电工电弧焊

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1、手工电弧焊,主讲：吴长太、梁可文,工程训练中心,手工电弧焊,一 目的及要求 二 手工电弧焊概念和设备 三 手工电弧焊训练 四 安全操作要点,1. 了解手工电弧焊的过程、特点和应用 2. 熟悉手工电弧焊的主要设备 3. 掌握手工电弧焊的基本操作 4.了解接头形式、坡口形式和焊接位置种类 5.了解常见的焊接缺陷和焊接变形 6. 熟悉手工电弧焊安全操作技术,一、 目的及要求,电弧焊是指利用电弧作为热源的熔焊方法，简称弧焊。用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，称为手弧焊。,1. 手工电弧焊概念：是用手操作焊条，利用焊条与被焊金属工件间产生的电弧热量加热并熔化金属，随后形成焊缝，获得牢固接头的焊接方法。

2、 缺点：焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，焊缝质量不稳定。,二 手工电弧焊概念和设备,2. 手工电弧焊设备,接头和焊缝名称,b）焊缝各部分名称,焊波,弧坑,堆高,熔宽,熔深,焊借方向接方向,a）焊接接头,热影响区,焊缝,熔合区,母材,（1）电焊机 手弧焊机简称电焊机或弧焊机，是手弧焊的电源。焊接电源在结构上及特性上与一般电源不同。手弧焊时，电焊机与电弧组成一个电源-负载系统，电弧是一个变动的负载. 在稳定状态下弧焊电源的输出电压与输出电流之间的关系称为电源的外特性。手弧焊时为保证电弧的稳定燃烧和引弧容易，要求焊接电源外特性必须是下降的。 此外，焊接电源还应具有适当的空载电压、良好的动特性、良好的调

3、节特性等。,1）交流弧焊机 交流弧焊机是一种特殊的降压变压器，又称弧焊变压器。它将电网输入的交流电变成适宜于电弧焊的交流电。此类焊接电源通过增大主回路电感量来获得下降特性，其中有一种方式是增强变压器本身的漏磁，形成漏磁感抗。弧焊变压器中可调感抗除用以获得下降特性外，还有稳定焊接电弧和调节焊接电流的作用。 2） 直流弧焊机 常用的直流弧焊机有两类，一类是直流弧焊发电机，它坚固耐用，工作电流稳定，但由于制造成本高，效率低，消耗电能大，噪声大，故用电动机驱动的弧焊发电机已趋于淘汰。另一类是弧焊整流器，其结构相当于在交流弧焊机上加上整流器（如硅整流器），它将交流电变成直流电输出，既弥补了交流电焊机稳定

4、性不好的缺点，又比直流弧焊发电机结构简单，消除了噪音。,直流电焊机,交流电焊机,（2）手工电弧焊接线 焊接前，将焊钳和焊件分别接到弧焊机输出端的两极，并用焊钳夹持焊条。焊条和焊件分别成为两个电极。,（3） 焊接电弧及其特性,由焊接电源供给的、具有一定电压的两电极间或电极与焊件间、在气体介质中产生的强烈而持久稳定的放电现象，叫焊接电弧。 一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的 43% ，阴极约 36% ，弧柱约 21% 。用钢焊条焊钢材时温度分布如下： 阳极区 2600K， 阴极区 2400K，电弧中心 6000-8000K 。 使用直流电源焊接时有正接、反接两种： 正接：正极接工

5、件工件温度可稍高一些。 反接：负极接工件，工件温度可稍低一些。 交流焊机,无正反接特点，温度均为 2500K 。 手弧焊时，电弧产生的热量只有 65 85 用于加热和熔化金属。其余的热量则散失在电弧周围和飞溅的金属熔滴中。,（4）手工电弧焊用焊条、焊钳和面罩,焊条是电焊条的简称，由药皮和焊芯两部分组成。它实际就是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。 1) 焊芯焊芯是指焊条中被药皮包覆的金属芯。其作用有二： 一是作为电极，传导电流，产生电弧； 二是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起组成焊缝金属。 焊芯的牌号用 “ H” 即 “ 焊 ” 字汉语拼音的第一个字母表示；其后的牌号表示方法与钢号表示方法相

6、同。例如： H08 MnA 表示高级优质，主要合金元素为 Mn ，其含量左右,含碳量为 0.08 的焊接用钢丝。 手弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的 50 70 。焊芯的化学成分将直接影响焊缝质量。,焊条钢芯 性能、化学成分、规格 GB1300-77 已标准化,焊条药皮 “作用”非常重要,由焊条芯 和药皮 组成,焊条组成,2) 焊条的种类及编号 焊条的分类焊条按用途可分为九大类：即: 结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝和铝合金焊条、特殊用途焊条，其中应用最广的是结构钢焊条。 按药皮性质可分为酸性焊条和碱性焊条两大类。药皮中含有多量酸性氧

7、化物（如 SiO2 ， TiO2 ， Fe2 O3 ）的焊条，称为酸性焊条；药皮中含有多量碱性氧化物（如 CaO ， FeO ， MnO ， Na2 O,MgO ）的焊条，称为碱性焊条。药皮类型中前五类为酸性焊条，其余的两类为低氢型焊条，属碱性焊条。,GB5117-85 规定了碳钢焊条的型号，以字母 “ E“ 字后加上四位数字表示。例如： E 4303 的含义如下： 字母 “E”表示焊条； 前两位数字 “43“表示焊缝金属的抗拉强度不小于 420MPa ； 第三位数字“ 0 ”表示全位置焊接； 第四位数字“ 3 ”表示氧化钛钙型药皮和交、直流两用。 焊条牌号是以各类焊条的相应汉字（或汉字拼音的

8、首字母）加上三位数字表示的，例如：结 507 （或 J507 ）的含义如下： 汉字 “ 结 “ （或 J ）-表示结构钢焊条；前两位数字 “50“-表示焊缝金属抗拉强度不小于 500MPa ；第三位数字“ 7 ”表示药皮类型是低氧钠型，只适用于直流焊接。,1. 基本操作 （1）引弧 引弧就是使焊条与焊件间引燃并保持稳定的电弧。引弧方法有两种，即敲击法和摩擦法。 这两种方法都是使焊条末端与工件表面接触形成短路，然后迅速将焊条向上提起一段距离（2 4mm），即可引燃并保持稳定的电弧。 注意：焊条不能提的太高，否则电弧易熄灭。焊条末端与工件接触时间不能太长，以免焊条粘连在焊件上。当发生粘连时，应迅速

9、左右摆动焊条，以使焊条脱离工作。,三 手工电弧焊训练,焊缝结束时的焊弧，应在熄弧前让焊条在熔池处作短暂停顿或作几次环形运条，使熔池填满，然后将焊条逐渐向焊缝前方斜拉，同时抬高焊条，使电弧自动熄灭。连续熄弧，应在熄弧前减少焊条与焊件间的夹角，将熔池中的金属和上面的熔渣向后赶，形成弧坑后再熄弧。连接时的引弧应在弧坑前面，然后拉回弧坑，再进行正常焊接。,（3）熄弧 熄弧是指焊缝结束，或一根焊条用完准备连接后一根焊条时的收尾动作。,（2）运条 手弧焊时，焊条除了沿其轴向向熔池送进和沿焊缝方向前移外，为了获得一定宽度的焊缝，焊条还应沿垂直于焊缝的方向横向摆动。,2. 弧焊工艺,焊条电弧焊时，焊件和焊条在

10、电弧热量的作用下，焊件坡口边缘被局部熔化，焊条熔化形成熔滴向焊件过渡，熔化的金属形成焊接熔池。随着焊接电弧向前移动、熔池后边缘的液态金属温度逐渐降低，液态金属以母材坡口处末完全熔化的晶粒为核心生长出焊缝金属的枝状晶体并向焊缝中心部位发展，直至彼此相遇而最后凝固。与此同时，前面的焊件坡口边缘又开始局部熔化，使焊接熔池向前程动。当焊接过程稳定以后，一个形状和体积均不变化的熔他随焊接电弧向前移动，形成一条连续的焊缝。,(1）焊接工艺参数,1) 焊条直径 手弧焊焊接工艺参数的选择，一般先根据焊件的厚度选择焊条直径。焊条直径的选择还与焊接层数、接头形式、焊接位置等有关，立焊、横焊、开坡口多层焊的第一层施

11、焊时应选用直径小一点的焊条。,2) 焊接电流 焊接电流与焊条直径有关。 I = ( 30 60 ) d,3) 焊接速度 焊接速度指焊条沿焊缝方向向前移动的速度。一般当焊道的熔宽为焊条直径的2倍时，焊速较适当。,4) 电弧长度 电弧长度指焊条末端与起弧处工作表面间的距离。保持电弧长度约等于焊条直径。 5)焊接层数 当工件厚度较大时，需要采用多层焊接，以保证焊缝的力学性能。一般每层厚度为焊条直径的0.8 1.2倍时，比较合适，生产率高且易控制。 3 .平板焊接操作要点（下表）,4.焊接接头形式、坡口形式 （1） 焊接接头形式 常用焊接接头形式有：对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头等,接头基本形

12、式,（ 2） 坡口形式 焊件较薄时，在焊件接头处只要留出一定的间隙，采用单面焊或双面焊，就可以保证焊透。焊件较厚时，为了保证焊透，焊接前要把焊件的待焊部位加工成为所需的几何形状，即需要开坡口。,对接接头的坡口形式,加工坡口时，通常在焊件厚度方向留有直边，称为钝边，其作用是为了防止烧穿。接头组装时，往往留有间隙，这是为了保证焊透。,(3) 多道焊与多层焊 焊接较厚焊件时，为了焊满坡口，应采用多层焊或多层多道焊（每一层由数道窄道并列组成）。,a）多层焊 b）多层多道焊 对接平焊的多层焊,5. 焊接工艺参数对焊缝成形的影响 焊接工艺参数的选择是否合适，直接影响焊缝的质量，右图表示焊接电流和焊接速度对

13、焊缝形状的影响。 （1）焊接电流和焊接速度合适，焊缝的形状规则，焊波均匀并成椭圆形，焊缝各部分的尺寸符合要求（图a）。 （2）焊接电流太小，电弧不易引燃，燃烧也不稳定，弧声变弱，焊波呈圆形，而且堆高增大，熔宽和熔深都减小（图b）。 （3）焊接电流太大，弧声强，飞溅增多，药皮往往变得红热，焊波变尖，熔宽和熔深都增加。焊薄板工件时，有烧穿的可能（图c）。 （4）焊接速度太慢，焊波变圆，而且堆高、熔宽和熔深都增加。焊薄板工件时有可能烧穿（图d）。 （5） 焊接速度太快，焊波变尖，焊缝形状不规则而且堆高、熔宽和熔深都减小（图e）。,焊接电流和焊接速度对焊缝形状的影响,6. 焊接缺陷与防治,（1）焊接应

14、力和变形的形成和危害 焊接应力增加结构工作时的应力,降低承载能力;焊接变形影响组装质量,矫正变形增加成本,还要降低塑性. 由于焊接是局部加热,在加热和冷却过程中,有一定的刚性约束, 加热时金属受压应力,产生塑性压缩变形;在冷却过程中,不能完全自由收缩,也能收缩一些,因此,金属受拉应力并保存下来,这就是焊接残余应力.,焊接应力过大的严重后果是焊件（工件）产生裂纹，危害极大，对重要工件焊后应探伤。 焊接裂纹与焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有关；和焊缝金属的结晶特点（结晶区间要小）有关； 所以焊接中应：合理选材、采取措施减少应力、选用合理的焊接工艺、焊接参数 （如：采用碱性焊条、小能量焊接、预热、

15、合理的焊接次序等）,（2）减少和消除焊接应力的措施,1）设计措施: 尽量减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密 集和交叉。（采用型材、冲压件等） 采用刚度较小的接头。 （易变形而减小应力） 2）工艺措施: 采用合理的焊接顺序， 使焊缝收缩较为自由。 如下图所示拼板件焊接。,拼板焊缝的焊接顺序 1、2、4、6短焊缝， 3、5 直通的长焊缝,（3）控制和矫正焊接变形的措施,降低焊接接头的刚度 如采用反变形法降低刚度而减小应力。 加热减应区： 焊前或焊时在焊件的适当部位加热， 使焊缝收缩时的约束减小。 焊缝锤击:焊后趁热锤击焊缝使之塑性伸长，以抵消焊缝受热时产生的压缩塑性变形。 预热和后热：即焊接前或后对

16、焊件全部或局部进行适当加热。,1）机械矫正法: 即利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形。 如：手工锤击、用辊床、压力机等。 2）火焰矫正法: 即利用火焰局部加热焊件的适当部位使其产生压缩塑性变形，以抵消残余变形。 如采用气焊炬。,3.焊缝内部缺陷,（1）未焊透 应力集中严重，降低强度，开裂根源。 （2）夹渣 减少工作截面，造成应力集中，降低焊缝强度和冲击韧性。 （3）气孔 减少有效工作截面，降低机械强度。 （4）裂纹 热裂纹和冷裂纹,四 安全操作要点, 防止触电, 焊前检查焊机接地是否良好，焊钳和电缆的绝缘必须良好，不得赤手接触导电部分，焊接时应站在木垫板上 防止弧光伤害和烫伤 穿好工作服，焊接时戴手套和脚盖，并戴好面罩，隔离焊接场地，防止弧光伤害他人；不要用手去触摸刚焊过的工件；除渣时，注意防止焊渣烫伤脸和眼睛。 防止中毒, 焊接场地应通风良好或配置通风设备；焊接铝。黄铜、铅及锌时，应配戴口罩。