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第一章 概述第一节 金属焊接与切割概况

一、焊接原理、分类和特点

(一）焊接原理

在金属结构及其它机械产品的制造中，需将两个或两个以上零件连接在一起，使用的方法有螺栓连接、铆钉连接和焊接等（见图1-1)。前两种连接都是机械连接，是可拆卸的，而焊接则是利用两个物体原子间产生的结合作用来实现连接的，连接后不能再拆卸，成为永久性连接。焊接不仅可以使金属材料永久地连接起来，也可以使某些非金属材料达到永久连接的目的，如塑料焊接等，但生产中主要是用于金属的焊接。

焊接就是通过加热、加压或两者并用，并且用（或不用）填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。为了获得牢固接头，在焊接过程中必须使被焊工件彼此接近到原子间的引力能够相互作用的程度。因此，必须对需要结合的地方通过加热使之熔化，或者通过加压（或者先加热到塑性状态后再加压）,使原子或分子间达到结合与扩散，形成牢固的焊接接头。焊接不仅可以应用于在静载荷、动载荷、疲劳载荷及冲击载荷下工作的结构，而且可以应用于在低温、高温、高压及有腐蚀介质条件下使用的结构。

随着社会生产和科学技术的发展，焊接已成为机械制造工业部门和修理行业中重要的加工工艺，也是现代工业生产中不可缺少的加工方法，如石油的勘探、钻采、输送；迅速发展的石油、化纤工业中的金属容器、塔、杆构件；造船、锅炉、汽车、飞机、矿山机械等。另外冶金、电子、原子能及宇航等工业部门都广泛采用焊接工艺。

(二）焊接方法的分类

按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊和针焊三种类型。熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压完成焊接的方法。在加热条件下，增强了金属的原子动能，促进原子间的互相扩散，当被焊金属加热至熔化状态形成液态熔

压理是在跟运过程中，必须对得行施加压力（加热或卡加热）,已完成得接的方法，这类课按有两种形式，一是将被得全国技能的分列的方式的形态，热后施加一定的压办、以使金域原子问相与结合形式平固的保持接头，是不进行加热，仅在这界金属的接触面计算是采用记母封培点低的金域的计料，顾后的经济的计料加热至高于针料填点，低于母村始点的温度，利用液态行科的湿母社，填充使头间原开与母扫相互扩放实现连接得件的方目前得接方法的简单分为见图1-3,热切附方法分类见图1-3,各种评核方法的基本原理及用途

为了适应工业生产和新兴技术中新材料新产品的焊接需要，将不断研究出新的焊接方法。(三）焊接特点焊接的主要特点如下：1节约金属材料用焊接比用仰接制成的金属结构，可省去很多零件，因此能够节约全属15-20%,另外，同样的构件也可比铸铁、铸钢件节约很多材料。2.减轻结构重量采用焊接制成的构件，可以在节省材料的同时，减轻自身的重量，从面可以加大构件的承载能力。3.减轻劳动强度、提高生产率焊接与仰接相比，劳动强度减轻，由于简化生产准备工作，缩短了生产周期，从面提高了生产率。4.构件质量高焊接可以将两块材料连接起来，同时焊缝是连续的，具有和母材相同和更高的机械性能，并且获得致密性（容器能达到水密、气密、油密）,因而提高了产品结构的质量。5.焊接的材料厚度不受限制金属焊接的方法很多，同一种焊接方法也可采用多种焊接工艺，因而焊接的材料厚度一般不受限制。但是，金属焊接也有下列不足：(1)由于焊接是一个局部的、不均匀的加热，冷却或加压，所以焊后的金属易产生变形及应力。(2)焊接接头的材质要发生一定的变化。(3)焊接接头的裂纹在受力时，会有延伸倾向从而导致构件破坏。二、热切割的原理、分类热切割是利用热能使材料分离的方法。热切割方法的分类见图1-3按照金属热切割过程中加热采用的能源不同，大致可分为：采用气体火焰的热切割、采用气体放电的热切割、采用束流的热切割。(一）采用气体火焰热切割气体火焰热切割所需热量由氧化燃烧产生，氧化物或熔融物被切割氧流驱出的热切割方法。1.气割：采用气体火焰的热能将工件切口处预热到燃烧温度后，喷出高速切割氧流，使其燃烧并放出热量实施切割的方法。气体火焰有：氧——乙炔焰、氧——丙烷焰、氧——液化石油气焰等。2.氧熔剂切割氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利用它们的燃烧和造渣作用实现切刚的方法。氧熔剂切割有：金属粉末——火焰切割；金属粉末——培化切割；矿石粉末——火焰切割采用气体火焰热切割的方法还有：火焰气刨、火焰表面清理、火焰穿孔、火焰净化等。(二）采用气体放电热切割1.电弧——氧切割图1-3 热切割方法的分类电弧——氧切割是利用电强加切割氧进行切割的热切割方法。电弧在空心电极与工件之间燃烧，由电弧和材料燃烧时产生的热量使材料能通过切割氧进行连续燃烧，熔融物被切割氧排出，反应过程沿移动方向进行而形成切口。2.电弧——压缩空气气创电弧——压缩空气气创是利用电弧及压缩空气在表面进行切割的热切割方法。3.等离子弧切割：采用等离子弧的热能实现切割的方法。(1)转移电弧的等离子弧切割：转移电弧进行等离子弧切割时，工件处于切割电流回路内，故被切割的材料必须是导电的。(2)非转移电弧的等离子弧切割：非转移电弧进行等离子弧切割时，工件不须处于切割电流回路内，故可以切割导电的及不导电的材料。(三）采用束流的热切割1.激光切割：采用激光束的热能实现切割的方法。

(1)激光——燃烧切割激光——燃烧切制品利用激光束将适合于火焰切割的材料加热到燃烧状态而进行切割的方法，在加热部位含氧射流待材料加热至燃烧状态并给移动方向进行时，产生的氧化物被切割氧流聚走而形成切口(2)幽光——培化切割：激光——溶化切制是利用激光束将可络材料局部增化的切割方法，培化材料被气体（情性的或反应情性的气体）射流排出，在制形移动成工件（金属或非金属）进给时产生切口(3)激光——升华切割：激光——升华切制是利用激光束局部加热工件，使材料受热部位蒸发的切割方法。高度蒸发的材料受气体（压缩空气）时流及脚压的作用被驱出，在制形移动或工件进给时产生切口。2.电子束切割：电子束切制是利用电子束的能量将被切割材料培化，熔化物蒸发或靠重力流出面产生切第二节 焊接、气割安全生产的重要进行焊接、气割的工人要与易燃易爆的气体、各种等级的电流、电压的设备及压力容器等接触；在焊接、气割过程中还产生有害气体、金属蒸气和粉尘；电弧和气体火焰等热源都是高温，同时发射对人体有害的射线；有时需要在高空、随道深处、水面和水下作业，或者需要钻进密闭容器、锅炉、船舱、地沟或管道等独小的作业空间里等。如果在设备或操作管理上存在问题，就可能引起约伤、火灾、爆炸、触电、中毒以及其他各种不幸事故，这不仅直接影响焊接气割工人及其他工作人员的安全，而且给国家财产造成损失

由于焊接气割技术的应用非常广泛，几乎涉及到所有工业部门，同时随着我国科学技术和工农业生产的不断发展，焊制作业工人的队伍迅速增长

党和政府对焊割工人的安全健康一直非常重视。为了进一步贯彻执行安全生产方针，加强安全管理，以保证职工在生产过程中的安全和健康，促进生产的发展，国务院“关于加强企业生产中安全工作的几项规定”，以及全国安全生产会议决议中都明确指出，对于电气、起重、锅炉、受压容器、焊接等特种作业的操作工人，必须进行专门的安全操作技术训练，经过考试合格后，才能允许现场操作。国务院发布的“工厂安全卫生规程”、劳动部的“气瓶安全监察规程”以及《焊接与切割安全》国家标准（GB9448-1999)等，对焊接、气割的安全技术都作了明确的规定。为了进一步把特种作业人员安全技术培训、考核、复审工作规范化，国家有关部门先后发布了有关特种作业人员安全技术培训考核管理办法的法规及规定，如国家经贸委《特种作业人员安全技术培训考核管理办法）(1999年国家经济贸易委员会令第13号）、国家安全生产监督管理局（关于特种作业人员安全技术培训考核工作的意见》（安监管人字[2002]124号）、《安全生产培训管理办法》（2004年国家安全生产监督管理局第20号令）,对培训、考核和发证、复审都作了统一规定。

因此，各工厂企业要落实各项安全措施和组织措施，加强安全管理和安全技术培训，使广大焊接、气割作业工人了解和掌握安全操作技术，增强工作的责任心，这对实现安全生产将具有十分重要的意义。