第三章焊條電弧焊

1、第三章 焊條電弧焊第一節(jié) 焊條電弧焊的原理及特點(diǎn)·焊條電弧焊（手工電弧焊）：a、優(yōu)點(diǎn) 設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。b、缺點(diǎn) 勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低。1、基本原理 利用焊條與焊件之間穩(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。 藥皮 分解、熔化，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(duì)熔化金屬的危害作用。2、焊條電弧焊的特點(diǎn) a、操作靈活 設(shè)備簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便、電纜長(zhǎng)、工具輕，適用于平焊、立焊、橫焊、仰焊等各種空間位置的對(duì)接、搭接、角接、T形接頭，室內(nèi)和野外都能使用。 b、待焊接頭裝配

2、要求低 裝配缺陷可以用手工調(diào)節(jié)。 c、可焊金屬材料廣泛 主要用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接；也可焊不銹鋼、耐熱鋼等合金結(jié)構(gòu)鋼；還可用于鑄鐵、有色金屬等特殊材料的焊接。制造、修理、修補(bǔ)都可應(yīng)用。 d、生產(chǎn)率低 作業(yè)過(guò)程中要換焊條、清渣，勞動(dòng)強(qiáng)度大。e、質(zhì)量難保證 質(zhì)量取決于焊工的技術(shù)水平、工作態(tài)度、精神狀態(tài)。第一節(jié) 焊條電弧焊的設(shè)備及工具·對(duì)設(shè)備的要求：1、對(duì)焊機(jī)外特性曲線的要求外特性曲線 端電壓與輸出電流之間的關(guān)系。要求下降的外特性，陡降一些為好。2、對(duì)電源空載電壓的要求保證引弧、功率穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性、安全交流焊機(jī)U0 =5570V直流焊機(jī)UO =4585V 3、對(duì)電源調(diào)節(jié)特性的要求分3

3、種情況 圖3-4a、I小、U0低 （基本不用）b、U0不變、改變電源外特性曲線改變焊接電流I（常用）c、I、U0 ； I、U0（最理想的外特性曲線） 4、對(duì)焊機(jī)動(dòng)特性的要求：要能適應(yīng)焊接過(guò)程中電流和電弧電壓的瞬態(tài)變化。 ·常用電焊機(jī)簡(jiǎn)介 表3-11、交流焊機(jī)（弧焊變壓器）：有較大的電磁漏感，能保證引弧和穩(wěn)定燃燒。分為動(dòng)鐵心式、動(dòng)繞組式和抽頭式等類(lèi)型。2、直流焊機(jī)（弧焊整流器）：a、硅整流器。由三相變壓器和硅整流器系統(tǒng)組成。b、晶閘管整流器。有良好的可控性，是目前主要使用的直流焊機(jī)。3、弧焊逆變器 a、工作原理：三相50Hz交流網(wǎng)電 整流器整流 濾波器濾波 大功率開(kāi)關(guān)電子元件 中頻交流

4、電（kHz10kHz級(jí)）輸出整流器電抗器濾波焊接直流電b、優(yōu)點(diǎn)：高效節(jié)能，質(zhì)量輕、體積小，具有良好的動(dòng)特性和焊接工藝性能。4、綜合比較： a、交流焊機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、維修容易、成本低、效率高；電弧穩(wěn)定性差，功率因素低。 b、弧焊發(fā)電機(jī)落后淘汰的工藝設(shè)備。 c、直流焊機(jī)制造方便、價(jià)格低、空載損耗小、噪聲低。 d、弧焊逆變器高效節(jié)能、體積小、功率因素高、焊接性能好。是目前理想的焊接設(shè)備。但是產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，船廠很少使用。·常用工具1、 電焊鉗夾焊條2、 面罩、護(hù)目鏡（氣焊用）護(hù)目3、 保溫桶焊條保溫4、 焊縫接頭尺寸檢測(cè)器（一般不配用）5、 鋼絲刷除銹6、 敲渣錘敲渣第三節(jié) 電焊條

5、地位：全國(guó)焊條用鋼占6080%；焊絲用鋼2040%。 作用：電極和焊縫填充料。一、焊條的組成及作用組成：焊芯（金屬）及藥皮形狀：一端1/16裸焊芯，中間為外包藥皮、定長(zhǎng)、定直徑的鋼絲，有規(guī)定的牌號(hào)和化學(xué)成分的焊芯，另一端450倒角。焊芯合金中各元素對(duì)焊接質(zhì)量的影響：1、碳（C）：C，強(qiáng)度硬度，塑性；脫氧劑。一般0.1%2、錳（Mn）：Mn強(qiáng)度韌性，有脫氧脫硫作用。一般0.3%0.55%，最高1.7%2.1%3、硅（Si）：作用與C相仿，脫氧更強(qiáng)，易飛濺，越少越好。一般在0.03%以下。4、鉻（Cr）：良好的合金元素。但易于氧化，對(duì)焊接不利。一般在0.2%以下。5、鎳（Ni）：良好的合金元素。低

6、碳鋼含鎳不利。焊芯要求小于0.03%。6、硫（S）：有害雜質(zhì)，使鋼材產(chǎn)生熱脆性。嚴(yán)格控制其含量。0.04%以下。7、磷（P）: 有害雜質(zhì)，使鋼材產(chǎn)生冷脆性。嚴(yán)格控制其含量。0.04%以下。焊芯的分類(lèi)及牌號(hào):見(jiàn)P21、P22·藥皮1、定義 壓涂在焊芯表面上的涂料層。2、藥皮重量系數(shù)K0 藥皮與焊芯的重量比（不包括兩端）。 K0（g1/g）×100% g1藥皮質(zhì)量 g焊芯質(zhì)量（有藥皮部分）3、藥皮的作用 a、機(jī)械保護(hù)作用 氣保護(hù) 熔化時(shí)生成CO、H2等還原性氣體，保護(hù)熔池中的金屬不被空氣中的氧和氮氧化和氮化保證焊接質(zhì)量。 渣保護(hù) 熔渣比金屬輕，覆蓋在熔滴和熔池表面隔絕空氣，保溫

7、，有利于熔池中氣體排出。 b、冶金處理 去除有害雜質(zhì) 除去熔池中的O2、H2、S、P等有害雜質(zhì)。 添加合金元素 在藥皮中加入鐵合金或純合金元素，彌補(bǔ)燒損并添加需要的合金元素4、藥皮的組成 a、穩(wěn)弧劑利于引弧、穩(wěn)弧。 b、造渣劑形成有一定物理、化學(xué)性能的熔渣，起機(jī)械保護(hù)和冶金處理作用。 c、造氣劑起氣體保護(hù)和促進(jìn)熔滴過(guò)渡作用。 d、脫氧劑對(duì)熔渣和熔池金屬脫氧。e、合金劑為焊縫金屬補(bǔ)充必要的合金元素f、稀釋劑降低熔渣濃度，增加熔渣流動(dòng)性。g、粘接劑使藥皮牢固地粘結(jié)在焊芯上。h、增塑劑為便于將藥皮用機(jī)械壓涂在焊芯上。焊條藥皮中的材料大多具備幾種功能。二、焊條藥皮的類(lèi)型及焊條的分類(lèi) ·焊條藥

8、皮的類(lèi)型 1、鈦型：藥皮以氧化鈦（TiO2含量35%以上）為主要組成物的焊條。電弧穩(wěn)定，易引弧，熔深淺，易脫渣，飛濺少，外觀好。特別適用于薄板。為交直兩用焊條。但焊縫金屬塑性和抗裂性能較差。 2、鈦鈣型：藥皮中含氧化鈦30%以上，碳酸鹽礦石（含鈣或鎂）20%以下的焊條。穩(wěn)弧性、熔渣流動(dòng)性良好，熔深一般，脫渣容易，飛濺少，焊紋美觀。為交直兩用焊條。 3、鈦鐵礦型：藥皮中含30%以上鈦鐵礦的焊條。熔渣流動(dòng)性良好，電弧稍強(qiáng)，熔深較深，熔渣覆蓋良好，脫渣容易，飛濺一般，焊紋整齊。為交直兩用焊條。 4、氧化鐵型: 藥皮中含有較多氧化鐵和錳鐵作脫氧劑的焊條。藥皮熔化速度快，效率高，電弧穩(wěn)，再引弧容易，熔深

9、較深。飛濺稍多。但抗裂性較好。適用中厚板平焊。立焊、仰焊操作性差。為交直兩用焊條。 5、纖維素型：藥皮中含有15%以上有機(jī)物和30%氧化鈦的焊條。產(chǎn)氣量大，電弧強(qiáng)，熔深深，速度快，渣少，脫渣易。特別適用于立焊、仰焊。為交直兩用焊條。 6、低氫鈉型和低氫鉀型：藥皮主要由碳酸鹽及氟化物等堿性物質(zhì)組成（也稱(chēng)堿性焊條）。熔渣流動(dòng)性好，工藝性一般，波紋較高，脫渣較難。質(zhì)量好。技術(shù)要求高。 7、石墨型：藥皮中含有較多的石墨，已使焊縫獲得較多的游離碳或碳化物。工藝性差，飛濺較多，煙霧大，熔渣極少。只能小電流平焊。 8、鹽基型：藥皮主要由氯化物和氟化物組成。藥皮吸潮性較強(qiáng)，熔點(diǎn)低，熔化速度快。工藝性能較差，電

10、弧要短。熔渣有腐蝕性。適用直流焊機(jī)。·焊條的分類(lèi) 按用途分類(lèi)：1、結(jié)構(gòu)鋼焊條焊縫有一定的力學(xué)性能2、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條適應(yīng)高溫工作3、不銹鋼焊條抗腐蝕4、堆焊焊條用于表面堆焊5、低溫鋼焊條耐低溫工作條件6、鑄鐵焊條焊補(bǔ)或焊接鑄鐵用7、鎳及鎳合金焊條用于鎳及鎳合金焊接，某些焊條也可用于鑄鐵、不同金屬的焊接8、銅及銅合金焊條用于鎳及鎳合金焊接，某些焊條也可用于鑄鐵、不同金屬的焊接9、鋁及鋁合金焊條用于鋁及鋁合金焊接、焊補(bǔ)或堆焊按焊條熔渣特性分類(lèi)：1、酸性焊條熔渣主要是酸性氧化物（SiO2、TiO2、Fe2O3），藥皮中造氣劑為有機(jī)物。由于脫氧不完全，不能清除焊縫中的S、P等雜質(zhì)，焊縫金屬

11、的力學(xué)性能較低。一般用于焊接低碳鋼和不太重要的鋼結(jié)構(gòu)。 2、堿性焊條熔渣主要是堿性氧化物大理石（CaCO3）、螢石（CaF2）,并含有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑。優(yōu)點(diǎn)：熔渣脫氧完全，有脫氫劑和合金劑，焊縫金屬的力學(xué)性能和抗裂性較好，可用于合金鋼和重要的碳素結(jié)構(gòu)鋼的焊接。·焊條型號(hào)的編制方法：1、碳鋼焊條E×× ×× E表示焊條 ××最小抗拉強(qiáng)度×10MPa（約100Kg/cm2） ×適用焊接位置“0”、“1”適用平、立、橫、仰全位置焊接，“2”適用平焊、平角焊，“4”適用向下立焊。 ×

12、15;表示焊接電流種類(lèi)及藥皮類(lèi)型。 詳見(jiàn)表3-22、低合金鋼焊條E×× ××-B3-VWB E×× ××含義與碳鋼焊條相同 B3（A、B、C、NM、D、G、M、W）表示熔敷金屬化學(xué)成分分類(lèi)代號(hào)（詳見(jiàn)書(shū)26頁(yè)） VWB表示含有附加化學(xué)成分釩、鎢、硼3、不銹鋼焊條表示方法比較復(fù)雜，見(jiàn)書(shū)27頁(yè)。不要死背死記。4、焊條新舊牌號(hào)對(duì)照表（28頁(yè)） 此表在今后工作中有用。三、焊條的選用 ·焊條選用依據(jù)焊接結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性能、工作環(huán)境要求、結(jié)構(gòu)形狀、受力情況和焊接設(shè)備等。 ·焊條選用原則1、

13、 滿(mǎn)足焊件的力學(xué)性能、化學(xué)成分的要求。2、 滿(mǎn)足焊件的工作條件、使用性能的要求。3、 工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高、成本低。 ·焊條的檢驗(yàn)1、焊接檢驗(yàn)使用后判斷質(zhì)量好壞。2、藥皮強(qiáng)度檢驗(yàn)拋擲檢驗(yàn)藥皮質(zhì)量。3、外觀檢驗(yàn)檢查藥皮有無(wú)損傷、偏心，焊芯有無(wú)銹蝕。4、理化檢驗(yàn)化學(xué)分析和力學(xué)試驗(yàn)檢驗(yàn)。5、鑒別焊條變質(zhì)的方法（經(jīng)驗(yàn)法）。第二節(jié) 焊條電弧焊工藝一、焊接接頭形式、坡口和焊縫·接頭形式 接頭用焊接方法連接的接頭稱(chēng)為焊接接頭（簡(jiǎn)稱(chēng)接頭）。 形式分對(duì)接、搭接、角接和T形接頭。 ·坡口 坡口根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，將待焊部位加工成一定形狀，裝配后構(gòu)成的溝槽。 開(kāi)坡口用機(jī)械、火焰、電弧加工坡

14、口的過(guò)程。 作用保證焊透、提高焊接質(zhì)量，便于清渣。 坡口形式I形、Y形、X形、帶鈍邊U形（對(duì)接）；I形、帶鈍邊的單邊V形和K形（角接、T形接頭）。具體執(zhí)行GB/T985-1988 ·焊縫焊件焊接后的結(jié)合部分。 焊縫分類(lèi)： 1、按空間位置分： 平焊縫、橫焊縫、立焊縫、仰焊縫 2、按結(jié)合方式分： 對(duì)接焊縫、角接焊縫、塞焊縫 3、按焊縫連續(xù)情況分： 連續(xù)焊縫、間斷焊縫·焊縫符號(hào):焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙中標(biāo)注焊縫形式、焊縫和坡口尺寸等要求，規(guī)定使用的符號(hào)。·焊縫符號(hào)分：基本符號(hào)（表1）、輔助符號(hào)（表2、表3）、補(bǔ)充符號(hào)（表4、表5）、指引線、尺寸符號(hào)具體執(zhí)行GB/T324-19

15、88焊縫符號(hào)表示法 （194頁(yè)）·焊縫符號(hào)在圖樣上的標(biāo)注：（197頁(yè)）1、完整的標(biāo)注包括：基本符號(hào)、輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)、指引線（帶箭頭）、基準(zhǔn)線（虛、實(shí)）、尺寸等。2、箭頭可指在接頭側(cè)或非接頭側(cè)（附圖-2）。3、箭頭線一般指在有坡口的一側(cè)（附圖-3）。4、基準(zhǔn)線的虛線可以在實(shí)線的上面或下面，一般畫(huà)成水平線，特殊情況也可畫(huà)成垂直線（附圖-4）。5、基本符號(hào)標(biāo)注位置 焊縫在接頭的箭頭側(cè)，標(biāo)在實(shí)線上； 焊縫在接頭的非箭頭側(cè)，標(biāo)在虛線上； 對(duì)稱(chēng)焊縫和雙面焊縫不畫(huà)虛線。 6、尺寸符號(hào)及標(biāo)注 尺寸符號(hào)（附表-6） 標(biāo)注方法（198頁(yè)下面5條及附表-7） 二、焊接工藝參數(shù)及選擇 ·焊接工

16、藝參數(shù)包括:焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類(lèi)和極性、焊接層數(shù)等。1、 焊條（焊芯）直徑根據(jù)焊件厚度、接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)選用。表3-4為一般選用依據(jù)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)適當(dāng)調(diào)整。2、電源和極性一般選用交流，重要部位選用直流反接。 3、焊接電流 根據(jù)焊條類(lèi)型、焊條直徑、工件厚度、接頭形式、焊接位置和焊接層數(shù)等因素綜合考慮。過(guò)大過(guò)小都不行。表3-5為參考數(shù)據(jù)。 4、焊縫層數(shù) 工件較厚，坡口較大時(shí)，一般需要多層焊接。層高較大時(shí)，塑性較小，較小時(shí)效率低。一般不大于4-5mm。 近似計(jì)算公式： n=/d 即層數(shù)等于焊件厚度與焊條直徑之比 5、電壓 電弧長(zhǎng)、電壓高。盡量使用短弧，特別在立焊

17、、仰焊時(shí)電弧要短；使用堿性焊條時(shí)弧長(zhǎng)要短。 6、焊接速度 過(guò)大過(guò)小都會(huì)帶來(lái)質(zhì)量問(wèn)題。常用小參數(shù)，大速度。 三、基本操作技術(shù) ·引弧 引燃焊接電弧的過(guò)程。 接觸引弧發(fā)：先接觸短路后拉開(kāi)。 手法：直接引弧法表面不允許有劃痕時(shí)使用劃檫引弧法堿性焊條防止產(chǎn)生氣孔用引弧位置起點(diǎn)前約10mm，引燃后適當(dāng)拉長(zhǎng)并迅速移到焊縫的起點(diǎn)。（預(yù)熱、除氣孔） ·運(yùn)條 焊條相對(duì)焊縫所做的運(yùn)行動(dòng)作。 運(yùn)條動(dòng)作沿焊條軸線的送進(jìn)； 沿焊縫軸線的移動(dòng)； 沿焊縫軸線的擺動(dòng)。運(yùn)條動(dòng)作不可分割，必須配合得當(dāng)，前后一致。不會(huì)運(yùn)條就不會(huì)焊接。 運(yùn)條方法見(jiàn)表3-6（34頁(yè)），一般采用鋸齒型運(yùn)條法。 ·焊縫連接

18、焊縫前后兩段之間的連接。 要求前后過(guò)渡均勻，整體一致。 連接方式中間接頭12 相背接頭12 相向接頭12 分段退焊接頭21 注意：各種連接方式的操作要領(lǐng)（35頁(yè)）。 ·收尾（熄弧） 焊縫結(jié)束后的熄弧方式。 突然熄弧的缺陷：有弧坑，易引起弧坑裂紋，產(chǎn)生氣孔等缺陷。 收尾方法：反復(fù)收尾法適用薄板大電流，不適用堿性焊條。 劃圈收尾法適用于厚板。 轉(zhuǎn)移收尾法適用于臨時(shí)停弧時(shí)收尾。 四、各種位置焊縫的焊接 不同位置焊縫的焊接難易程度不同，工藝參數(shù)和焊接操作技術(shù)要求也不同。 ·平焊 （包括平角焊） 是最有利于焊接的空間位置；可以使用較粗焊條和較大焊接電流；工人不易疲勞。只要有可能，都應(yīng)將其它焊接位置改成平焊。 工藝方案和操作要領(lǐng)： 焊條前傾700-8006mm以下薄板一般不開(kāi)坡口，焊縫間隙要小，防止燒穿。4-25mm中板，開(kāi)V形坡口，雙面焊。正面焊縫要大于焊件厚度的一半，反面刨縫，清除熔渣、氣孔等