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作者:解明远,迟宁

出版社:辽宁科学技术出版社

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焊接与切割绝活技巧

焊接与切割绝活技巧试读:

前言

我是一名文化程度很低的老工人,基本上不懂技术理论。要想写书、编书、出书,困难必然很多。但这个想法早就有之,目的是技术还原,把党培养我学到的绝活技巧传授给青年一代。所以我于20世纪70年代开始着手整理资料,尽量把师傅们的先进生产经验、绝艺和优秀成果吸收进去,成为集体的结晶。为此,我已到23个省、市、自治区进行技术交流活动。

我于1938年出生于鞍山市旧堡村一个农民家庭。1953年到鞍山市光华铁工厂学徒当电焊工,1956年8月转到鞍钢厂一二三炼钢厂工作,1980年转到冶金部鞍山热能研究院工作。曾先后担任辽宁省总工会技术协会委员、鞍山市总工会技术协会副会长、鞍山市总工会焊接协会理事长、中钢集团鞍山热能研究院焊接研究所副所长、高级技师。工作期间,我积极投身于职工技术协作活动,转战大江南北。

党和技术协会培养我成才,并且给予我多种荣誉。1996年被评为全国总工会技协先进个人。1997年起担任全国总工会中国职工焊接协会理事、中国管理科学研究室特约研究员,并被评为鞍山市劳动模范和辽宁省劳动模范,获辽宁省五一劳动奖章。

为把绝活技巧留给后人,借以推动焊工技术协会活动发展,在鞍山市总工会领导的关怀下和各有关单位的大力支持下,我将焊接队多年的多次操作表演和在生产实际应用显著实效的部分项目汇编成书,作为技术交流资料。书中有大量绝技、诀窍是我的同行送给我的宝贵资料,但他们没有留名;葛云飞、霍广浩参加了本书校对,我谨在此深表谢意。解明远2012年2月

第一章 切割

第一节 切割金属

一、气割往复运炬法切割不锈钢、切割灰口铸铁

在冶金工业、化工工业等不锈钢件和灰口铸铁件应用广泛,采用割炬切割不锈钢和灰口铸铁件操作容易、使用方便、成本低。采用割炬C01-300型,根据切割件的厚度20~100mm可选1号切嘴,氧气的工作压力为9~14kg,切割嘴前后移动3~3.5mm时,采用中性焰3100℃高温被割件的金属热源,利用氧气压力的射流速冲击力冲破不锈钢件的三氧化铬薄膜进行切割不锈钢件。另外,利用氧气压力的射流冲击力冲破灰口铸铁碳化物进行灰口铸铁的切割。

二、在灰口铸铁切口上放钢棒切割

在被切割的灰口铸铁件上放一根φ16mm钢棒,采用气割炬切割φ16mm圆钢,切割钢棒的钢水流到被割的灰口件上之后进行切割灰口铸铁件,利用这种氧气射流冲击力冲破灰口铸铁的碳化膜的方法切割灰口铸铁。

第二节 切割非金属

一、电弧熔割水泥制品

采用电弧熔割混凝土构件,不需要防爆剂助燃,引流等措施。

用30kVA以上电弧焊机、熔割厚6mm工件时,电流可调280~350A之间,根据不同厚度可相应增加或减少,在原有的把线和地线的端头上,分别安上能夹固φ6~8mm圆钢的小卡具。

操作时将2根已夹好的钢棍端部,对准要熔化的部位,进行接触引弧,用产生的高温来熔化混凝土件。

在上部向下或底部向上熔割时,可把2根钢棍组装在一起,并做绝缘处理,保持钢棍间距2~5mm。工作时用碳棒或金属使两钢棍接触引弧,引燃后即可撤掉。熔化时一手持已引燃电弧的钢棍,一手持小钢棍从孔内向外掏熔渣。

在底部向上熔割时,要注意防止被铁水和熔渣烫伤。

二、氧矛穿孔

氧矛穿孔是一种特殊的气割方式。氧矛穿孔的过程实质是钢在纯氧里连续燃烧并穿透整个工件的过程。

氧矛由厚壁钢管制成,φ12mm×4mm或φ20mm×7mm依靠从钢管内喷出的氧流使金属连续燃烧。切割时在被穿孔金属的表面上,用电弧或氧乙炔焰局部加热到燃烧的温度800~900℃。将通有高压氧流的钢管对准加热部位,使金属燃烧并使穿孔过程持续进行下去,并不断前后窜动,使产生的氧化物通过穿孔与钢管的缝隙流出,直至穿透。

穿孔深度达1m左右,穿孔直径20~50mm,钢管耗量与穿孔深度2比10:1,氧气压力为6~8kg/cm,放置工件与地底下成10°角。

氧矛穿孔有一定实用价值,某厂用此法切割钢轴辊,只需氧气3瓶,焊工3人半天完成。

此种方法简单,速度快,易掌握。

三、氧顶吹熔割非金属

氧顶吹熔割预制件是利用钢管在氧气里连续燃烧的热源来达到熔割的目的。

将70%耐火土、30%碳粉用水调成糊状,把要熔割的位置包围起来,中间放灰铸铁屑。

熔割时把充满一定氧压的钢管一端对准铸铁屑,然后慢慢开启氧流阀,用火绳引燃。引燃时氧流不能过大,燃烧正常后,可逐渐增大2压力。工作压力以3~4kg/cm为宜,并不断搅动钢管。

钢管采用φ10mm×3.5mm厚壁无缝管效果好,长短根据割件的厚薄确定,2.5~3m为宜。

操作中要注意安全,小心被烫伤。

四、水冷氧枪切割非金属

目前国内普遍采用氧气助氧切割方法、电弧切割非金属方法、气焊枪切割非金属方法切割非金属材料。这些材料包括钢筋混凝土、矿渣砖、红砖墙、黏土耐火砖、镁砖、铝镁砖、黏土耐火混凝土砖、陶瓷管、花岗岩和铁矿石等。鞍钢无缝钢管厂、鞍钢民建公司等单位有许多成功经验。缺点是要消耗大量的无缝钢管和焊条。2

水冷氧枪供水压力为6~8kg/cm,出水温度为40~45℃。供氧2压力为0.5~8kg/cm。切割增加的材料有铁屑、铸铁屑、焊条头、铝屑、机油、破布等。水冷氧枪切割的原理是采用水冷氧枪供给氧气,使金属屑燃烧成熔池钢水,非金属熔化与钢水熔合一起,由于氧气的冲刷金属使非金属体熔化达到切割试验的目的。

第二章 喷焊

第一节 电弧喷涂

一、作用

修复已被磨损或腐蚀的配件,选用不同材质的喷丝,使零件表面具有耐磨和耐腐蚀等特性。

二、原理

将2根喷丝与直流电焊机及喷枪串联在一起,使2根喷丝成开路,2根喷丝在自动送进轮的作用下,沿着2个中心相交的短导管向前延伸,这样2根喷丝的顶端距离就会越来越近,当距离达到一定程度时,会产生强烈的高温电弧,将喷丝熔化。通过喷嘴内导出的高速空压风进行喷涂。为了增加结合强度,对焊件表面要进行拉毛。

三、主要参数

交流电源电压380V,工作电流100~130A,喷丝的自动送进速度21.8m/min,喷丝φ1.6mm、φ2.0mm,风压4.5~6kg/cm,风量1.5m/min,可喷厚度1~3mm。

四、设备(1)ZCDP-3型喷枪及配套的控制管。(2)CMT-2T-Ⅱ型直流电焊机。(3)AW-6/T型空压机。(4)若是轴杆件,可用旧车床,以使杆件产生回转运动,还可以将喷枪卡在刀架上利用焰板箱的丝扣使刀架产生横向的自动往复运动。

第二节 等离子喷涂

等离子喷涂是利用等离子焰流产生的高温热源、迅速熔化金属及非金属粉末。并以极大的喷射速度使熔化的金属颗粒获得较高的动能,在工件表面获得特殊要求的涂层,从而提高工件的耐磨、耐蚀性、改善耐热、导电性能。

喷涂时采用自制等离子设备,其工艺规范如下:

电弧电压80~100V。

电弧电流250~350A。

喷枪与工件间距离100~120mm。

利用等离子喷涂的耐磨层,使用寿命可提高3~4倍。并可降低成本,提高工效,节约贵重金属。

第三节 氧乙炔喷涂及喷焊

喷焊及喷涂的基本原理是利用氧乙炔焰作为热源,用自制喷枪将合金粉末熔化并喷敷于工件表面,从而获得理想的焊层。

喷焊用的喷枪与一般焊枪的主要区别是增加了粉末传送。采用氧气造成的负压来吸粉,把金属粉末带到氧乙炔混合室,使粉末随同混合气通过喷嘴,喷射到工件上。

喷涂用的喷涂枪分为两个系统:一个是燃烧系统,通过氧气的射吸将乙炔带入;另一个是粉末供给系统,由另一路氧气射吸造成的负压,使粉末从喷嘴中央喷射出来。火焰在喷孔周围均匀喷出,喷涂枪也可用于喷焊工艺。

喷焊用的金属粉末为镍基、铜基、钴基、铁基等合金。

预热温度200~250℃。

喷涂时,喷枪与工件间距100~150mm。

喷焊时,喷枪与工件间距20~30mm。

此工艺简单,便于掌握。可修复齿轮、轴及磨损件、喷焊、喷涂后的工件机械性能好,易加工。

第四节 送丝火焰喷涂

送丝火焰喷涂由空气蜗轮传动器带动拉丝机构,把焊丝送入喷枪,在氧乙炔焰高温作用下熔化,由压缩空气喷出,形成所需要的涂层。

一、喷涂要点

压缩空气4~5个大气压,喷涂距离100~150mm,焊丝露出喷嘴10~15mm。

二、应用范围

喷涂过渡层、装饰涂层、特殊涂层、耐热及耐腐蚀涂层。

采用这种工艺修复磨损的零件容易操作,不需要辅助措施,成本低,简单方便。

第三章 焊接变形校正法

第一节 TIG电弧校正长导体焊接变形

在SF6罐式断路器和全封闭组合电器中,有大量的铝合金导体,其长度从1000~6000mm,直径大部分为125mm,壁厚在10~20mm之间。为了电镀和机械加工的方便,往往设计成2~3段焊接而成。但用MIG焊,TIG焊后都存在不同程度的焊接变形,而不能满足设计要求。因此焊后必须进行校正。保证整根导体母线直线度在2mm以内。同时导体两端中心线同轴度也不大于φ2mm(图3-1)。图3-1 中心导体校正示意图

在生产前,对常温下氧乙炔火焰校正与TIG电弧加热校正进行了对比试验,结果利用TIG电弧加热校正效果最理想。

TIG焊电弧加热校正导体方法是:在导体环缝的半周内用大电流乙炔焊进行焊接(不加焊丝),然后迅速用水冷却。焊接电流为350A,焊接长度可根据焊接变形大小而定,但一般不超过一周焊缝的1/2,如果焊接变形过大可重复进行。

TIG焊电弧加热校正导体的优点是:(1)同机械校正相比较,导体表面损伤小,劳动强度降低,对操作者技能要求相对较低。机械校正是利用使导体产生和变形方向相反的变形来抵消焊接变形,此方法在校正时要求操作者施加外力要严格。过大会使导体产生反方向变形,过小变形抵消不完全。同时施加外力所使用的支撑物会在导体表面产生较大的压痕,使表面破坏。TIG电弧校正仅仅利用TIG电弧的热能加热导体焊缝的局部,根据热胀冷缩效应使导体产生反方向的变形,操作者可以非常容易地找到加热部位,而且校正过程可以重复进行,所以操作简单易行。(2)同氧乙炔火焰加热校正相比较,氧乙炔火焰温度低、能量密度小、加热速度缓慢,加之铝合金导热性能良好,所以校正效果不显著。而TIG电弧电流密度较大,加热速度快,所以校正效果很显著。经生产实践证明,对φ90mm×20mmLF2导体一次校正基本可以达到图纸要求,对个别变形量较大的导体2~3次即可校正好。

综上所述,利用TIG电弧加热校正导体简便易行,省力、省时、校正效果好,适合于铝、铜等导热性能好的导体校正,克服了氧乙炔校正时的缺点。

第二节 收缩效应修复法

收缩效应修复法是六四〇九厂生产实践中逐渐研究出来的一种修复内孔超差工艺。其原理是利用金属加热时膨胀受阻产生内应力的规律,选择合适的部位加热,冷却后内孔变小,达到修复工件的目的。工件结构不同,采取的加热点不同。要特别严格选择控制加热温度,加热点选择在外部受约束力较大、内部受约束力较小的部位,在一般情况下加热温度要根据工件壁厚在不同临界点以下选择,加热温度应严格控制在600℃以下。在没有用收缩效应法修复内孔超差工件时,都是用电弧焊堆焊,再进行机加工、造成很多材料浪费,劳动强度较大,修理成本较高。经收缩效应修复内孔超差工件,可以节约大量原材料、成本低、修理周期短。

第三节 热矫正

由于焊接时工件进行局部的不均匀加热而使工件产生应力及变形,焊缝和热影响区的金属发生缩短,造成了工件的各种焊接变形,如纵向缩短和横向缩短、角变形、弯曲变形,波浪变形和扭曲变形。

矫正变形的方法很多,但氧乙炔焰矫正既不需要大型设备又能减轻笨重劳动,是一种行之有效的方法。抚顺挖掘机厂20 a来一直应用这种方法。目前,除了少量用一些机械矫正焊接变形外,主要应用火焰矫正法。

决定火焰矫正效果的因素主要是火焰加热的位置、面积和热量。工件被火焰加热的位置冷却后都将引起纤维的塑性缩短变形,使工件恢复原来的形状。局部加热温度是由工件变形大小的程度决定的,热量越大,矫正能力越强,矫正变形量也越大。矫正的适宜温度为300~800℃。矫正工件的板厚为2~100mm。

局部加热的制件,在高温中保持过久是不适宜的,构件在刚性夹具中进行矫正效率最高。

第四章 铝热剂焊接钢轨

第一节 工作原理

有轨电车的钢轨焊接方法宜采用铝热剂焊接法。铝在足够高的温度下与氧有很大的化学亲和力,可以从很多金属氧化物中夺取氧,把金属还原出来。例如还原铁铬锰等,同时放出一定热量,利用这种原理进行钢轨焊接。

第二节 焊前准备

(1)准备气焊工具2套,用来加热钢轨对接缝的两边,加温到1600℃以上的熔点。(2)准备一个坩埚,把铝热剂、铁皮、铁屑等燃烧合金按配比放到坩埚里,用引燃剂来引燃坩埚,炼成钢水,浇到准备好的钢轨对接处。钢轨的温度与钢水的温度相同,等钢水冷却之后,重的金属钢和锰沉入焊缝,而氧化物和焊渣成为气泡浮在焊缝上,多余的帽口用扁铲清理到和钢轨平面一平为合格。实践证明,铝热焊方法应用在钢轨焊接是成功的工艺。

第五章 顶焊

第一节 钢管道裂纹顶水的补焊

生产运输送水管道出现裂纹需要顶着压力进行焊接,因为生产不能停水,所以必须采取焊补的方法焊接。

图5-1是钢管道裂纹示意图。图5-1 钢管道裂纹示意图

生产用的输送水钢管道是采用钢管与螺旋钢管,有时钢管产生裂纹,必须顶(水)压带水补焊。

使用电焊条牌号J422,使用焊条φ3.2mm。使用交直流电焊机均可以。顶水焊接要比平常焊电流大30~45A。

采用分段焊接方法,如图5-1所示,5钢管道裂缝向6钢管道裂纹焊接。第二段从4钢管道裂纹向5钢管道裂纹方向焊接头,利用钢的金属热胀冷缩的原理进行焊补。

由于5钢管道裂纹顺序裂缝至钢管道裂纹顺序6段裂纹补焊40~70mm长的补焊的焊缝被余热冷却后收缩,使4~5段裂纹有局部收拢,需注意裂纹收拢情况。如果焊缝收拢不理想,可用手锤打平焊缝再补焊,使裂缝少一点渗水。如果焊补裂纹还不理想,可用手锤和扁铲捻裂纹缝,使钢管裂纹缝再小一点、不渗水,这样分段焊接钢管的裂缝。以此类推,全部钢管裂纹焊完第一层之后,用刨锤剥掉药皮再焊接第二层加固裂纹强度。

第二节 在生产钢管道φ299mm×10mm通水焊接钢管丝头

图5-2是钢管通水在钢管外径焊钢管丝头示意图。图5-2 钢管通水在钢管外径焊钢管丝头示意图

用手工电弧焊接钢管丝头,将钢管φ299mm×10mm钢管外径焊接位置定准。用砂轮磨掉油、锈,见金属亮面光泽,因为钢管与钢管丝头都是同类材质20号钢,因而选用交直流电焊焊都可以。电焊条使用之前一定按规定烘干,焊接时采用φ3.2mm焊条,φ4.0mm焊条,焊接电流比正常焊接增大10~15A电流。钢管丝焊接合格后,根据设计要求,按钢管丝头内径的尺寸大小,把准备好的台钻钻头插在钢管丝头内孔,给电,钻透钢管的壁厚,直到水流出来为止。把准备好的水开关安装在钢管丝头上。

第三节 钢管装满水顶水全位置焊接

国家石油部给焊接老师出考试题,要求对实物进行焊接。图5-3是试题中的手工电弧顶水全位置焊接示意图。图5-3 手工电弧顶水全位置焊接示意图

辽河油田焊接培训中心校长带2名焊接培训老师及焊接实物找专家求援。专家进行技术指导,解决焊接工艺如下:

钢管材质20号,钢管φ114mm×4mm,钢管长150mm。2根管对缝连接,钢管坡口70°,钢管两头焊上钢板堵(图5-3)。钢管通水顶水,全位置钢管焊接,实物离地面1200mm。技术要求:钢管顶水全部位置如图5-3所示。

焊接时间为1h,水盒装满水,焊条、电流任选,要求焊缝无裂纹、气孔、沙眼,打水压10kg为合格。

先把钢管实物焊件固定在一个工作台架上,另外地面上放一块干木板或放一块胶皮板,供操作者用。操作者先用仰脸焊第一层。在钢管焊缝中心线前15mm起头,焊窄一点焊缝,以便为给再接头打基础。起弧后,一直不能停,焊接到钢管上边的中心多一点停弧。在焊接前先换一根焊条,在钢管下边焊接处的接头缝药皮用手刨锤清理干净再进行焊接接头,焊接接头一定在接头点前3~5mm来搭接成型,千万不能对接,以防渗水。接头起弧一定不能停,一直焊到钢管上边的接头处接好接头再息弧。这样完成焊缝第一层,达到不渗水为成功。

钢管焊缝第二层,焊接前一定清理好第一层环缝的药皮、焊渣等物。用钢丝刷、刨锤清理干净杂物,再进行第二层环缝焊接,要求不咬肉、不夹渣、无气孔、成型美观。焊接时间为17~20min。

需要强调的几个问题:(1)焊条的准备。选用J422焊条,使用焊条前在350~400℃温度下烘干2h。(2)电焊机的准备。选用交直流焊机都可以,必须准备有细调节电流装置的焊机。(3)焊接电流的选择。选用焊条为φ3.2mm,顶水焊接时比正常焊接电流大30~45A。(4)工具的准备。在焊接前准备手锤一把、刨锤一把、扁铲一把、钢丝刷一把、铁水桶一个。

第四节 钢管裂纹钻孔减压焊接

钢管道压力大,将对焊接裂纹焊补造成很大困难,所以应在钢管道另一处(图5-4中的“2”处)钻孔放压。焊补方法见图5-4。图5-4 钢管道裂纹焊补钻孔减压示意图

要根据钢管道压力大小来决定钻孔的大小。按照放水孔的大小设计一根带锥度的钢钉子,钢管裂纹处焊接完成之后,用铁夹子夹好钢锥钉子,把钢钉子放到带水孔内。再用手锤打铆,钢钉子铆到钢管孔内不渗水为止。并立即采取手工电弧焊接铆钉。用这种方法可以解决有压钢管道裂纹。

第五节 顶水电弧冷焊铸铁管道裂纹和孔洞

铸铁顶水电弧冷焊铸铁管道裂纹和孔洞,焊补是比较困难的,在地下水沟里操作更不方便。图5-5是铸铁管道裂纹和孔洞焊补示意图。图5-5 铸铁管道裂纹和孔洞焊补示意图

进行铸铁管道裂纹电弧冷焊时,先在铸铁管道裂纹两头钻成孔,排出裂纹增长,之后开坡口。开坡口要根据具体裂纹情况来决定坡口的大小,一般说来,坡口的宽度窄点好,坡口的深度深点好。焊接起点从防裂孔开始,焊接到30mm停下来。第一段焊完之后,用刨锤清理药皮、焊渣物。焊接第二段应采用逆方向,焊接15~30mm停下来,清理焊接药皮,焊渣等物。这样,焊接区收缩使裂纹有局部收拢,由于电弧本身吹力熔滴被带入焊缝,就完成了裂纹的补焊。再焊一段又合并一点,直到焊完。

关于铸铁管孔的焊补:渗水孔φ1~2mm,采用手锤、扁铲捻的方法来解决孔渗水的问题。

铸铁管孔φ3~10mm,采用铁钉子、石棉绳、木头尖等方法,堵住孔洞之后再进行焊接。

需要注意的几个问题:(1)工具与材料的准备。在焊接前应准备手锤、刨锤、电钻、铁钉子、石棉绳、木筷子、克丝钳子、电工刀具等。(2)电焊条的准备。铸铁焊接不加温,最好选用直流焊条,如:J507、J427、奥107等低气型碱性焊条。交直流焊机的焊条可选用J506、J426、铸308、铸408等镍基焊条。在使用前焊条应在350~400℃温度下烘干2h。(3)焊机的准备。进行铸铁管道手工电弧冷焊接时,最好选用直流电焊机,根据焊条使用特性,选用正接法和反接法,也可以选用直流焊机。工件接负极,选用交流直流焊机,但必须有细调节电流装置。(4)焊接电流选择。可以选φ3.2mm电焊条、φ4.0mm电焊条,要求焊接电流比普通电焊条增大20%~30%。

第六节 蒸汽钢管道顶气焊补

蒸汽钢管道漏气补焊,要根据漏蒸汽孔洞大小来决定用合适的螺丝帽套在漏蒸汽孔上,用电焊点上螺丝帽,螺丝帽内垫上石棉板,用与螺丝帽配套的螺丝拧在螺丝帽上,直至不漏蒸汽为止(图5-6)。待大修时及时更换新管道。图5-6 蒸汽钢管漏气焊补示意图

焊机选用交直流都可以。焊条采用φ3.2mm的。焊接电流采用一般平焊接电流就可以,因为钢管道有一定温度。

第七节 热管顶气焊接

图5-7是热管顶气焊接示意图。热管是一种导热的技术,在冶金工业、民用取暖等方面广泛应用。它是用钢管内装有一定比例介质(水)制作而成。要求热管钢管内装完介质(水)之后,热管内一定要达到真空,所以在热管底部,采用气焊枪加温热管底部盖(图5-7中5),加温到一定时间,使热管内介质(水)变成气体,从热管上盖气孔(图5-7中2)排出介质气体。排放3~5s后,采用铁夹子,将钢锥钉放进热管上盖气孔内,用铁锤把放进热管上盖孔内的钢锥钉铆住,直至不漏介质(水)气体为止。把钢管上边钢钉和排气孔一起焊接在一起,不渗漏介质(水)气体,热管达到真空,这种方法叫做热管制作焊接工艺。图5-7 热管顶气焊接示意图

焊接技术要求如下:(1)电焊机交直流都可以用,但采用直流电焊机必须用反接法。(2)电焊条为J422φ3.2mm焊条,电焊条要烘干再用。(3)因为热管加温排气,热管本身增加温度,焊接时电流与平时焊接电流一样就可以。(4)焊接热管的焊缝,不准有气孔、夹渣和裂纹。

第八节 变压器漏油电弧顶油焊接

变压器是注油冷却设备,由于吊运、安装、焊接质量以及长期在外面运行受到严重腐蚀等原因会产生裂纹、沙眼、气孔、夹渣等,因此,变压器主体和散热片焊接处产生渗油、漏油裂纹问题严重影响安全供电。必须采取顶油电弧补焊技术(图5-8)。

要做好焊前准备工作。准备的工具有手锤、扁铲、刨锤、克丝钳、电工刀。准备的材料有纱布、破布、石棉绳、铁钉子、木棒、电焊条J422,φ2~3.2mm焊条。电焊机交直流均可,但一定要采取反接法。焊接电流要比常规平焊电流增加10~20A。焊接时一定在漏油缺欠处旁侧引弧后压弧直线运条,进行顶油焊接补焊渗油、漏油处。

变压器裂纹、气孔、夹渣渗油顶油焊补方法如下:(1)变压器裂纹、气孔、夹渣渗油漏油处应使用锤与扁铲,把漏油处捻严,不渗油之后,用汽油、纱布把漏油的焊补处磨出钢的亮度,用破布擦干净。图5-8 变压器漏油电弧顶油焊接示意图(2)焊接时采取短弧焊、短焊缝的方法,焊缝长10~15mm为宜。用刨锤把焊接缝药皮清理干净,停2~5min后再焊接第二段,这样被补焊变压器内的油不会因温度升高而燃烧,保证安全。(3)变压器焊缝产生气孔,孔洞会渗油。处理方法,一是用手锤、扁铲捻气孔、小孔微裂纹,二是用石棉绳堵孔、木棒堵孔和铁钉子铆孔方法,堵住不渗油。用纱布、破布、汽油把渗油处理干净再焊接。

第九节 煤气管道顶煤气焊接

手工电弧顶煤气焊接必须注意安全第一。煤气管道是在有压力并且燃烧情况下进行的焊补。作出(如图5-9所示)从焊缝焊接顺序号5焊到焊缝焊接顺序号6采取用逆向焊接法。第二段裂纹焊缝顺序号4焊到顺序号5焊接裂纹,裂纹自然冷却后收缩,裂纹缝自然有局部收合。焊接引弧一定在裂纹缝上进行,焊一段合拢一段,以此类推,直到全部裂缝焊完。图5-9 煤气管裂纹及孔洞焊补示意图

焊接每段裂纹时,要将药皮、焊渣等杂物清理干净。焊接裂纹不平时要用手锤、扁铲铲平焊缝之后,再进行焊接。裂纹缝大时可用手锤、扁铲捻合拢缝,缝严一点焊一点。

钢管裂纹出现孔洞焊补方法如下:(1)钢管有沙眼,气孔φ1~2mm,可用手锤、扁铲捻严。(2)钢管出现φ3~10mm孔洞,可用石棉绳、钢钉、木棒、堵住孔洞后再顶压焊接。(3)因为煤气压力大,对焊接造成一定困难时,可采用钻孔放压的办法,根据煤气压力大小确定钻孔的尺寸,全部裂纹焊合后,再焊放压孔。

第十节 铸铁管道顶煤气焊接钢管丝头

根据生产任务的需要,在铸铁管道上焊接钢管丝头,要在铸铁管通煤气的情况下,采用电弧冷焊的方法焊异性材质的工艺进行(图5-10)。图5-10 铸铁管道顶煤气焊接钢管丝头示意图

根据钢管丝头的直径大小来决定焊接铸铁管道接点的位置,用手砂轮清理铸铁管外径,磨去锈、渣子等物,到露出金属亮泽为止。

铸铁管道与钢管丝头电弧冷焊前应做好以下准备工作。(1)焊条。用直流焊机,焊接铸铁非加工面,选用J507、J427、奥107等低氢型碱性焊条。交流焊机,选用J506、J426等交直流两用焊条。使用这2种焊条应在350~400℃下烘干2h。(2)电焊机。选用直流焊机,可根据焊条使用的特性,用正接法和反接法;也可以选用交流焊机。但不管选用直流还是交流焊机,都必须有能进行细调节电流的装置。(3)焊接工艺。根据焊条直径和焊条药皮类型来选用镍基焊条高钒焊条和结构钢焊条,为φ3.2mm,选用80~120A电流。φ4.0mm的焊条选用110~150A电流。对铸铁件焊缝要严格控制焊接的温度,间歇5~7min再焊接,目的是减少焊缝温度,使钢管内煤气不燃烧,也减少了焊接热应力。这种焊接工艺即安全又保证质量。根据焊接钢管丝头的内径,决定钻孔的钻头尺寸,把钻头插到钢管丝头孔内,用台钻钻透漏煤气管,再用准备好的阀门安装在钢管丝头上。(4)工具。准备好手锤、刨锤、扁铲、手砂轮、电钻、活扳子等工具。

第十一节 电弧焊接带电380V电路

手工电弧焊在380V电压的紫铜滑线上进行焊接,可应用于抢修时进行带电焊接。不但节省人工,还节约停产时间,所以有一定的经济效果。这项焊接工艺在鞍钢第三炼钢厂的应用较多。但经验不多。尚需不断完善提高。

一、带电焊接的工作原理

主要是对380V的三相导线中的一相断裂后进行焊接。当电弧焊机二次地线接到被焊一相时,无论是交流焊机或直流焊机在所接的地线上都带有同电一相的电压,但只是单相电压。在焊接时,电弧焊机的二次地线与把线只有自身的回路,而与被焊一相不成回路,所以没有电流通过。焊接时电弧焊机调整电流不变,为此,只要保证电弧焊机与导线绝缘良好,就可以达到焊接的目的。如果绝缘不好形成带电一相接地时,电弧焊机将有一相电压和电流通过,影响焊接与安全。因此,必须切断保证绝缘良好。

二、带电焊接安全技术规程(1)电弧焊机使用前,必须严格检查外壳接地是否良好,初级线圈和次级线圈及地线、焊把线绝缘是否良好。(2)电弧焊机与被焊带电工件(380V或220V)接通后,严禁人体接触,以免触电。(3)电弧焊机地线分带电一相通电路中,接一单相刀型开关,要调整电流时,必须先切断开关,绝对不允许在通路时调整电流。(4)焊接前穿好工作服、绝缘胶鞋,带好干手套,焊接时脚踏绝缘板。(5)焊把(焊钳)要由具有耐较高电压的绝缘材料制成,护手要用胶皮板。(6)电焊条要涂耐压700V的绝缘漆,经80~100℃高温干燥后使用,以免换焊条时触电。(7)电弧焊机二次线,要求导线外皮绝缘良好,直接接通被焊一相,防止形成带电一相接地。(8)被焊一相临近其他电路,要做好绝缘防护,以免触电。雨天或雷天不要作业。(9)带电焊接时,要有专人做安全监护,确保作业人员安全。

三、焊接工艺(一)焊前准备

将紫铜滑线被焊处清理干净,露出金属光泽,清理宽度为30mm左右。焊条药皮上要涂有绝缘油,必须将焊条烘干后再涂绝缘油,在80~100℃的温度下使绝缘油烘干即可使用。(二)焊条选择

选用碱性低氢型铜107焊条,为φ3.2~4.0mm。低碳钢可选用J422,道轨选用J507。(三)焊接电源

对紫铜焊接应选用直流电焊机,碳钢之类选用交流电焊机或直流电焊机均可。焊条接法为反极性。电流调节范围为130~150A。对直流电源的接法可参照图5-11。交流电焊机的接法与直流电焊机相同。图5-11 直流弧焊机的接法示意图(四)焊接方法

焊接方法基本与紫铜的一般工艺相同,但要注意,引弧时必须在所焊处采用点焊法将电弧引燃,切勿用划擦法;焊接电弧正常燃烧时采用短弧,运条方法采用往复直线形运条。应在焊透的情况下来提高焊速,以便获得较好的焊缝接头。

四、性能试验测定

在焊接接头内部有一定缺陷的,导电率为92%~94%;焊接接头内部无缺陷的,导电率为96%以上。弯曲度为180°,抗拉强度可达2218.5kg/mm,延伸率可达25.5%,冲击值3.7kg/cm。对横焊和平焊的试验可按表5-1进行。

第六章 电弧取物

本章主要介绍用电弧点焊法取出丝锥及钻头。

第一节 工作原理

当丝锥套丝前头断掉时,为了取出丝锥,要选一个比丝锥大的螺丝帽套在丝锥断口的上边。

用φ3.2mm电焊条焊接螺帽内孔丝锥及钻头,点焊后采用活扳子反转,就可以取出丝锥及钻头。

第二节 电弧点焊法深孔取钻头

这项技术是鞍山市总工会焊接技术协会副理事长于政利总结的经验。本书作者学了之后,于1980年到北京首钢机械厂,正赶上这机械厂的机加件2t多重,钻孔φ32mm钻头断在备件深500mm之处,便帮助该厂使用了该项技术。

为了解决把断在备件深500mm深的φ32mm钻头取出,特加工一根φ30mm×4mm×800mm长的钢管。准备一根φ4mm的半电焊条(电焊条不够长再接1根,焊接接头用绝缘包布包好)。

先将按钻头折断形状作好的钢管,与孔内折断钻头对准校正,使装配间隙小于0.5~1mm,装配与点焊法如图6-1所示。按钢管的长度准备好电焊条,电流要适当,电流小焊接不牢固,电流过大时会将钢管烧穿。选好焊接电流将装配的钢管与折断钻头处点好,引弧后焊条送进熔化10~15mm,即断电抽出焊条灭弧,然后再移动一下点焊位置,再通电送焊条点焊另一焊点。当焊条送进熔化10~15mm时,再断电抽回焊条灭弧,用此方法直到点焊一周为止。图6-1 电焊条插在钢管内示意图

焊条型号选用J422,焊条φ4mm,焊接电流140~200A。点焊完毕,待冷却到室温,将钢管向钻头后退方向轻轻敲扭,再用千斤顶钢管提取钻头,直到取出为止。

第七章 其他焊接方法

第一节 热电偶工作端焊接

铠装热电偶和铂铑热电偶都比较贵重,可是,这类热电偶一旦使用断了,用普通的焊接方法是不可能焊成的,只能报废。抚顺石油三厂每年要报废近万元的铠装热电偶和铂铑热电偶。

为了解决这一课题,该厂仪表车间制成专用热电偶焊接机。该机结构简单、操作方便、焊接速度快、焊点圆滑、自身溶解度好、无气孔、不起氧化皮、安全可靠。

该机原理及操作过程是:电源线自耦变压器将220V交流电源调至20~30V后将两极分别接在焊接盒和待焊的热电偶上。焊接盒是一个用金属制成的小容器。内装一定量的颗粒度小于50目的碳粉。为了观察电压和电流强度,要安装电压表和电流表。焊接时,先将热电偶的两端拧在一起成绳状,用电焊钳将电偶夹住,给电后将电偶端点插入焊接盒内碳粉中。几秒后,由于在热电偶端点和碳粉之间产生电弧,电偶端点即被烧红。此时,将电偶端点蘸上少许硼砂,重新插入碳粉中,待电极端点再次被烧红,它们就被熔合在一起了。将电偶取出,用砂纸除去端点残留物,焊点是一个光滑的小球,全部操作只需1min。电偶插入碳粉的深度与电偶的直径有关,插入深度等于焊点小球的直径。

焊机应制成台式,高度约800mm,便于操作。操作时应带焊工手套和戴墨镜。

焊接不同的电偶需要不同的电压和时间,不同电偶的焊接参数见表7-1。

第二节 富氩混合气体保护焊

抚顺挖掘机厂在推广二氧化碳气体保护焊的工作中,遇到的最大困难就是飞溅大、焊缝外观成型不好和经常出现咬肉及偏垂等问题。为了克服二氧化碳气体保护焊的缺欠,解决飞溅和成型问题,根据国内外资料介绍,选择了混合气体保护焊的解决方法。混合气体的成分是氩80%、二氧化碳20%。焊丝的牌号是08锰2硅。试片材质是A3。

根据初步试验的结果来看,富氩混合气体保护焊具有以下优点:(1)电弧稳定,无短路现象,飞溅小,熔滴以喷射过渡的形式转移。(2)焊缝外观成型好,焊波细密,平整光滑,无咬肉、偏垂等缺陷。(3)采取氩气80%,二氧化碳20%混合气体时,既保证获得大的熔深,又防止了出现“指状”熔深。

第三节 有色铸造用增压釜框架焊接修复

一、概况

在一次事故中,重0.8t、承重20t的有色金属铸造用增压釜框架崩断6段(图7-1),崩断截面为250mm×130mm。经化学分析框架材质近似2G45号,实际含碳量为0.485%,断裂位置6为齿轮轴孔处。图7-1 框架示意图

二、技术要求(1)修复后接近崩断前的精度,即釜盖通过齿轮啮合传动灵活,框架能实现釜盖和釜体精确配合。(2)焊接处保证焊透,经X射线探伤达到GB3323—1982规定的Ⅱ级标准。

三、难点及对策

有色铸造用增压釜框架焊接修复难点及对策详见表7-2。

四、效果(1)实施以上对策后,焊接质量优良,X射线透视达到Ⅱ级标准。(2)与釜体组装后,框架开启自由,与釜盖配合精度达到预期要求。(3)经过1a的运行考核,工作正常。(4)节约重制费1.5万元,挽回生产损失4796万元,焊接修理费用0.022万元,节约6.27万元。该项成果获1990年辽宁省质量奖。

第四节 用自钎钎料焊接大面积银铜触指

一、简介

在开发敞开式SF6断路器新产品时,往往会遇到大面积银铜触指焊接难的问题。触指由纯铜块和银环经焊接后机加工而成(图7-2),要求焊接处达到如下性能:图7-2 触指示意图(1)焊缝强度≥120MPa。(2)焊后率不小于90%。(3)焊后处要保证良好导电性,40kA电流通过后不发热。(4)焊后无电化学腐蚀。

二、影响焊接性的主要因素

通过各种焊接方法后进行可行性分析,认为钎焊方法的可行性最好。影响钎焊的主要因素见表7-3。

三、钎焊工艺的优化

通过焊接性能分析,欲达到技术要求诸多的钎焊方法中唯有火焰钎焊的优越性最为突出。(1)设备简单,操作灵活,与炉中钎焊比可见度高,钎焊出现问题可立即弥补。(2)钎料填充容易,加热时间和温度可在较大的范围内调节。(3)经济性好,可满足大量生产的需要,所需费用只有真空钎焊的10%。

四、钎料及钎剂

为使钎料湿润待焊表面,常规做法是使用具有强烈腐蚀性物质配成钎剂以消除氧化物。残留钎剂作腐蚀接头,造成钎缝夹渣,使钎合率下降,从而恶化了钎接质量。为解决这一问题,本书作者自制了一种具有自钎作用的钎料,熔点710℃左右,钎焊时不用钎剂,工艺性良好,钎焊结合致密。

五、效果

自制的自钎钎料钎焊大面积银铜触指和类似制件,解决了银铜触指钎焊难的问题,钎缝强度、钎合率、导电性等均满足标准要求,操作方便。用此法完成的300余件触指,在SF6开关中工作稳定。

第五节 用涂膜法解决时效硬化铜合金与铜钨合金焊接难题

一、问题的提出

时效硬化铜合金在钎焊温度750℃左右生成铬、锆、铍、铪等氧化物,阻碍了钎焊过程,必须用活性极强的钎剂才能将其消除。由于制件结构特点,钎剂及其反应后的熔渣不易浮出,而往往夹杂在焊缝中,使接头质量下降。

二、解决途径

采用自钎钎料钎焊有可能解决铍、锆、铬、铪等的氧化问题。经多次试验,运用涂层技术在时效硬化铜合金上涂上厚度为40pm导电性好、对自钎钎料湿润性优良的涂膜,取得了显著效果。

三、应用情况

该技术已在生产中应用,制件在开关产品上通过考验,通过热稳定性、断流容量等各项试验,部分指标超过国外同类制件水平。

第六节 铜母线焊接

一、情况简介

电控设备用水冷母线,过去是整体截面,伸拔工艺复杂,且长度受到限制(2m以内)采用焊接结构(图7-3)不但简化了伸拔工艺,而且母线长度可延长至5m。图7-3 水冷母线示意图

二、焊接难点

1.铜焊接性差,极易产生热裂纹。

2.铜导热率高、热容量大,焊接时加热困难。

3.由于母线结构特点,焊前预热问题较难解决,焊接保温问题亦应采取专门措施解决。

三、对策(1)用热量集中、电弧及熔池在氩气保护下进行焊接的TIG焊法。(2)解决焊缝热裂问题,用含有SiMnSn的焊丝,为增加焊丝的工艺性和脱氧效果,应加入少量P。(3)采取电预热措施,焊接过程中用高温陶瓷棉保温法,使整个件温度保持在(650±15)℃。

四、效果

实施以上对策后,经过工艺参数优化,确定了一套完整的工艺,已焊出的12t水冷母线都获得了满意结果,经强度和气密性试验完全达到设计要求。

第七节 输变电用软连接导体的焊接之一

一、伸缩节的焊接简介

输变电用软连接导体有各种不同形式,其中应用较多的载流容量较大的是伸缩节。其典型结构见图7-4,有用铜或铝制成的2种。构件两端用铜(铝)板,中间弯形部分用0.5t薄铜(铝)板,经焊接而成。图7-4 伸缩节结构示意图

二、应解决的问题

1.铜或铝的导热性都很好,焊接时应着重解决预热及焊接线能量问题。

2.薄铜(铝)板与厚铜(铝)板直接焊接时,薄板一侧会出现熔蚀,特别是上层板片容易出现缺口。

3.铜伸缩节焊接时,在焊缝上会出现热裂纹。

三、措施

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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