焊条电弧焊.docx

焊条电弧焊.docx

《焊条电弧焊.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊条电弧焊.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

焊条电弧焊

焊条电弧焊

学习目的：

熟悉焊条电弧焊工艺特点，会选择焊接工艺，掌握焊条电弧焊的基本技操作技能。

第一节焊接电弧

一、焊条电弧焊的焊接过程

焊接电弧焊在焊接过程中，由弧焊电源、焊接电缆、焊钳、焊条、焊件、和焊接电弧构成焊接回路，焊条与焊件通过焊接电缆，分别接在焊接电源的两个输出端上，当焊条与焊件接触时，焊接回路处于短路状态，强大的短路电流，在焊条端部和焊件局部产生大量的电阻热使其迅速熔化甚至部分蒸发。

随着焊条被提起2-4mm时，两电极间（焊条端部与焊件局部）的空气间隙被强烈加热并电离，此时电弧被引燃，这就是焊接电弧。

即具有一定电压的、在两电极间或电极与母材间的气体介质中产生强烈而持久的放电现象。

在电弧吹力及高温作用下，焊条的熔化金属形成具有一定形状和体积的熔池。

焊条熔化后，金属焊芯以熔滴形式向焊缝熔池过渡；而焊条药皮在熔化过程中产生一定量的气体和液态熔渣。

在焊接过程中，产生的气体包围在焊条、电弧和焊缝熔解池周围，使之与空气隔离，避免液态金属被空气氧化。

液态浮在熔池表面上，阻止液态金属与空气接触，起到隔离保护作用。

随着焊接电弧的移动，焊弧熔池前方的焊条和焊件继续被熔化，而后面的的焊缝熔池液体金属逐渐冷却结晶形焊缝，此时焊缝面上覆盖的液态熔渣凝固后形成的渣壳仍起保护作用；保护高温的焊缝金属不被氧化、减慢焊缝金属冷却速度。

在整个焊接过和中，焊条药皮为焊接区提供大量的气体和液态熔渣，焊接区将发生液态金属、液态熔渣、和电弧气氛三者之间的冶金反应。

起到脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金元素的作用。

弧焊过程：

二、工艺特点

（1）工艺灵活、适应性强：

适应于碳素钢、合金钢、不透钢、铸铁、铜、及铜合金、铝及铝合金、镍及镍合金的焊接；全位置焊接；适用于不同的接头形式、焊件厚度；不规则焊缝。

（2）设备简单、生产成本低：

很容易掌握，技术不复杂。

（3）容易控制焊接应力和变形：

用焊条电弧的施焊技术，配合合理的焊接工艺、合理的焊接参数能垢效改善焊接力和减少焊接变形。

（4）劳动条件差、生产效率低。

三、焊接电弧的构造和温度

1．焊接电弧的构造

焊接电弧是由电源供给的，在具有一定压力的两电极间，产生强烈而持久的放电现象。

焊接电弧由三个部分组成。

（1）阴极区

在电源的负极处（直流正极），该区域很窄，表面有一个明显光亮的斑点，它是阴极区温度最高的部分，具有主动寻找氧化膜、破碎氧化膜的特点。

阴极表面堆积一批正离子所以形成一个电压降。

温度为2130°C——3230°C。

（2）阳极区

在电源的阳极处（直流正极），区域比阴极区稍宽些。

表面也有一个斑点，它是集中电子的微小区域，电场强度比阴极区小。

温度为2330°C——3980°C。

（3）弧柱区

弧柱区是阴极区与阳极区之间的区域，由于阴极区和阳极区都很窄，所以，电弧的主要组成部分是弧柱区，弧柱的长度基本上等于电弧长度。

弧柱电压降是均匀的。

弧柱的温度受气体介质、电离大小、弧柱压缩程度等因素影响。

弧柱的温度最高，而两个电极温度效低。

温度为5730°C——3980°C。

2、焊接电弧的温度分布

阳极斑点温度高于阴极斑点温度，但两极斑点的温度都低于该种电极材料的沸点，电弧弧柱的中心温度最高，离开弧柱中心，温度下降。

电弧作为焊接电源，主要特点是温度高，热量集中，金属熔化非常快。

焊接过程中，熔化焊件和焊件金属的热量散失在周围的空气中，对金属熔化并不起作用。

3、电弧电压

焊接过程中，电弧两端之间的电压降称为电弧电压。

当电极材料、气体介质一定时，焊接电弧的阴极压降和阳极压降为一常数，所以，电弧电压与电弧长度有关。

四、焊接电弧的静特性

1．焊接电弧的静特性曲线

在电极材料、气体介质和弧长一定的条件下，电弧稳定燃烧时，电接电流与电弧电压的关系，称为静特性。

电弧静特性曲线呈U形，三个部分：

在A区部分：

当焊接电流增大时，电弧电压迅速下降。

在B区部分：

随着电流的增加，引起弧柱导电性改善，使弧柱的电阻减小，与焊接电流增加的数值几乎平衡，电弧电压基本保持不变，称水平特性。

在C区部分：

焊接电流进一步增大时，电弧断面不能随焊接电流的增大而成比例的增加，所以电弧电压升高。

2．不同焊接方法的电弧静特性

在一定的条件下，不同的电弧焊方法，其静特性只出现在曲线的某一区段。

焊条电弧焊：

焊接时，焊接电流受到限制（使用的焊接电流值不大于500A）静特曲线无C区部分，焊接电弧工作在水平区电弧电压不发生变化，保证焊接电弧的稳定燃烧。

3．影响焊接电弧静特性的因素

（1）电弧长度的影响：

焊接过程中，电弧长度的改变，主要是弧柱长度发生变化。

当弧柱的压降增加时，电弧电压将增加，曲线提高。

反之电弧长度缩短时，曲线将下移。

同一种焊接方法电弧静特性曲线不止一条，上下移动弧和越长电弧电压越高。

（2）气体介质种类的影响：

焊接电弧周围气体介质的物理性质不同时，会对电弧电压产生显著影响，改变静特性曲线的位置。

（3）气体介质压力的影响：

气体介质压力增大，将使电弧电压升高，曲线向上移动。

五、焊接电弧的稳定性

焊接过程中，电弧在不产生断弧，飘移和磁偏吹的情况下，保持稳定燃烧的程度称为电弧稳定性。

（1）电源的影响：

直流电源比交流电源稳定性好。

（2）药皮的影响：

药皮中含有较多易电离的元素或它们的化合物。

（3）气流的影响：

偏吹严重会使焊接受到影响。

（4）接头处清洁程度的影响：

包括氧化皮、油污、水分等杂质。

（5）磁偏吹：

受磁力作用而产生飘移现象称电弧磁偏吹。

是由于直流电所产生的磁场在电弧周围分布不均匀而造成的。

第二节焊接参数

焊接参数指为保证焊接质量而选定的各个参数。

一、焊接电源

要保证电弧稳定燃烧：

1）适当的空载电压；

2）陡降的外特性；

3）电流的大小可灵活调节；

4）良好的动特性；

二、焊接极性

电流极性：

焊接电源有两个输出极分别接在焊钳和焊件上，形成一个回路。

焊机一个正极，一个负极。

焊件接正极，焊钳接负极叫正接。

焊件接负极，焊钳接正极叫反接。

交流输出电极无正、负极之分。

三、焊条直径

1．焊件的厚度：

厚度较大时，为减少焊接层次选用直径较大的；厚度较薄时为防止焊缝烧穿选用较小的直径焊条。

焊条直径与焊件厚度之间的关系

焊条直径

1.5

2

2.5-3.2

3.2

3.2-4

3.2-5

焊件厚度

≤1.5

2

3

4-5

6-12

>13

2．焊接的位置：

在焊接厚度相同的情况下，平焊位置用的焊条直径，比其它焊接位置要大一些；立焊位置焊条直径不超过5mm；横焊及仰焊直径不超过4mm。

3．焊接的层次：

多层焊道的第一层焊道应采用的焊条直径为2.5-3.2mm。

以后各层焊道可根据焊件厚度选用较大直径焊条焊接。

四、焊接电流

焊接过程中流经焊接回路的电流。

焊接时，电流越大，焊缝熔深越大，焊条熔化越快，焊接效率提高，但焊接飞溅和烟灰会加大，药皮因过热而发红和脱落，焊缝出现咬边、烧穿、焊瘤、焊缝表面成形不良。

焊接电流过小，引弧出现困难，电弧不稳定，焊缝熔池温度低，焊缝宽度变窄余高增大，焊缝熔合不好，容易出现夹渣及未焊透现象。

电流的选择：

1．焊条直径

直径越大，焊条熔化所需的热量越大。

焊条直径与焊接电流的关系

焊条直径/mm

焊接电流/A

焊条直径/mm

焊接电流/A

1.6

25-40

4.0

150-200

2.0

40-70

5.0

180-260

2.5

50-80

5.8

220-300

3.2

80-120

-

-

2．焊接位置

在板厚、结构、焊条直径等相同的条件下，平焊可选择择偏大的焊接电流；非平焊位置焊接位置焊接时，电流比平焊电流小。

3．焊道

焊缝打底层焊道焊接时，焊接电流应偏小些。

填充层焊道焊接时，可用较大的电流。

盖面层焊缝焊接时电流可小些。

五、电弧电压

是指焊接电弧两端（两电极）之间的电压，其值大小取决于电弧的长度，电弧长，电弧电压就高。

电弧短，电弧电压低。

电弧长度过长会出现：

1）电弧不稳定，易摆动，焊缝出现咬边，热切能分散，熔滴飞溅大。

2）熔池保护能力差，电弧和长度增加时，与空气的接触面积加大，空气中的有害气体侵入焊接熔池中，使焊缝产生气孔。

焊接弧长允许在1-6mm之间变化，而弧长变化的前提是电弧稳定的燃烧。

六、焊接的层次

前一层焊道对后一层焊道起预热作用，而后一层焊道对前一层焊道起热处理作用。

七、焊接的热输入

是指熔焊时由焊接能源输入给单位长度焊缝的热能。

八、坡口的形式和尺寸

焊条电弧焊过程中，由于焊接结构的形式不同，焊件厚度不同，焊接质量要求的不同，使其接头的形式和坡口的形式也不同，

1．坡口的基本形式

有对接、搭接、角接、T型接等。

2．坡口的作用

是确保焊接电弧能深入到坡口根部间隙处，使焊缝根部焊透；便于操作者清除焊渣，获得较好的焊缝成形；调节熔敷金属的比例，提高焊接接头综合性能。

3．坡口的尺寸

坡口角度：

用以调节熔敷金属比例，提高焊接接头综合性能。

钝边：

调节坡口根部热量，以保证焊缝焊透和防止烧穿。

间隙：

坡口的根部间隙用以保证根部能焊透。

4．坡口的选择

1．坡口的形状容易加工；

2．使焊条伸入根部间隙，便于焊接操作；

3．坡口焊后变形小；

4．焊接时，能节省焊条、提高工作效率；

第三节焊条电弧焊操作技术

一、基本操作技术

1．引弧；引燃电弧的过程。

1）直击法：

焊条末端与焊件表面碰击。

特点：

碰击次数多；

容量产生气孔；

2）划擦法：

焊条末端与焊件表面划擦。

特点：

损害焊件表面；

2、运条

电弧引燃后作三个方向的运动：

1）焊条要以焊条熔化速度不断地向焊缝熔池送进。

2）焊条沿焊接方向向前移动。

焊接过程中，焊条移动速度要适当。

速度过快熔池变浅变窄，造成焊缝未焊透或未熔合出现气孔、夹渣。

速度过慢，焊缝余高大，焊缝宽度过宽，焊缝易烧穿和出现焊瘤。

3）焊条横向摆动。

摆动的目地是增加焊缝的宽度。

正常焊缝的宽度为焊接直径的2-5倍。

4）焊条的运条：

（1）直线形；

（2）直线往复形；

（3）锯齿形；

（4）月牙形；

2、焊道的连接

（1）直通焊法；

（2）由中间向焊缝两端对称焊法；

（3）分段退焊法；

（4）由中向两端退焊法；

3、焊条动作的作用

（1）焊条角度变化的作用：

1）防止立焊、横焊、仰焊的熔化金属下淌；

2）控制熔化金属与熔渣分离；

3）控制焊缝熔池深度；

4）防止熔渣向焊缝熔池前部移动；

5）防止咬边；

（2）焊条沿焊接方向移动的作用

1）保证焊条直线施焊形成焊缝；

2）控制每道焊缝的横截面积；

（3）横向摆动的作用

1）保证坡口两侧及焊道之间的熔合；

2）控制熔化属液，使焊缝达到熔深与熔宽；

（4）焊条送进的作用

1）控制电弧的弧长、防止有害气体侵入焊缝熔池产生气孔；

2）促进焊缝形成；

3）焊接过程不断进行；

4、焊道的收弧

是指一条焊缝结束时采用的收弧方法，采用立即拉断会形成低于焊件表面的弧坑。

1）划圈法：

端部作圆圈运动；

2）回焊收弧法：

回焊一小段填满弧坑后断弧；

二、各种焊接位置上的操作要点

1．平焊位置的焊接

（1）焊接特点

1）焊条熔滴金属主要依靠重力向焊接熔池过渡；

2）熔池形状和熔池金属容易保持；

3）焊接电流比其他位置大；

4）熔池金属与熔渣容混在一起造成焊缝夹渣现象；

5）参数和操作不正确时，产生未焊透、咬边或焊瘤；

6）对接焊时，参数或焊接程序不当，产生变形；

（2）平焊位置的焊条焊接要点

1）选用直径较粗的焊条，较大的焊接电流焊接；

2）最好采用短弧焊接；

3）焊条与焊件成60——80°的夹角，控制好电弧的长度和运条速度；

2．立焊位置的焊接

（1）焊接的特点

1）熔化金属在重力的作用下易向下流，形成焊瘤、咬边和夹渣表面成形不好；

2）熔池金属与熔渣容易分离；

3）T形接头根部容易产生未焊透；

4）熔池熔透容易控制；

5）熔化金属以飞溅形式损失，焊条消耗多、效率低；

6）多用短弧焊接；

（2）焊接要点

1）保持焊条角度减少熔化金属下淌

2）选用较小的焊条直径和较小的焊接电流，用短弧焊接；

3）采用正确的运条方法

（3）焊条的角度

立焊位置时焊条角度

（4）正确的运条方法

1）I形坡口对接向上立焊时，选用直线形、锯齿形，月牙形运条或挑弧法。

2）其他形式坡口对接立焊时，第一层焊缝常选用挑弧法，其后采用月牙形或锯齿形。

3）T形接头立焊时，为防止焊缝两侧产生咬边、根部未焊透，电弧应在焊缝两侧及顶角有限适当的停留时间。

4）焊接盖面层时，应根据对焊缝表面的要求选用运条方法。

5）由下往上。

3．横焊位置的焊接

（1）焊接的特点

1）熔化金属和熔渣受重力作用而下流至下坡口面上，形成未熔合和层间夹渣，且在坡口上边缘容易形成熔化金属下坠或未焊透；

2）电流较小；

（2）焊接的要点

1）选用小直径焊条；

2）焊接电流较小；

3）保持适当的焊条角度；

4）正确的运条方法

开I形坡口对接焊时，正面焊缝采用往复方法直线运条为好。

其他形式坡口对接多层横焊，间隙小时，采用直线形运条；间隙较大时，打底层选用往复直线运条，其后采用斜圆环形运条，多层多道焊缝焊接时，宜采用直线形运条。

（3）焊条的角度

横焊位置时焊条的角度

4．仰焊位置的焊接

（1）焊接特点

1）熔化金属容易下坠，熔滴过渡，焊缝成形困难；

2）熔池温度较高，熔池尺寸大；

3）正面熔池温度高，熔化金属容易下淌形成焊瘤；

4）流淌的熔化金属以飞溅扩散，容造成烫伤；

（2）焊接要点

1）减少熔化金属下淌和飞溅，采用最短的弧长施焊；

2）小直径焊条和小电流施焊；

3）正确的运条方法；

开I形坡口对接仰焊时，直线运条适用于小间隙焊接，往复直线形运条适用于大间隙。

开其他形式坡口对接多层仰焊时打底层的运条方法应根据坡口间隙的大小选定直线或往复直线运条。

其后可选用锯齿形条方法；多层多道宜采用直线运条方法。

T形接头仰焊时，焊角尺寸较小可采用直线形或往复直线形；焊角尺寸较大时打用多层焊或多层多道焊施焊，第一层采用直线形运条，其他选用三角形等

（3）焊条的角度

焊条角度

a）I形坡口b）其它坡口c）T形接头

复习思考题

1．简述焊条电弧焊的焊接过程。

2．简述焊条药皮液态熔渣的作用。

3．简述焊条电弧焊焊接区的冶金反应。

4．简述焊条电弧焊的工艺特点。

5．简述焊接电弧的构造。

6．简述焊接电弧的温度分布。

7．什么是电组成静援性曲线？

8．简述电弧长度对电弧静特性的影响。

9．影响电弧燃烧稳定性因素有哪几个？

10．造成焊接电弧磁偏吹的因素有哪些？

11．什么是直流正接？

什么是直流反接？

交流有正负极吗？

12．什么是焊接热输入？

13．生产中解决磁偏吹的方法是什么？

14．引弧方法有哪几种？

各有什么特点？

15．焊条运条方法有哪几种？

16．简述焊条角度的作用？

17．简述焊条电弧焊横焊的要点？

18．简述焊条电弧焊仰焊的要点？