎線 L 上的洋沖孔內(nèi)，拉動引伸儀，是活動支腿4放在豎線P上對應(yīng)的孔內(nèi)，從百分表中讀出焊前孔間距的原始數(shù)值BO，焊后測出間距數(shù)值Bl。分別填入附表內(nèi)，其差值即為焊接所引起的橫向收縮變形值。由于上下表面收縮量不一樣，取上下表面差值的平均值即為該位置的橫向收縮變形值。 2撓曲變形的測量撓曲變形的測量采用帶支腿的鋼板尺和游標(biāo)卡尺來測量。圖4 撓曲變形測量示意圖如圖4所示，1為帶支腿的鋼板尺，2為試件。使用游標(biāo)卡尺分別測出焊前、焊后的高度h，分別記為hl、h2填入附表內(nèi)，其差值即為焊接所引起的撓曲變形。對2mm板需測量圖1中J、K、L、M、N、P、Q、R八條豎線上的撓曲變形。對6mm板需測量圖2中J、L、M、N、P、R六條豎線上的撓曲變形。3角變形的測量與計算角變形的測量同樣采用帶支腿的鋼板尺和游標(biāo)卡尺來測量，但需進(jìn)行計算。圖5 角變形的測量示意圖如圖5所示，可以分別計算出l、2。在hl、LI和h3、LZ為定值時，只要測出h2、h4的值，就可以計算出l、2，也即可算出角度來。由于所用試件焊前不是絕對平整，焊前焊后均應(yīng)測量，其差值即為焊接所引起的角變形。對 2mm板要測量圖1中A、B、C、D、E、F、G、H八條線上的角變形。對6mm板要測量圖2中A、B、C、F、G、H六條線上的角變形。三測量數(shù)據(jù)及處理結(jié)果表2記錄了6mm板大線能量焊接變形數(shù)據(jù)：表2 6mm板大線能量焊接變形數(shù)據(jù)記錄表測點(diǎn)位置試件板厚6mm I= 190A U= V=10.24mm/s角變形橫向收縮01B0正B1正B正1179.97180.440.474.043.750.292180.03180.440.414.123.610.513179.83180.500.674.403.800.604179.74180.380.644.624.030.595179.77180.470.704.093.470.616179.60180.410.814.604.480.12平均值179.82180.440.614.313.860.45撓曲變形橫向收縮f0f1fB0背B1背B背B141.4041.360.043.733.490.250.27241.4041.400.004.013.810.200.36341.5041.400.103.623.250.370.48441.3041.200.104.003.590.420.50541.2841.40-0.124.123.820.300.46641.3041.300.004.203.960.240.18平均值41.3641.340.023.953.650.290.37表3記錄了6mm板小線能量焊接變形數(shù)據(jù)：表3 6mm板小線能量焊接變形數(shù)據(jù)記錄表測點(diǎn)位置試件 板厚6mm I= 170A U= V=12.15mm/s角變形橫向收縮撓曲變形01B0B1Bf0f1f10.001.151.153.643.480.1650.4649.820.642-0.261.231.493.443.150.2950.3849.980.403-0.120.340.463.283.050.2450.0449.880.164-0.031.571.603.633.550.0850.0650.000.065-0.202.012.213.233.230.0050.0449.980.066-0.052.062.113.783.740.0450.2049.860.34平均值-0.111.391.503.503.370.1350.2049.920.28表4記錄了2mm板大線能量焊接變形數(shù)據(jù)：表4 2mm板大線能量焊接變形數(shù)據(jù)記錄表測點(diǎn)位置試件板厚2mm I=110A U= V=15.02mm/s角變形撓曲變形01f0f1f1179.71176.253.4742.1248.806.682179.77176.223.5542.1448.366.223179.66175.644.0242.1648.406.244179.57175.494.0842.1048.706.605179.66175.264.4042.1648.606.446179.46175.114.3442.2048.406.207179.26175.403.8542.1848.206.028179.43175.204.2342.1248.446.32平均值179.56175.573.9942.1548.496.34表5記錄了2mm板小線能量焊接變形數(shù)據(jù)：表5 2mm板小線能量焊接變形數(shù)據(jù)記錄表測試件板厚2mm I=90A U= V=17.96mm/s點(diǎn)位角變形撓曲變形置01f0f1f1-1.182.533.7148.7642.945.822-0.862.743.6048.8243.005.823-0.325.295.6148.8443.005.844-0.575.806.3748.8442.746.105-0.496.296.7849.1042.107.006-0.496.587.0748.8842.666.227-0.456.206.6548.7442.666.088-0.467.527.9848.7442.506.24平均值-0.605.375.9748.8442.706.140 焊前角變形 1 焊后角變形 焊接引起的角變形f0 焊前撓曲變形 f1 焊后撓曲變形 f 焊接引起的撓曲變形B0正 焊前板正面引伸儀數(shù)值 B1正 焊后板正面引伸儀數(shù)值B正 焊接板正面所引起的橫向收縮 B0背 焊前板背面引伸儀數(shù)值 B1背 焊后板背面引伸儀數(shù)值B背 焊接板背面所引起的橫向收縮 B 焊接所引起橫向收縮正面與背面的平均值圖5 6mm板不同線能量下橫向收縮變形沿板縱向的分布曲線圖6 6mm板不同線能量下?lián)锨冃窝匕鍣M向的分布曲線圖7 6mm板不同線能量下角變形沿板縱向的分布曲線圖8 2mm板不同線能量下角變形沿板縱向的分布曲線圖9 2mm板不同線能量下?lián)锨冃窝匕蹇v向的發(fā)布曲線