2012年造價工程師《技術與計量》(安裝)第二章(1)

　　第二章 安裝工程施工技術

　　第一節(jié) 切割與焊接

　　一、切割

　　切割是各種板材、型材、管材焊接成品加工過程中的首要步驟，也是保證焊接質量的重要工序。

　　按照金屬切割過程中加熱方法的不同可以把切割方法分為火焰切割、電弧切割和冷切割三類。

　　(一)火焰切割(氧-燃氣切割、氣割)

　　其工作原理是：

　　可燃氣體與氧氣混合燃燒的火焰熱能將工件切割處預熱到一定溫度后，噴出高速切割氧流，使金屬劇烈氧化燃燒并放出熱量，利用切割氧流把熔化狀態(tài)的金屬氧化物吹掉，從而實現(xiàn)切割。

　　1. 氧一乙炔切割

　　2. 液化石油氣切割

　　3. 氫氧源切割

　　氣割過程：預熱 燃燒 吹渣過程，

　　符合下列條件的金屬采用氣割。否則應采取其他方式。

　　(1)金屬在氧氣中的燃燒點應低于其熔點;

　　(2)氣割時金屬氧化物的熔點應低于金屬的熔點;

　　(3)金屬在切割氧流中的燃燒應是放熱反應;

　　(4)金屬的導熱性不應太高;

　　(5)金屬中阻礙氣割過程和提高鋼的可淬性的雜質要少。

　　符合上述條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼以及鈦等。

　　注意：

　　--鋼中隨著含碳量的增加，其熔點降低，燃點卻增高，使氣割不易進行。

　　--對銅、鋁、不銹鋼、鑄鐵等金屬(可采用碳弧切割)，需采用特殊的氣割方法或進行熔化切割。

　　氣割的優(yōu)點：

　　--設備簡單、使用靈活。

　　氣割的缺點：

　　--對切口兩側金屬的成份和組織產生一定的影響，以及引起被割工件的變形等。

　　4. 氧熔劑切割

　　氧熔劑切割是在切割氧流中加入純鐵粉或其它熔劑，利用它們的燃燒熱和廢渣作用實現(xiàn)氣割的方法為氧熔劑切割。

　　(二)電弧切割

　　電弧切割按生成電弧的不同可分為：等離子弧切割、碳弧氣割。

　　1.等離子弧切割

　　等離子弧切割是一種常用的金屬和非金屬材料切割的工藝方法。它利用高速、高溫和高能的等離子氣流來加熱和熔化被切割材料。

　　2.碳弧氣割

　　電弧切割的適用范圍及特點為：

　　(1)在清除焊縫缺陷和清理焊根時，能在電弧下清楚地觀察到缺陷的形狀和深度，生產效率高，同時可對缺陷進行修復。

　　(2)可用來加工焊縫坡口，特別適用于開U型坡口;

　　(3)使用方便，操作靈活;

　　(4)可進行全位置操作。可以清理鑄件的毛邊、飛刺、澆鑄冒口及鑄件中的缺陷;

　　(5)加工多種不能用氣割加工的金屬，如鑄鐵、高合金鋼、銅和鋁及其合金等，對有耐腐蝕要求的不銹鋼一般不采用此種方法切割。

　　(6)設備、工具簡單，操作使用安全。

　　碳弧氣割可能產生的缺陷有：

　　夾碳、粘渣、銅斑、割槽尺寸和形狀不規(guī)則等。

　　二、焊接

　　(一)焊接的分類及特點

　　按照焊接過程中金屬所處的狀態(tài)及工藝的特點，可以將焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。

　　1.熔化焊

　　熔化焊是利用局部加熱的方法將聯(lián)接處的金屬加熱至熔化狀態(tài)而完成的焊接方法，可形成牢固的焊接接頭。

　　(1) 氣焊

　　氣焊所用的可燃氣體與氣割相同，主要有乙炔、液化石油氣(丙烷、丁烷、丙烯等)和氫氣等，氧氣為助燃氣體。

　　氣焊用的焊絲起填充金屬的作用，焊接時與熔化的母材一起組成焊縫金屬。

　　--焊絲，應根據(jù)工件的化學成份和機械性能選用相應成份或性能的焊絲，有時也可以用從被焊板材上切下的條料作焊絲。

　　--焊接有色金屬、鑄鐵和不銹鋼時，還應采用焊粉(熔劑)，用以消除覆蓋在焊材及熔池表面上的難熔的氧化膜和其它雜質，并在熔池表面形成一層熔渣，保護熔池金屬不被氧化，排除熔池中的氣體、氧化物及其它雜質，提高熔化金屬的流動性，使焊接順利并保證質量和成形。

　　--氣焊主要應用于薄鋼板、低熔點材料(有色金屬及其合金)、鑄鐵件和硬質合金刀具等材料的焊接，以及磨損、報廢車件的補焊、構件變形的火焰矯正等。

　　氣焊的優(yōu)點：

　　--設備簡單(氧氣瓶、乙炔瓶、回火保險器、焊炬、減壓器、氧氣、乙炔、輸送管等)使用靈活;對鑄鐵及些有色金屬的焊接有較好的適應性;在電力供應不足的地方需要焊接時，氣焊可以發(fā)揮更大的作用。

　　氣焊的缺點

　　--生產效率較低;焊接后工件變形和熱影響區(qū)較大;較難實現(xiàn)自動化。

　　(2) 電弧焊

　　1) 手弧焊

　　手工電弧焊可以進行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多位置焊接。

　　另外由于電弧焊設備輕便，搬運靈活，可以在任何有電源的地方進行維修及裝配中的短縫的焊接作業(yè)。特別適用于難以達到部位的焊接。

　　--適用于各種金屬材料、各種厚度和各種結構形狀的焊接。

　　如工業(yè)用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及合金。

　　2) 埋弧焊

　　埋弧焊也是利用電弧作為熱源的焊接方法。埋弧焊時電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，電弧光不外露。埋弧有自動埋弧焊和半自動埋弧焊兩種方式。前者的焊絲送進和電弧移動都由專門的機頭自動完成，后者的焊絲送進由機械完成，電弧移動則由人工進行。埋弧焊的主要優(yōu)點是：

　　① 熱效率較高，熔深大，工件的坡口可較小，減少了填充金屬量;

　?、?焊接速度高，當焊接厚度為8～10mm的鋼板時，單絲埋弧焊速度可達 50～80cm/min;

　?、?焊劑的存在不僅能隔開熔化金屬與空氣的接觸，而且使熔池金屬較慢地凝固，減少了焊縫中產生氣孔、裂紋等缺陷的可能性。

　　注意：

　　--由于采用顆粒狀焊劑，這種焊接方法一般只適用于平焊位置，且不能直接觀察電弧與坡口的相對位置，容易焊偏。

　　--不適于焊接厚度小于l mm的薄板。

　　--由于埋弧焊熔深大，生產效率高，機械化操作的程度高，因而適于焊接中厚板結構的長焊縫。

　　--埋弧焊能焊的材料包括：碳素結構鋼，低合金結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼等以及某些有色金屬，如鎳基合金、鈦合金和銅合金等。

　　3) 氣體保護電弧焊(氣電焊)

　　用外加氣體作為電弧介質并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱為氣體保護電弧焊，簡稱氣電焊

　　氣電焊與其它焊接方法相比，具有以下特點：

　　--電弧和熔池的可見性好，焊接過程中可根據(jù)熔池情況調節(jié)焊接參數(shù);

　　--焊接過程操作方便，沒有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣;

　　--電弧在保護氣流的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小;

　　--有利于焊接過程的機械化和自動化，特別是空間位置的機械化焊接;

　　--可以焊接化學活潑性強和易形成高熔點氧化膜的鎂、鋁、鈦及其合金;

　　--可以焊接薄板;

　　--在室外作業(yè)時，需設擋風裝制，否則氣體保護效果不好，甚至很差;

　　--電弧的光輻射很強;

　　--焊接設備比較復雜，比焊條電弧焊設備價格高。

　　氣電焊通常按照電極是否熔化和保護氣體不同，分為：

　　① 鎢極(不熔化極)惰性氣體保護焊。

　　鎢極氬弧焊接操作方式分為手工焊、半自動焊和自動焊三類。

　　鎢極惰性氣體保護焊具有下列優(yōu)點：

　　--不和金屬反應，并自動清除工件表面氧化膜的作用，可焊接化學活潑性強的有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼等和各種合金;適用于薄板及超薄板材料焊接;

　　--可進行各種位置的焊接，也是實現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。

　　不足之處是：

　　--熔深淺，熔敷速度小，生產率較低;

　　--其微粒有可能進入熔池，造成污染(夾鎢);

　　--惰性氣體(氬氣、氦氣)較貴，生產成本較高。

　　鎢極惰性氣體保護焊所焊接的板材厚度范圍，從生產率考慮以3mm以下為宜。

　?、?熔化極氣體保護焊。

　　--與鎢極氣體保護焊不同的是，作為焊極的焊絲在焊接過程中熔化為液態(tài)金屬，填充在焊縫處。

　　--具備不熔化極氣體保護焊的主要優(yōu)點(可進行各種位置的焊接;適用于有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼、碳鋼、合金鋼絕大多數(shù)金屬的焊接)外，同時也具有焊接速度較快，熔敷效率較高等優(yōu)點。

　?、?CO2 氣體保護焊。

　　CO2 氣體保護焊屬熔化極氣體保護焊，其具有生產效率高、焊接變形小、適用范圍廣等特點。焊接時電弧為明弧焊，可見性好，采用半自動焊接法進行曲線焊縫和空間位置焊縫的焊接十分方便，操作簡單，容易掌握，但不足之處是焊接飛濺較大，防風能力差。

　　--CO2氣體保護焊可以焊接碳鋼和低合金鋼;

　　--從工件厚度上看，采用鋼絲短路過渡的方法，可以焊接薄板;采用粗絲熔滴過渡的方法，可以焊接中、厚板;

　　--從焊接位置上看，可以進行全位置焊接，也可以進行平焊、橫角焊及其他空間位置的焊接。

　　(3) 等離子弧焊

　　等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊，其等離子弧是自由電弧壓縮而成的，叫轉移電弧。其離子氣為氬氣、氮氣、氦氣或其中二者之混合氣。等離子弧的能量集中，溫度高，焰流速度大。這些特性使得等離子弧廣泛應用于焊接、噴涂和堆焊。

　　等離子弧焊與鎢極惰性氣體保護焊相比，有以下特點：

　　1)等離子弧能量集中、溫度高，對于大多數(shù)金屬在一定厚度范圍內都能獲得小孔效應，可以得到充分熔透，反面成形均勻的焊縫;

　　2)焊接速度比鎢極惰性氣體保護焊快;

　　3)能夠焊接更細、更薄的工件(如1mm以下極薄金屬的焊接);

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