第5章焊條電弧焊

1、基基 本本 要要 求求 了解了解焊條電弧焊的原理及特點(diǎn)。 掌握掌握常用弧焊電源的類型及對(duì)弧焊設(shè)備的要求。 了解了解焊條電弧焊的輔助工具。 掌握掌握焊條電弧焊工藝的特點(diǎn)及工藝參數(shù)的選擇。 掌握掌握焊條電弧焊的基本操作技術(shù)。重重 點(diǎn)點(diǎn) 常用弧焊電源的類型及對(duì)弧焊設(shè)備的要求 焊條電弧焊工藝的特點(diǎn)及工藝參數(shù)的選擇 焊條電弧焊的基本操作技術(shù)一、焊條電弧焊的基本原理一、焊條電弧焊的基本原理 焊條電弧焊通常用英文簡(jiǎn)稱SMAW(Shielded Metal Arc Welding)表示。是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。 焊條電弧焊的過程如圖所示：目的與要求：了解焊條電弧焊的原理和特點(diǎn)及其適用范圍。目的與

2、要求：了解焊條電弧焊的原理和特點(diǎn)及其適用范圍。 二、焊條電弧焊的特點(diǎn)二、焊條電弧焊的特點(diǎn) 1、焊條電弧焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：、焊條電弧焊具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。 設(shè)備簡(jiǎn)單，不受焊縫空間位置、接頭 形式及操作場(chǎng)合的限制。 （2）對(duì)焊接接頭的裝配要求低。 （3）可焊材料廣，常用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。 2、焊條電弧焊具有以下缺點(diǎn)：、焊條電弧焊具有以下缺點(diǎn)： （1）生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 （2）焊縫質(zhì)量依賴性強(qiáng)。 弧焊工藝要求焊接電源的特點(diǎn)弧焊工藝要求焊接電源的特點(diǎn)保證引弧容易；保證引弧容易；保證電弧穩(wěn)定；保證電弧穩(wěn)定；保證焊接規(guī)范穩(wěn)定；保證焊接規(guī)范穩(wěn)定；具有足夠?qū)挼暮附右?guī)范調(diào)節(jié)范

3、圍。具有足夠?qū)挼暮附右?guī)范調(diào)節(jié)范圍。目的與要求目的與要求掌握焊條電弧焊設(shè)備的種類、性能特點(diǎn)。掌握焊條電弧焊設(shè)備的種類、性能特點(diǎn)。了解常用工具的選與使用。了解常用工具的選與使用。一、對(duì)焊條電弧焊設(shè)備的要求（難點(diǎn)）一、對(duì)焊條電弧焊設(shè)備的要求（難點(diǎn)） 1、對(duì)外特性形狀的要求、對(duì)外特性形狀的要求 陡降的外特性陡降的外特性 (1) 電源： 對(duì)負(fù)載提供電能的裝置?；『鸽娫词菍?duì)焊接電弧提供電能的裝置。 (2) 電源外特性： 電源內(nèi)部參數(shù)一定的情況下，改變負(fù)載時(shí)，電源輸出的電壓的穩(wěn)定值Uy與輸出的電流的穩(wěn)定值Iy之間的關(guān)系曲線Uy = f(Iy) 稱為電源的外特性。直流時(shí)，Uy和Iy為平均值， 交流電源則為有效

4、值。陡降特性穩(wěn)定，但短路電流 小，不利于引弧，提出外拖 特性焊接電源。2、對(duì)空載電壓的要求、對(duì)空載電壓的要求 交流交流5570V 直流直流4585V (1) 電源空載電壓的要求： 保證引弧容易：引弧時(shí)，需要焊條或焊絲與工件接觸，因兩者之間往往存在銹污等雜質(zhì)，需要高的空載電壓擊穿接觸面，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；電離在初始階段需要高的電場(chǎng)。 保證電弧穩(wěn)定燃燒：U0(1.82.25)Uf。 保證電弧的功率穩(wěn)定性：2.5U0/Uf 1.57。 經(jīng)濟(jì)性：材料多、質(zhì)量大、效率低。 保證人身安全。 (2)規(guī)則： 在保證引弧容易和電弧穩(wěn)定的條件下，采用盡可能低的空載電壓。 交流弧焊電源：U0=5570V 直流弧焊電源：U0

5、=4585V 一般規(guī)定空載電壓不得超過100V，特殊情況下，要超過100V，必須具有自動(dòng)防觸電裝置。3、對(duì)電流調(diào)節(jié)特性的要求、對(duì)電流調(diào)節(jié)特性的要求 (a) 電流比較小，空載電壓比較低，調(diào)節(jié)不理想， 主要是小電流時(shí)，空載電壓低，不易引弧和保 證電弧穩(wěn)定燃燒。 (b) 空載電壓不變，依靠調(diào)節(jié)陡降程度來調(diào)節(jié)電流， 效果比較好。 (c) 空載電壓隨著電流的增大而減小。4、對(duì)動(dòng)特性要求、對(duì)動(dòng)特性要求 （動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性）（動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性） (1) 動(dòng)特性： 電弧負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，焊接電源輸出電 壓和電流的響應(yīng)過程?？梢杂没『鸽娫磁c時(shí) 間的關(guān)系表征，他表明焊接電源對(duì)負(fù)載的瞬 態(tài)改變的適應(yīng)能力。 (2) 動(dòng)特性好：

6、 引弧、重新引燃電弧容易、穩(wěn)定、飛濺少。二、常用焊條電弧焊機(jī)簡(jiǎn)介（重點(diǎn)）二、常用焊條電弧焊機(jī)簡(jiǎn)介（重點(diǎn)） 1、弧焊變壓器（交流弧焊機(jī)）（、弧焊變壓器（交流弧焊機(jī)）（BX系列系列） 動(dòng)鐵(芯)式； 動(dòng)圈(繞組)式； 抽頭式。2、直流弧焊發(fā)電機(jī)、直流弧焊發(fā)電機(jī)（AX系列） （已淘汰）直流弧焊發(fā)電機(jī)是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)弧焊發(fā)電機(jī)組成的機(jī)組。特點(diǎn)：耗電量大，用材料多，噪音。國(guó)家規(guī)定停止生產(chǎn)該類焊機(jī)。3 3、弧焊整流器、弧焊整流器 (1)硅弧焊整流器（ZXG系列） 硅弧焊整流器是一種直流弧焊電源,它以硅二極管作為整流元件,將交流電整流成直流電.雖然最早使用的直流弧焊電源是直流弧發(fā)電機(jī).但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的

7、發(fā)展,到了50年代,具有優(yōu)越性能的大容量硅二極管問世,使硅弧焊整流器應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生,它與直流弧焊發(fā)電機(jī)相比有以下優(yōu)點(diǎn):易造好修,節(jié)省材料、減輕重量、降低成本、提高效率。易于獲得不同形狀的外特性，以滿足不同焊接工藝的要求。噪聲小。由于它具有以上的優(yōu)越性，曾成為直流弧焊發(fā)電機(jī)的部分替代產(chǎn)品。降壓降壓獲得下降外特性特性獲得下降外特性特性整流整流改善控制動(dòng)特性改善控制動(dòng)特性（2）晶閘管式弧焊整流器（）晶閘管式弧焊整流器（ZX5系列）系列）主要特點(diǎn)： 動(dòng)特性好（電磁慣性?。?控制性好（小功率控制大功率） 節(jié)能（空載電壓低，無機(jī)械損耗） 省材料 噪音小 設(shè)備復(fù)雜4、弧焊逆變器（、弧焊逆變器（ZX7系列）系列）四

8、者的性能特點(diǎn)比較補(bǔ)充：弧焊電源的選擇與正確使用特點(diǎn)：特點(diǎn)： 省料、質(zhì)量輕、體積?。簜鹘y(tǒng)弧焊電源用工頻傳送電能，而逆變電機(jī)使用幾千到幾萬Hz的頻率傳送電能。制作變壓器的用料與頻率成反比，因而逆變電機(jī)的重量為普通電機(jī)的1/5到1/10，體積為原來的1/3左右。 高效節(jié)能：變壓器處于開關(guān)狀態(tài)，變壓器采用鐵損小的材料。從而效率高，可達(dá)80-90%；主電路有電容，從而功率因數(shù)高。 改善工藝性能：工作頻率高，需要的濾波電感小，電磁慣性小，動(dòng)特性好?？梢赃M(jìn)一步逆變。三、焊條電弧焊所用工具三、焊條電弧焊所用工具1、電焊鉗、電焊鉗(300A、 500A兩種，要求絕緣隔熱)2、面罩、面罩/護(hù)目鏡護(hù)目鏡3 3、焊條

9、保溫筒、焊條保溫筒( (低氫型焊條使用); ); 4 4、焊縫尺、焊縫尺; ;5 5、渣錘、渣錘; 6; 6、鋼絲刷、鋼絲刷; 7; 7、氣鏟、角磨機(jī)；、氣鏟、角磨機(jī)；8 8、接地夾鉗；、接地夾鉗； 9 9、焊接電纜。、焊接電纜。一、焊接接頭形式、坡口和焊縫一、焊接接頭形式、坡口和焊縫 1、接頭形式、接頭形式 目的與要求：了解并掌握焊條電弧焊工藝的內(nèi)容、工藝參數(shù)與措施的制定。目的與要求：了解并掌握焊條電弧焊工藝的內(nèi)容、工藝參數(shù)與措施的制定。 (a)(a)對(duì)接接頭：對(duì)接接頭： 兩焊件端面相對(duì)平行的接頭。(b)(b)角接街頭：角接街頭： 兩鋼板端面構(gòu)成大于30而小于135夾角的接頭。(c)T(c)

10、T型接頭：型接頭： 一焊件表面與另一焊件面構(gòu)成直角或近似直角的接頭。(d)(d)搭接街頭搭接街頭： 兩鋼板部分重疊構(gòu)成的接頭。2、坡口：焊透、坡口：焊透 調(diào)熔合比調(diào)熔合比3、焊縫的空間位置、焊縫的空間位置 其表示法參見GB/T324-1988二、焊接工藝參數(shù)及選擇（重點(diǎn)、難點(diǎn)）二、焊接工藝參數(shù)及選擇（重點(diǎn)、難點(diǎn)） 焊接工藝參數(shù)的內(nèi)容；、U、V焊件厚度焊件厚度/234561213焊條直徑焊條直徑/ 23.23.244546 在板厚相同的條件下，平焊位置的焊接所選用的焊條直徑應(yīng)比其他位置大一些，立焊、橫焊和仰焊應(yīng)選用較細(xì)的焊條，一般不超過4.0。第一層焊道應(yīng)選用小直徑焊條焊接，以后各層可以根據(jù)焊件

11、厚度選用較大直徑的焊條。T形接頭、搭接接頭都應(yīng)選用較大直徑的焊條。1、焊條直徑、焊條直徑：2.0、3.2、4.0mm （原則：能大則大效率高） 焊條直徑是指焊芯直徑.它是保證焊接質(zhì)量和效率的重要因素。焊條直徑一般根據(jù)焊件厚度選擇；同時(shí)還要考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)，對(duì)于重要結(jié)構(gòu)還要考慮焊接熱輸入的要求。一般情況下，焊條直徑與焊件厚度之間的參考數(shù)據(jù)見下表。2、焊接電源種類和極性的選擇、焊接電源種類和極性的選擇 用交流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定性差。采用直流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，柔順、飛濺少，但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流弧焊電源。用小電流焊接薄板時(shí)，也常用直流弧焊電

12、源，因?yàn)橐”容^容易，電弧比較穩(wěn)定。 低氫型焊條用直流電源焊接時(shí)，一般要用反接，因?yàn)榉唇拥碾娀”日拥姆€(wěn)定。焊接薄板時(shí)，焊接電流小，電弧不穩(wěn)，因此焊接薄板時(shí)，不論用堿性焊條還是用酸性焊條，都選用直流反接。3、焊接電流的選擇、焊接電流的選擇 選擇焊接電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊接位置和層數(shù)等因素綜合考慮。如果焊接電流過小會(huì)使電弧不穩(wěn)，造成未焊透、夾渣以及焊縫成形不良等缺陷。反之，焊接電流過大易產(chǎn)生咬邊、焊穿、增加焊件變形和金屬飛濺量，也會(huì)使焊接接頭的組織由于過熱而發(fā)生變化。所以，焊接時(shí)要合理選擇焊接電流。4、焊縫層數(shù)的選擇、焊縫層數(shù)的選擇 在焊件厚度較大時(shí)，往往需要進(jìn)

13、行多層焊。對(duì)于低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金鋼的多層焊時(shí)，第層焊縫厚度過大時(shí)，對(duì)焊縫金屬的塑性（主要表現(xiàn)在冷彎上）有不利影響。因此，對(duì)質(zhì)量要求較高的焊縫，每層厚度最好不大于45mm。 焊接層數(shù)主要根據(jù)焊件厚度、焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來確定，可作如下近似估算： n =/d 式中， n為焊接層數(shù)； 為焊件厚度（mm）； d為焊條直徑（mm）。5、電弧電壓與焊接速度的控制、電弧電壓與焊接速度的控制 焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度來決定：電弧長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電弧電壓就越高；電弧長(zhǎng)度越短，電弧電壓就越低。在焊接過程中，應(yīng)盡量使用短弧焊接。立焊、仰焊時(shí)弧長(zhǎng)應(yīng)比平焊更短些，以利于熔滴過渡，防止熔化金屬下

14、滴。堿性焊條焊接時(shí)應(yīng)比酸性焊條弧長(zhǎng)短些，以利于電弧的穩(wěn)定和防止氣孔產(chǎn)生。 焊接過程中，焊接速度應(yīng)當(dāng)均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時(shí)還要使焊縫寬度和余高符合設(shè)計(jì)要求。如果焊接速度過快，熔化溫度不夠，易造成未熔合、焊縫成形不良等缺陷；如果焊接速度過慢，使高溫停留時(shí)間增長(zhǎng)，熱影響區(qū)寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，力學(xué)性降低，同時(shí)使焊件變形量增大。當(dāng)焊接較薄焊件時(shí)，易形成燒穿。 焊接速度直接影響焊接生產(chǎn)率，所以應(yīng)該在保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上采用較大的焊條直徑和焊接電流，同時(shí)根據(jù)具體情況適當(dāng)加快焊接速度，以提高焊接生產(chǎn)率。 焊接參數(shù)對(duì)熱影響區(qū)的大小和性能有很大的影響。采用小的焊接參數(shù)，如降低焊接電流

15、，增大焊接速度等，都可以減小熱影響區(qū)的尺寸。不僅如此，從防止過熱組織和晶粒細(xì)化角度看，也是采用小參數(shù)比較好。三、焊條電弧焊的基本操作技術(shù)三、焊條電弧焊的基本操作技術(shù) 1、引弧、引弧 (1)劃擦法： 先將焊條對(duì)準(zhǔn)焊件，再將焊條像劃火柴似的在焊件表面輕輕劃擦，引燃電弧，然后迅速將焊條提起2-4mm，并使之穩(wěn)定燃燒。 (2) 直擊法： 將焊條末端對(duì)準(zhǔn)焊件，然后手腕下彎，使焊條輕微碰一下焊件，再迅速將焊條提起24mm，引燃電弧后手腕放平，使電弧保持穩(wěn)定燃燒。這種引弧方法不會(huì)使焊件表面劃傷，又不受焊件表面大小、形狀的限制, 所以是在生產(chǎn)中主要采用的引弧方法。但操作不易掌握，需提高熟練程度。 2運(yùn)條運(yùn)條

16、運(yùn)條是焊接過程中最重要的環(huán)節(jié)，它直接影響焊縫的外表成形和內(nèi)在質(zhì)量。電弧引燃后，一般情況下焊條有三個(gè)基本運(yùn)動(dòng)： 朝熔池方向逐漸送進(jìn)；沿焊接方向逐漸移動(dòng)；橫向擺動(dòng)。常用的運(yùn)條方法 ： (1) 直線形運(yùn)條法(2) 直線往復(fù)運(yùn)條法(3) 鋸齒形運(yùn)條法(4) 月牙形運(yùn)條法 (5) 三角形運(yùn)條法 (6) 圓圈形運(yùn)條法運(yùn)條的基本動(dòng)作運(yùn)條的基本動(dòng)作3焊縫收尾焊縫收尾 焊縫收尾時(shí)，為了不出現(xiàn)尾坑，焊條應(yīng)停止向前移動(dòng)，而采用劃圈收尾法或反復(fù)斷弧法等自下而上地慢慢拉斷電弧，以保證焊縫尾部成形良好。 (1) 劃圈收尾法： 焊條移至焊道的終點(diǎn)時(shí)，利用手腕的動(dòng)作做圓圈運(yùn)動(dòng)，直到填滿弧坑再拉斷電弧。該方法適用于厚板焊接，用

17、于薄板焊接會(huì)有燒穿危險(xiǎn)。(2) 反復(fù)斷弧法： 焊條移至焊道終點(diǎn)時(shí)，在弧坑處反復(fù)熄弧、引弧數(shù)次，直到填滿弧坑為止。該方法適用于薄板及大電流焊接，但不適用于堿性焊條，否則會(huì)產(chǎn)生氣孔。(3)轉(zhuǎn)移收尾法： 焊條移到焊縫終點(diǎn)時(shí)，在弧坑處稍作停留，將電弧慢慢拉長(zhǎng)，引導(dǎo)焊縫邊緣的母材坡口內(nèi)。適用于堿性焊條，在焊條的更換，臨時(shí)停弧時(shí)常用。四、單面焊雙面成形操作技術(shù)四、單面焊雙面成形操作技術(shù) (1) (1) 特點(diǎn)特點(diǎn) 一般用在V形坡口對(duì)接焊。 斷弧法是通過電弧的不斷引燃和熄滅來控制熔池的溫度和熔池形狀，達(dá)到單面焊雙面成形的目的； 連弧法則是在一底層焊條焊接過程中不存在人為地熄弧，通過選擇適當(dāng)?shù)暮附庸に噮?shù)、運(yùn)條

18、方法、焊條角度來控制熔池溫度及熔池形狀，達(dá)到單面焊雙面成形的目的。 (2) (2) 機(jī)理機(jī)理 滲透成形是在坡口無間隙或間隙很小時(shí)采用壓低電弧直線形運(yùn)條法。 穿透成形是在坡口、間隙和鈍邊合適的情況下，采用鋸齒形或月牙形短弧運(yùn)條法，使焊道前方始終保持穿透的熔孔，坡口兩側(cè)母材金屬和填充金屬熔化后均勻地?cái)嚢璩扇鄢?。圖5-13 單面焊雙面成形機(jī)理a)滲透成形焊縫 b) 穿透成形焊縫五、管道立向下焊接技術(shù)五、管道立向下焊接技術(shù) (1) (1) 特點(diǎn)特點(diǎn) 在焊接結(jié)構(gòu)中的立焊位置，焊接時(shí)用立向下焊條，由上向下運(yùn)條進(jìn)行施焊的一種操作方法。 (2) (2) 操作方法操作方法 1.1.底層焊底層焊 指焊接底層第一層

19、焊道。焊接時(shí)從管頂中部略超過中心線510mm處起焊，從坡口表面上引弧，然后將電弧引至起焊處。電弧在起焊處稍作停留，待鈍邊熔透后沿焊縫直拖向下，采用短弧操作。 2.2.熱焊熱焊 與底層焊時(shí)間間隙不宜太長(zhǎng),焊條直徑可與底層焊時(shí)相同或略大，運(yùn)條時(shí)一般直拖向下或稍作擺動(dòng)，但擺動(dòng)時(shí)電弧長(zhǎng)度要適中，保持短弧焊接，焊條傾角與底層焊時(shí)相同。 3.3.填充焊填充焊 是為蓋面焊接打基礎(chǔ)的，焊道均勻、飽滿，兩側(cè)熔合良好且不能破壞坡口。焊條直徑和焊接電流可大些。采用直線運(yùn)條或稍作擺動(dòng)，保持短弧焊接。 4.4.蓋面焊蓋面焊 焊條直徑可與填充焊道時(shí)相同或更大，但焊接電流不宜太大。采用直線稍加擺動(dòng)運(yùn)條，擺動(dòng)幅度要適當(dāng)，以壓兩側(cè)坡口1.52.0為宜。收弧時(shí)，焊條要慢慢抬起，以保證焊道均勻過渡。六、焊條電弧焊的特殊方法六、焊條電弧焊的特殊方法 1.1.重力焊重力焊 重力焊(Gravity Welding)是高效鐵粉焊條和重力焊機(jī)架相結(jié)合的一種半機(jī)械化焊接方法。 將重力焊條的引弧端對(duì)準(zhǔn)焊件接縫，另一端夾持在可滑動(dòng)夾具上，引燃電弧后，隨著電弧的燃燒，焊條靠重力下降進(jìn)行焊接。 圖5-16 重力焊機(jī)架示意圖1-定位棒 2-滑軌 3-支架 4-電纜 5-