焊接设备和工具

焊条电弧焊

设备和辅助工具目标：了解焊条电弧焊的设备的型号和种类熟知故障的检修辨认常见的辅助工具，并能选用。焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接过程的实质是用加热或加压等手段，借助于金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。焊接与螺钉连接、铆接、铸件及锻件相比，具有以下优点：

1、节省金属材料，减轻结构重量，经济效益好。

2、简化加工与装配工序，生产周期短，生产效率高。

3、结构强度高（接头能达到与母材等强度），接头密封性好。

4、为结构设计提供较大的灵活性。例如，按结构的受力情况可优化配置材料，按工况需要，在不同部位选用不同强度、不同耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性等的材料。

5、焊接工艺过程容易实现机械化和自动化焊接概述

焊接在现代工业生产中具有十分重要地作用，在制造大型结构或复杂地机器部件时，更显优越，因为它可以用化大为小，化复杂为简单地方法准备坯料，然后用逐次装配焊接地方法拼小成大，这是其他工艺方法难以做到的。焊接概述应用：（1）制造金属结构件，承压设备；（2）制造机器零件和工具；（3）修复。

焊接在承压类特种设备制造中也占有重要的地位。焊接质量对承压类特种设备的产品质量和使用安全可靠性有直接影响。许多承压类特种设备事故源于焊接缺陷，因此，对承压类特种设备无损检测人员来说，掌握焊接知识是非常必要的。焊接概述水冷壁焊接动车组制造现场汽车制造造船行业的自动化焊接水下焊接1、由于绝对多数焊接方法都采用局部加热，经焊接后的焊件，不可避免地在结构中会产生一定焊接应力和变形，从而影响结构的承载能力、加工精度和尺度稳定性。同时在焊缝与焊件交界处还会引起应力集中，对结构的脆性断裂有较大的影响。

2、焊接接头中易存在一定数量的缺陷，如裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未溶合等。缺陷的存在会降低速度，引起应力集中，损坏焊缝致密性，是造成焊接结构破坏的主要原因之一。

3、焊接接头具有较大的性能不均匀性。由于焊缝的成分及金相组织与母材不同。接头各部分经历的热循环不同，使不同区域接头的性能不同。

焊接缺点（1）熔化焊将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。（2）压力焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或加热），以完成焊接的方法称为压力焊。（3）钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材溶化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。1.焊接分类焊接分类承压类特种设备常用的焊接方法手工电弧焊埋弧自动焊氩弧焊二氧化碳气体保护焊等离子弧焊电渣焊一、焊条电弧焊（又名手工电弧焊）手工电弧焊示意图

（一）焊条电弧焊的焊接过程

先将电焊机的输出端两极分别与焊件和焊钳连接，如图所示。再用焊钳夹持电焊条。焊接时在焊条与焊件之间引出电弧，高温电弧将焊条端头与焊件局部熔化而形成熔池。然后，熔池迅速冷却、凝固形成焊缝，使分离的两块焊件牢固地连接成一整体。焊条的药皮熔化后形成熔渣覆盖在熔池上，熔渣冷却后形成渣壳对焊缝起保护作用上。最后将渣壳清除掉，接头的焊接工作就此完成。手工电弧焊手工电弧焊是利用焊条与工件之间的电弧热，将焊条和部分工件熔化而形成焊缝的焊接方法电弧区域热量分布：阳极区43％，弧柱区21％，阴极区36％

手工电弧焊具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，适于多种钢材和有色金属等是生产中应用最广的焊接方法。手工电弧焊的特点

手工电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，焊接质量不够稳定，焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，劳动条件差，劳动强度大，生产率低，对工人技术水平要求较高。一、

焊条电弧焊电源1.手工电弧焊电源基本要求手工电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不同的焊件及焊条的要求。2.电源的种类常用的手工弧焊电源根据输出电流类型分为直流电焊机和交流电焊机

手工电弧焊设备2.电源种类（1）交流弧焊机它是一种特殊的降压变压器，具有结构简单、噪声小、成本低，效率高，使用和维护方便等优点，是手工电弧焊中应用最广泛的一种供电设备。但是需注意：交流弧焊机电弧稳定性较差。手工电弧焊（二）弧焊电源的分类和型号1、弧焊电源的分类焊条电弧焊的主要设备是电弧焊机，它实际上就是一种弧焊电源。（1）交流弧焊电源1-焊接电缆连接螺钉2-接线柱（粗调电流）3-调节手柄（细调电流）4-接地螺钉

弧焊变压器

弧焊变压器是一种特殊的降压变压器，将220V或380V电压降到60—80V（空载电压），焊接电压为20—40V。交流弧焊发电机（2）直流弧焊电源把交流电转变为直流电。它弥补了采用碱性焊条时交流弧焊机电弧稳定性的缺点，但结构比交流焊机的复杂，焊接时有磁偏吹现象。1-交流发电机2-细调电流手柄3-支流发电机4-粗调电流手柄ZX5-400型弧焊整流器直流弧焊发电机（现已淘汰）名称交流弧焊电源（弧焊变压器）直流弧焊电源（弧焊整流器）电弧特性使用碱性焊条时电弧稳定性差，不宜发生磁偏吹。电弧稳定性好，容易发生磁偏吹适用性酸性焊条，一般焊接结构碱性焊条，重要焊接结构供电特点绝大部分焊机是单相，功率因数较低，空载损耗小绝大部分焊机是三相，功率因数较高，空载损耗较小交流、直流弧焊电源的优缺点比较2、弧焊电源的型号如：BX1—200型焊机是具有陡降外特性的交流弧焊机，额定电流为200A。ZX6—250型焊机是具有陡降外特性的硅整流直流弧焊机，额定电流为250A。电弧焊焊机型号编制方法3、交流电焊机常见故障1）、焊机外壳漏电：一次或二次线圈碰外壳；电源线碰外壳；接地不良2）、焊机过热：过载；线圈短路；3）、导线接线处过热接触电阻过大；螺母未拧紧4）、焊接电流不稳：电缆与工件接触不良5）、焊接电流过小：电缆过长（L<30M,S:35—50平方毫米）；卷成盘形状；与工件接触不良6）、不易引弧或经常断弧：电压不足；接触不良4、使用注意事项：1）、按技术参数使用2）、调节焊接电流应空载3）、不允许将焊钳在空载下与焊件长时间短路二、焊条电弧焊的常用辅助工具

焊条电弧焊的常用辅助工具有焊钳、电焊面罩和滤光眼镜、敲渣锤、钢丝刷、焊接电缆，其他辅助工具还有角向磨光机、电动磨头、测试工具（焊缝检验尺、温度测试笔等）、快速接头和地线夹、变位定位机械等。1)电焊钳电焊钳又称焊把，是用以夹持焊条、传导电流的工具。有300A、500A二两种规格，要求具有良好的绝缘性与隔热能力。焊条位于水平、45。、90。等方向时焊钳都能夹紧焊条，并保证更换焊条安全方便、操作灵活。

2)面罩和护目镜它们是防止焊接飞溅、弧光及高温对焊工面部及颈部灼伤的一种工具。面罩一般分为手持式和头盔式两种。要求选用耐燃或不燃的绝缘材料制成，罩体应遮住焊工的整个面部，结构牢固，不漏光。护目镜按亮度的深浅不同分为6个型号(7～12号)，号数越大，颜色越深。3)焊条保温筒使用低氢型焊条焊接重要结构时，焊条必须先进烘箱烘焙，烘干温度和保温时间因材料和季节而异。焊条从烘箱内取出后，应储存在焊条保温筒内，在施工现场逐根取出使用。烘干箱保温桶焊条的烘干焊条在存放时会从空气中吸收水分而受潮，会影响工艺性能和焊缝质量，因此焊条(特别是碱性焊条)在使用前必须烘干。一般酸性焊条烘干温度为75～150℃，保温1～2h；碱性焊条为350～400℃，保温1～2h。焊条累计烘干次数一般不宜超过3次。4)焊缝接头尺寸检测器用以测量坡口角度、间隙、错边以及余高、焊缝宽度、角焊缝厚度等尺寸。由直尺、探尺和角度规组成。5)敲渣锤用来清除焊渣的一种尖锤，可以提高清渣效率。6)钢丝刷用来清除焊件表面的铁锈、油污等氧化物。7)气动打渣工具及高速角向砂轮机用于焊后清渣、焊缝修整及坡口准备。渣锤

气铲、角磨机钢丝刷附录资料：不需要的可以自行删除CASS工艺1CASS工艺简介2CASS工艺的基本原理3CASS工艺的基本特点4CASS工艺主要设计参数1CASS工艺简介CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。其基本结构是：至少由两个区域组成，即生物选择区和主反应区，但也可在主反应区前设置一兼氧区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可实现总体上连续进水，间断排水。

2CASS工艺的基本原理

CASS是一种具有脱氮除磷功能的循环间隙废水生物处理技术。每个CASS反应器由生物选择区、兼氧区和主反应区三个区域组成。

CASS反应器CASS反应器1.生物选择区2.兼氧区3.主反应区2CASS工艺的基本原理CASS工艺集反应、沉淀、排水功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。生物选择区作用在生物选择区内，通过主反应区污泥的回流并与进水混合，不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而且加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。生物选择区还可有效地抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。在生物选择区中，污泥回流液中存在的少量硝酸盐氮（约为2mg/L）可得到反硝化，反硝化量可达整个系统反硝化量的20%左右。选择器可定容运行，亦可变容运行，多池系统中的进水配水池也可用作选择器。兼性区作用兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化氮的反硝化作用。主反应区作用主反应区则是最终去除有机底物的主要场所。运行过程中，通常将主反应区的曝气强度以及曝气池中溶解氧强度加以控制，以使反应区内主体溶液中处于好氧状态，保证污泥絮体的外部有一个好氧环境进行硝化；活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制，而较高的硝酸盐浓度（梯度）则能较好地渗透到絮体内部，有效地进行反硝化，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。CASS工艺的循环运行过程

CASS以一定的时间序列运行，其运行过程包括进水－曝气、进水－沉淀、停止进水－排水和进水－闲置等4个阶段并组成其运行的一个周期。CASS工艺的循环运行过程不同的运行阶段的运行方式可根据需要进行调整,如无反应进水（即进水时既不曝气也不搅拌）、无曝气进水混合、进水曝气及不进水曝气等。一个运行周期结束后，重复上一周期的运行并由此循环不止。CASS工艺的循环运行过程

循环过程中，反应器内的水位随进水而由初始的设计最低水位逐渐上升至最高设计水位，因而运行过程中其有效容积是逐渐增加的（即变容积运行）。曝气和搅拌阶段结束后，在静止条件下使活性污泥絮凝并进行泥水分离，沉淀结束后通过移动堰表面滗水装置排出上清水层并使反应器中的水位恢复至设计最低水位，然后，重复上一周期的运行。CASS工艺的循环运行过程

为保证系统在最佳条件下运行，必须定时排泥。CASS反应器中经沉淀后的污泥浓度可达10000mg/L以上，剩余污泥量要比传统的活性污泥处理工艺少得多。CASS工艺的循环操作过程（1）曝气阶段：由曝气装置向反应池内充氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3--N。CASS工艺的循环操作过程（2）沉淀阶段:

此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。CASS工艺的循环操作过程（3）滗水阶段:

沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液。此时反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。CASS工艺的循环操作过程（4）闲置阶段:

闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。具体运行过程分析（1）进水—曝气阶段。此阶段，边进水边曝气，同时将主反应器区的污泥回流至生物选择器。污泥回流量约为处理废水量的20%。

具体运行过程分析（2）进水—沉淀。此阶段，停止曝气，静置沉淀以使泥水分离。在沉淀刚开始时，由于曝气所提供的搅拌作用剩余的混合能使污泥发生絮凝，随后污泥以区域沉降的形式下降，因而所形成的沉淀污泥浓度较高（当混合液的污泥浓度为3500mg/L时，经沉淀后污泥的浓度可达到10000mg／L以上）。与SBR工艺不同的是，CASS工艺在沉淀阶段不仅不停止进水，而且污泥回流也不停止。由于在沉淀期间反应器不排水，因而在合理设计的条件下，反应器犹如竖流式沉淀池，而其表面负荷则要比竖流式沉淀池低得多，可获得良好的沉淀分离效果。具体运行过程分析（3）停止进水－排水。此阶段，CASS反应器停止进水。根据处理系统中CASS反应器个数的不同，或者将原水引入其它CASS反应器（两个或两个以上CASS反应器），或者将原水引入CASS反应器之前的集水井（单个CASS反应器）。排水均采用自动控制的滗水器进行。排水期间，污泥回流系统照常工作。污泥回流的目的是提高缺氧区的污泥浓度，以使随污泥回流该区内污泥中的硝态氮进行反硝化，并进行磷的释放而促进在好氧区内对磷的吸收。由于CASS反应器在运行过程中的最高水位和滗水时的最低水位是设计确定的，因而在滗水期间进行污泥回流不会影响出水水质。具体运行过程分析（4）进水－闲置阶段。实际运行过程中，由于滗水时间往往要比设计滗水时间短，其剩余时间通常用于反应器内污泥的闲置以恢复污泥的吸附能力。正常的闲置期通常在滗水器恢复待运行状态后4~5min开始。闲置期间，污泥回流系统照常工作。在实际运行过程中，闲置阶段往往与排水和排泥过程同步进行，因而一般不需在运行周期中独立分配时间。

1.3CASS工艺的基本特点

与传统的活性污泥处理工艺及经典SBR工艺相比，CASS工艺具有以下四个方面的特征：

（1）根据生物选择原理，利用与主反应区分建或合建、位于系统前端的生