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1、焊接概念 焊接是利用加热或加压（或两者并用）使两部分分离的金属形成原子间结合的一种连接方法 焊接的应用 焊接在工程上占有很重要的地位，据统计，世界上主要工业国家每年生产的焊接结构约占钢产量的45%左右。焊接主要用于制造金属结构，例如锅炉、压力容器、管道、汽车、飞机、船舶、桥梁、起重设备等，也用于制造机器零件，例如机座、床身、箱体等。此外，还可以用于零件的修复。 焊接方法的类型 按照焊接过程的特点，可以归纳为熔焊、压焊和钎焊三大类。 利用局部加热，使金属加热到熔化状态而获得结合的方法，称为 熔焊。 利用金属的局部加热并施加压力使其结合的方法，称为压焊。 利用低熔点的填充金属（钎料）熔化后，与固态
2、母材相互扩散形成金属结合的方法称为钎焊。,等离子弧焊,非熔化极,TIG,激光焊,电子束焊,钎焊,电渣焊,MAG,压力焊,铝热焊,气焊,CO2焊,MIG,电弧焊,熔化极,手弧焊,埋弧焊,熔化焊,4.1 焊条电弧焊,4.1.1 焊接电弧 4.1.2 电弧焊冶金过程和特点 4.1.3 焊条电弧焊设备 4.1.4 焊 条 4.1.5 焊条电弧焊工艺 小结 作业,焊条电弧焊（或手工电弧焊）: 是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。 焊条电弧焊由弧焊电源、焊接电缆、焊钳、焊条、焊件、电弧构成焊接回路，如图所示。在电弧的高温作用下，焊条和焊件局部被加热到熔化状态，形成熔池。随着电弧的移动，熔池也随之移动，熔
3、池中的液态金属逐步冷却结晶后便形成焊缝，从而将二个焊件连成一个完整的整体。,4.1.1 焊接电弧,焊接电弧是由焊接电源供给的，具有一定电压的两极间或电极与母材（被焊金属材料的统称）间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。,焊条电弧的产生 焊接时，焊接电源的两极分别与焊条和焊件相连接。当焊条与焊件瞬时接触时，造成短路而产生很大的短路电流，使接触点在很短时间内产生大量的热，焊条接触端与焊件温度很快升高。将焊条提起24mm后，焊条与焊件之间就形成由高温空气、金属和药皮的蒸气所组成的气体空间，在电场的作用下，这些高温气体极容易被电离成为正离子和自由电子，正离子流向阴极，电子流向阳极。在运动途中和到
4、达两极表面时，它们又不断地发生碰撞与结合，形成电弧并产生大量的热和光，如图所示。电弧焊就是利用电弧放出的热量熔化焊条和焊件进行焊接的,焊接电弧的温度和极性 焊接电弧的组成 用直流弧焊机焊接时，焊接电弧由 阴极区、弧柱区和阳极区组成，如图所示 。 焊接电弧的热量与温度 直流电弧的阴极区紧靠负电极，此区域窄，温度约为2400K，放出热量约占电弧总热量的36%。阳极区指电弧紧靠正电极的区域，此区域较阴极区宽，温度为2600K，放出热量约占电弧总热量的43%。弧柱区指阴极区与阳极区之间的部分。温度最高为60008000K，放出热量仅占电弧总热量的21%。制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成过热蒸气，压力由蒸发
5、压力p0升高到冷凝压力pk。为绝热压缩过程。外界的能量对制冷剂做功，使得制冷剂蒸气的温度再进一步升高，压缩机排出的蒸气温度高于冷凝温度。,正接法和反接法 直流电弧焊时，焊件与电源输出端正、负极的接法，有正接和反接两种。 正接法 如图a所示，焊件接电源正极，焊条接电源负极的接线法。焊件温度较高，能获得较大熔深。适用于焊接厚度大，高熔点的焊件 。 反接法 如图b所示，焊件接电源负极，焊条接电源正极的接线法。适用于薄件及低熔点金属，以防烧穿。此外，有色金属也常用反接法。,4.1.2 电弧焊冶金过程和特点 电弧焊时，在焊接电弧作用下，焊件局部被加热到熔化状态，形成金属熔池，填充金属以熔滴形式向熔池过渡
6、，其焊接过程如图所示 。,4.1.2 电弧焊冶金过程和特点 和一般冶炼过程比较，焊接过程中的冶金反应有其本身的特点。由于焊接电弧和熔池的温度比一般冶炼温度高，所以使得金属元素强烈蒸发和烧损；因为焊接熔池体积小（23cm3），而且从熔化到凝固时间极短，所以熔池金属在焊接过程中温度变化很快，使得冶金反应的速度和方向往往会发生迅速变化，有时气体和熔渣来不及浮出就会在焊缝中产生气孔和夹渣的缺陷。 为保证焊缝金属的化学成分和力学性能，除应清除工件表面的铁锈、油污及烘干焊条外，还必须采用焊条药皮、焊剂或保护气体（如CO2、氩气）等，机械地将金属液与空气隔开，以防空气进入。同时，还可通过焊条药皮、焊丝或焊剂
7、对金属液进行冶金处理（如脱氧、脱硫、去氢、渗合金等），以除去有害杂质，添加合金元素，获得优质焊缝。,4.1.3 焊接电弧焊设备 弧焊设备的类型与特点 焊条电弧焊的主要设备是电弧焊机，它是焊接电弧的电源。焊条电弧焊电源包括交流弧焊机、直流弧焊发电机和整流弧焊机三类。 交流弧焊机供给焊接电弧的电流是交流电，其优点是结构简单，使用方便，价格便宜，易于维修及工作噪音小等。缺点是焊接电弧不够稳定，不能用于碱性低氢型焊条的焊接，生产中较少采用。 直流弧焊发电机供给焊接电弧的电流是直流电，是一种电动机和直流发电机的组合体，其优点是焊接电弧稳定，焊接质量较好。但结构复杂，造价高，噪音大，耗电多，已被原机电部于
8、1992年起宣布为淘汰产品，1993年6月后停止生产。 焊接电源是整流弧焊机，它供给焊接电弧的电流是直流电。其结构相当于在交流弧焊机上加上整流器，从而把交流电变成直流电。它既弥补了交流弧焊机电弧稳定性不好的缺点，又有比直流弧焊发电机结构简单、造价低廉，维修方便，噪音低等优点。主要用于焊接质量要求高的钢结构件、有色金属、铸铁和特殊钢件。,4.1.3 焊接电弧焊设备 弧焊设备的类型与特点 焊条电弧焊的主要设备是电弧焊机，它是焊接电弧的电源。焊条电弧焊电源包括交流弧焊机、直流弧焊发电机和整流弧焊机三类。 交流弧焊机供给焊接电弧的电流是交流电，其优点是结构简单，使用方便，价格便宜，易于维修及工作噪音小
9、等。缺点是焊接电弧不够稳定，不能用于碱性低氢型焊条的焊接，生产中较少采用。 直流弧焊发电机供给焊接电弧的电流是直流电，是一种电动机和直流发电机的组合体，其优点是焊接电弧稳定，焊接质量较好。但结构复杂，造价高，噪音大，耗电多，已被原机电部于1992年起宣布为淘汰产品，1993年6月后停止生产。 焊接电源是整流弧焊机，它供给焊接电弧的电流是直流电。其结构相当于在交流弧焊机上加上整流器，从而把交流电变成直流电。它既弥补了交流弧焊机电弧稳定性不好的缺点，又有比直流弧焊发电机结构简单、造价低廉，维修方便，噪音低等优点。主要用于焊接质量要求高的钢结构件、有色金属、铸铁和特殊钢件。,弧焊设备的编号 1 2
10、3 4 5 6 7 改进序号 派生代号 基本规格（额定焊接电流） 系列序号 附注特征 弧焊电源小类名称（电源外特性） 弧焊电源大类名称A、B、Z等,弧焊电源的主要技术参数 BX3-300 初级电压 380V 次级空载电压75/60V 相数 1 频率50Hz 电流调节范围 40400A 负载持续率60% 负载持续率 容量 一次电流A 二次电流 100 15.9 41.8 232 60 20.5 54 300 35 27.8 72 400,4.1.4 焊条 焊条的组成及作用 焊条由焊芯和药皮两部分组成，如图所示。焊条端部未涂药皮的焊芯部分长约10mm35mm，供焊钳夹持并有利于导电，是焊条夹持端。
11、在焊条前端药皮有45左右倾角，将焊芯金属露出，便于引弧.,1夹持端 2药皮 3焊芯 4引弧端,（1）焊芯 焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊接时焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧，把电能转换为热能；二是焊芯本身熔化，作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝，同时起调整焊缝中合金元素成分的作用。焊芯的化学成分将直接影响焊接质量，所以焊芯是由炼钢厂专门冶炼的。目前我国常用的碳素结构钢焊芯牌号有H08、H08A、H08MnA等。 焊条的直径以焊芯的直径来表示，常用的焊条直径有2、2.5、3.2、4.0、5.0（mm）等几种，长度为250450mm。 （2）药皮 药皮是压涂在焊芯表面的涂料层。
12、药皮的主要作用是使电弧容易引燃并保持电弧稳定燃烧；药皮熔化时产生大量的气体和熔渣，可隔绝空气，保护熔池金属不被氧化；添加合金元素，提高焊缝力学性能。,4.1.4 焊条 焊条的类型代号及用途,4.1.4 焊条 酸性焊条和碱性焊条 酸性焊条:当熔渣的成分主要是酸性氧化物（如TiO2、Fe2O3、SiO2）时，熔渣表现为酸性，这类焊条称为酸性焊条。碳钢和低合金钢焊条中的E13、E03、E01、E20、E10类焊条都是酸性焊条。 碱性焊条:焊条熔渣的成分主要是碱性氧化物（如CaCO3、CaF2等）时，熔渣就表现为碱性，这类焊条称为碱性焊条。例如碳钢和低合金钢焊条中的E15、E16、E18等。 通过书表
13、的比较，可以看出，碱性焊条形成焊缝的塑性、韧性和抗裂性能均比酸性焊条好。所以，在焊接重要结构时，一般均采用碱性焊条。,4.1.5 焊条电弧焊工艺 焊接接头 焊接的接头形式有多种，其中最主要的有对接接头、角接接头、搭接接头和T形接头四种，如图所示。焊接接头型式的选择主要根据焊件厚度、结构形式、对强度的要求及施工条件等情况来决定。,a)对接接头 b) 角接接头 c) 搭接接头 d) T形接头,4.1.5 焊条电弧焊工艺 焊接位置 焊接位置分为平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置四种形式，如图所示。,a）平焊位置 b）横焊位置 c）立焊位置 d）仰焊位置,4.1.5 焊条电弧焊工艺 焊接坡口 坡口
14、:根据设计或工艺的需要，在焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽称为坡口. 坡口的作用:是为了保证焊缝根部焊透，保证焊接质量和连接强度，同时调整基本金属与填充金属比例。 常用焊接接头坡口的基本形式:有形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口，如图所示。,焊接工艺参数的选择 焊接工艺参数:（焊接规范）是为了保证焊接质量而选定的如焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等诸物理量的总称。 （1）焊条直径选择 焊条直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式、焊接层数等进行选择的。 （2）焊接电流选择 焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流。 焊接电流是焊条电弧焊重要的焊接参数。焊接电流越大熔深越大，焊条熔化越快，焊接效率也越高。但是焊接电流越大，飞溅和烟雾大，焊条药皮易发红和脱落，且易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷；电流太小，则引弧困难，电弧不稳定，熔池温度低，焊缝窄而高，熔合不好，易产生夹渣、未焊透、未熔合等缺陷。,小结 4.1.1 焊接电弧 4.1.2 电弧焊冶金过程和特点 4.1.3 焊条电弧焊设备 4.1.4 焊 条 4.1.5 焊条电弧焊工艺,作业 P132 第1题 P132 第3题 P132 第5题,
