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1、手工电弧焊教学 焊接的意义、应用和分类 焊接是用加热或加压，或加热又加压的方法 ，在使用或不使用填充金属的情况下，使两块 金属连接在一起的一种加工工艺方法。 焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造 技术，随着科学技术的发展，焊接技术越来越 受到各行各业的密切关注，广泛应用于机构、 冶金、电力、锅炉和压力容器。建筑、桥梁、 船舶、汽车、电子、航空航天、军工和军事装 备等生产部门。 焊接的分类： 焊接的分类方法很多，若按焊接过程中金属所处的状态 不同，可把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类，每 一类又包括许多焊接方法。 熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至融化状态而 不加压力完成的焊接方法。如气焊
2、、手工电弧焊等。 压焊是在焊接过程中，对焊件施加压力（加热或不加 热）以完成焊接的方法。如电阻焊、摩擦焊等。 钎焊是在焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料 作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料但低于母材熔点 的温度，利用液态钎料润湿母材，充填接头间隙并与母 材相互扩散实现连接焊件的方法。如软钎焊（加热温度 在450度以下如锡焊）硬钎焊（加热温度在450度以上如 铜焊）。其中手工电弧焊是目前应用最普遍的，也是 其他种类焊接方法的基础。 （一）电弧焊的特点 手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电 弧焊方法，简称手弧焊。其特点： 1、设备简单。 2、操作灵活方便。 3、能进行全位置焊接适合焊接多种
3、材料。 4、不足之处是生产效率低劳动强度大。 什么叫电弧？ 在两电极间的气体介质中强烈而持久的放电 现象称之为电弧，电弧放电时，一方面产生高 温，同时产生强光。手弧焊就是利用电弧产生 的高温熔化焊条和焊件，使两块分离的金属熔 合在一起，从而获得牢固的接头。 手弧焊是以焊条和焊件作为两个电极，被焊金属称为焊件或母材。 焊接时因电弧的高温和吹力作用使焊件局部熔化，在被焊金属上形 成一个椭圆形充满液体金属的凹坑，这个凹坑称为熔池。随着焊条 的移动熔池冷却凝固后形成焊缝。焊缝表面覆盖的一层渣壳称为熔 渣。焊条熔化末端到熔池表面的距离称为电弧长度。从焊件表面至 熔池底部距离称为熔透深度。如图所示： 焊接
4、时如何区分熔池和熔渣？ 焊接时，焊条垂直正下方最亮的部分是熔池，而暗红色，流动性较 好的液体是熔渣，应当注意的是熔渣不应该超前。 手弧焊的所用设备 手弧焊的主要设备是电焊机，电弧焊时所用的电焊机实际上就是一 种弧焊电源，按产生电流种类不同，这种电源可分为弧焊变压器（ 交流）和直流弧焊发电机及弧焊整流器（直流）。 用直流弧焊电源焊接时，由于正极和负极上的热量不同，所以分为 正接和负接两种方法。如图2所示。把焊条接负极，称为正接法； 反之称为负接法。焊接厚板时，一般采用直流正接法，这时电弧中 的热量大部分集中在焊件上，有利于加快焊件熔化，保证足够的熔 深。焊接薄板时，为了防止烧穿，常采用反接。 手
5、弧焊的工具 1） 焊接电缆：它是焊接专用电缆线，用紫铜制成，要求有一定的 截面积，良好的导电性、绝缘性和柔软性。作用是传导电流。 2）焊钳：它作用是夹持焊条和传导电流。 3）面罩：它的作用是保护眼睛和面部，以免弧光的灼伤。 4）刨锤；用以清掉覆盖在焊缝上的焊渣。 电焊条 1、焊条的组成和作用 焊条由焊芯（金属芯）和药皮组成 1）焊芯是焊接专用的金属丝，是组成焊缝金属的主要材料。焊接 时焊芯的主要作用：一是作为一个电极起传导电流和引燃电弧的作 用。二是熔化后作为填充金属与熔化后的母材一起形成焊缝。为了 保证焊缝质量，对焊缝金属的化学成分有较严格的要求。因此，焊 芯都是专门冶炼的，碳、硅含量较低，
6、硫、磷含量极少。 焊条的直径用焊芯的直径表示，焊条直径的规格有1.6、2.5、 3.2、4、5、6毫米几种，长度200-550毫米不等。而我们 常用焊条直径为3.2、 4两种。 ）在手工电弧焊时焊条中的药皮的主要作用是： 机械保护作用：利用药皮熔化后释放出的气体和形成的的熔 渣隔离空气，防止有害气体侵入融化金属。 冶金处理作用：去处有害杂质（如氧、氢、硫、磷）和添加 有益的合金元素，使焊缝获得合乎要求的化学成分和机械要求。 改善焊接工艺性能：使电弧燃烧稳定，飞溅少，焊缝成型好 ，易脱渣等。 2、电焊条的分类 1）根据焊条药皮的性质不同，焊条可以分为酸性焊条和碱 性焊条两大类。酸性焊条能交直流两
7、用，焊接工艺性能较好，但焊 缝的力学性能，特别是冲击韧度较差，适用于一般低碳钢和强度较 低的低合金结构钢的焊接，是应用最广的焊条。碱性焊条脱硫、脱 磷能力强，药皮有去氢作用。焊接接头含氢量很低，故又称为低氢 型焊条。碱性焊条的焊缝具有良好的抗裂性和力学性能，但工艺性 能较差，一般用直流电源施焊，主要用于重要结构（如锅炉、压力 容器和合金结构钢等）的焊接。 2）按焊条的用途不同，焊条可分为结构钢焊条（碳钢焊条及 低合金焊条）、不锈钢焊条、铸铁电焊条、耐热钢电焊条、低温电 焊条、堆焊焊条、铜和铜合金、镍和镍合金、铝及铝合金焊条等， 其中结构钢焊条应用最广。 （四）手工电弧焊技术 1、电焊机的接线方
8、法如图4 2、电孤的引燃方法 手工电弧焊的引燃方法是采用接触法。具体应用时又可 分为划擦法和敲击法两种。划擦法引弧动作似划火柴， 对初学者来说易于掌握，但容易损坏焊件表面。敲击法 引弧由于焊条端部与焊件接触时处于相对静止的状态， 操作不当，容易造成焊条粘住焊件。此时，只要将焊条 左右摆动几下就可以脱离焊件。 3、运条 电弧引燃后，迅速将焊条提起24毫米进行焊接，焊接 时应有三个基本动作： 1）焊条中心向熔池逐渐送进，以维持一定的弧长，焊 条的送进速度应与焊条熔化的速度相同。否则会产生断 弧或焊条与焊件粘连现象。 2）焊条的横向摆动，以获得一定的焊缝宽度。 3）焊条沿焊接方向逐渐移动，移动速度的
9、快慢影响焊 缝的成型。 、手工电弧常用的运条方法： ）直线形运条法 由于焊条 不作横向摆动，电弧较稳定能获得较大的 熔深，但焊缝的宽度较窄。 2）锯齿形运条法 锯齿形运 条法是焊条端部要作锯齿形摆动。并在两 边稍作停留（但要注意防止咬边）以获得 合适的熔宽。 3）环形运条法 环形运条法 是焊条端部要作环形摆动。 5、焊缝的起头和收尾 1）焊缝的起头 焊缝的起头就是指开始焊接的部分，由于引弧后不可 能迅速使这部分金属温度升高。所以起点部分的熔深较 浅，焊缝余高较高。为了减少这种现象，可以采用较长 的电弧对焊缝的起头处进行必要的预热，然后适当地缩 短电弧的长度再转入正常焊接。 2）焊缝的收尾 焊缝
10、的收尾时由于操作不当往往会形成弧坑，降低焊 缝的强度，产生应力集中或裂纹。为了防止和减少弧坑 的出现，焊接时通常采用三种方法： 划圈收弧法，适合于厚板焊接的收尾。 反复断弧收尾法，适合于薄板和大电流焊接的收尾。 回焊收弧法，适合于碱性焊条的收尾。 （五）焊接工艺参数 焊接工艺参数（也称焊接规范）。手工电弧焊的工艺参数通常包 括焊条类型及直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊接角度。 、焊条直径的选择 为了提高生产效率，应尽可能地选用大直径的焊条，但是焊条直 径大往往会造成未焊透和焊缝成型不良。焊条直径的选择通常可以 从以下几个方面考虑： ）焊件的厚度，厚度较大的焊件应选用较大直径的焊条。 ）焊
11、缝的位置，平焊时应选用较大直径的焊条。立焊、横焊、 仰焊时为减小热输入，防止熔化金属下淌，应采用小直径焊条并配 合小电流焊接。 3）焊接层数，多层焊时为保证根部焊透 ，第一层焊道应采用 小直径焊条焊接，以后各层可以采用较大直径焊条焊接，以提高盛 产率。 4）接头形式，搭接接头、T形接头多用作非承载焊缝，为提高 生产效率应采用较大直径的焊条。 2、焊接电流的选择 增大焊接电流能提高生产效率。使熔深增大，但电流过 大易造成焊缝咬边和烧穿等缺陷，降低接头的机械性能 。焊接时，焊接电流的选择可以从以下几个方面考虑： ）根据焊条直径和焊件厚度选择。焊条直径越大，焊 件越厚，要求焊接电流越大。平焊低碳钢时
12、，影响焊接 电流的主要因素是焊条直径和焊缝位置。焊接电流大小 ，通常按经验公式计算： I =K d 式中： I 焊接电流 ； K经验系数，（一般为3050）；D 焊条直径 ，mm。 平焊时，取较大值；其他位置焊缝的焊接，取较小 值。在使用碱性焊条时焊接电流比使用酸性焊条小些。 ）根据焊接位置的选择。在焊条直径一定的情况下,平 焊位置要比其它位置焊接时选用的焊接电流大。 、电弧电压的选择（电弧长度的选择） 电弧电压的大小是由弧长来决定。电弧长则 电压高，电弧短则电压低。在焊接过程中应采 用不超过焊条直径的短电弧。否则会出现电弧 燃烧不稳、保护不好，飞溅大，熔深小，还会 使焊缝产生未焊透、咬边和气
13、孔等缺陷。 4、焊接速度 单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度。 焊接速度过快或过慢都将影响焊缝的质量。焊 接速度过快，熔池温度不够，易造成未焊透、 未融合和焊缝过窄等现象。若焊接速度过慢， 易造成焊缝过厚、过宽或出现焊穿等现象。掌 握合适的焊接速度有两个原则：一是保证焊透 ，二是保证要求的焊缝尺寸。 、焊条角度的选择 焊缝的接头形式、空间位置及坡口 （一） 焊缝的接头形式 手工电弧焊的接头形式有对接、搭接、角接和T形 接四种，如图5所示： （二）焊缝的空间位置 按焊缝的空间位置不同可分为： 、平焊：水平面的焊接；如图6(a) 、立焊：垂直平面，垂直方向上的焊接；如图6(b) 、横焊：垂直平面
14、，水平方向上的焊接；如图6(c) 、仰焊：倒悬平面，水平方向上的焊接。如图6(d) （三）坡口 对接接头是应用最多的接头形式。当被焊工件较薄（板 厚小于6毫米）时，在焊接接头处只要留有一定间隙就 能保证焊透。当焊件厚度大于6毫米时，为了保证能焊 透按板厚的不同，需要在接头处开处一定形状的坡口。 对接接头常见的坡口形状如图7所示。 4、常见的焊接缺陷及其产生的原因 在焊接过程中，由于焊接规范选择、焊前准备和操作不当，会 产生各种焊接缺陷，常见的有： （一）焊缝尺寸不符合要求 主要是指焊缝过高或过低、过宽或过窄及不平滑过渡的现象 。产生的原因是： 、焊接坡口不合适。 、操作时运条不当。 、焊接电流
15、不稳定。 、焊接速度不均匀。 、焊接电弧高低变化太大。 （二）咬边 主要是指沿焊缝的母材部位产生的沟槽或凹陷。产生的原因 是： 1、工艺参数选择不当，如电流过大、电弧过长。 2、操作技术不正确，如焊条角度不对，运条不适当。 （三）夹渣 主要是指焊后残留在焊缝中的熔渣。产生的原因是： 1、焊接材料质量不好。 2、接电流太小，焊接速度太快。 （四）弧坑 主要是指焊缝熄弧处地低洼部分。产生的原因是：操作时熄弧 太快，未反复向熄弧处补充填充金属。 （五）焊穿 主要是指熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。产生的 原因是： 1、焊件装配不当，如坡口尺寸不合要求，间隙过大。 2、焊接电流太大。 3、焊接
16、速度太慢。 4、操作技术不佳。 （六）气孔 主要是指熔池中的气泡凝固时未能逸出而残留下来所形成的 空穴。产生的原因是： 1、焊件和焊接材料有油污、铁锈及其它氧化物。 2、焊接区域保护不好。 3、焊接电流过小，弧长过长，焊接速度过快。 5、手工电弧焊安全技术 在焊接时要与电、可燃及易爆的气体、易燃的液体 、有毒有害的烟尘、电弧光的辐射、焊接热源的高温等 接触。若不遵守安全操作规程，就可能引起触电、灼伤 、火灾、爆炸和中毒等事故。 （一）预防触电的安全知识 1、弧焊设备的外壳必须接地，而且接地线 应牢靠，以免由于漏电而造成触电事故。 2、弧焊设备的初级接线、修理和检查应有电工进行 焊工不可私自随便拆修。次级接线由焊工进行 连接。 3、推拉电源闸刀时应戴好干燥的皮手套。 4、焊钳应有可靠的绝缘。中断工作时，焊钳应放在 安全的地方，防止焊钳与焊件之间产生短路而 烧坏焊机。 5、焊接时工作服，手套、绝缘鞋应保持干燥。 6、在容器或狭小的
