电焊技术

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1、1您当前的位置：第五章第一节返回5.1 概 述 5.1.1 焊接方法的分类 焊接是通过加热或加压，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。因此，焊接是一种重要的金属加工工艺，它能使分离的金属连接成不可拆卸的牢固整体。 焊接方法可分为三大类：熔化焊、压力焊和钎焊。 熔化焊是将焊接接头加热至熔化状态而不加压力的一类焊接方法。其中电弧焊、气焊应用最为广泛。 压力焊是对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法。其中电阻焊应用较多。 钎焊是采用熔点比焊件金属低的钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点而焊件金属不熔化，利用毛细管作用使液态钎料填充接头间隙与母材原子相互扩散的焊接方法。

2、如铜焊等。熔化焊、压力焊和钎焊三类焊接方法，依据其工艺特点又可将每一类分成若干种不同的焊接方法，如图 5-1 所示。图 5-1 常用的焊接方法 第五章第五章第二节第二节25.2 手工电弧焊 电弧焊是熔化焊中最基本的焊接方法，它也是在各种焊接方法中应用最普遍的焊接方法，其中最简单最常见的是用手工操作电焊条进行焊接的电弧焊，称为手工电弧焊，简称手弧焊。手弧焊的设备简单，操作方便灵活，适应性强。它适用于厚度 2mm 以上的各种金属材料和各种形状结构的焊接，尤其适于结构形状复杂、焊缝短或弯曲的焊件和各种不同空间位置的焊缝焊接。手弧焊的主要缺点是焊接质量不够稳定，生产效率较低，对操作者的技术水平要求较高

3、。 5.2.15.2.1 手弧焊的焊接过程手弧焊的焊接过程 首先将电焊机的输出端两极分别与焊件和焊钳连接，如图 5-4 所示。再用焊钳夹持电焊条。焊接时在焊条与焊件之间引出电弧，高温电弧将焊条端头与焊件局部熔化而形成熔池。然后，熔池迅速冷却、凝固形成焊缝，使分离的两块焊件牢固地连接成一整体。焊条的药皮熔化后形成熔渣覆盖在熔池上，熔渣冷却后形成渣壳对焊缝起保护作用上。最后将渣壳清除掉，接头的焊接工作就此完成。 图 5-4 手工电弧焊示意图 5.2.25.2.2 手弧焊设备手弧焊设备 手弧焊的主要设备是弧焊机，俗称为电焊机或焊机。电焊机是焊接电弧的电源。现介绍国内广泛使用的弧焊机，如图 5-5 所

4、示。1、BX3300 型交流弧焊机 3图 5-5 交流弧焊机2、直流弧焊机直流弧焊机供给焊接用直流电的电源设备，如图 5-6 所示。其输出端有固定的正负之分。由于电流方向不随时间的变化而变化，因此电弧燃烧稳定，运行使用可靠，有利于掌握和提高焊接质量。 使用直流弧焊机时，其输出端有固定的极性，即有确定的正极和负极，因此焊 接导线的连接有两种接法，如图 5-7 所示。1)正接法 焊件接直流弧焊机的正极，电焊条接负极； 2)反接法 焊件接直流弧焊机的负极，电焊条接正极。 导线的连接方式不同，其焊接的效果会有差别，在生产中可根据焊条的性质或焊件所需热量情况来选用不同的接法。在使用酸性焊条时：焊接较厚的

5、钢板采用正接法，因局部加热熔化所需的热量比较多，而电弧阳极区的温度高于阴极区的温度，可加快母材的熔化，以增加熔深，保证焊缝根部熔透；焊接较4薄的钢板或对铸铁、高碳钢及有色合金等材料的焊接，则采用反接法，因不需要强烈的加热，以防烧穿薄钢板。当使用碱性焊条时，按规定均应采用直流反接法，以保证电弧燃烧稳定。 图 5-7 直流电弧焊的正接与反接 5.2.35.2.3 手弧焊工具手弧焊工具 常用的手弧焊工具有焊钳、面罩、清渣锤、钢丝刷等，如图 5-8 所示，以及焊接电缆和劳动保护用品。 a)焊钳 b)面罩 c)清渣锤 d)钢丝刷 图 5-8 手弧焊工具 1)焊钳 是用来夹持焊条和传导电流的工具。常用的有

6、 300A 和 500A 两种。2)面罩 是用来保护眼睛和面部，免受弧光伤害及金属飞溅的一种遮蔽工具。有手持式和头盔式两种。面罩观察窗上装有有色化学玻璃，可过滤紫外线和红外线，在电弧燃烧时能通过观察窗观察电弧燃烧情况和熔池情况，以便于操作。 3)清渣锤(尖头锤) 用来清除焊缝表面的渣壳。 4)钢丝刷 在焊接之前，用来清除焊件接头处的污垢和锈迹；焊后清刷焊缝表面及飞溅物。 5)焊接电缆 常采用多股细铜线电缆，一般可选用 YHH 型电焊橡皮套电缆或 THHR 型电焊橡皮套特软电缆。在焊钳与焊机之间用一根电缆连接，称此电缆5为把线(火线)。在焊机与工件之间用另一根电缆(地线)连接。焊钳外部用绝缘材料

7、制成，具有绝缘和绝热的作用。 5.2.45.2.4 电焊条电焊条 电焊条（简称焊条）是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。1.焊条的组成及作用 焊条是由焊芯和药皮两部分组成，如图 5-9 所示。 1)焊芯：焊芯是焊条内被药皮包覆的金属丝。它的作用是： 起到电极的作用。即传导电流，产生电弧。 形成焊缝金属。焊芯熔化后，其液滴过渡到熔池中作为填充金属，并与熔化的母材熔合后，经冷凝成为焊缝金属。图 5-9 电焊条结构图 为了保证焊缝金属具有良好的塑性、韧度和减少产生裂纹的倾向，焊芯是经特殊冶炼的焊条钢拉拔制成，它与普通钢材的主要区别在于具有低碳、低硫和低磷。焊芯牌号的标法与普通钢材的标法基本相同，如常用

8、的焊芯牌号有H08、H08A、 H08SiMn 等。在这些牌号中的含意是：“H”是“焊”字汉语拼音首字母，读音为“焊”，表示焊接用实芯焊丝；其后的数字表示含碳量，如“08”表示含碳量为 0.08 % 左右；再其后则表示质量和所含化学元素，如“A”（读音为高），则表示含硫、磷较低的高级优质钢，又如“SiMn”则表示含硅与锰的元素均小于 1%（若大于 1% 的元素则标出数字）。焊条的直径是焊条规格的主要参数，它是由焊芯的直径来表示的。常用的焊条直径有 26 mm，长度为 250450 mm。一般细直径的焊条较短，粗焊条则较长。表 5-2 是其部分规格。表 5-2 焊条直径和长度规格（单位：mm）

9、焊条直2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 5.8 6径 250 250 350 350 400 400 400 焊条长度 300 300 400 450 450 450 2)药皮：药皮是压涂在焊芯上的涂料层。它是由多种矿石粉、有机物粉、铁合金粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。由于药皮内有稳弧剂、造气剂和造渣剂等的存在见表 5-3，所以药皮的主要作用有： 稳定电弧 药皮中某些成分可促使气体粒子电离，从而使电弧容易引燃，并稳定燃烧和减少熔滴飞溅等。保护熔池 在高温电弧的作用下，药皮分解产生大量的气体和熔渣，防止熔滴和熔池金属与空气接触。熔渣凝固后形成渣壳覆盖在焊缝表面上，防止了高温焊缝金属被

10、氧化，同时可减缓焊缝金属的冷却速度。 改善焊缝质量 通过熔池中的冶金反应进行脱氧、去硫、去磷、去氢等有害杂质，并补充被烧损的有益合金元素。 表 5-3 焊条药皮原料及作用 电焊条要妥善保管，应保存在干燥的地方，避免受潮。特别是碱性焊条，每次使用前都要经烘干处理后才能使用。 2.焊条的分类、型号及牌号 1)焊条的分类 焊条的品种繁多，有如下分类方法： 按用途分类：按国家标准可分为七大类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条和铝及铝合金焊条。其中碳钢焊条使用最为广泛。 7按药皮熔化成的熔渣化学性质分类：焊条分为酸性焊条和碱性焊条两大类。药皮熔渣中以酸性氧化物(如

11、SiO2，TiO2，Fe2O3)为主的焊条称为酸性焊条。药皮熔渣中以碱性氧化物(如 CaO，FeO，MnO，MgO，Ma2O)为主的焊条称为碱性焊条。在碳钢焊条和低合金钢焊条中，低氢型焊条(包括低氢钠型、低氢钾型和铁粉低氢型)是碱性焊条，其他涂料的焊条均属酸性焊条。酸性焊条具有良好的焊接工艺性，电弧稳定，对铁锈、油脂和水分等不易产生气孔，脱渣容易，焊缝美观，可使用交流或直流电源，应用较为广泛。但酸性焊条氧化性强，合金元素易烧损，脱硫、磷能力也差，因此焊接金属的塑性、韧性和抗裂性能不高，适用于一般低碳钢和相应强度的结构钢的焊接。 碱性焊条氧化性弱、脱硫、磷能力强，所以焊缝塑性、韧性高，扩散氢含量

12、低、抗裂性能强。因此，焊缝接头的力学性能较使用酸性焊条的焊缝要好，但碱性焊条的焊接工艺性较差，仅适于直流弧焊机，对锈、水、油污的敏感性大，焊件易产生气孔，焊接时产生有毒气体和烟尘多，应注意通风。 按焊接工艺及冶金性能要求、焊条的药皮类型来分类：将焊条分为十大类，如氧化钛型、钛钙型、低氢钾型、低氢钠型等。 2)焊条的型号 焊条型号是由国家标准局及国际标准组织(ISO)制定，反映焊条主要特性的一种表示方法。现以“GB/T5117-1995 国标碳钢焊条”等规定，其型号编制方法为：字母“E”(英文字母)表示焊条；E 后的前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为 Mpa；第三位数字表示焊条的焊接

13、位置，若为“0”及“1”则表示焊条适用于全位置焊接（即可进行平、立、仰、横焊），“2”表示焊条适用于平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示药皮类型及焊接电流种类，如为“03”表示钛钙型药皮、交直流正反接，又如“15”表示低氢钠型、直流反接。 3)焊条的牌号 焊条牌号是 焊条的牌号指除焊条国家标准的焊条型号外，考虑到国内各行业对原机械工业部部标的焊条牌号印象较深，因此仍保留了原焊条分十大类的牌号名称，其编制方法为：每类电焊条的第一个大写汉语特征字母表示该焊条的类别，例如 J（或“结”）代表结构钢焊条（包括碳钢和低合金钢焊条）、A 代8表奥氏体铬镍不锈钢焊条等；特

14、征字母后面有三位数字，其中前两位数字在不同类别焊条中的含义是不同的，对于结构钢焊条而言，此两位数字表示焊缝金属最低的抗拉强度，单位是 Kgf/mm2(Kgf/mm2=9.81Mpa）；第三位数字均表示焊条药皮类型和焊接电源要求。 两种常用碳钢焊条型号和其相应的原牌号如表 5-4 所示。 表 5-4 两种常用碳钢焊条 型号 原牌号 药皮类型 焊接位置 电流种类 E4303 结 422 钛钙型 全位置 交流、直流 E5015 结 507 低氢钠型 全位置 直流反接 “焊条牌号”应尽快过渡到国家标准的“焊条型号”。若生产厂仍以“焊条牌号”标注，则必须在牌号的边上表明所属的“焊条型号”，如：焊条牌号J

15、442(符合 GB/T5117-1995 E4303 型)。焊条型号与焊条牌号的关系如表 5-5 所示。表 5-5 国家标准焊条的分类3.焊条的选用 焊条的种类与牌号很多，选用的是否恰当将直接影响焊接质量、生产率和产品成本。选用时应考虑下列原则： 9(1)根据焊件的金属材料种类选用相应的焊条种类。例如，焊接碳钢或普通低合金钢，应选用结构钢焊条；焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条，以保证焊缝金属的主要化学成分和性能与母材相同。 (2)焊缝金属要与母材等强度，可根据钢材强度等级来选用相应强度等级的焊条。对异种钢焊接，应选用与强度等级低的钢材相适应的焊条。 (3)同一强度

16、等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要考虑焊件的结构形状、钢材厚度、载荷性能、钢材抗裂性等因素。例如，对于结构形状复杂、厚度大的焊件，因其刚性大，焊接过程中有较大的内应力，容易产生裂纹，应选用抗裂性好的低氢型焊条；在母材中碳、硫、磷等元素含量较高时，也应选用低氢型焊条；承受动载荷或冲击载荷的焊件应选择强度足够、塑性和韧性较高的低氢焊条。如焊件受力不复杂，母材质量较好、含碳量低，应尽量选用较经济的酸性焊条。 (4)焊条工艺性能要满足施焊操作需要，如在非水平位置焊接时，应选用适合于各种位置焊接的焊条。 结构钢焊条的选用方法如表 5-6 所示；常见碳钢焊条的应用见表 5-7。表 5-6 结构钢焊条的选用 表 5-7 常见碳钢焊条的应用 105.2.55.2.5 手弧焊工艺手弧焊工艺 1.焊接接头型式与焊缝坡口型式 1)焊接接头型式 焊缝的形式是由焊接接头的型式来决定的。根据焊