焊接基礎(chǔ)篇(中文)

1、銷售人員的焊接講座電弧焊基礎(chǔ)篇LNG油輪厚鋁板的焊接（板厚80mm）汽車排氣管不銹鋼及低強(qiáng)鋼（代表板厚1.2mm）株式會(huì)社DAIHEN (OTC)焊機(jī)銷售人員的焊接講座有以下構(gòu)成:1NO.T-A09501本冊是電弧焊的基礎(chǔ)篇6NO.T-T1950其他電弧焊2NO.T-B2950CO2/MAG焊接7NO.T-M09507焊接材料的基礎(chǔ)知識(shí)3NO.T-B3950MIG焊接8NO.T-F2950等離子切割4NO.T-B4950TIG焊接9NO.T-G19509工業(yè)用空氣清潔機(jī)5NO.T-B1950埋弧焊接10NO.T-S0951株式會(huì)社OTC焊機(jī)的安裝、調(diào)整的一般知識(shí)電弧焊接的基礎(chǔ)知識(shí)講座教材目錄1

2、電弧焊接的基礎(chǔ)1-1 序言11-2 焊接方法的分類21-3 電弧焊3(1) 電弧的發(fā)生與溫度3(2) 電弧的電壓·電流特性4(3) 電弧焊接的基本原理與種類41-4 各種電弧焊接法的基本原理561-5 交流電弧焊機(jī)與直流電弧焊機(jī)71-6 電弧焊接電源的特性81-7 焊接部位的名稱與基本性質(zhì)92有關(guān)電弧焊機(jī)的基本電氣知識(shí)2-1 有關(guān)電焊機(jī)必要的電氣知識(shí)10112-2 使用焊機(jī)時(shí)必要的電氣知識(shí)12153焊接部位的試驗(yàn)3-1 破壞試驗(yàn)與非破壞試驗(yàn)163-2 彎曲試驗(yàn)173-3 外觀檢查173-4 滲透探傷183-5 射線探傷(X線探傷)19 4焊接作業(yè)中的災(zāi)害防止（安全·衛(wèi)生）4

3、-1 由焊接引起的災(zāi)害204-2 由電擊引起的災(zāi)害204-3 由電弧光引起的危害21224-4 燒傷、火災(zāi)及爆炸224-5 焊接煙塵及焊接氣體的危害23244-6 高壓氣體容器使用不良引起的危害255主要焊接用語及解說5-1 一般焊接用語265-2 焊接方法26285-3 焊接姿勢285-4 焊接現(xiàn)象295-5 焊接施工295-6 焊接缺陷326有關(guān)電弧焊接的資格6-1 勞動(dòng)安全衛(wèi)生法346-2 資格認(rèn)定制度341電弧焊的基礎(chǔ)焊接用發(fā)電機(jī)1-1前言輔助焊棒碳電極金屬焊接棒焊接用發(fā)電機(jī)圖1-2藥皮焊條電弧焊夕1-1窮察左議圭隈 焊接是在2個(gè)以上的被焊材料上局部進(jìn)行加熱從而使之連接的方法。用焊接制

4、造金屬件的最古老的方法是鍛接。用鐵錘打擊金屬后從而將金屬與金屬接合起來的方法。翻開用電弧焊接的歷史可以知道：焊接金屬圖1-2 手工電弧焊夕1-2勞討左訳窮察左母材發(fā)生的氣體發(fā)生的氣體電弧藥皮熔渣奧芯線 1800年工業(yè)革命的發(fā)祥地英國的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電弧。1885年原蘇聯(lián)的“貝南多索”發(fā)明了使用碳素電極在金屬板之間生成碳素電弧的焊接方法。在此之后同樣原蘇聯(lián)的“斯拉維阿諾夫”于1892年發(fā)明了金屬電弧焊接法。這就是現(xiàn)代電弧焊接的雛形。另外，1907年瑞典的科學(xué)家想出了藥皮電弧焊條，為金屬電弧焊接開創(chuàng)了新的道路，并被認(rèn)為是近代藥皮焊條電弧焊的基礎(chǔ)。在此之后，發(fā)明了利用各種能源進(jìn)行焊接的方法。今天，焊接

5、已作為不可缺少的金屬材料加工手段之一。1-2焊接方法的分類熔化焊的例子一般地與螺栓連接之類的“機(jī)械連接法”相對，焊接是屬于“冶金連接法”。焊接方法可分為以下幾類：1熔化焊：利用氣體火焰、電弧等的熱量，將要焊接的金屬接觸部熔化后利用 鋁制自行車架雙方原子的結(jié)合達(dá)到連接的方法。 2壓接法：將連接部加熱后施加壓力進(jìn)行連接的方法。3釬焊法：在要接合的金屬之間，加入比所焊金屬熔點(diǎn)更低的合金（譬如鋼制LPG氣瓶不銹鋼制浴槽釬料等）后進(jìn)行連接的方法。壓接的例子釬焊的例子電磁接觸器接點(diǎn)（銀釬焊）O處為壓接處(閃光焊)釬焊焊成的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴飛機(jī)前腳在表1-1中表示了焊接方法的分類。從表中可以看出，電弧焊是

6、屬于熔化焊。焊接方法表1-1焊接方法分類熔化焊壓接釬焊氣焊電弧焊接特殊焊接氣體壓焊摩擦壓焊電阻焊超聲波焊接硬釬焊軟釬焊非熔化電極式熔化電極式激光焊接電子束焊接點(diǎn)焊縫焊頂鍛焊閃光對焊TIG焊接等離子焊接手工電弧焊CO2/MAG焊接自保護(hù)焊(藥芯焊絲等)埋弧焊1-3電弧焊(1)電弧的發(fā)生及溫度“電弧”是氣體放電現(xiàn)象的一種，電車的導(dǎo)電弓與架空導(dǎo)線之間發(fā)生的青白色火花是我們身邊可以見到的電弧的一例。但上述電弧只是瞬間發(fā)生的，為了要進(jìn)行焊接，保持電弧的穩(wěn)定非常重要。因此，必須有合適的焊接電源及電極。圖1-3中顯示了電弧的發(fā)生狀態(tài)。如圖所示，接到合適電源（交流或直流）上的兩電極通電后，在將之拉開的瞬間電極

7、之間電弧產(chǎn)生。圖1-3電弧的發(fā)生電弧拉開短路電極電極發(fā)生電弧圖1-4 電弧的電壓距離陽極壓降電弧電壓陰極壓降陰極陽極弧柱壓降表1-2主要金屬材料的熔點(diǎn)金屬材料熔點(diǎn)（ºC）低碳鋼1550不銹鋼1500鋁660銅1080如圖1-4所示電弧自身由“陰極壓降區(qū)”、“弧柱區(qū)”、及“陽極壓降區(qū)”構(gòu)成。眼睛所看到的只是弧柱部分。此弧柱在陰極及陽極之間呈現(xiàn)弧狀，這就是電弧的名稱的由來。電弧自身溫度有600020000ºC (在太陽表面溫度以上)。電弧焊接中所用的主要材料的熔點(diǎn)如表1-2所示。 (2)電弧的電壓·電流特性 圖1-5中顯示了電流不變時(shí)電弧長度與電弧電壓的關(guān)系。從圖中可

8、以看出，當(dāng)電弧長度變長時(shí)電弧電壓基本上按比例增高。這是由于如圖1-4所示的弧柱電壓基本上是與電弧長度成比例增加的。所以，在焊接時(shí)增加電弧電壓意味著電弧長度的增加。電弧電壓（V）電弧電壓（V）電弧長:10mm100%氬氣電弧長:5mmTIG焊接200A時(shí)TIG焊接電弧長:2.5mm電弧長(mm)電流(A)圖1-5電弧長度與電弧電壓的關(guān)系圖1-6焊接電流與電弧電壓的關(guān)系圖1-6中顯示了在各種電弧長度時(shí)的焊接電流及相應(yīng)的電壓的關(guān)系。從圖中看出，當(dāng)在小電流區(qū)時(shí)隨著電流的增加電壓下降。相反，在大電流區(qū)時(shí)隨著電流的增大電壓緩緩增高。即使改變保護(hù)氣體的種類，上述電弧的特性也不變。 (3)電弧焊的基本原理及種

9、類電弧焊是利用被焊材料(以后稱為母材)與電極間產(chǎn)生的電弧熱將母材和添加材熔化后使母材接合的方法。在表1-1中也已經(jīng)列出，電弧焊中有很多種類。雖然根據(jù)所用電極及保護(hù)劑的不同焊接方法也不同，但基本上可以按圖1-7所示分為：CO2焊絲(自動(dòng)送絲)氬氣送絲裝置噴嘴CO2氣體導(dǎo)電嘴(銅) 導(dǎo)電嘴(銅)直流或交流氬氣噴嘴鎢電極填充焊絲電弧直流CO2氣體電弧母材母材母材母材(b)非熔化極焊接(a)熔化極焊接圖1-7電弧焊方法電極自身作為添加材料，熔化后消耗掉的“消耗電極式”與電極基本不消耗的“非消耗電極式”兩種。消耗電極式電弧焊中有“藥皮焊條電弧焊”、“CO2/MAG焊”、“MIG焊”、“自保護(hù)焊”、“埋弧

10、焊”。非消耗電極式電弧焊中有“TIG焊”、“等離子焊接”。另外，圖1-7(b)所示的非消耗電極式電弧焊根據(jù)使用目的、用途又分為添絲焊及焊接薄板、角焊縫時(shí)的非添絲焊。1-4各種電弧焊的基本原理手工電弧焊接焊條芯焊條藥皮焊鉗焊條交流或直流電源保護(hù)氣體電弧母材母材圖1-8藥皮焊條電弧焊將芯線上涂有熔渣生成劑的焊條作為消耗電極的焊接方法。在圖1-8中表示了各種電弧焊的基本原理。MAG/CO2焊接法CO2焊接用焊絲(自動(dòng)送絲)送絲裝置CO2氣體噴嘴CO2氣體悶導(dǎo)電嘴(銅)直流電弧母材母材將卷成圈狀的焊絲通過送絲裝置連續(xù)送出。焊絲通過焊槍前部的導(dǎo)電嘴通電，在保護(hù)氣氛中母材與焊絲之間引發(fā)電弧，利用產(chǎn)生的電弧

11、熱進(jìn)行熔化接合。MAG焊的所用設(shè)備與CO2焊接所用設(shè)備一致。所不同的是MAG焊使用由Ar+CO2組成的混合氣體以及MAG焊用焊絲。圖1-9 MAG/CO2焊接法將卷成圈狀的且與母材金屬基本相同的焊絲通過送絲裝置連續(xù)送出，在惰性保護(hù)氣氛中母材與焊絲之間引發(fā)電弧，利用產(chǎn)生的電弧熱進(jìn)行融化接合。MIG焊基本上與MAG/CO2焊一樣，不同的是作為保護(hù)氣體MIG焊使用Ar等惰性氣體。Ar或混合氣體(Ar+O2)送絲裝置導(dǎo)電嘴(銅)直流噴嘴母材母材Ar或混合氣體MIG焊接用焊絲(自動(dòng)送絲)MIG焊接法圖1-10 MIG焊接法TIG焊接法母材母材圖1-11 TIG焊接法TIG焊是在非消耗的鎢電極與母材之間引

12、發(fā)電弧，利用Ar等惰性氣體保護(hù)熔融金屬不受大氣影響，通過產(chǎn)生的電弧熱熔化接合母材的方法。如上面原理圖所示，TIG焊分為焊接時(shí)插入填加焊絲作為熔化金屬的添絲焊和只有母材熔化的非填絲焊2種。填充焊絲鎢電極Ar氣噴嘴導(dǎo)電嘴(銅)Ar氣電弧直流或交流電源圖1-12埋弧焊接法埋弧焊這個(gè)名字是由潛水艇的名字來的，埋弧焊是在放置于焊縫上的粒狀焊劑中引發(fā)電弧的焊接法。因?yàn)殡娀摲诤竸┲校卜Q潛弧焊。(現(xiàn)在一般稱為埋弧焊)埋弧焊接法埋弧焊接用焊絲(自動(dòng)送絲)送絲裝置電弧母材母材焊劑直流或交流電源導(dǎo)電嘴(銅)對于各種材料上述焊接法的主要用途如下：1、藥皮焊條電弧焊一般鋼材、不銹鋼、高強(qiáng)鋼2、CO2/MAG焊一般

13、鋼材、不銹鋼(藥芯焊絲)3、MIG焊鋁、不銹鋼、銅等所有金屬4、TIG焊鋁、不銹鋼、銅等所有金屬5、埋弧焊一般鋼材、不銹鋼等1-5交流電弧焊機(jī)與直流電弧焊機(jī)如上述圖1-8圖1-12所示，電弧焊時(shí)為了引發(fā)電弧需要有焊接電源。在焊接電源中有：“交流電弧焊機(jī)”及“直流電弧焊機(jī)”2種。表1-3中表示了各種電弧焊焊接方法所用的焊接電源。表1-3各種電弧焊中所用的主要焊接電源電弧焊接交流電弧焊接電源直流電弧焊接電源藥皮焊條電弧焊CO2/MAG焊MIG焊TIG焊埋弧焊表1-4中表示了交流電弧焊機(jī)與直流電弧焊機(jī)的一般特性比較。表1-4交流電弧焊機(jī)與直流電弧焊機(jī)的主要特性比較項(xiàng)目交流電弧焊接電源直流電弧焊接電源

14、熔深淺深電弧的穩(wěn)定性電弧不易穩(wěn)定電弧易穩(wěn)定空載電壓與直流電源相比空載電壓高與交流電源相比空載電壓低焊機(jī)價(jià)格一般比較便宜與直流電源相比一般較高構(gòu)造簡單一般比較復(fù)雜操作·保養(yǎng)·檢查比較簡單與直流電源相比較麻煩電弧的磁偏吹不容易發(fā)生容易發(fā)生1-6電弧焊焊接電源的特性電弧焊焊機(jī)(焊接電源)主要有以下3個(gè)特性：1 緩降特性焊接電壓變化時(shí)，電流相應(yīng)地緩慢變化使用緩降特性的主要焊機(jī)：l 交流電弧焊焊機(jī)(藥皮焊條電弧焊)l 交流埋弧焊焊機(jī)(自動(dòng)焊接電源)電弧電壓(V)PVaQVbIa Ib 焊接電流(I)圖1-13緩降特性即使焊接電壓有變化，電流基本保持不變使用陡降特性的主要焊機(jī)：l 直流

15、電弧焊焊機(jī)(藥皮焊條電弧焊)l TIG焊焊機(jī)l 直流埋弧焊焊機(jī)(自動(dòng)焊接電源)2 陡降特性電弧電壓(V)PVaQVbIa Ib 焊接電流圖1-14陡降特性 P3 平特性QVaVb焊接電壓有變化時(shí)，焊接電流急劇變化使用平特性的主要焊機(jī)：l CO2/MAG焊焊機(jī)l MIG焊焊機(jī)電弧電壓(V)Ia圖1-15平特性Ib 焊接電流(I)1-7焊接部位的名稱及基本性質(zhì) 在前面已經(jīng)講過，在電弧焊中由于高溫電弧給母材加熱，母材將受到熱影響。在此，以鋼鐵材料的焊接為例進(jìn)行說明。(1)焊接部位的組織熱影響區(qū)焊縫金屬圖1-16表示了焊接部位的宏觀端面圖。如圖所示焊接部位由熔化焊絲與熔化母材混合組成的“焊接金屬”、“

16、熱影響區(qū)”及沒有受到熱影響的“母材”構(gòu)成。另外，焊接金屬與熱影響區(qū)的交界線稱為“融合線”。圖1-16焊接部位的斷面宏觀組織母材融合線 熱影響區(qū)粗晶區(qū)焊縫金屬母材的軋制組織融合線溫度(°C)焊縫金屬的最高到達(dá)溫度1,8002,000°C左右最高硬度硬度母材焊縫金屬距融合線的距離(mm)圖1-17焊接部位的組織及硬度分布融合線附近金屬在焊接過程中被加熱到約12001400°C的溫度范圍，晶粒長大。另外如后部分所述這部分金屬將嚴(yán)重硬化、韌性變差、變脆。(2)焊接熱影響區(qū)的硬度分布圖1-17是焊接部位組織的示意圖。在圖中同時(shí)表示了硬度的分布情況。如圖所示越是接近融合線結(jié)晶

17、晶粒越大，硬度增加。因?yàn)樯鲜鰺嵊绊憛^(qū)的硬化是造成裂紋等產(chǎn)生的原因，為了得到良好的焊縫，需要盡量控制熱影響區(qū)的硬度。因此，通過預(yù)熱使冷卻速度降低或者根據(jù)需要進(jìn)行后熱處理。2有關(guān)電弧焊機(jī)的基本電氣知識(shí)2-1有關(guān)焊機(jī)的必要的電氣知識(shí)為了掌握有關(guān)電弧焊機(jī)的知識(shí)，有必要對電氣方面的知識(shí)有一定的了解。為了幫助理解有關(guān)電氣方面的現(xiàn)象，在此將電流比作“水流”來進(jìn)行說明。(電位差)水位差水壓(電壓)水管開關(guān)水 流(電流)圖2-1電的流動(dòng)與水的流動(dòng)的關(guān)系(1)電流、電壓及電阻的關(guān)系正象水的流動(dòng)稱為“水流”一樣，將電的流動(dòng)稱為“電流”。電流的單位為安培(A)、一般用符號I表示。另外，電壓是指使電流流動(dòng)的強(qiáng)度，比作“

18、水流”的話相當(dāng)于水壓。(請參照圖2-1)，其單位是(V)，一般用符號E表示。)另外，阻礙電的流動(dòng)的性質(zhì)叫電阻，單位是歐姆()，一般用符號“R”表示。電阻的大小根據(jù)導(dǎo)體種類的不同而不同，使用相同導(dǎo)體的情況下，長度越長電阻越大、斷面積越大電阻越小。到現(xiàn)在為止所講的電流I、電壓E及電阻R之間有如下關(guān)系存在：I(電流)=E(電壓)/R(電阻)上述公式稱為“歐姆定理”，是電氣方面的基本、重要的法則。根據(jù)此定理，所加電壓越高，或者電阻越小則電流越大。(2)電功率在考慮水的功率時(shí)，水的流量及水壓增加時(shí)功率也增加。同樣，與上述功率一樣，電的功率的單位是(W),記號用“P”表示。P(功率)=I(電流)xE(電壓

19、)在這兒所講的電功率換句話說就是“電能量”。進(jìn)行電弧焊時(shí)，就是利用電弧產(chǎn)生的電能量轉(zhuǎn)換成熱能量后進(jìn)行焊接的，此時(shí)產(chǎn)生的熱量Q由下式計(jì)算。Q(熱量)=I(焊接電流)x E(電弧電壓)單位：焦耳/秒但是，實(shí)際焊接時(shí)要考慮焊接速度的因素。即使在同樣的焊接電流及焊接電壓下進(jìn)行焊接，但由于焊接速度的不同當(dāng)然母材的熔化量也將不同。所以，在上述中加上焊接速度（單位：cm/分）V后就可以求得線能量值。I(焊接電流)x E(電弧電壓)H(焊接線能量)=x60單位：焦耳/秒 (焊接速度)上述公式中的H稱為“焊接線能量”。在最后所乘的60是60秒的意思，因?yàn)楹附铀俣仁且悦糠昼姸嗌倮迕走M(jìn)行計(jì)算的。(3)交流與直流電流

20、中分為交流與直流。如圖2-2所示，交流時(shí)按零點(diǎn)為中心每半周期進(jìn)行一次流向的正負(fù)變換。在我們家庭中經(jīng)常使用的熒光燈、冰箱、吸塵器等都是用的交流電源。交流有時(shí)取英文“Alternative Current”的第一個(gè)字母，記號為“AC”。我們家庭中所用的交流電表示并被稱為“AC100V”。如圖3所示，直流時(shí)電流是不與零點(diǎn)相交的。作為我們熟悉的東西有汽車的電池及手電筒用干電池等。直流有時(shí)取英文“Direct Current” 的第一個(gè)字母，記號為“DC”。在焊機(jī)中有時(shí)將直流電弧焊機(jī)稱為“DC電弧焊機(jī)”。電流交流電流直流半周期圖2-3直流圖2-2交流有效值最大值時(shí)間1周期圖2-4交流波形(單相)在此對交

21、流再作一些說明。圖2-4是單相交流波形圖。電流或電壓在1秒內(nèi)重復(fù)的周期數(shù)稱為頻率，單位是赫茲(Hz)。在日本關(guān)西地區(qū)所用的頻率是60 Hz，關(guān)東地區(qū)所用的頻率是50Hz。另外，一般所講的幾安培、幾伏特指的是最大值的1/2 (=0.7)倍的值，稱為有效值。所以，直流的100V是真正的100V，但交流100V時(shí)由于存在2x100=141V的最大值，所以交流電的觸電危險(xiǎn)性要比直流高。2-2使用焊機(jī)時(shí)必要的電氣知識(shí)電弧焊機(jī)種類很多，所用的各種裝置也很復(fù)雜，所以在使用焊機(jī)時(shí)要熟練掌握方法。在此對幾個(gè)最基本也是最重要的事項(xiàng)進(jìn)行說明。(1) 電流與電纜的直徑表2-1電流值與電纜直徑參考數(shù)據(jù)電流(A)5010

22、0150200250300350400電纜直徑(mm)814223038506080100首先是選擇配電線及焊接 電纜的直徑。這些電纜的直徑根據(jù)所用的電流值來定。表2-1中寫有根據(jù)電流值選擇電纜直徑的參考數(shù)據(jù)。另外，在所用焊機(jī)的銘牌板上標(biāo)有“額定電流”及“額定電壓”，在選擇電纜直徑時(shí)請參考這些數(shù)據(jù)。另外，如果沒有標(biāo)有“額定電流”而標(biāo)有“額定功率(KVA)”時(shí)，通過下式計(jì)算出輸入電流后，從表2-1中選出相應(yīng)的電纜。單相時(shí) 額定輸入功率(KVA)額定輸入電流(A)= 額定輸入電壓(V)三相時(shí) 額定輸入功率(KVA)額定輸入電流(A)= 3(1.73)x額定輸入電壓(V)譬如額定輸入功率32KVA的

23、三相半自動(dòng)電弧焊機(jī)，當(dāng)額定輸入電壓為200V時(shí)額定電流為：32x1000/3(=1.73)x200=93(A) 根據(jù)表2-1中數(shù)據(jù)，選擇焊機(jī)輸入側(cè)電纜直徑時(shí)，每一相選擇22mm2的電纜為好。表2-1是根據(jù)電流值選擇電纜直徑的參考。實(shí)際在選擇電纜時(shí)要考慮焊機(jī)的使用率、工作率或電纜的搬動(dòng)等使用情況。表2-2中寫有代表性的機(jī)種所需要的電源設(shè)備及連接電纜尺寸，請作參考。表2-2 焊接設(shè)備及連接電纜的選擇焊機(jī)容量相數(shù)（電壓）設(shè)備容量配電箱的容量輸入電纜輸出電纜(母材側(cè)電纜)接地電纜(第3種接地)熔斷器漏電跳閘或無熔斷器式跳閘（V）（KVA）（A）(A)mm2mm2mm2交流弧焊機(jī)200A機(jī)單相(380V

24、)14.5以上40以上40以上14以上38以上14以上250A機(jī)18.5以上50以上50以上14以上38以上300A機(jī)25以上75以上75以上22以上50以上400A機(jī)33以上100以上100以上30以上60以上500A機(jī)43以上150以上150以上38以上80以上CO2/MAG焊機(jī)200A機(jī)三相(380V)7.4以上15以上15以上8以上38以上14以上350A機(jī)18以上30以上30以上14以上38以上500A機(jī)30.8以上50以上50以上22以上60以上MIG焊機(jī)200A機(jī)三相(380V)7.4以上15以上15以上8以上38以上14以上350A機(jī)19.5以上30以上30以上14以上38以上

25、500A機(jī)29以上50以上50以上22以上60以上TIG焊機(jī)200A機(jī)三相(380V)8.3以上15以上15以上8以上38以上14以上350A機(jī)14以上25以上25以上14以上38以上500A機(jī)27以上50以上50以上22以上60以上(2)空載電壓焊機(jī)在不起弧時(shí)焊機(jī)的輸出端上的電壓稱為“空載電壓”。對于直流弧焊焊機(jī)及交流弧焊焊機(jī)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)都定有“最高空載電壓”。為了起弧，空載電壓是必須的。3相220V/220V輸入側(cè)電纜14mm2以上x3 根接地電纜14mm2以上x1 根連接后一定要將連接端子蓋用螺釘緊固第3種接地工事圖2-5額定電流350A的CO2/MAG焊機(jī)的連接例子 與焊接設(shè)

26、備連接時(shí)的有關(guān)注意點(diǎn)在對焊機(jī)進(jìn)行連接前，一定要將輸入側(cè)配電箱的開關(guān)關(guān)閉。焊機(jī)輸入端的連接一定要可靠緊固。連接后一定要確認(rèn)連接端子部已可靠絕緣。為了安全，一定要在焊機(jī)的1次側(cè)安裝帶熔斷器的閘刀開關(guān)或無熔斷器的跳閘（馬達(dá)用）。如果使用過電流保護(hù)兼用型漏電跳閘的話，則沒有必要使用熔斷器或無熔斷器的跳閘。參考表2-2，對每1臺(tái)焊機(jī)設(shè)置1個(gè)帶熔斷器的閘刀開關(guān)或無熔斷器的跳閘、漏電跳閘。對機(jī)殼的接地，要使用14mm2以上的電纜進(jìn)行可靠接地。接地工事的種類屬于第3種接地。接地工事一定要由有資格的電工進(jìn)行。使用漏電跳閘時(shí)的注意點(diǎn)當(dāng)在工事現(xiàn)場等潮濕的場所或在鐵板、鐵架上使用電焊機(jī)時(shí)，為了保證安全，在“勞動(dòng)安全衛(wèi)

27、生規(guī)則”(第333條)及 “電氣設(shè)備技術(shù)基準(zhǔn)”(第41條)中規(guī)定為義務(wù)。當(dāng)逆變式電弧焊機(jī)使用漏電跳閘時(shí)，為了避免由于逆變特有的高頻漏電引起跳閘的誤動(dòng)作，請使用已采取防誤動(dòng)作對策的漏電跳閘。一般，在昭和58年以前生產(chǎn)的漏電跳閘，很容易產(chǎn)生由于逆變高頻漏電引起的誤動(dòng)作，要注意。(3)使用率在JIS標(biāo)準(zhǔn)中對于焊機(jī)使用率有規(guī)定。額定使用率是指在額定電流下斷續(xù)焊接時(shí)對整個(gè)時(shí)間的電弧發(fā)生時(shí)間的比率。如圖2-6所示電弧發(fā)生時(shí)間為(ta)、休息時(shí)間為(tb)、耕固定周期to為(ta+tb)時(shí)，焊接使用率由下式計(jì)算： 電弧發(fā)生時(shí)間(ta)使用率(%)= 電弧發(fā)生時(shí)間(ta)+休息時(shí)間(tb)toTaTb停止燃弧

28、燃弧燃弧伴察伴察停止伴察圖2-6電弧斷續(xù)發(fā)生 在JIS標(biāo)準(zhǔn)中將周期to規(guī)定為10分鐘。根據(jù)焊接種類的不同對使用率分別規(guī)定有20%、40%、60%等。所有的電弧焊機(jī)的銘牌上都標(biāo)有此額定使用率。譬如額定使用率60%的焊機(jī)，可以允許10分鐘之內(nèi)只有6分鐘在額定電流工作、另外4分鐘休息的使用方法。如果實(shí)際使用電流比額定電流小時(shí)，可以在此額定使用率更高的使用率下使用焊機(jī)。此時(shí)使用率稱為許容使用率，由下示計(jì)算：額定輸出電流(A)2許容使用率(%)= x額定使用率(%) 使用電流(A)2在此將額定輸出電流500A、額定使用率60%的半自動(dòng)電弧焊機(jī)與自動(dòng)機(jī)(譬如機(jī)器人)配合后按使用率100%使用時(shí)，試著計(jì)算使

29、用電流的大小。由公式可以得到： (500)2 100%= x60 (I)2 I=500x3/100 =380(A)因此，上述焊機(jī)在焊接電流380A可以進(jìn)行連續(xù)工作。接著我們再來計(jì)算一下上述焊機(jī)如果在450A下使用時(shí)允許的使用率。同樣由公式可以得到： (500)2 x(%)= x60 = 74(450)2 即額定電流500A、額定使用率60%的焊機(jī)的使用電流為450A時(shí)，允許使用率為74%。如果使用電流450A時(shí)按使用率100%使用的話，則焊機(jī)處于超過額定使用率的狀態(tài)，焊機(jī)會(huì)有被燒損的危險(xiǎn)。所以事先了解允許的使用率及實(shí)際可能的使用電流的大小是很重要的。表2-3表示了一些常用焊機(jī)的額定使用率及連續(xù)

30、焊接電流(使用率為100%時(shí) 的焊接電流)，與自動(dòng)機(jī)配套使用時(shí)請作參考。表2-3額定使用率及連續(xù)焊接電流值焊機(jī)額定輸出電流額定使用率連續(xù)焊接電流(使用率100%)TIG200A40%125ACO2/MAG、MIG200A50%140A交流、直流、TIG300A40%190ACO2/MAG350A50%250AMIG350A60%270A交流、直流TIGCO2/MAGMIG500A60%388A備注：表2-3中的額定輸出電流、額定使用率是焊機(jī)樣本中所載的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。特殊機(jī)種與上表會(huì)有區(qū)別。這時(shí)請從技術(shù)參數(shù)表或銘牌板上查出相應(yīng)數(shù)據(jù)后通過公式計(jì)算連續(xù)焊接電流值。3焊接部位的試驗(yàn)焊接后了解是否得到了良好

31、的接頭或是否產(chǎn)生了焊接缺陷的結(jié)果在焊接質(zhì)量管理上非常重要。即使焊縫外觀很漂亮，也有可能在焊縫內(nèi)部存在焊接缺陷。以下對焊接部位的試驗(yàn)作一個(gè)基礎(chǔ)性的介紹。3-1破壞試驗(yàn)與非破壞試驗(yàn)表3-1表示了焊接接頭試驗(yàn)方法的分類。拉伸試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)彎曲試驗(yàn)硬度試驗(yàn)機(jī)械試驗(yàn)疲勞試驗(yàn)蠕變試驗(yàn)宏觀組織試驗(yàn)破壞試驗(yàn)組織試驗(yàn)微觀組織試驗(yàn)(顯微鏡組織試驗(yàn))化學(xué)分析試驗(yàn)腐蝕試驗(yàn)化學(xué)試驗(yàn)H含量試驗(yàn)焊縫成形不良，咬邊，滿溢表面缺陷的檢查法表面或淺表裂紋(但只對磁性材料)磁粉探傷 (MT)表面上的開口裂紋或小孔非破壞試驗(yàn)氣孔、夾渣、未焊透、未融合、裂紋射線探傷 (RT)內(nèi)部缺陷的檢查法未焊透、未融合、裂紋超聲波探傷 (UT)氣密性

32、試驗(yàn)(LT)其他 耐壓試驗(yàn)(PRT)外觀檢查(VT)滲透探傷 (PT)表3-1焊接接頭的試驗(yàn)方法焊接接頭試驗(yàn)大體分為“破壞試驗(yàn)”與“非破壞試驗(yàn)焊接缺陷用語請參考第32,33頁的解釋為了研究機(jī)械性能要將試驗(yàn)片破壞，這種試驗(yàn)方法稱為破壞試驗(yàn)。與此相對，在產(chǎn)品檢查中不可能從成品（焊接結(jié)束后的產(chǎn)品）中取出試驗(yàn)片來調(diào)查接頭是否良好。在不破壞焊接接頭的情況下檢查焊接缺陷的有無的方法稱為非破壞試驗(yàn)。在此對表3-1中用 表示的有代表性的試驗(yàn)方法作一個(gè)簡單介紹。3-2彎曲試驗(yàn)彎曲試驗(yàn)經(jīng)常被用來評價(jià)焊接部位的機(jī)械性能是否良好。焊接技術(shù)檢定試驗(yàn)中也根據(jù)彎曲試驗(yàn)的結(jié)果對接受考試者的合格與否進(jìn)行判定。如圖3-1所示焊接

33、接頭的彎曲試驗(yàn)有模具彎曲及圓桿彎曲。(b)圓桿彎曲(a)模具彎曲圖3-1彎曲試驗(yàn)方法的種類( JIS Z 3122)(c) 破斷(a)無缺陷(b)氣孔夕3-2 淀爆編刮潤惚1箭 進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)一般將試驗(yàn)片U字形彎曲180度后根據(jù)彎曲外表面上生成的裂紋等缺陷的數(shù)量及長度，按照判定標(biāo)準(zhǔn)對合格與否作出判定。3-3外觀檢查外觀檢查(有時(shí)簡稱為VT)是通過眼睛觀察焊縫表面狀態(tài)或反面狀態(tài)，檢查有無咬邊、滿溢及反面焊透情況。雖然外觀檢查很少有規(guī)定根據(jù)缺陷數(shù)量判斷合格與否的標(biāo)準(zhǔn)，但是由于可以通過眼睛觀察判定外觀上的焊接缺陷的有無，所以在焊接試驗(yàn)上是很重要的方法。另外，外觀檢查不僅是檢查焊接缺陷，還要檢查產(chǎn)品尺

34、寸、焊縫余高、角焊縫的焊腳長、弧坑填充的狀態(tài)、焊接變形等狀態(tài)。3-4滲透探傷如圖3-3所示滲透探傷 (簡稱PT，一般也稱為彩色檢查)是對表面上發(fā)生的小裂紋、開口于表面上的小孔等缺陷部位用滲透液進(jìn)行滲透處理后，將表面上的滲透液除去，然后利用顯像劑顯像后檢查出焊接缺陷的方法。試驗(yàn)面滲透液(b)滲透處理(a)開口于表面的缺陷質(zhì)(d)顯像處理(c)除去處理圖3-3滲透探傷的順序在滲透探傷中有使用染成紅色的滲透液的“染色滲透探傷”及使用有熒光粉的滲透液、通過紫外線照射產(chǎn)生可見光后進(jìn)行觀察的“熒光浸透探傷”。圖3-4中表示了焊接部位滲透探傷的一個(gè)例子。圖3-4焊縫部位滲透探傷結(jié)果的例子滲透探傷的原理及試驗(yàn)

35、裝置簡單、探傷性能不受缺陷形狀的影響。但是，此試驗(yàn)方法只能檢出開口于表面的缺陷，而且根據(jù)滲透模樣判斷合格與否需要熟練程度。3-5射線探傷 (X線探傷)射線探傷(簡稱RT試驗(yàn))是利用X線或線可以穿透物質(zhì)的性質(zhì)檢查出無法用眼睛觀察到的內(nèi)部缺陷的方法。特別適用于氣孔及夾渣等的立體狀的缺陷的檢出。X射線管焊接缺陷試驗(yàn)體膠片圖3-5射線探傷試驗(yàn)概要因?yàn)楸环Q為射線探傷，會(huì)感到有點(diǎn)難。但其原理與我們的健康檢查中的X線檢查很相象。在這個(gè)意義上一般也將射線探傷稱為X線探傷。圖3-5中表示了射線探傷（X線探傷）的概要。如圖3-5所示，當(dāng)X射線透過試驗(yàn)體時(shí)，如果試驗(yàn)體中存在氣孔等空洞或夾渣等缺陷的話，放于試驗(yàn)體背面

36、的膠片上對應(yīng)于缺陷處將比無缺陷處受到更強(qiáng)的X線照射。將膠片進(jìn)行顯像處理后，缺陷部(圖3-5的AB部)將比周圍更黑，這樣就可以檢查出缺陷的存在。圖3-6中表示了焊接缺陷的X射線探傷照片的例子。(b)氣 孔(a)未焊透(d)裂 紋(c)夾渣及未融合圖3-6焊接缺陷的X射線探傷照片的例子 上述探傷方法因?yàn)槭菍⑷毕萃队暗侥z片上，所以比較容易判別缺陷的種類（裂紋、夾渣等）。但是由于要將膠片安放在試驗(yàn)體的反面，由于受焊接接頭形狀的影響（譬如T形接頭等）有時(shí)無法使用。另外，JIS標(biāo)準(zhǔn)(JIS Z 3104)中規(guī)定了判定X線探傷結(jié)果的等級分類。4焊接工作中的災(zāi)害防止（安全·衛(wèi)生）4-1由焊接引起的災(zāi)

37、害焊接操作過程中伴有高溫的電弧熱的操作，所以很容易引起各種各樣的事故及災(zāi)害。焊接操作者在進(jìn)行焊接時(shí)，不僅要保護(hù)自己不受傷害，還要注意不讓周圍受到災(zāi)害。在我國有關(guān)操作者的安全保障在“勞動(dòng)安全衛(wèi)生法”及“安全衛(wèi)生規(guī)則”中作了規(guī)定。由于規(guī)定了企業(yè)的義務(wù)及操作者必須遵守的事項(xiàng)，有必要對上述規(guī)定作一個(gè)充分的理解。在焊接操作中有以下各項(xiàng)容易引起的災(zāi)害。(1)電擊的災(zāi)害。(2)由電弧中產(chǎn)生的紫外線及紅外線引起的眼睛發(fā)炎、皮膚的燒傷。(3)由高溫電弧、熔渣、飛濺等引起的燒傷、火災(zāi)及爆炸。(4)由焊接時(shí)產(chǎn)生的煙塵、金屬蒸氣及氣體引起的災(zāi)害。(5)由于高壓容器（氣瓶）的操作不良引起的容器爆炸或氣體的噴出等。下面對

38、上述災(zāi)害的概要及防止對策作說明。4-2由電擊引起的災(zāi)害(1)電擊對人體的影響一般電擊對人體的危害程度決定于在人體中流的電流的大小。計(jì)算人體中流的電流大小可以利用前面講過的歐姆定律。 電壓(V)電流(A)= 電阻()表4-1電擊對人體的影響電流值傷害程度約1mA 有電擊的感覺 約5mA 感到疼痛 約10mA感到無法忍受的疼痛 約20mA肌肉麻痹、無法活動(dòng) 約50mA很危險(xiǎn)、會(huì)造成死亡 約100mA 基本上會(huì)死亡所以從上式可以看出，即使電壓高但電阻很大時(shí)電流也很小，仍然安全。相反，即使電壓很低但電阻很小時(shí)電流將變得很大，會(huì)有由電擊引起死亡事故的危險(xiǎn)。當(dāng)人體接觸帶電部位時(shí)會(huì)有幾十千歐的接觸電阻，但如

39、果用潮濕的汗手接觸帶電部位的話，電阻將下降到幾百歐，變成危險(xiǎn)狀態(tài)。根據(jù)人體的不同會(huì)有差別，電擊對人體的影響如表4-1所示。另外，電擊的危險(xiǎn)程度除了電流值以外還與受到電擊時(shí)間的長短、體內(nèi)電流流動(dòng)的路線有關(guān)。(2)電擊災(zāi)害焊接操作中的電擊經(jīng)常會(huì)引起死亡事故。在以前的焊接災(zāi)害中電擊是最多的。直流電弧氣體保護(hù)焊機(jī)的最高空載電壓比交流電弧焊機(jī)的低，而且直流電弧氣體保護(hù)焊機(jī)在焊接停止時(shí)可以利用焊槍開關(guān)關(guān)斷焊機(jī)輸出電源，所以電擊的災(zāi)害基本沒有。但是，使用交流電弧焊機(jī)的藥皮焊條手工電弧焊時(shí)，由于焊鉗上沒有可以開關(guān)電源的開關(guān)，即使熄弧中在焊機(jī)的輸出側(cè)及電極上（焊條）仍帶有空載電壓。因?yàn)檫@時(shí)處于容易被電擊的狀態(tài)，

40、要注意使用電擊防止裝置。當(dāng)在2米以上的高處作業(yè)或在特定的封閉空間作業(yè)時(shí)，勞動(dòng)安全衛(wèi)生規(guī)則中將電擊防止裝置的使用規(guī)定為義務(wù)。（最近的交流電弧焊機(jī)中有將電擊防止裝置作為標(biāo)準(zhǔn)件內(nèi)藏的機(jī)種）(3)防止對策作為電擊的防止對策可以舉出以下幾項(xiàng)：j使用絕緣良好的電纜。k要定期檢查焊槍及電源開關(guān)的動(dòng)作。l要保證焊機(jī)的電氣連接部位的螺栓連接的可靠緊固及接插口的可靠接查。m將焊機(jī)外殼可靠接地。n不要將水溢到地面上。o穿戴好保護(hù)用具（安全鞋、皮手套、圍裙等）。p根據(jù)需要使用電擊防止裝置。4-3電弧光的危害(1)電弧光危害焊接電弧放出強(qiáng)烈的光線，在所發(fā)出的光線中除了有眼睛可以看到的可視光線以外，還有眼睛看不見的紫外光

41、、紅外光。因此，如果直接用眼睛看電弧的話眼睛會(huì)疼痛、皮膚暴露在電弧中的話將會(huì)被燒傷?？梢暪饩€只要不是非常強(qiáng)烈的光線直接進(jìn)入眼睛不會(huì)引起眼睛障礙。但紫外光會(huì)損傷組織，如果進(jìn)入眼睛會(huì)刺激結(jié)膜、角膜從而引起巨痛。而且，由于紫外線的波長較長，可以到達(dá)眼睛底部的網(wǎng)膜上，嚴(yán)重的情況下會(huì)引起白內(nèi)障等眼病。在圖4-1及圖4-2分別表示了眼睛剖面圖及光的波長。圖4-2光的波長圖4-1眼睛的剖面圖(1)防護(hù)對策作為電弧光的防護(hù)對策可以舉出以下各項(xiàng)。j使用正確的遮光保護(hù)用具在遮光保護(hù)用具中有“保護(hù)眼鏡”及“保護(hù)面罩”。上述兩種遮光保護(hù)用具都各自帶有遮光用的濾光鏡片或遮光板。圖4-3中是保護(hù)面罩的例子。另外，對于上述

42、保護(hù)用具在JIS標(biāo)準(zhǔn)T8141中都有規(guī)定，表4-2中列出了使用基準(zhǔn)的摘要。(b)頭盔式焊接面罩(a)手提式焊接面罩圖4-3保護(hù)面罩 表4-2濾光鏡片的使用基準(zhǔn)(JIS T8141摘要)遮光度號電弧焊接、切割作業(yè)手弧焊接氣體保護(hù)焊接電弧氣刨9大于70小于200100以下10大于125小于25511大于100小于30012大于200小于400大于255小于35013大于300小于50014超過400大于35015大于50016k為了保護(hù)在同一作業(yè)場所的其他人員不受弧光的影響，請?jiān)O(shè)置遮光屏。l穿好保護(hù)衣，不讓皮膚露出。4-4燒傷、火災(zāi)及爆炸(1)災(zāi)害的概要在進(jìn)行電弧焊接時(shí)會(huì)有飛濺及灼熱的焊渣飛出。由

43、于飛濺及焊渣濺到眼睛及皮膚上后引起的燙傷或由于不注意直接接觸沒有完全冷卻的母材后造成的燙傷等是經(jīng)常發(fā)生的事故。另外，也有焊接飛濺飛到衣服上造成燙傷或飛到可燃物上后引起火災(zāi)或爆炸事故的例子。(2)防止對策作為燙傷、火災(zāi)的防止對策有以下各項(xiàng)。j請戴好保護(hù)用具（皮制手套、圍裙、保護(hù)面具等）。k要確認(rèn)焊接現(xiàn)場及附近無可燃物的存在。4-5焊接煙塵及焊接氣體的危害在焊接作業(yè)中見到的煙是由焊接煙塵（固體微粒）及焊接氣體混合組成（參看圖4-4），焊接工作者如果吸進(jìn)大量的焊接煙塵或焊接氣體的話，將會(huì)引起各種各樣的身體障礙。噴嘴CO2氣體CO2+CO氣體(1)焊接煙塵引起的身體障礙母材酸化濃縮焊接金屬高溫蒸氣煙塵

44、由微小固體粒子（0.015m ）組成的焊接煙塵是由焊接中的熔融金屬的一部分蒸發(fā)產(chǎn)生的。如果大量地吸入焊接煙塵的話，煙塵會(huì)沉積在肺中引起肺功能障礙，如果在上述煙塵中含有有毒成分的話，還會(huì)引起中毒癥狀（參看表4-3）。對屋內(nèi)的電弧焊接作業(yè)，根據(jù)“粉塵障礙防止規(guī)則”通過對整個(gè)焊接場所進(jìn)行換氣或局部排氣等改善工作環(huán)境已規(guī)定為義務(wù)。圖4-4 焊接煙塵的發(fā)生(2)焊接氣體引起的身體障礙焊接氣體主要由保護(hù)氣體、焊劑及母材上附著的油或涂料等燃燒后發(fā)生的。比如，如果所用保護(hù)氣體是用得最多的二氧化碳?xì)怏w的話，在高溫的電弧熱中分解后變成一氧化碳，并與焊接煙塵一樣擴(kuò)散到大氣中。上述一氧化碳對人體是非常有害的。即使吸進(jìn)

45、去也很容易排除體外即使吸進(jìn)也會(huì)卡在鼻子或喉嚨口，變成痰后吐出停留肺中不易排出花粉水泥粉人的頭發(fā)細(xì)菌霉香煙的煙霧焊縫煙塵病原體1000m10010 10.10.010.001表4-3焊接煙塵的大小表4-4中是實(shí)際二氧化碳焊接時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w濃度的測定結(jié)果。表4-5中表示了一氧化碳?xì)怏w對人體的影響。二氧化碳焊接時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w濃度根據(jù)到電弧的距離及測定位置的不同會(huì)有不同，但在一般的焊接工作中沒有擔(dān)心的必要。但是如果一氧化碳的濃度達(dá)到100ppm的話就會(huì)對身體有害，日本工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)中規(guī)定的容許限度為50ppm，有必要十分注意換氣。表4-4二氧化碳電弧焊接時(shí) 各位置的一氧化碳濃度位置CO(pp

46、m)頭部地面焊接頭盔中焊接頭盔前焊接中的煙塵焊接電弧的附近<10<1010160200300400äppm parts per million.是氣體體積比，表示1m3的氣體中有多少cm3的量。1ppm=1cm3/m3表4-5一氧化碳對人體的影響影響CO(ppm)對健康有害引起中毒呼吸幾小時(shí)后有生命危險(xiǎn)呼吸30分鐘以上有死亡危險(xiǎn)100以上200500以上1000以上2000以上(2)防止對策作為防止由焊接煙塵、焊接氣體引起的危害的方法有以下各項(xiàng)。j安裝局部排氣裝置（參照圖4-5），進(jìn)行充分的排氣、換氣。在OTC公司中有各種維護(hù)操作者健康的局部排氣式工業(yè)用空氣清潔機(jī)。k使用防塵面罩（在“勞動(dòng)安全衛(wèi)生規(guī)則”中防塵面罩的戴用被規(guī)定為義務(wù)