焊工工藝學(xué) 第四章焊條電弧焊

1、4-1 焊條電弧焊的原理及特點(diǎn)焊條電弧焊的原理及特點(diǎn)4-2焊條電弧焊設(shè)備及工具焊條電弧焊設(shè)備及工具4-3焊條電弧焊焊接材料焊條電弧焊焊接材料4-4焊條電弧焊工藝焊條電弧焊工藝焊條電弧焊操作示意圖4-1 焊條電弧焊的原理及特點(diǎn)焊條電弧焊的原理及特點(diǎn)焊條電弧焊的焊接回路一、焊條電弧焊的原理一、焊條電弧焊的原理焊條電弧焊的原理二、焊條電弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用二、焊條電弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用1. 焊條電弧焊的優(yōu)點(diǎn)焊條電弧焊的優(yōu)點(diǎn)（1）工藝靈活、適應(yīng)性強(qiáng)（2）應(yīng)用范圍廣（3）易于分散焊接應(yīng)力和控制焊接變形（4）設(shè)備簡單、成本較低2. 焊條電弧焊的缺點(diǎn)焊條電弧焊的缺點(diǎn)（1）焊接生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大（2）焊縫質(zhì)量依賴性

2、強(qiáng)由于采用手工操作，焊縫質(zhì)量主要靠焊工的操作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來保證，所以，焊縫質(zhì)量在很大程度上依賴于焊工的操作技術(shù)及現(xiàn)場發(fā)揮，甚至焊工的精神狀態(tài)也會影響焊縫質(zhì)量。4-2焊條電弧焊設(shè)備及工具焊條電弧焊設(shè)備及工具一、對弧焊電源的要求一、對弧焊電源的要求1. 對弧焊電源外特性的要求對弧焊電源外特性的要求弧焊電源外特性與電弧靜特性的關(guān)系1-下降外特性2-平外特性 3-上升外特性4-電弧靜特性不同下降度的外特性曲線對焊接電流的影響2. 對弧焊電源空載電壓的要求對弧焊電源空載電壓的要求3. 對弧焊電源穩(wěn)態(tài)短路電流的要求對弧焊電源穩(wěn)態(tài)短路電流的要求4. 對弧焊電源調(diào)節(jié)特性的要求對弧焊電源調(diào)節(jié)特性的要求5. 對弧焊

3、電源動(dòng)特性的要求對弧焊電源動(dòng)特性的要求二、弧焊電源的分類及型號二、弧焊電源的分類及型號1. 弧焊電源的分類及特點(diǎn)弧焊電源的分類及特點(diǎn)（1）交流弧焊電源(弧焊變壓器)具有結(jié)構(gòu)簡單、易造易修、成本低、效率高、磁偏吹小、噪聲小、效率高等優(yōu)點(diǎn)， 但電弧穩(wěn)定性較差，功率因數(shù)較低。（2）直流弧焊電源直流弧焊電源有直流弧焊發(fā)電機(jī)和弧焊整流器兩種。典型弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)及其電流調(diào)節(jié)典型弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)及其電流調(diào)節(jié)直流弧焊發(fā)電機(jī)雖然堅(jiān)固耐用，電弧燃燒穩(wěn)定，但損耗較大、效率低、噪聲大、成本高、質(zhì)量大、維修難?；『刚髌骶哂兄圃旆奖恪r(jià)格低、空載損耗小、電弧穩(wěn)定和噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。具有高效、節(jié)能、質(zhì)量輕、體積小、功率因數(shù)

4、高和焊接性能好等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。2. 弧焊電源的型號及技術(shù)參數(shù)弧焊電源的型號及技術(shù)參數(shù)（1）弧焊電源的型號弧焊電源型號的各項(xiàng)編排次序（2）弧焊電源的技術(shù)參數(shù)1）額定值額定值即對焊接電源規(guī)定的使用限額，如額定電壓、額定電流和額定功率等。2）負(fù)載持續(xù)率負(fù)載持續(xù)率是指弧焊電源負(fù)載的時(shí)間與整個(gè)工作時(shí)間周期的百分率。用公式表示如下：負(fù)載持續(xù)率=（弧焊電源負(fù)載時(shí)間/選定的工作時(shí)間周期）100三、常用焊條電弧焊電源三、常用焊條電弧焊電源1. 弧焊變壓器弧焊變壓器（1）BX3 -300型弧焊變壓器BX3-300型弧焊變壓器BX3-300 型弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)1-手柄2-調(diào)節(jié)絲桿3-鐵心（2）BX1-315型弧焊變壓

5、器BX3-315型弧焊變壓器) 外形) 電路結(jié)構(gòu)焊接電流調(diào)節(jié)2. 弧焊整流器弧焊整流器（1）硅弧焊整流器硅弧焊整流器的組成（2）晶閘管弧焊整流器3. 弧焊逆變器弧焊逆變器將直流電變換成交流電稱為逆變，實(shí)現(xiàn)這種變換的裝置叫逆變器。ZX7400型弧焊逆變器弧焊逆變器原理圖四、焊條電弧焊其他設(shè)備和工具四、焊條電弧焊其他設(shè)備和工具1. 焊鉗和面罩焊鉗和面罩（1）焊鉗焊條電弧焊的焊接工具及輔助工具焊條電弧焊的焊接工具及輔助工具（2）面罩焊接面罩) 手持式) 頭盔式) 光控面罩2. 焊條保溫筒和焊縫檢驗(yàn)尺焊條保溫筒和焊縫檢驗(yàn)尺（1）焊條保溫筒（2）焊縫檢驗(yàn)尺焊縫檢驗(yàn)尺3. 常用焊接手工工具常用焊接手工工具

6、4-3焊條電弧焊焊接材料焊條電弧焊焊接材料一、焊條的組成及作用一、焊條的組成及作用焊條的組成夾持端藥皮焊芯引弧端焊條組成、作用以及藥皮分類焊條組成、作用以及藥皮分類1. 焊芯焊芯（1）焊芯的作用焊芯有兩個(gè)作用：一是傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電弧把電能轉(zhuǎn)換成熱能； 二是焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。（2）焊芯的牌號2. 藥皮藥皮壓涂在焊芯表面上的涂料層稱為藥皮。（1）焊條藥皮的作用1）機(jī)械保護(hù)作用2）冶金處理滲合金作用3）改善焊接工藝性能（2）焊條藥皮的組成（3）焊條藥皮的類型二、焊條的工藝性能二、焊條的工藝性能1. 焊接電弧的穩(wěn)定性2. 焊縫成形性3. 全位置焊接性4. 脫渣性5

7、. 飛濺三、焊條的分類三、焊條的分類1. 焊條的分類方法焊條的分類方法2. 酸性焊條和堿性焊條酸性焊條和堿性焊條四、焊條的型號及牌號四、焊條的型號及牌號1. 碳鋼焊條和低合金鋼焊條型號碳鋼焊條和低合金鋼焊條型號（1）字母“E” 表示焊條；前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為10MPa；第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，“0” 及“1” 表示焊條適用于全位置焊接，“2” 表示焊條只適用于平焊及平角焊，“4” 表示焊條適用于向下立焊；第三位數(shù)字和第四位數(shù)字組合時(shí)，表示焊接電流種類及藥皮類型。（2）低合金鋼焊條還附有后綴字母為熔敷金屬的化學(xué)成分分類代號。2. 不銹鋼焊條型號不銹鋼焊條型號3.

8、焊條牌號焊條牌號（1）結(jié)構(gòu)鋼焊條牌號漢字“結(jié)（J）”表示結(jié)構(gòu)鋼焊條；第一、二位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度等級；第三位數(shù)字表示藥皮類型和電流種類。結(jié)422（J422）：表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值為420 Mpa，藥皮類型為鈦鈣型，交、直流兩用的結(jié)構(gòu)鋼焊條。（2）鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條牌號（3）不銹鋼焊條牌號（4）低溫鋼焊條牌號漢字“溫（W）”表示低溫鋼焊條；第一、二位數(shù)字表示低溫鋼焊條工作溫度等級，第三位數(shù)字表示藥皮類型和電流種類。溫707（W707）：表示工作溫度等級為-70； 藥皮類型為低氫鈉型，直流反接的低溫鋼焊條。4. 焊條型號與牌號的對照焊條型號與牌號的對照（1）常用碳鋼焊條的型號與牌號對照

9、（2）常用低合金鋼焊條的型號與牌號對照（3）常用不銹鋼焊條的型號與牌號對照五、焊條的選用及管理五、焊條的選用及管理1. 焊條的選用原則焊條的選用原則（1）低碳鋼、中碳鋼及低合金鋼按焊件的抗拉強(qiáng)度來選用相應(yīng)強(qiáng)度的焊條，使熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度與焊件的抗拉強(qiáng)度相等或相近，該原則稱為“等強(qiáng)原則”。（2）對于不銹鋼、耐熱鋼、堆焊等焊件選用焊條時(shí)，應(yīng)從保證焊接接頭的特殊性能出發(fā)，要求焊縫金屬化學(xué)成分與母材相同或相近。（3）對于強(qiáng)度不同的低碳鋼之間、低合金鋼高強(qiáng)鋼之間及它們之間的異種鋼焊接，要求焊縫或接頭的強(qiáng)度、塑性和韌性都不能低于母材中的最低值，故一般根據(jù)強(qiáng)度等級較低的鋼材來選用相應(yīng)的焊條。（4）重要焊縫選

10、用堿性焊條。（5）在滿足性能的前提下盡量選用酸性焊條。2. 焊條的管理焊條的管理焊條的使用及烘干焊條的使用及烘干（1）焊條驗(yàn)收對于制造鍋爐、壓力容器等重要焊件的焊條，焊前必須進(jìn)行驗(yàn)收，也稱復(fù)驗(yàn)。（2）焊條保管、領(lǐng)用、發(fā)放焊條實(shí)行三級管理：一級庫管理、二級庫管理、焊工焊接時(shí)管理。一級、二級庫內(nèi)的焊條要按其型號、牌號、規(guī)格分門別類堆放。放在離地面、離墻面300mm 以上的木架上。（3）焊條烘干焊條紅外線烘烤箱4-4焊條電弧焊工藝焊條電弧焊工藝一、焊條電弧焊焊接參數(shù)一、焊條電弧焊焊接參數(shù)焊接參數(shù)是指焊接時(shí)為保證焊接質(zhì)量而選定的各物理量的總稱。1. 焊條直徑焊條直徑（1）焊件的厚度（2）焊縫位置在板厚

11、相同的條件下，焊接平焊縫用的焊條直徑應(yīng)比其他位置的大一些，立焊最大直徑不超過5mm，仰焊、橫焊最大直徑不超過4mm。（3）焊接層次為了防止根部焊不透，對多層焊的第一層焊道，應(yīng)采用直徑較小的焊條進(jìn)行焊接，以后各層可以根據(jù)焊件厚度，選用較大直徑的焊條。（4）接頭形式搭接接頭、 形接頭因不存在全焊透問題，所以應(yīng)選用較大的焊條直徑以提高生產(chǎn)率。焊接接頭形式及焊縫形式焊接接頭形式及焊縫形式2 . 電源種類和極性電源種類和極性（1）電源種類采用交流電源焊接時(shí)， 電弧穩(wěn)定性差。采用直流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，飛濺少，但電弧磁偏吹較交流電源嚴(yán)重。 低氫鈉型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流電源。用小電流焊接薄板時(shí)，

12、也常用直流電源，因?yàn)橐”容^容易，電弧比較穩(wěn)定。焊條電弧焊引弧焊條電弧焊引弧（2）極性極性是指在直流電弧焊或電弧切割時(shí)焊件的極性。直流電弧焊正接與反接) 直流電弧焊的正接) 直流電弧焊的反接3. 焊接電流焊接電流焊接時(shí)，流經(jīng)焊接回路的電流稱為焊接電流，焊接電流的大小直接影響焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率。（1）焊條直徑焊條直徑越大，熔化焊條所需要的電弧熱量越多， 焊接電流也越大。Ih （35 55）d式中 Ih 焊接電流（A）； d焊條直徑（mm）。（2）焊縫位置在相同焊條直徑的條件下， 焊接平焊縫時(shí)，由于運(yùn)條和控制熔池中的熔化金屬都比較容易，因此可以選擇較大的電流進(jìn)行焊接。但在其他位置焊接時(shí)，為了避免

13、熔化金屬從熔池中流出，要使熔池盡可能小些，通常，立焊、橫焊的焊接電流比平焊的焊接電流小10 15，仰焊的焊接電流比平焊的焊接電流小15 20。（3）焊條類型當(dāng)其他條件相同時(shí)，堿性焊條使用的焊接電流應(yīng)比酸性焊條小10 15，否則焊縫中易形成氣孔。不銹鋼焊條使用的焊接電流應(yīng)比碳鋼焊條小15 20。（4）焊接層次焊接打底層，特別是單面焊雙面成形時(shí)，為保證背面焊縫質(zhì)量，常使用較小的焊接電流；焊接填充層時(shí)，為提高效率，保證熔合良好，常使用較大的焊接電流；焊接蓋面層時(shí)，為防止咬邊和保證焊縫成形，使用的焊接電流應(yīng)比焊接填充層稍小些。4. 電弧電壓電弧電壓在焊接過程中，電弧不宜過長， 電弧過長會出現(xiàn)下列幾種不

14、良現(xiàn)象：（1）電弧燃燒不穩(wěn)定，易擺動(dòng)，電弧熱能分散，飛濺增多，造成金屬和電能的浪費(fèi)。（2）焊縫厚度小，容易產(chǎn)生咬邊、未焊透、焊縫表面高低不平、焊波不均勻等缺欠。（3）對熔化金屬的保護(hù)差，空氣中的氧、氮等有害氣體容易侵入，使焊縫產(chǎn)生氣孔的可能性增加，焊縫金屬的力學(xué)性能降低。5. 焊接速度焊接速度單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長度稱為焊接速度，焊接速度應(yīng)該均勻、適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不燒穿，同時(shí)還要使焊縫寬度和高度符合圖樣設(shè)計(jì)要求。焊接速度直接影響焊接生產(chǎn)率，所以，應(yīng)該在保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上，采用較大的焊條直徑和焊接電流，同時(shí)根據(jù)具體情況適當(dāng)加快焊接速度，以保證在獲得焊縫的高低和寬窄一致的條件下，提高焊

15、接生產(chǎn)率。6. 焊接層數(shù)焊接層數(shù)多層焊和多層多道焊) 多層焊) 多層多道焊二、焊條電弧焊堆焊工藝二、焊條電弧焊堆焊工藝1. 堆焊及其特點(diǎn)堆焊及其特點(diǎn)堆焊是用焊接的方法將具有一定性能的材料堆敷在焊件表面上的一種工藝過程。焊條電弧堆焊的特點(diǎn)是方便靈活、成本低、設(shè)備簡單，但生產(chǎn)率較低，勞動(dòng)條件差，只適用于小批量中小型零件的堆焊。2. 堆焊工藝特點(diǎn)堆焊工藝特點(diǎn)（1）堆焊前。必須清除盡堆焊表面的雜物、油脂等。（2）焊前須對工件預(yù)熱和焊后緩冷，預(yù)熱溫度一般為100 300。（3）堆焊時(shí)。必須根據(jù)不同要求選用不同的焊條。（4）為了使各焊道間緊密連接，堆焊第二條焊道時(shí)，必須熔化第一條焊道寬度的1/3 1/2。（5）多層堆焊時(shí)，第二層焊道的堆焊方向應(yīng)與第一層互成90，為了使熱量分散，