第2章 焊條電弧焊

1、第2章焊條電弧焊一、概述二、焊條電弧焊設(shè)備三、焊條四、焊條電弧焊工藝一、概述1. 焊條電弧焊的基本原理2.焊條電弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用 焊條電弧焊的焊接回路由弧焊電源、電纜、焊鉗、焊條、電弧和焊件組成。 焊條電弧焊主要設(shè)備是弧焊電源主要設(shè)備是弧焊電源，它的作用是為焊接電弧穩(wěn)定燃燒提供所需要的、合適的電流和電壓。焊接電弧是負(fù)載，焊接電纜連接電源與焊鉗和焊件。 焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。它利用焊條與焊件之間建立起來的穩(wěn)定燃燒的電弧，使焊條和焊件熔化，從而獲得牢固的焊接接頭。焊條電弧焊原理焊條電弧焊原理1藥皮；藥皮；2焊芯；焊芯；3保護(hù)氣；保護(hù)氣；4電??；電?。?熔池；熔池；6母材；

2、母材；7焊縫；焊縫；8焊渣；焊渣；9熔渣；熔渣；10熔滴熔滴 1. 焊條電弧焊的基本原理焊條電弧焊的基本原理焊接過程中：焊接過程中：v 藥皮：藥皮：不斷地分解、熔化而生成氣體及熔渣，保護(hù)焊條端部、電弧、熔池及其附近區(qū)域，防止大氣對熔化金屬的有害污染。v 焊芯：焊芯：在電弧熱作用下不斷熔化，進(jìn)入熔池，成為焊縫的填充金屬。 1操作靈活2待焊接頭裝配要求低3可焊金屬材料廣4焊接生產(chǎn)率低5焊縫質(zhì)量依賴性強(qiáng)2. 焊條電弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用二、 焊條電弧焊設(shè)備1. 焊接電源2. 焊鉗3. 面罩與護(hù)目玻璃4. 焊條保溫筒焊條電弧焊設(shè)備圖2-2焊條電弧焊基本裝置示意圖1. 焊接電源焊條電弧焊常用的焊接電源有弧焊變

3、壓器、弧焊發(fā)電機(jī)、磁放大器式弧焊整流器以及晶閘管弧焊整流器、弧焊逆變電源等。焊條電弧焊既可以采用直流焊接，也可以采用交流焊接，甚至可采用脈沖焊接。無論使用哪一種電源，電源都應(yīng)當(dāng)具有下降外特性，最好是陡降的外特性。選擇焊條電弧焊電源應(yīng)主要考慮以下因素：所要求的焊接電流的種類；弧焊電源的功率；工作條件和節(jié)能要求等。2. 焊鉗圖2-3焊鉗的構(gòu)造1鉗口2固定銷3彎臂罩殼4彎臂5直柄6彈簧7膠木手柄8焊接電纜固定處電焊鉗電焊鉗 電焊鉗又稱焊把，是用以夾持焊條、傳導(dǎo)電流的工具。有300A、500A二兩種規(guī)格，要求具有良好的絕緣性與隔熱能力。焊條位于水平、45。、90。等方向時(shí)焊鉗都能夾緊焊條，并保證更換焊

4、條安全方便、操作靈活。 3. 面罩與護(hù)目玻璃面罩是防止焊接時(shí)的飛濺、弧光及其他輻射對焊接操作人員面部和頸部損傷的一種遮蔽工具。有手持式和頭盔式兩種，對面罩的要求是質(zhì)輕、堅(jiān)韌、絕緣性和耐熱性好。面罩正面安裝有護(hù)目濾光片，即護(hù)目玻璃，起減弱弧光強(qiáng)度，過濾紅外線和紫外線以保護(hù)焊工眼睛的作用。護(hù)目玻璃有各種顏色，從人眼對顏色的適應(yīng)性考慮，以墨綠、藍(lán)綠和黃褐色為好。顏色有深淺之分，應(yīng)根據(jù)焊接電流大小和焊接方法以及焊工的年齡與視力情況選用?，F(xiàn)已發(fā)展的一種光電式鏡片，它是利用光電轉(zhuǎn)換原理制成的新型護(hù)目濾光片。起弧前是透明的，起弧后迅速變黑，起濾光作用。這樣可以觀察焊接操作全過程，杜絕電弧“灼眼”和消除因盲目

5、引弧而產(chǎn)生的焊接缺陷。 它們是防止焊接飛濺、弧光及高溫對焊工面部及頸部灼傷的一種工具。面罩一般分為手持式和頭盔式兩種。 要求選用耐燃或不燃的絕緣材料制成，罩體應(yīng)遮住焊工的整個(gè)面部，結(jié)構(gòu)牢固，不漏光。護(hù)目鏡按亮度的深淺不同分為6個(gè)型號(712號)，號數(shù)越大，顏色越深。4. 焊條保溫筒焊條保溫筒有立式和臥式兩種，是焊工焊接操作現(xiàn)場必備的輔具，裝載已烘干的焊條。將已烘干的焊條放在保溫筒內(nèi)供現(xiàn)場使用，可以起到防粘泥土、防潮、防雨淋等作用，能夠避免焊接過程中焊條藥皮的含水率上升。一個(gè)焊條保溫筒通?？裳b焊條2.55kg，溫度一般在100450之間，能維持焊條藥皮含水率不超過0.4。使用低氫型焊條焊接重要結(jié)

6、構(gòu)時(shí)，焊條必須先進(jìn)烘箱烘焙，烘干溫度和保溫時(shí)間因材料和季節(jié)而異。焊條從烘箱內(nèi)取出后，應(yīng)儲(chǔ)存在焊條保溫筒內(nèi)，在施工現(xiàn)場逐根取出使用。 用以測量坡口角度、間隙、錯(cuò)邊以及余高、焊縫寬度、角焊縫厚度等尺寸。由直尺、探尺和角度規(guī)組成。5. 焊縫尺寸檢測器敲渣錘敲渣錘 用來清除焊渣的一種尖錘，可以提高清渣效率。鋼絲刷鋼絲刷 用來清除焊件表面的鐵銹、油污等氧化物。氣動(dòng)打渣工具及高速角向砂輪機(jī)氣動(dòng)打渣工具及高速角向砂輪機(jī) 用于焊后清渣、焊縫修整及坡口準(zhǔn)備。 三、焊條1. 焊條的組成及分類2. 焊條的選用焊條的組成及分類1)焊條是焊條電弧焊的焊接材料，它由焊芯和藥皮(涂層)組成，。焊條電弧焊時(shí)，焊芯與焊件之間產(chǎn)

7、生電弧并熔化為焊縫的填充金屬。2)焊芯既是電極，又是填充金屬。用于焊芯的專用的金屬絲(稱焊絲)分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼。焊芯的成分直接影響著熔敷金屬的成分和性能。3)焊條藥皮是礦石粉末、鐵合金粉、有機(jī)物和化工制品等原料按一定比例配制后壓涂在焊芯表面上的一層涂層。 是指在一定長度的金屬絲外表層均勻地涂敷一定厚度的具有特殊作用涂料的手工電弧焊焊接材料，簡稱為“焊條焊條”。（1）電弧容易引燃，在焊接過程中能夠穩(wěn)定燃燒；（2）藥皮應(yīng)均勻熔化，無成塊脫落現(xiàn)象。其熔化速度稍慢于焊芯的熔化速度，從而有利于金屬熔滴過渡；（3）焊接過程中不應(yīng)有較大煙霧和過多飛濺；（4）保證熔敷金屬具有一定的抗裂性以

8、及所需的力學(xué)性能和化學(xué)成分；（5）焊后焊縫成形正常，焊渣容易清除。對焊條的基本要求電焊條由焊芯、涂料藥皮焊芯、涂料藥皮兩部分組成。目前在焊接生產(chǎn)中廣泛使用的基本上都是厚藥皮焊條厚藥皮焊條。 焊條結(jié)構(gòu)1）焊芯）焊芯 焊芯：焊芯：是指電焊條用的被藥皮包覆的金屬芯。 作用：作用： （1）傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生焊接電??； （2）焊芯本身熔化形成焊縫中的填充金屬。 由于焊芯在電弧高溫作用下端部熔化，形成熔滴過渡到熔池中，因此焊芯的成分對焊縫金局的質(zhì)量和性能有極大影響。 通常所說的焊條規(guī)格，實(shí)際上是指焊芯直徑，如：2、3.2、4、5等，單位是mm。2）藥皮）藥皮 焊條藥皮：焊條藥皮：是指由具有不同物理和化學(xué)性質(zhì)的

9、細(xì)粒狀物質(zhì)經(jīng)粘結(jié)均勻包覆在焊芯表面的涂料層。 焊條藥皮的作用：焊條藥皮的作用：是在焊接過程中形成具有合適的熔點(diǎn)、粘度、密度、堿度等物理化學(xué)性能的熔渣，保證電弧穩(wěn)定燃燒、使熔滴金屬容易過渡、在電弧區(qū)和熔池周圍造成一種氣氛保護(hù)焊接區(qū)域，獲得良好的焊縫成形與性能等。 還可通過向藥皮中加入脫氧劑、滲合金元素或一定含量的鐵粉，滿足焊縫金屬使用性能或提高熔敷效率的要求。 各種原材料根據(jù)其在焊條藥皮中的作用可分為：各種原材料根據(jù)其在焊條藥皮中的作用可分為： (1) 穩(wěn)弧劑 主要作用是使焊條容易引弧及在焊接過程中保持電弧穩(wěn)定燃燒。作為穩(wěn)弧劑的原材料主要是一些含有一定數(shù)量低電離電位易電離元素的物質(zhì)，如長石、水玻

10、璃、金紅石、鈦白粉、大理石、云母、鈦鐵礦、還原鈦鐵礦等。 (2) 造渣劑 焊接時(shí)能形成具有一定物理化學(xué)性能的熔渣，保護(hù)焊接熔滴和熔池金屬，改善焊縫成形、作為造渣劑的原材料有大理石、螢石、白云石、菱苦土、長石、白泥、云母、石英、金紅石、鈦白粉、鈦鐵礦等。 (3) 脫氧劑(又稱還原劑) 通過焊接過程中的化學(xué)冶金反應(yīng)，降低焊縫金屬中的氧含量，提高焊縫金屬的性能。脫氧劑主要是含有對氧親和力大的元素鐵合金及其金屬粉，常用脫氧劑有錳鐵、硅鐵、鈦鐵、鋁鐵、硅鈣合金等。 (4) 造氣劑 在電弧高溫作用下分解出氣體，形成保護(hù)氣氛，保護(hù)電弧及熔池金屬，防止周圍空氣中氧和氮的侵入。常用的造氣劑有碳酸鹽(如大理石、白

11、云石、菱苦土、碳酸鋇等)及有機(jī)物(如木粉、淀粉、纖維素、樹脂等)。 (5) 合金劑 用于補(bǔ)償焊接過程中合金元素的燒損及向焊縫中過渡合金元素，以保證焊縫金屬的化學(xué)成分及性能。根據(jù)需要可選用各種鐵合金(如錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鋼鐵、釩鐵、鈮鐵、硼鐵、稀土硅鐵等)或純金屬(如金屬錳、金屬鉻、鎳粉、鎢粉等)。 (6) 增塑劑 主要作用是改善藥皮涂料在焊條壓涂過程中的塑性、彈性及流動(dòng)性，提高焊條的壓涂質(zhì)量，使焊條藥皮表面光滑面不開裂。通常選用有一定彈性、滑性或吸水后有一定膨脹特性的物料，如云母、白泥、鈦白粉、滑石粉、固體水玻璃、纖維素等。 (7) 粘結(jié)劑 使藥皮物料牢固地粘結(jié)在焊芯上，并使焊條藥皮烘干后具有

12、一定的強(qiáng)度。在焊接冶金過程中不對熔池和焊縫金屬產(chǎn)生有害作用。常用粘結(jié)劑是水玻璃（鉀、鈉及其混合水玻璃）及酚醛樹脂、樹膠等。焊條的分類焊條的分類 電焊條的分類方法很多，可分別按用途、熔渣的酸堿度、焊條藥皮的主要成分、焊條性能特征等不同角度對電焊條進(jìn)行分類。1 1）按焊芯成分分類）按焊芯成分分類2）按熔渣的酸堿性分類）按熔渣的酸堿性分類 主要是根據(jù)焊接熔渣的堿度，即按熔渣中堿性氧化物與酸性氧化物的比例來劃分。 (1) 酸性焊條酸性焊條 藥皮中含有大量的TiO2、SiO2等酸性造渣物及一定數(shù)量的碳酸鹽等，熔渣氧化性強(qiáng)，熔渣堿度系數(shù)小于1。 酸性焊條焊接工藝性好，電弧穩(wěn)定，可交、直流兩用，飛濺小、熔渣

13、流動(dòng)性和脫渣性好，熔渣多呈玻璃狀，較疏松、脫渣性能好，焊縫外表美觀。 酸性焊條的藥皮中含有較多的二氧化硅、氧化鐵及氧化鈦，氧化性較強(qiáng)，焊縫金屬中的氧含量較高，合金元素?zé)龘p較多，合金過渡系數(shù)較小，熔敷金屬中含氫量也較高，因而焊縫金屬塑性和韌性較低。(2) 堿性堿性(低氫型低氫型)焊條焊條 藥皮中含有大量的堿性造渣物(大理石、螢石等)，并含有一定數(shù)量的脫氧劑和滲合金劑。堿性焊條主要靠碳酸鹽(如CaCO3等)分解出CO2作保護(hù)氣體，弧柱氣氛中的氫分壓較低，而且螢石中的氟化鈣在高溫時(shí)與氫結(jié)合成氟化氫(HF)，降低了焊縫中的含氫量，故堿性焊條又稱為低氫型焊條。 堿性渣中CaO數(shù)量多，熔渣脫硫的能力強(qiáng)，熔

14、敷金屬的抗熱裂紋的能力較強(qiáng)。而且，堿性焊條由于焊縫金屬中氧和氫含量低，非金屬夾雜物較少，具有較高的塑性和沖擊韌性。 堿性焊條由于藥皮中含有較多的螢石，電弧穩(wěn)定性差，一般多采用直流反接，只有當(dāng)藥皮中含有較多量的穩(wěn)孤劑時(shí)，才可以交、直流兩用。 堿性焊條一般用于較重要的焊接結(jié)構(gòu)，如承受動(dòng)載荷或剛件較大的結(jié)構(gòu)。3）按焊條藥皮類型分類）按焊條藥皮類型分類按性能分類的焊條，都是根據(jù)其特殊使用性能而制造的專用焊專用焊條條。 如：超低氫焊條、低塵低毒焊條、立向下焊條、躺焊焊條、打底層焊條、高效鐵粉焊條、防潮焊條、水下焊條、重力焊條等。 4）按焊條性能分類）按焊條性能分類焊條的選用原則焊條的選用原則1)按焊件的

15、力學(xué)性能、化學(xué)成分選用按焊件的力學(xué)性能、化學(xué)成分選用 低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼一般按焊件的抗拉強(qiáng)度來選用相應(yīng)強(qiáng)度的焊條，只有在焊接結(jié)構(gòu)剛性大，受力情況復(fù)雜時(shí)，才選用比鋼材強(qiáng)度低一級的焊條。 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。焊條的選用焊條的選用當(dāng)接頭坡口表面難以清理干凈時(shí)，應(yīng)采用氧化性強(qiáng)，對鐵銹、油污等不敏感的酸性焊條。在容器內(nèi)部或通風(fēng)條件較差的條件下，應(yīng)選用焊接時(shí)析出有害氣體少的酸性焊條。在母材中碳、硫、磷等元素含量較高時(shí)，且焊件形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)剛性大和厚度大時(shí)，應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條。當(dāng)焊件承受振動(dòng)載荷或沖擊載荷

16、時(shí)，除保證抗拉強(qiáng)度外，應(yīng)選用塑性和韌性較好的堿性焊條。在酸性焊條和堿性焊條均能滿足性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用工藝性能較好的酸性焊條。2)酸性焊條酸性焊條 V.S. 堿性焊條堿性焊條薄板焊接或定位焊宜采用E4313焊條，焊件不易燒穿且易引弧。在滿足焊件使用性能和焊條操作性能的前提下，應(yīng)選用規(guī)格大、效率高的焊條。在使用性能基本相同時(shí)，應(yīng)盡量選用價(jià)格較低的焊條，降低焊接生產(chǎn)的成本。 3)按簡化工藝、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性來選用按簡化工藝、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性來選用1)焊條的烘干焊條的烘干 焊條在存放時(shí)會(huì)從空氣中吸收水分而受潮，會(huì)影響工藝性能和焊縫質(zhì)量，因此焊條(特別是堿性焊條)在使用前必須烘干。一般酸性焊條烘干

17、溫度為75150，保溫12h；堿性焊條為350 400，保溫12h。焊條累計(jì)烘干次數(shù)一般不宜超過3次。焊條的管理及使用焊條的管理及使用焊條必須分類、分型號、分規(guī)格存放，避免混淆。焊條必須存放在通風(fēng)良好、干燥的庫房內(nèi)。重要焊接結(jié)構(gòu)使用的焊條，特別是低氫型焊條，最好儲(chǔ)存在專用的庫房內(nèi)。庫房內(nèi)應(yīng)設(shè)置溫度計(jì)、濕度計(jì)，室內(nèi)溫度在5以上，相對濕度不超過60。焊條必須放在離地面和墻壁的距離均在0.3m以上的木架上，以防受潮變質(zhì)。2)焊條的儲(chǔ)存保管焊條的儲(chǔ)存保管四、焊條電弧焊工藝焊前準(zhǔn)備焊接參數(shù)的選擇焊前準(zhǔn)備焊接接頭形式坡口準(zhǔn)備焊接接頭形式(1)對接接頭這是兩工件端面相對平行的接頭，是在焊接結(jié)構(gòu)中常采用的接頭

18、形式。(2)角接接頭這是兩焊件端面間構(gòu)成大于30，小于135夾角的接頭。(3)T形接頭這是一焊件端面與另一焊件端面構(gòu)成直角或近似直角的接頭。(4)搭接接頭這是兩焊件部分重疊構(gòu)成的接頭。(5)卷邊接頭這是指焊件端部預(yù)先卷邊的接頭。(1)對接接頭圖2-4對接接頭a)I形b)V形c)X形d)U形e)雙U形(2)角接接頭圖2-6角接接頭a)I形b)V形c)單邊V形d)X形(3)T形接頭圖2-7T形接頭a)I形b)雙I形c)單邊V形(4)搭接接頭圖2-8搭接接頭a)不開坡口b)圓孔內(nèi)塞焊c)長孔內(nèi)角焊(5)卷邊接頭圖2-9卷邊接頭坡口準(zhǔn)備焊件開坡口，一是為了使電弧能深入到焊縫根部，保證根部焊透，便于清除

19、焊渣，獲得較好的焊縫成形；二是為調(diào)節(jié)焊件和填充金屬在焊縫中的熔合比。坡口角度的大小將影響焊縫金屬的化學(xué)成分和焊接接頭質(zhì)量。通常是隨板厚的增加，坡口角度減小。鈍邊的作用是保證根部焊縫既能焊透，又不被燒穿。間隙的作用是保證根部焊透。選擇坡口形狀時(shí)，主要考慮以下因素：盡量提高生產(chǎn)率、減少焊條消耗量；焊接可達(dá)性要好，保證根部焊透；坡口形狀易加工；焊接受形要小。一般同樣厚度的接頭，采用X形坡口比V形坡口節(jié)省焊條，焊后變形??；采用U形和雙U形坡口又比V形和X形坡口好，但加工困難，主要用于較重要的焊接結(jié)構(gòu)。選擇坡口加工方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件的尺寸、形狀及現(xiàn)場具體條件而定。目前常用的加工方法有剪切(適于I形坡口)、氣割(適于V形、X形、Y形、K形等坡口)、刨邊(適于直邊任何形式