電弧焊講義要點

1、電弧焊講義1 電弧焊的發(fā)展簡史焊接就是通過適當?shù)奈锢怼?化學過程使兩個分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子（或分子）間的結合而形成永久性連接。目前已有 20 余種焊接方法應用于工業(yè)生產(chǎn)中，其中應用最廣泛的是電弧焊。 電弧焊是以電弧為能源對被焊金屬進行熔化焊的焊接方法。 其真正用于工業(yè)生產(chǎn)是在1892年發(fā)現(xiàn)金屬極電弧后， 特別是 1930年出現(xiàn)了藥皮焊條后才逐漸開始的。在40 年代出現(xiàn)了埋弧自動焊。50 年代初期， CO2 氣體保護焊得到了推廣和應用。2 電弧焊方法的分類：電弧焊方法通常采用下述方式分類：1 按采用的電極，可分為熔化極電弧焊和非熔化極電弧焊。2 按保護方式，可分為渣保護、氣保護、渣氣聯(lián)合保護電

2、弧焊和氫原子焊。埋弧自動焊屬于渣保護電弧焊。氣體保護焊又分為惰性氣體保護焊、CO2 氣體保護焊以及混合氣體保護焊。手工電弧焊屬于渣氣聯(lián)合保護電弧焊。 氫原子焊是以氫氣作保護氣體， 在具有一定夾角的兩根鎢極末端之間引燃電弧的焊接方法， 目前在生產(chǎn)中已很少采用。3按操作方式，可分為手工電弧焊、半自動電弧焊和自動電弧焊。 手工電弧焊一般是指手工焊條電弧焊， 另外還有手工鎢極氬弧焊；半自動電弧焊主要用于熔化極電弧焊； 自動電弧焊可用于熔化極和非熔化極， 在焊接過程中焊槍或工件的移動以及焊絲的送進完全是自動進行。手工焊條電弧焊也可進行自動焊（如焊條重力焊）F列所示為常見電弧焊方法及其分類o廠手工電弧焊一

3、埋弧焊熔化極?；『鸽娀『敢籆O2氣體保護焊鴇極氮弧焊惰性氣體保護焊非熔化極一鴇極氮弧焊一等離子弧焊第一章手工電弧焊第一節(jié) 手工電弧焊的特點及應用1 .手工電弧焊的基本原理：手工電弧焊同其它電弧焊的方法一樣， 是利用電弧放電時產(chǎn)生的 熱量加熱熔化焊條和工件，從而獲得牢固焊接接頭的一種電弧焊方 法。焊條（也稱電極）和焊件分別接至焊接電源的兩個輸出端上。當 焊條與焊件接觸時，焊接回路處于短路狀態(tài)，由于接觸點的電阻很大 又通過強大的短路電流，故此處將產(chǎn)生大量的電阻熱使焊條端部和焊 件局部迅速熔化甚至部分蒸發(fā)；隨著焊條的提起（24mm）,兩極間 的空氣間隙被強烈加熱并電離，電弧即被引燃。在電弧高溫及較大

4、的 電弧吹力作用下，焊件的熔化金屬形成具有一定形狀和體積的熔池。焊條熔化后分成兩部分：金屬焊芯以熔滴形式向熔池過渡；焊條藥皮 在熔化過程中產(chǎn)生一定量的氣體和液態(tài)熔渣。 焊接過程中，藥皮產(chǎn)生的氣體包圍在焊條、電弧和熔池周圍，使之與空氣分開；液態(tài)熔渣浮 在熔池上面阻止液態(tài)金屬與空氣接觸，均有隔離保護作用。由此可見， 手工電弧焊的焊縫質量在很大程度上取決于焊條的質量。焊條是由焊芯和藥皮組成，其中，藥皮是由造氣劑、造渣劑、穩(wěn)弧劑、脫氧劑及合金劑等物質組成。2 手工電弧焊的特點：1 優(yōu)點：能在所有位置上焊接， 尤其適于結構形狀復雜、 零件小、短焊縫和不規(guī)則焊縫的焊接，且設備輕便簡單，成本較低，操作靈活，

5、便于掌握，維修方便。2缺點：主要缺點是手工電弧焊的生產(chǎn)效率低。因為：（ 1）焊條藥皮限制了焊接電流和電流密度不能過大，否則藥皮易發(fā)紅、脫落，失去保護作用。（ 2）完成一條焊縫需要不斷的更換焊條，既造成了浪費又降低了效率。第二節(jié) 手工電弧焊工藝一 焊縫形式1 按零部件連接的特征可分為板狀連接、 管狀連接和管板連接三種。2按施焊空間位置可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種。3 按焊接接頭形式可分為對接接頭、角接接頭、T 形接頭、搭接接頭、十字接頭、端接接頭、卷邊接頭等。3 按坡口形狀可分為 I 形坡口、 V 形坡口、 X 形坡口 （雙 V 形） 、U形坡口、雙U形坡口、K形坡口、Y形坡口等。二.焊前準

6、備1. 焊接接頭形式：根據(jù)不同的要求選擇不同的接頭形式。2. 坡口準備：(1)焊件開坡口的作用：一是為了使電弧能深入到焊縫根部，保 證根部焊透，便于清除熔渣，獲得較好的焊縫成形；二是為調節(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 學成分和焊接接頭質量。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。(2)選擇坡口形狀時，主要考慮以下因素：盡量提高生產(chǎn)率、 減少焊條消耗量；焊到性要好，保證根部焊透；坡口形狀易加工；焊 接變形要小。三.規(guī)范參數(shù)的選擇：正確的選擇規(guī)范參數(shù)是手工電弧焊獲得高質量的首要條件。其主要規(guī)

7、范參數(shù)有：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊接層 數(shù)、焊條牌號、電源種類和極性等。1 . 焊條直徑的選擇：焊條直徑的選擇主要考慮下列因素：(1)焊件厚度：焊件厚度較大，應選擇直徑較大的焊條。表1 ：根據(jù)焊件厚度選擇焊條直徑(參考)焊件厚度mm20焊條直徑mm1.622.53.2455.8（2）焊縫位置：平焊時的焊條直徑應比其它位置大些；立焊時焊條直徑最大不超過5mm;仰焊、橫焊時最大直徑不超過 4mm,否則，熔池過大造成熔化金屬下淌，不利于焊縫成形。（3）焊接層數(shù)：一般多層焊時，為防止產(chǎn)生未焊透，第一層焊 道選用較小的焊條，以后各層選較大的焊條。2 .焊接電流的選擇：一般焊接電流的大小

8、取決于焊條直徑和焊 縫位置，即對一定直徑的焊條有一個合適的電流選擇范圍，其關系如下：I = k d式中：I 焊接電流（A）; d焊條直徑（mm）;k經(jīng)驗系數(shù)。表2:焊條直徑與經(jīng)驗系數(shù)的關系（參考）焊條直徑（mm）122446經(jīng)驗系數(shù)k253030404060另外，立焊、橫焊時的電流應比平焊小 10%15%;仰焊時比平焊時小15%20%;堿性焊條的電流比酸性焊條要小些。3 .電弧電壓和焊接速度的選擇：在保證質量的前提下應盡量采用短弧焊和較大的焊接速度。一般控制在：弧長在14mm,電弧電壓1625V,焊接速度68m/h。4 .焊接層數(shù)的確定：每層的厚度等于焊條直徑的0.81.2倍時效 果最好。焊接

9、層數(shù)可按下式估算：n= 8 /d式中：n焊接層數(shù)，5焊件厚度（mm）d 焊條直徑（ mm）5 焊條的選擇：選擇焊條時，應根據(jù)焊件的力學性能、化學成分、工藝要求、結構特點來考慮。對于不同的原材料，選擇不同的焊條，材質為 Q345 的鋼板焊接時，選用 E50 級焊條；材質為 Q235 的鋼板焊接時，選用 E43XX 焊條。另外，對于一般結構，通常采用酸性焊條；對于重要結構，宜采用堿性焊條。第二章 埋 弧 自 動 焊第一節(jié) 埋弧焊的特點和應用一埋弧焊有兩種基本方式：埋弧半自動焊和埋弧自動焊。埋弧半自動焊勞動強度很大， 目前已很少采用。 埋弧自動焊所用的設備能完成全部的焊接操作，可獲得很高的生產(chǎn)率。二

10、埋弧焊的特點：1 埋弧焊的主要優(yōu)點：（ 1）焊縫質量好這是因為，一方面埋弧焊的電弧及熔池的保護比手工電弧焊的好； 另一方面埋弧自動焊大降低了對焊工操作技能的依賴程度，焊縫化學成分和力學性能也較好。（ 2）生產(chǎn)率高：a.埋弧焊時的焊接電流和電流密度均較手工電弧焊明顯提高。b 焊劑和熔渣的隔熱保護作用使電弧熱輻射損失較少，金屬飛濺損失也受到有效控制， 電弧熱效率大大提高； 埋弧焊的焊接速度很大，焊件的變形較小。c.節(jié)省焊接材料和電能。d.改善勞動條件。2 .埋弧焊的缺點(1)難以在空間位置施焊(2)難以焊接易氧化的金屬材料焊劑主要成分為MnO、SiO2等金屬及非金屬氧化物，具有一定的氧化性，難以焊

11、接鋁、鎂等氧化 敏感性強的金屬及其合金。(3)不適于焊接薄板和短焊縫 焊劑的化學成分決定了埋弧焊 電弧弧柱的電位梯度較大，電流小于 100A時電弧穩(wěn)定性較差，故不 適宜焊接厚度在1mm以下的薄板。三.埋弧自動焊的分類及應用表3埋弧自動焊分類及應用范圍分類特征分類名稱應用范圍拉送絲方式等速送絲埋弧焊細焊絲、大電流密度變速送絲埋弧焊粗焊絲、小電流密度按焊絲數(shù)目或形狀單絲埋弧焊常規(guī)對接、角接，筒體縱縫環(huán)縫雙絲埋弧焊局生產(chǎn)率對接、角接多絲埋弧焊螺旋焊管等超高生產(chǎn)率對接帶級埋弧焊耐磨、耐蝕合金堆焊按焊縫成形條件雙面埋弧焊常規(guī)對接焊單面焊雙面一次成形埋弧焊局生產(chǎn)率對接焊、難以雙面焊 的對接焊埋弧自動焊可焊

12、接從厚度1.5mm的薄板到非常厚的重型工件, 焊接的鋼種有碳素結構鋼、低合金結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及復合 鋼材等。第二節(jié) 埋弧自動焊設備埋弧自動焊機的類型及用途1 按行走機構形式分類（ 1） 小 車式最常見的埋弧自動焊機結構。（ 2） 門 架式采用大跨度門架作為行走機構。（ 3） 懸 臂式為各種容器環(huán)縫、 縱縫焊接所設計的專用埋弧焊機結構形式。2 按送絲方式分類（ 1） 等 速送絲式適用于細焊絲或高電流密度情況下焊接。（ 2） 變 速送絲式適于粗焊絲或低電流密度情況下焊接。二埋弧自動焊機的組成1 送絲機構 送絲電動機功率取決于焊絲直徑，一般為100200W,額定車速為2650r/min,并可

13、均勻調節(jié)。送絲機構減速比取決于電動機轉速和所要求的焊絲送進速度范圍，一般為100160。2行走機構包括行走傳動機構、行車輪及離合器等。（ 埋弧焊電源埋弧焊所使用的電源可采用直流或交流。 采用直流電源焊接，能更好的控制焊道形狀、熔深和焊接速度，且引弧時要比使用交流電源容易得多。采用直流電源時，通常使用直流反接，電弧才非常穩(wěn)定，并且焊接熔池小，所以能很好地控制焊縫形狀；使用直流正接時可獲得較高的熔敷速度， 但熔深淺。 交流電形成的熔深大約介于上述兩種形式之間，交流電可減小電弧磁偏吹。（ 控制系統(tǒng)通用小車式埋弧自動焊機控制系統(tǒng)包括： 送絲拖動控制、行走拖動控制、引弧和熄弧的自動控制。5機頭調節(jié)機構6

14、易損件及輔助裝置（ 1）導電嘴有管式、滾輪式和瓦片式三種結構。（ 2）送絲滾輪有單主動輪和雙主動輪兩種結構。（ 3）導向滾輪可作為簡易式焊縫機械跟蹤裝置。（ 4）焊絲盤有內(nèi)盤式和外盤式兩種結構。（ 5）焊劑回收器（ 6）電纜滑動支承架第三節(jié) 埋弧自動焊工藝一焊前準備埋弧自動焊在焊接之前必須做好準備工作，包括厚焊件的坡口加工、待焊部位的表面清理、工件的裝配、焊絲表面的清理及焊劑烘干等。焊前應將坡口及其兩側各20mm 的范圍內(nèi)的鐵銹、 氧化皮、 油污、水分等清除干凈。焊接時，在焊縫兩端應加引、熄弧板。加引、熄弧板的作用如下： a 增大焊接裝配后的鋼性； b 可去除引弧或熄弧時容易出現(xiàn)的缺陷。二焊接

15、工藝參數(shù)的選擇埋弧自動焊的焊接工藝參數(shù)包括：焊接電流、電弧電壓、 焊接速度、焊絲直徑、焊絲伸出長度、焊劑、焊絲種類、焊絲傾斜角度和焊件傾斜角度等。1 焊接電流：焊接電流是對焊接質量影響最大的焊接參數(shù)，它決定了焊絲的熔化速度和工件熔深的大小。對于同一直徑的焊絲來說，熔深與焊接電流成正比。焊接電流對熔寬的影響很小。一般來說， 不開坡口、不留間隙對接焊時，每100A的電流可產(chǎn)生1.1mm的熔深； 而開坡口及留有間隙時，每100A的電流可產(chǎn)生1.5mm的熔深。2 .電弧電壓電弧電壓對焊道橫截面的形狀影響很大。 在焊接電流和焊接速度 保持不變的條件下，提高電弧電壓會導致形成較平而寬的焊道。增加焊劑的消耗

16、、減小由工件上的銹或氧化皮引起的氣孔傾向。當裝配不良時，有助于橋接過大的根部間隙、改善焊劑中合金元素的過渡。電 弧電壓過大時，將導致形成易發(fā)生裂紋的寬焊道、 在坡口焊道中清渣 因難、形成可能產(chǎn)生裂紋的凹形角焊縫、加劇沿角焊縫邊緣的咬邊。電弧電壓低可增強電弧的剛性，能改善焊縫的熔深，并提高抗電弧偏 吹的能力。過低的電弧電壓會形成高而窄的焊道， 并造成沿焊道邊緣 清渣因難。一般來說，電弧電壓要隨著焊接電流的增加而適當增加， 二者之 間有一定的配合關系。表4焊接電流與電弧電壓的關系焊接電流（A）520600600700700850850100010001200電弧電壓（V）3436363838404

17、04242443 .焊接速度除電流以外，焊接速度也是影響熔深的主要因素。 過高的焊接速 度會形成咬邊、電弧偏吹、氣孔和焊道形狀不規(guī)則等缺陷。較慢的焊接速度，使氣體有足夠的時間從正在凝固的熔化金屬中逸出，降低形 成氣孔的可能性。過慢的焊接速度易導致形成易裂的凹形焊道。4 .焊絲直徑 在焊接電流不變的條件下，改變焊絲直徑會影響 焊道的形狀和熔深，焊絲直徑對熔敷速度和引弧性能也有一定的影 響，使用細焊絲更易引弧。表5焊接電流與焊絲直徑的關系焊接電流（A）20040035060050080070010008001200焊絲直徑（mm）234565 .焊絲伸出長度 只有使用細焊絲時，焊絲伸出長度才對焊縫

18、成形有明顯影響，可以利用焊絲電阻熱來提高焊絲的熔化速度。 焊絲 伸出長度一般為焊絲直徑的8倍。焊絲直徑（mm）23456焊絲伸出長度（mm）152025352535304030406 .焊劑（1）焊劑的作用：埋弧焊中的焊劑相當于手弧焊焊條上的藥皮, 主要起以下作用：a.保護作用：埋弧焊時，電弧是在金屬和焊劑蒸發(fā)形成的氣泡 內(nèi)燃燒，因此受到焊劑蒸氣及熔渣的保護。b.冶金作用：向焊縫金屬過渡某些合金元素或彌補焊絲和工件 中合金元素的燒損，使焊縫金屬具有所需的化學成分和力學性能。c.工藝作用：焊劑熔渣具有合適的物理性能，使得焊縫成形良（2）焊劑的分類：一類為熔練焊劑，一類為非熔練焊劑。非熔練焊劑按烘干溫度不同又可分為兩種： 在 400 度以下烘干的焊劑稱為粘接焊劑；在400 度以上烘干的焊劑稱為繞結焊劑。（ 3）焊劑的堿度埋弧焊焊劑分為“酸性焊劑”和“堿性焊劑”酸性焊劑的工藝性能好， 但焊縫金屬的力學性能差一些， 特別是低溫沖擊韌度低；堿性焊劑工藝性能差一些，特別是脫渣性不好，需要采用直流反接焊接， 但焊縫金屬比較純凈， 非金屬夾雜物及氣體含量較小，因此焊縫金屬力學性能好，特別是沖擊韌度高。中性焊劑的工藝性能和力學性能均介于二者之間， 焊接電流可為直流或交流。 典型的酸性焊劑是“ HJ431”，堿性焊劑是“ HJ250”，“HJ350”為中性焊劑。酸