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1、手工电弧焊 与 CO2气体保护焊,绪论,一、焊接与焊接方法 1、焊接焊接就是通过适当的手段，使两个分离的固体产生原子（分子）间结合而连成一体的方法 2、焊接方法及分类,固相焊熔化焊钎焊,基本焊接方法,电阻对焊 冷压焊 超声波焊 爆炸焊 锻焊 扩散焊,电弧焊气焊电子束焊 铝热焊 激光焊 电阻焊 电渣焊,烙铁钎焊 感应钎焊 炉中钎焊 盐浴钎焊 电子束钎焊,熔化极非熔化极,手工电弧焊 埋弧焊 氩弧焊（熔化极） CO2焊 螺柱焊,钨极氩弧焊 原子氢焊 等离子弧焊,氢氧气焊 氧乙炔气焊 氧液化石油气焊,二、手工电弧焊,手工电弧焊（简称手弧焊）是以手工操作的焊条和被焊接的工件做为两个电极，利用焊条与焊件之
2、间的电弧热量熔化金属进行焊接的方法。 1、手工电弧焊原理焊接过程：手工电弧焊由焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条、焊件、电弧构成回路，焊接时采用焊条和工件接触引燃电弧，然后提起焊条并保持一定距离，在焊接电源提供合适电弧电压和焊接电流下电弧稳定燃烧，产生高温，焊条和焊件局部加热到融化状态。焊条端部熔化的金属和被熔化的焊件金属熔合在一起，形成熔池。在焊接中，电弧随焊条移动，熔池中的液态金属逐步冷却结晶后便形成焊缝，两焊件被焊接在一起。,手工电弧焊焊接过程,在焊接中，焊条的焊芯熔化后以熔滴的形式向熔池过渡，同时焊条涂层产生一定量气 体和液态熔渣。产生的气体充满在电弧和熔池周围，隔绝空气。液态熔渣比液态金
3、属密 度小，浮在熔池上面，从而起到保护熔池作用。熔池内金属冷却凝固时熔渣也随之凝固 形成焊渣覆盖在焊缝表面，防止高温的焊缝金属被氧化，并且降低焊缝的冷却速度。在 焊接过程中，液态金属与液态熔渣和气体间进行脱氧、去硫、去磷、去氢等复杂的冶金 反应，从而使焊缝金属获得合适的化学成分和组织。,2、电弧引燃方法,电弧引燃的两种方法：一是高频高压引弧法，主要用于钨极惰性气体保护焊中；二是接触短路引弧法，用于手工电弧焊中，接触短路引弧法的过程见下图。,3、焊接电弧的稳定性,影响焊接稳定性的因素： 1）焊工操作技术：如焊接操作中电弧长度控制不当，将会产生断弧； 2）弧焊电源：a弧焊电源特性，符合电弧燃烧的要
4、求时，稳定性好，反之则差；b弧焊电源的种类。直流焊接电源比交流弧焊电源的电弧稳定性好；c弧焊电源的空载电压。越高引弧越容易，电弧燃烧的稳定性越好，但空载电压过高时对焊工人身安全不利。 3）焊接电流：焊接电流大，电弧温度高，电弧燃烧越稳定； 4）焊条涂层：焊条涂层中含电离电位较低的物质（如钾、钠、钙的氧化物）越多，气体电离程度越好，导电性越强，则电弧燃烧越稳定； 5）电弧长度：电弧长度过短，容易造成短路；过长就会产生剧烈摆动，破坏焊接电弧稳定性，而且飞溅大； 6）焊接表面状况、气流、电弧偏吹等：表面不清洁，气流，大风，电弧偏吹等都会降低电弧燃烧稳定性。,4、电焊条（带有涂层的供手工电弧焊使用的熔
5、化电极）,由焊芯和涂层组成，头部为引弧端，尾部为夹持端，有一段无涂层的裸焊芯，便于焊钳夹持和利于导电，见右图,1）焊芯：被涂层覆盖的金属芯，作用是导电，产生电弧，溶化后做为填充金属 与被熔化的母材融合形成焊缝 2）涂层：压涂在焊芯表面上的涂料层称为涂层（又称药皮）其作用有：保护作用、冶金作用、改善焊接工艺性能其成分有：稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀释剂、粘结剂以及 增塑剂,5、焊接工艺与工艺技术,1)常见的弧焊变压器见右图,2)焊接接头、坡口和焊缝,a）焊接接头（用焊接的方法连接的接头叫焊接接头） 如图所示，焊接接头由三部分组成：焊缝、熔合区和热影响区 焊缝是工件经焊接后形成的结合
6、部分， 通常由熔化的母材和焊材组成。热影响 区是焊接过程中未熔化，但因受焊接热 量影响而发生金相组织和力学性能变化 的区域。熔合区介于焊缝和热影响区中 间，是焊缝和母材交接过渡的区域，它刚好加热到熔点和凝 固温度区间，处于半熔化状态的部分。,b）焊接接头的形式,焊接接头的形式很多，其基本形式可分为四种：对接接头、角接接头、搭接接头和T型接头，如图。其他类型的接头有十字接头、端接接头、斜对接接头、卷边接头、套管接头锁底对接接头等,（1）对接接头：两焊件表面构成大于或等于135度，小于或等于180度夹角的接头称为对 接接头，它是各种焊接结构中采用最多的一种接头形式。对接接头的盈利集中相对较小， 能
7、承受较大载荷。 （2）角接接头：两焊件表面间构成大于30度，小于135度的接头称为角接接头，这种接头 承载能力很差，一般用于不重要的焊接结构或箱形物体上。 （3）搭接接头：两焊件部分重叠放置构成的接头称搭接接头。搭接接头应力分布不均匀， 承载能力较低，但是由于搭接接头焊前准备和装配工作简单，焊后横向收缩量也较小，因 此在焊接结构中仍然得到应用。 (4）T型接头：一焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头称T型接头。其 承载能力低，应力分布不均匀，但能承受各个方向力和力矩，在生产中应用也很普遍,c)焊接坡口的形式,根据设计和工艺的需要，在焊件待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽，称
8、为坡口。利用机械、火焰或电弧等方法加工坡口的过程称为开坡口。 坡口的形式很多，基本形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口和U形坡口，如图：,d)焊缝,根据不同的分类方法焊缝具有不同的形式。通常情况下，焊缝是以所在的空间位置，结合形式和焊缝连续情况进行分类的。 根据焊缝所在的空间位置的不同，焊缝可分为平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝四种形式，对相应空间位置的焊缝的焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊，如图：,根据结合形式的不同，焊缝主要分为对接焊缝和角焊缝，另外还有塞焊缝和端接焊缝，下图是对接焊缝各部分名称和角接焊缝各部分名称,3）焊接工艺参数的选用,（1）焊条的选择a、焊条型号的选择：在焊缝金属中，填
9、充金属约占50%70%，因此焊条型号对焊缝金属的化学成分和力学性能其重要作用。b、焊条直径的选择，主要有以下几个因素：焊件厚度，厚度越大，焊条直径越大；焊缝位置，相同的板厚，平焊缝焊条直径要大些，立焊缝最大不超过5mm，仰焊、横焊焊条最大直径不超过4mm，这样形成较小熔池，减少熔化金属下淌。焊接层数，多层焊道焊接时，第一层应选用直径较小的焊条，一般为2.5mm或3.2mm的焊条，这是因为第一层焊条直径过大时，焊条不能深入坡口根部而造成电弧过长，产生未焊透缺陷。下图是焊条直径与焊件厚度的关系,（2）焊接电流的选择,焊接电流是手工电弧焊中最重要的参数。影响焊接电流大小的因素很多，如焊条直径，焊条型
10、号，涂层类型、焊接厚度、接头形式、焊接位置、和焊道、焊层等，但主要是焊条直径、焊接位置和焊道、焊层。 a、焊条直径与焊接电流的关系焊条直径越大，熔化焊条所需热量越多，所需焊接电流越大。每种直径的焊条都有一个合适的焊接电流范围，如图,焊接电流还可以根据下面的经验计算公式进行计算：I=(3555)d式中：I为焊接电流d为焊条直径,b、焊接位置：在其他焊接条件相同情况下，平焊位置可选择偏大的焊接电流，横焊、立焊、仰焊的焊接电流应小些，约小10%20%。（3）电弧电压手工电弧焊的电弧电压与电弧长度成正比（4）焊接速度焊接过程中焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间内完成的焊缝长度，称为焊接速度。速度过快
11、会造成行风变窄，高低不平，形成未焊透，熔合不良等缺陷；如过慢则热量输入多，热影响区变宽，接头晶粒组大，力学性能降低，焊接变形加大，速度应根据具体情况保持均匀适当。,4）手工电弧焊常用工具,（1）防护用具手工电弧焊焊工常用防护用品如右图 主要有：面罩（手持式又叫盾式和头戴式又叫盔式之分）、工作服、焊工手套、护脚、工作鞋、口罩、平光眼镜等,面罩,（2）焊工常用工具焊工常用工具有：焊钳、焊接电缆、焊条保温桶、敲渣锤和钢丝刷、角向磨光机，以及扁铲等,焊钳,角向磨光机,5）各种位置焊接操作,1）引弧（手工电弧焊时引燃电弧的过程称为引弧） 常用的引弧方式又划擦引弧法和直击引弧法，如图：,a、划擦法引弧的操
12、作要领：先将焊条 的末端对准焊件，然后手腕扭转一下， 像划火柴似的将焊条在焊件表面轻轻 划擦一下，引燃电弧，再迅速将焊条 提起2-4mm，使电弧引燃，并保持电弧 长度，使之稳定燃烧。,b、直击法引弧的操作要领：将焊条末端对准焊件，然后将手腕下弯，使焊条轻微碰 一下焊件后迅速提起2-4mm，即引燃电弧，引弧后，手腕放平，使电弧长度保持在与 所用焊条直径适当的范围内，使电弧稳定燃烧。,2）平敷焊（在平焊位置上堆敷焊道的一种焊接操作方法） 焊接操作时，焊工左手持面罩，右手握焊钳，如右图： 焊条工作角（焊条轴线在和焊条前进方向垂直的平面 内投影与工件表面间夹角）为90度。焊条前倾角+10度 +20度（
13、正倾角表示焊条向前进方向倾斜，负倾角表 示向前进方向的反方向倾斜）如下图,平敷焊操作图,平敷焊的焊条角度,a、焊道的起头 起头时焊件温度较低，所以起点处熔深较浅。可在引弧后先将电弧稍微拉长，对起头处预热，然后再适当缩短电弧进行正式焊接。 b、运条 在正常焊接时，焊条的运动可分为三种基本运动 形式：沿焊条中心线向熔池送进、沿焊接方向移 动、焊条横向摆动，如右图 c、运条方法 厚板在焊接时，为了获得较宽的焊缝，焊条沿焊 缝横向做有规律的摆动，根据摆动规律的不同， 通常有以下运条方法： 直线形运条法。常用于I形坡口的对接平焊，多层焊的第一层焊道或多层多道焊 直线往复运条法。特点是焊接速度快、焊缝窄、
14、散热快，适用于薄板或接头间隙较大的多层焊的第一道焊道。 锯齿形运条法。焊接时，焊条末端作锯齿形连续摆动和向前移动，并在两边稍停片刻，以防产生咬边，这种方法容易掌握，生产应用较多。,月牙形运条法。这种运条方法熔池存在时间常，易于熔渣和气体析出，焊缝质量高。 斜三角形运条法。这种运条方法能够借助焊条的摇动来控制熔化金属，促使焊缝成型良好，适用于T形接头的平焊和仰焊以及开有坡口的横焊。 正三角形运条法。这种方法一次能焊出较厚的焊缝断面，不易夹渣，生产率高，适用于开坡口的对接接头。 正圆圈形运条法。这种运条方法熔池存在时间长，温度高，便于熔渣上浮和气体析出，一般只用于较厚焊件的平焊。 斜圆圈形形运条法
15、。这种运条方法有利于控制熔池金属不下淌，适用于T形接头的平焊和仰焊，对接接头的横焊。 8字形运条法。这种运条方法能保证焊缝边缘得到充分加热，熔化均匀，保证焊透，适用于带有坡口的厚板对接焊。,d、焊道的连接（如图四种方式） 尾头相接是以先焊焊道尾部接头的连接方式，这种接头应用最多 头头相接是从先焊焊道起头处续焊接头的连接方式，要求先焊焊道的起头略前处引弧，并稍微拉长电弧，将电弧拉至起头处，并覆盖其端头，带起头处焊平后再向反向移动。如下左图。 尾尾相接就是后焊焊道从接口的令一端引弧，焊到前焊道的结尾处，焊接速度略慢些，以填满弧坑，然后以较快的焊接速度再向前焊一小段，熄弧。如下右图。 首尾相接是后焊
16、焊道的结尾与先焊焊道的起头相连接，利用结尾时的高温重复熔化先焊焊道的起头处，将焊道焊平后快速收尾。,1是先焊焊道，2是后焊焊道,e、焊道的收尾 焊道的收尾就是一条焊道结束时如何収弧。常用的方法有以下三种： 画圈收尾法焊条移至焊道终点时，利用手腕动作使焊条尾端做圆圈运动，直到填满弧坑后再拉断电弧，此法适用厚板焊接，薄板容易烧穿。反复断弧收尾法焊条移至焊道终点时，反复在弧坑处熄弧-引弧多次，直至填满弧坑，此法适用薄板和大电流焊接，但碱性焊不适合，易出现气孔。回焊收尾法焊条移至焊道收尾处即停止，但不熄弧，适当改变焊条角度，如右图，由1位置转到2位置，填满弧坑后再转到3位置，然后慢慢拉断电弧，碱性焊条常用此法。,3）平接对焊（在平焊位置上焊接对接接头的一种操作方法）,a、中厚板（3-6mm）I形坡口对接焊 装配及定位焊：焊接装配时应保证两板对接处平齐，板厚时应留有一定间隙，以保证焊透，间隙大小取决于板厚，见下表：,焊接操作：焊缝的起点、连接、收尾和平敷焊相同,b、薄板（2mm）平对接焊 焊接时易烧穿、焊缝成形不良、焊后变形大，所以操作时应注意以下几点： 一是装配间隙不超过0.5mm，剔除接头处毛刺； 二是定位焊缝应短，近似点状，间距应小些； 三是宜采用短弧快速直线或直线往复式运条方式，防止烧穿； 四是最好采用下坡焊，既是将焊件起头处抬起1520度； 五是焊后进行校正,
