二保焊实习课教案

江苏省靖江中等专业学校

实习课程教师教案本

（2010 — 2011 学年 第 一 学期）

专业名称 焊接技术及自动化

课程名称 CO2焊接实训 讲课教师 周 元 教 学 部 机械部

课题名称 授课日期 授课时数 授课班级 44 CO2气体保护焊技能训练 第6、7周 课时分配 课题序号 2010 年 10 月 9 日 至 2010 年 10 月 15 日 讲课： 5 示范： 1 练习： 结合生产： 授课班级人数 35/34 08焊接1、2 教学目的与 CO2气体保护焊技能训练是焊接专业的主要实训课程。通过学习本 课程，使学生能够独立制定常用焊接材料的焊接工艺，基本掌握CO2气要求 体保护焊的焊接方法。 重点与难点 安全操作规程、操作要领 示范内容 安全巡视， 巡回重点及注意事项 实习课题图 或操作工序 安排 详见实习任务书

实习课题 授课时数 教学目的 实习课日安排（分课题操作教学安排）

CO2气体保护焊基础知识及安全教育 授课日期 2011 年10 月 9 日 4 讲课： 4 示范： 练习： 结合生产： 1．了解CO2气体保护焊基础知识 2．熟记安全操作规程 教 学 程 序 设备（材料）准备 学生出勤情况 文明生产指导 组织教学 一、CO2气体保护焊简介： 二氧化碳气体保护焊是用CO2作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产生的电弧来熔化金属的气体保护焊方法。简称CO2焊。 1、CO2作为保护气体焊的过程 CO2焊的焊接过程如图所示。焊接电源的两输出端分别接在焊枪与焊件讲 授 内 容 上。盘状焊丝由送丝机构带动，经软管与导电嘴不断向电弧区域送给，同时，CO2气体以一定的压力和流量进入焊枪，通过喷嘴后，形成一股保保护气流，使熔池和电弧与空气隔绝。随着焊枪的移动，熔池金属冷却凝固形成焊缝。 2、CO2气体保护焊的分类 CO2焊按所用焊丝直径不同，可分为细丝CO2气体保护焊（焊丝直径为~1.2mm）和粗丝体保护焊（焊丝直径为~5.0mm）。 按操作方式又可分为CO2半自动焊和CO2自动焊。主要区别于：CO2半自动焊是由手工操作焊枪控制焊缝成形，而送丝、送气等功能同CO2自动焊一样，由相应的机械装置来完成。CO2半自动焊适用性较强，可以焊 接较短的或不规则的曲线焊缝，还可以进行定位焊操作。CO2自动焊主要用于较长的直线焊缝和环缝等焊缝的焊接。 3、CO2气体保护焊的特点 （1）生产效率高 CO2焊的焊接电流密度大，焊丝的熔敷速度高，母材的熔深较大，对于10mm以下的钢板不开坡口可一次焊透，产生熔渣极少，层间或焊后不必清渣；焊接过程不必像手弧焊那样停弧换焊条，节省了清渣时间和一些填充金属（不必丢掉焊条头），生产效率比手弧焊提高1~4倍。 （2）搞锈能力强 由于CO2气体在焊接过程中分解，氧化性较强，对焊件上的铁锈敏感性小，故对焊前清理的要求不高。 （3）焊接变形小 由于电弧热量集中、CO2气体有冷却作用、受热面积小，所以焊后焊件变形小，特别是薄板的焊接更为突出。 （4）冷裂倾向小 CO2气体保护焊焊缝的扩散氢含量少，抗裂性能好，在焊接低合金高强度钢时，出现冷裂倾向小。 （5）采用明弧焊 熔池可见性好，观察和控制熔接过程较为方便。 （6）适宜范围广 CO2焊可进行各种位置的焊接，不仅适用焊接薄板，还常用于中、厚板的焊接，而且也用于磨损零件的修补堆焊。 CO2焊的主要不足是：使用大电流焊接时，飞溅较多；很难用交流电源焊接或在有风的地方施焊；不能焊接容易氧化的有色金属材料。 二、二氧化碳气体保护焊的焊接材料 CO2气体保护焊所用的焊接材料有：CO2气体和焊丝。 气体 焊接用的CO2气体是将钢瓶装的液态CO2经汽化后变成气态CO2供焊接使用。 容量为40L的钢瓶，可装25㎏的液态CO2，满瓶压力为5～7MPa。钢瓶中液态和气体CO2分别约占钢瓶容积的80%和20%，钢瓶压力表指示的压力值，是这部分气体的饱和压力。它的值与环境温度有关，一般随温度升高而升高。因此，CO2钢瓶不准靠近热源或置于热日下嚗晒，以防爆炸。 液态CO2在大气压力下的沸点为-78°C，所以常温下容易汽化，1kg液态CO2可汽化成509L气态的CO2（0°C、时）。液态CO2在温度高于-11°C时比水轻，可溶解%（重量）的水。钢瓶内CO2气体中含水量与瓶内的压力有关，压力越低，水汽增多。当压力降低到时，CO2气体中含水量迅速增加，不能继续使用。 焊接用CO2气体的纯度应大于%，其含水量不超过%。如果纯度不够，可采取以下措施： （1）将CO2钢瓶倒置1~2h，使水分下沉每隔30min左右放水一次，放两三次，然后将钢瓶放正。 （2）更换新气时，先放气2~3min，以排出混入瓶内的空气和水分。 （3）在气路中串联预热器和干燥器，以进一步减少CO2气体中水分。 2.焊丝 为了保证焊缝金属有良好的力学性能，并防止焊缝产生气孔，CO2焊所用的焊丝必须比母材含有更多的Mn和Si等脱氧元素。此外，为减少飞溅，焊丝含碳量必须限制在%以下。 CO2焊常用的焊丝的 化学成分及用途见表 三、二氧化碳气体保护焊的设备 常用的CO2半自动焊设备如图2-29所示，主要由焊接电源、焊枪及送丝机构、CO2供气装置、控制系统等组成。 1.焊接电源 CO2焊使用交流电源焊接时电弧不稳定，飞溅严重，因此，只能使用直流电源。要求焊接电源具有平硬的外特性。这是因为CO2焊的电流密度大，加之CO2气体对电弧有较强的冷却作用，所以电弧静性曲线是上升的。在等速送丝的条件下，平硬特性电源的电弧自动调节灵敏度较高。从图2-30中可以看出当电弧长度变化相同时，三种不同的外特性曲线引起的焊接电流变化状况为ΔIc>ΔIb>ΔIa 2.送丝机构及焊枪 （1）送丝机构 CO2半自动捍为等速送丝，其送丝方失有推丝式、拉丝式、推拉式三种，如图2-31所示 ①推丝式 焊枪与送丝机构是分开的，焊丝经一段软管送到焊枪中。这种焊枪结构简单、轻便。但焊丝通过软管时受到的阻力大，因而软管长度受到限制，通常只能在距送丝机构2~4m的范围内使用。目前CO2半自动焊多采用推丝式送丝。 ②拉丝式 送丝结构与焊枪合为一体，没有软管，送丝阻力小，送丝较稳定，但焊枪结构复杂，重量增加，焊工劳动强度大，只使用细焊丝（直径～㎜）送丝。 ③推拉式 这种结构是以上两种送丝方式的组合。送丝时以推为主，由于焊枪上装有拉丝轮，可将焊丝拉直，以减小焊丝在软管内的摩擦阻力。推拉式可使软管加长至60m，增加了操作的灵活性。 （2）焊枪 按送丝方式 可分为推丝式焊枪和拉丝式焊枪；按结构可分为鹅颈式焊枪和手枪式焊枪。焊枪上的喷嘴和导电嘴是焊枪的主要零件，直接影响焊接工艺性能。 ①喷嘴 一般为圆柱形。内孔直径在12～25㎜之间。为了防止飞溅物的粘附易于清除，焊前最好在喷嘴的内外表面上喷一层防飞溅喷剂或刷硅油。 ②导电嘴 常用紫铜、铬青铜或磷青铜制造。通常导电嘴的孔径比焊丝直径大㎜左右：孔径太小，送丝阻力大；孔径太大则送出的焊丝摆动厉害，致使焊缝宽窄不一，严重时使焊丝与导电嘴间起弧造成粘接或烧损。 供气装置 CO2的供气装置由气瓶、预热器、减压器、流量计和干燥器组成。 瓶装的液态CO2汽化时要吸收大量的热，导致气路堵塞，所以在减压器减压之前须经预热器（75～～100w）加热，输送到焊枪的CO2气体，须经干燥器吸收其中的水分（但CO2气体中水蒸气的含量较低时，可不用干燥器），以防止焊接时产生气孔。流量计用来调节和测量CO2气体的流量。 现在生产的减压流量调节器，是将预热器、减压器、流量计合装为一体，使用起来很方便。 4.控制系统 CO2焊控制系统的作用是对供气、送丝和供电等系统实现控制。自动焊时，还可以控制焊接小车或焊件运转等。CO2半自动焊的控制过程如图2—32所式。 生产中使用的一元化调节工艺参数系统，焊接电源用一个旋钮调节焊接电流，控制系统会自动使电弧电压与焊接电流处于最佳匹配状态，使用特别便利。 目前，我国定型生产的NBC系列CO2半自动焊机有：NBC—160型、NBC1—250型、NBC1—300型、NBC1—500型。 四、二氧化碳气体保护焊的焊接工艺参数 CO2气体保护焊的焊接工艺参数包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量、电源极性等。 1.焊丝直径 焊丝直径通常根据焊件的厚度、施焊位置及工作效率等来选择。焊接薄板或中厚板的立、横、仰焊多采用直径㎜以下的焊丝；中厚板的平焊位置焊接，可以采用直径㎜以上的焊丝。 2.焊接电流 焊接电流应根据焊件厚度、焊丝直径、施焊位置及熔滴过渡形式确定。一般短路过渡的焊接电流在40～230A范围内，细颗粒状过渡的焊接电流在250～500A范围内 3.电弧电压 为保证焊接过程的稳定性和良好的焊缝成形，电弧电压必须与焊接电流配合适当。通常电弧电压应随焊接电流的增大或减小而相应增大或减小。短路过渡焊接时，电弧电压在16～24V范围内；细颗粒状过渡焊接时，对于直径为～㎜的焊丝，电弧电压可在25～36V范围内选择。 4.焊接速度 ③在其他工艺差数不变时，焊接速度增加，容易产生咬边、未熔和等焊接缺陷，而且使气体保护较果变差，还会出现气孔；但焊接速度过慢，产生效率降低，焊接变形增大。一般CO2半自动焊的焊接速度为30～60cm/min。 5.焊丝伸出长度 焊丝伸出长度是指导电嘴到焊丝端头的距离，一般约等于焊丝直径的10倍，且不超过15mm。 6.气体流量 气体流量过小则电弧不稳，焊缝表面易被氧化成深褐色，并有密集气孔；气孔流量过大，会产生涡流，焊缝表面成浅褐色，也会出现气孔。CO2气体流量为5～15L/min；粗丝焊接时，均为20L/min。 7.电源极性 为了减小飞溅，保持电弧的稳定，一般应用直流反接。 五、安全规程 （一）文明生产守则 1. 上、下课有秩序地进出生产实习场地。 2. 上课前穿好工作服，女同学戴好工作帽，辫子盘在工作帽内。 3. 不准穿背心、拖鞋和戴围巾进入生产实习场地。 4. 在生产实习课上要团结互助，遵守纪律，不准随便离开生产实习场地。 5. 在生产实习中要严格遵守安全操作规程，避免出现人身和设备事故。 6. 爱护工具、量具和生产实习场地的其它设备、设施。 7. 注意防火，注意安全用电，如果电气设备出现故障，应立即关闶电源，报告实习教师，不得擅自处理。 8. 搞好文明生产，保持工作位置的整齐和清洁。 9. 节约原材料，节约水电，节约油料和其它辅助材料。 10. 生产实习课结束后应认真清理工具、量具和其它附具，清扫工作地，关闭电源。 （二）电焊工安全操作规程 1、工作前应认真检查工具、设备是否完好，焊机的外壳是否可靠地接地。焊机的修理应由电气保养人员进行，其他人员不得拆修。 2、工作前应认真检查工作环境，确认为正常方可开始工作，施工前穿戴好劳动保护用品，戴好安全帽。高空作业要戴好安全带。敲焊渣、磨砂轮戴好平光眼镜。 3、接拆电焊机电源线或电焊机发生故障，应会同电工一起进行修理，严防触电事故。 4、接地线要牢靠安全，不准用脚手架，钢丝缆绳、机床等作接地线。 5、在靠近易燃地方焊接，要有严格的防火措施，必要时须经安全员同意方可工作。焊接完毕应认真检查确无火源，才能离开工作场地。 实习课题 授课时数 教学目的 CO2焊平敷焊 17 授课日期 2011 年 10 月 9 日 讲课： 示范： 练习： 结合生产： 能够正确运用焊接设备，调节焊接电流，掌握焊道的起头、运条的方法。 教 学 程 序 设备（材料）准备 学生出勤情况 文明生产指导 组织教学 NB-350焊机 φ 焊丝 Q235钢板 一、 焊机结构、组装 现场实物讲解 二、 平敷焊 用300㎜×120 ㎜×8 ㎜低碳钢板一块，在钢板上长度方向每隔30 mm用粉笔划一条线，作为焊接时的运条轨迹线。 焊接工艺参数如表2—14所示。 讲 授 内 容 1）引弧采用直接短路法引弧，引弧前保持焊丝端头与焊什2～3㎜的距离（不要接触过紧），喷嘴与焊件间10～15㎜的距离。按动焊枪开关，引燃电弧。此时焊枪有抬起趋势，必须用均衡的力来控制好焊枪，将焊枪向下压，尽量减少焊枪回弹，保持喷嘴与焊件间距离。若对接焊应采用引弧板，或在距焊件端部2～4㎜处引弧，然后缓慢引向待焊处，当焊缝金属熔合后，再以正常焊接速度施焊。通过引弧练习达到引弧准、电弧稳定燃烧过程快的要求。 2）直线焊接直线焊接形成的焊缝宽度稍窄，焊缝偏高，熔深耍浅些。在操作过程中，整条焊缝的形成，往往在始焊端、焊缝的连接、终焊端等处最容易产生缺陷，所以要采取特殊处理措施。 ①始焊端焊件处于较低的温度，应在引弧之后，先将电弧稍微拉长一些，以此对焊缝端部适当预热，然后再压低电弧进行起始端焊接（图2—35a、b），这样可以获得具有一定熔深和成形比较整齐的焊缝。图2—35c所示为采取过短的电弧起焊而造成焊缝成形不整齐。 若是重要焊件的焊接，可在焊件端加引弧板，将引弧时容易出现的缺陷留在引弧板上。 ②焊缝连接时接头的好坏直接影响焊缝质量，其接头的处理如图2—36所示。 直线焊缝连接的方法是：在原熔池前方10～20㎜处引弧，然后迅速将电弧引向原熔池中心，待熔化金属与原熔池边缘吻合后，再将电弧引向前方，使焊丝保持一定的高度和角度，并以稳定的速度向前移动，见图2—36a。 摆动焊缝连接的方法是：在原熔池前方10～20㎜处引弧，然后以直线方式将电弧引向接头处，在接头中心开始摆动，并在向前移动的同时，逐渐加大摆幅（保持形成的焊缝与原焊缝宽度相同），最后转入正常焊接，见图2—36b。 ③焊缝终焊端若出现过深的弧坑，会使焊缝收尾处产生裂纹和缩孔等缺陷。若采用细丝CO 2保护气体短路过渡焊接，其电弧长度短，弧坑较小，不需专门处理。若采用直径大于㎜的粗丝大电流焊接并使用长弧喷射过渡，弧坑较大且凹坑较深。 直线焊接焊枪的运动方向有两种：一种是焊枪自右向左移动，称为左焊法；另一种是焊枪自左向右移动，称为右焊法，见图2—37。 左焊法操作时，电弧的吹力作用在熔池及其前沿处，将熔池金属向前推延，由于电弧不直接作用在母材上，因此熔深较浅，焊道平坦且变宽，飞溅较大，保护效果好。采用左焊法虽然观察熔池困难些，但易于掌握焊接方向，不易焊偏。右焊法操作时，电弧直接作用到母材上，熔深较大．焊道窄而高，飞溅略小，但不易准确掌握焊接方向，容易焊偏，尤其对接焊时更明显。一般CO 2焊时，均采用左焊法，前倾角为10°～15° 3）摆动焊接在CO 2半自动焊时，为了获得较宽的焊缝，往往采用横向摆动运丝方式．常用的摆动方式有锯齿形、月牙形、正三角形、斜圆圈形等几种，见图2—38。 摆动焊接时横向摆动运丝角度和起始端的运丝要领与直线焊接一样。在横向摆动运丝时要注意以下要领的掌握：左右摆动的幅度要一致，摆动到焊缝中心时，速度应稍快，而到两侧时，要稍作停顿；摆动的幅度不能过大，否则，熔池温度高的部分不能得到良好的保护作用。一般摆动幅度限制在喷嘴内径的倍范围内。 实习课题 授课时数 教学目的 CO2焊立焊焊练习 23 1．掌握基本运条方法 2．掌握收尾技巧 授课日期 2010 年 10 月 12 日 讲课： 示范： 练习： 结合生产： 教 学 程 序 设备（材料）准备 组织教学 NB-350焊机 φ 焊丝 Q235钢板 学生出勤情况 文明生产指导 1）立焊的方式 CO 2半自动焊的立焊操作有两种方式，一种是向上立焊；另一种是向下立焊。手弧焊时向下立焊需要薄药皮型的专用焊条，才能有良好的焊道成形，故通常采用向上立焊较多。 CO2半自动焊时，若采用短弧焊接(细丝短路过渡)，焊枪向下倾斜一个角度（见图2—46），利用CO2气体有承托熔池金属的作用，自上而下匀速运丝（焊枪不摆动），控制电弧在熔敷金属的前方，不使熔敷金属下坠。这样向下立焊操作十分方便，焊道成形也很美观，熔深较浅，适用于薄板焊接。 若像手弧焊那样，取向上立焊，则会出现重力作用下的熔敷金属下淌现象，使焊缝的熔深和熔宽不均，极易产生咬边、焊瘤等缺陷，故薄板焊接不采用这种操作方式。但焊件厚度大于6㎜时，为保证焊缝有一定熔深，要采用向上立焊，操作时，焊丝角度见图2—47，焊丝对着前进方向，保持90°±10°的角度。采用横向摆动运丝法，见图2—48a、b。焊枪做小幅摆动应在均匀摆动的情况下，快速向上移动；如果要求有较大的熔宽时，采用月牙形摆动，摆动时，焊道两侧稍作停顿，中间快速移动，以防咬边，但是不应使用图2—48c所示的向下弯曲的月牙形摆动。因为这种摆动容易引起熔敷金属下淌和产生咬边。 讲 授 内 容 2）立敷焊 CO2半自动焊立焊操作难度较大，必须加强立敷焊的反复练习。 操作练习时．采用直径㎜的H08Mnsi焊丝，其工艺参数见表2—17。 操作时面对焊缝，半开步站稳，右手握焊枪，手腕应自由运作，肘关节不要贴住身体，左手持面罩。反复练习直线运丝法后进而练习采用月牙形摆动的横向摆动运丝法向下立焊，再进行月牙形大幅或小幅横向摆动运丝法向上立焊操作。 通过练习，掌握立焊的操作要领及各种运丝法在立焊中的应用。要求焊道成形整齐，宽度均匀，高度适宜。 3）开坡口立对接焊 实习焊件同平对接焊用实习焊件。焊丝用H08Mnsi，直径㎜。焊接工艺参数参照表2—17选用，根据实际操作情况可作适当调整。 操作时，焊丝角度如图2—47所示，采取向下立焊．运丝时第一层采用直线移动运丝法，第二层以后采用向上立焊小月牙形摆动运丝法。施焊表面焊缝时，要避免出现咬边和凸出过大的现象。