手工电弧焊工艺.docx

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手工电弧焊工艺

手工电弧焊工艺

第一节概述

手工电弧焊是利用焊条与工件之间的燃烧的电弧热熔化焊条端部和工件局部，在焊条端部迅速熔化的金属细小熔滴经弧柱过渡到工件已经局部熔化的金属中，并与之融合一起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。

电弧中心温度在5000℃以上，电弧在16~40V范围，焊接电流在200~500A之间。

一、工艺特点

1、焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，应适性强，可达性好，不受场地和焊接位置的限制，在焊条能达到的地方一般都能施焊。

2、可焊金属广，除难熔或极易氧化的金属外。

3、待焊接头装配要求较低，但对焊工操作要求高。

4、劳动条件差，熔敷速度慢，生产效率低。

二、适用范围和局限性

1、可焊接工件厚度范围

1mm以下的薄板不易用焊条电弧焊；采用坡口多层焊的厚度虽然不受限制，但效率低，填充金属量大，其经济性下降，所以一般用在3~40mm之间。

2、可焊金属范围

能焊的金属有碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铝铜及其合金；能焊但可能需预热、后热或两者兼有的金属有铸铁、高强度钢、淬火钢等；不能焊的金属主要有低熔点金属，如锌、铅、锡及其合金；难熔金属如钨、钼、钽等，活性金属如钛、铌、锆。

3、最合适的产品结构和生产性质

结构复杂的产品，在结构上具有很多短的不规则的，具有各种空间位置及其它不易实现机械化和自动化焊接的焊缝，最宜用焊条电弧焊。

第二节焊缝、焊接接头和焊接坡口

一、焊接坡口

开坡口的根本目的是保证焊缝焊透。

在所有坡口形式中，V形坡口是最基本的一种，如图1，其中α叫做坡口角，P叫做钝边，C叫做间隙。

坡口角、钝边和间隙为坡口三要素。

1、坡口角的作用

坡口角的作用有三点：

（1）使焊接热源伸入接头底部，降低熔深，保证焊缝焊透；

（2）根部形状尺寸小，有利减热规范，特别是火焰能率，或焊接电流，从而减小热循环对热影响区的影响；

（3）有利于减小焊接变形；

（4）保证焊缝的形状系数。

2、间隙的作用

间隙的作用是降低熔深，保证根部透度。

一般情况下其大小以保证质量为原则，尽可能的小一些。

3、钝边的作用

钝边在焊接过程中承受电或火焰能量，托住操作时的熔池金属，防止烧穿。

但钝边太大时，则易焊不投；太小，易形成焊瘤，甚至烧穿。

二、坡口的形状与尺寸

1、保证焊缝质量要求

对于容易产生淬硬的普低钢、中、高合金钢及可焊性差的金属材料，一般选用U型或双V型坡口，并保证焊缝具有合适的形状系数。

2、使填充金属量少。

3、有利焊接变形的控制。

4、方便焊接操作。

5、有利于减小焊接应力。

6、符合特殊工艺要求。

三、坡口的加工

坡口加工的依据应是设计图纸和有关技术规程，但加工的工艺水平及其精度对焊接质量有很大影响，因此对以下几个问题应予以重视。

1、焊件下料以机械加工为宜，尤其是对淬火倾向大的合金钢。

2、气割下料时，应留5-10毫米的机加工余量，以便除去淬硬层及过热组织。

3、气割切成的予坡口，只适用于可焊性好的低碳钢材料，并必须将坡口处氧化渣及飞溅物清理干净，将切割时凹凸不平处修磨平整。

4、剪床剪切的钢材边缘不得有裂纹，毛刺或横角等缺陷。

5、对口前应复查坡口尺寸，不当之处应立即修正。

四、焊缝代号

在图纸上标注焊接方法，焊缝形式和焊缝尺寸的符号叫焊缝代号。

国标《GB324-880》规定了标注焊缝代号的规则。

（一）焊缝代号的组成

焊缝代号一般由基本符号与指引线组成，必要时，加上辅助符号，补充符号和焊缝尺寸符号。

1、基本符号

基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，采用近似横剖面形状的图形符号来表示。

见表1。

表1基本符号

2、指引线

由带箭头的指引线（简称箭头线）和两条基准线（一条为实线，一条为虚线）组成。

见图2。

3、辅助符号

表示焊缝表面形状特征的符号，见表2。

4、补充符号

为了补充说明焊缝的某些特征采用的符号，见表3。

表2辅助符号

5、焊缝尺寸符号

一般不标注，必要时，基本符号可附带尺寸符号及数据，见表4。

（二）各种符号的标注方法（见图3）

图3焊缝尺寸的标注原则

1、基本符号和辅助符号应画在基准线的中间部位。

2、焊缝横截面上的尺寸标在基本符号左侧。

3、焊缝长度方向的尺寸标在基本符号右侧。

4、坡口角度，坡口面角度，根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧。

5、相同焊缝数量符号，焊接方法符号标在尾部；当焊缝两面焊接方法不同时，箭头所指一侧的焊接方法代号标注在前面，另一侧的代号在后，并以“/”分开。

6、如标注尺寸较多不易分辨时，可在数据前面增加相应的尺寸符号。

7、周围焊缝符号和现场符号应标在箭头线和基准线的交点上。

表3补充符号

8、在基准线实线侧的标注是代表箭头线所指一侧的坡口，焊缝的形状和尺寸；而基准线虚线侧的标注则是代表箭头线所指接头另一侧的坡口，焊缝的形状和尺寸。

焊缝尺寸标注举例如表5。

表4焊缝尺寸符号

表5焊缝尺寸的标注示例

第三节手工电弧焊基本操作及工艺参数选择

手弧焊的操作技术主要包括引弧方法、运条方法、接头方法和收弧方法。

一、引弧方法

在手弧焊操作中，如果引弧方法不当会产生气孔、夹渣等焊接缺陷。

1、敲击法。

敲击法是一种理想的引弧方法，将焊条垂直于焊件接触形成短路后迅速提起2~4mm的距离后电弧即引燃。

敲击法不容易掌握，但焊接淬硬倾向较大的钢材时最好采用敲击法。

2、划擦法。

将焊条在焊件表面划动，即可引燃电弧。

二、运条

电弧引燃以后，就进入正常的焊接过程，此时焊条的运动是三个方向运动的合成。

1、向下运动。

随着焊条不断被电弧熔化，为保持一定的弧长，就必须使焊条沿其中心线向下送进。

2、纵向运动。

焊接时焊条还应沿着焊缝方向纵向移动，用以形成焊缝。

移动速度，即焊接速度，应根据焊缝尺寸的要求，焊条直径，焊接电流，工件厚薄和焊接位置等来决定。

3、横向摆动。

主要是为了增加焊缝的宽度。

运条方向如图4。

图4运条方向图5运条方法

常用的运条方法见图5。

1、直线运条法。

焊条端头不作横向摆动，保持一定的焊接速度，且焊条沿着焊缝的方向前移，一般用于I形坡口平焊和多层多道焊或多层焊打底焊。

2、直线往复形运条方法。

焊条端头不作横向摆动，只沿着焊缝前进方向来回移动。

3、锯齿形运条法。

焊条端头作锯齿形横向摆动，并在两侧稍作停留，根据熔池形状及熔孔大小来控制焊条的前进速度，适用于根部焊道和全位置焊。

4、月牙形运条法。

焊条端头作月牙形横向摆动，并在焊缝两侧稍作停留，沿着焊缝方向前移。

5、斜圆圈形运条法。

焊条端头作连续斜圆圈形摆动并沿着一定方向移动。

三、接头方法

手弧焊时由于受到焊条长度的限制，在焊接过程中接头是不可避免的。

常用的接头方法分为两类：

一类是焊缝与焊缝之间的接头连接，下面称为冷接头法；另一类是焊接过程中，由于自行断弧或更换焊条时，熔池处在高温红热状态下的接头连接，下面称为热接头。

图6冷接头

1、冷接头操作方法。

见图6b。

冷接头在施焊前，应使用砂轮机或机械方法将焊缝被连接处打磨出斜坡形过渡带，在接头前方10mm处引弧，电弧引燃后稍微拉长一些，然后移到接头处稍作停留，待形成熔池后再继续向前焊接。

2、热接头操作方法

（1）快速接头法是在熔池熔渣未完全凝固状态下，将焊条端头与熔渣接触，在高温热电离的作用下重新引燃电弧后的接头方法。

见图7b。

图7热接头

（2）正常接头法是在熔池前方5mm左右处引弧后，将电弧迅速拉回熔池，按照熔池的形状摆动焊条后正常焊接的接头方法。

见图7c。

四、收弧方法

（1）划圈收尾法。

电弧在焊缝收尾处作圆周运动，直到添满弧坑时再拉断电弧。

（2）反复断弧收尾法。

在焊缝收尾处，在较短时间内反复熄灭和点燃电弧数次，直至弧坑添满。

（3）后移收尾法。

电弧在焊缝收尾处停住，同时改变方向，等弧坑添满后再断弧。

五、焊接工艺参数的选择

焊接时，为了保证焊接质量而选定的诸物理量的总称，叫焊接工艺参数。

手工电弧焊工艺参数包括：

焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等。

1、焊条直径

焊条直径大小对焊接质量和生产效率影响很大。

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。

厚焊件可以采用大直径焊条及相应大的焊接电流，这样有助于焊缝金属在接头中完全熔合和适当的熔深。

厚度较大的焊件，搭接和T型接头的焊缝应选用直径较大的焊条。

对于带斜坡口需多层焊的接头，第一层焊缝应选用小直径焊条，这样在接头根部容易操作，以后各层可用大直径焊条以加大熔深和提高熔敷效率。

2、焊接电流

焊接电流的选择直接影响焊接质量和生产率。

焊接电流过大，焊条后部发红，药皮失效或崩落，保护效果变差，造成气孔和飞溅，出现烧穿和咬边等缺陷，焊接电流过小，则电弧不稳定，易造成未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。

确定焊条电弧焊焊接电流大小要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置、母材性质和施焊环境等因素。

其中最主要的是焊条直径和焊接位置。

焊接电流和焊条直径的经验公式如下：

I=dk

式中I——焊接电流d——焊条直径k——经验系数，在35~55范围内

3、电弧电压

电弧电压主要由电弧长度来决定，电弧长，电弧电压高，反之则低。

焊接过程中，电弧不易过长，否则会出现电弧燃烧不稳定，飞溅大，熔深浅及产生咬边，气孔等缺陷。

所以尽可能选择短弧焊。

四、焊接层数

在焊大厚度件时，往往需采用多层焊。

对于低碳钢和强度等级低的低合金钢，每层焊缝厚度对焊缝质量影响不大，但过大时，对焊缝金属塑性稍有不利影响。

因此对质量要求较高的焊缝，每层厚度最好不大于4~5mm。

经验认为，每层厚度等于焊条直径的0.8~1.2倍时，生产率较高，并且较易操作。

因此可近似计算如下：

层数n=δ/d。

δ——工件厚度d——焊条直径

5、焊接速度的选择

手弧焊的焊接速度是指焊接过程中，焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间内完成的焊缝长度。

焊接速度过快会造成焊缝变窄，严重凸凹不平，容易产生咬边及焊缝波形变实；焊接速度过慢会使焊缝变宽，余高增加，功效降低。