電弧焊講義要點(diǎn)

1、電弧焊講義一 電弧焊的發(fā)展簡(jiǎn)史 焊接就是通過(guò)適當(dāng)?shù)奈锢怼?化學(xué)過(guò)程使兩個(gè)分離的固態(tài)物體產(chǎn)生 原子（或分子）間的結(jié)合而形成永久性連接。目前已有 20 余種焊接方法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其中應(yīng)用最廣泛 的是電弧焊。電弧焊是以電弧為能源對(duì)被焊金屬進(jìn)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(kāi)始的。在 40 年代出現(xiàn)了埋弧自動(dòng)焊。 50年代初期，C02氣體保護(hù)焊得到了推廣和應(yīng)用。二 電弧焊方法的分類(lèi)： 電弧焊方法通常采用下述方式分類(lèi)： 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(hù)方式，可分為渣保護(hù)、氣保護(hù)、渣氣

2、聯(lián)合保護(hù)電弧 焊和氫原子焊。 埋弧自動(dòng)焊屬于渣保護(hù)電弧焊。 氣體保護(hù)焊又分為惰 性氣體保護(hù)焊、 CO2 氣體保護(hù)焊以及混合氣體保護(hù)焊。手工電弧焊屬 于渣氣聯(lián)合保護(hù)電弧焊。 氫原子焊是以氫氣作保護(hù)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(dòng)電弧焊和自動(dòng)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(dòng)電弧焊主要用于熔化極電弧焊； 自動(dòng)電弧焊可用于熔化極和非 熔化極，在焊接過(guò)程中焊槍或工件的移動(dòng)以及焊絲的送進(jìn)完全是自動(dòng)進(jìn)行。手工焊條電弧焊也可進(jìn)行自動(dòng)焊（如焊條重力焊）F列所示為常見(jiàn)電弧焊

3、方法及其分類(lèi)。廠(chǎng)手工電弧焊埋弧焊熔化極電弧焊一非熔化極氬弧焊C02氣體保護(hù)焊鎢極氬弧焊 惰性氣體保護(hù)焊一鎢極氦弧焊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(diǎn)及應(yīng)用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(shí)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(chēng)電極）和焊件分別接至焊接電源的兩個(gè)輸出端上。當(dāng) 焊條與焊件接觸時(shí)，焊接回路處于短路狀態(tài)，由于接觸點(diǎn)的電阻很大 又通過(guò)強(qiáng)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(qiáng)烈加熱并電離，電弧即被引

4、燃。在電弧高溫及較大的 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(guò)渡；焊條藥皮 在熔化過(guò)程中產(chǎn)生一定量的氣體和液態(tài)熔渣。 焊接過(guò)程中，藥皮產(chǎn)生 的氣體包圍在焊條、電弧和熔池周?chē)怪c空氣分開(kāi)；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(hù)作用。由此可見(jiàn)，手工電弧焊的焊縫質(zhì)量在很大程度上取決于焊條的質(zhì) 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(zhì)組成。二 手工電弧焊的特點(diǎn)：1 優(yōu)點(diǎn)：能在所有位置上焊接， 尤其適于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、 零件 小、短焊縫和不規(guī)則焊縫的焊接，且設(shè)備輕

5、便簡(jiǎn)單，成本較低，操作 靈活，便于掌握，維修方便。2缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)是手工電弧焊的生產(chǎn)效率低。因?yàn)椋海?）焊條藥皮限制了焊接電流和電流密度不能過(guò)大，否則藥皮 易發(fā)紅、脫落，失去保護(hù)作用。（2）完成一條焊縫需要不斷的更換焊條，既造成了浪費(fèi)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(duì)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、丫形坡口

6、等。二.焊前準(zhǔn)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(zhǔn)備：(1) 焊件開(kāi)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(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。(2) 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(zhì)量的

7、首要條件。其主要規(guī)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(hào)、電源種類(lèi)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(yīng)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mm< 1.523478121320>20焊條直徑mm1.622.53.2455.8（2）焊縫位置：平焊時(shí)的焊條直徑應(yīng)比其它位置大些；立焊時(shí) 焊條直徑最大不超過(guò)5mm;仰焊、橫焊時(shí)最大直徑不超過(guò) 4mm，否 則，熔池過(guò)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(shí)，為防止產(chǎn)生未焊透，第一層焊 道選用較小的

8、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取決于焊條直徑和焊 縫位置，即對(duì)一定直徑的焊條有一個(gè)合適的電流選擇范圍，其關(guān)系如下：I = k d式中：I焊接電流（A）; d焊條直徑（mm）;k 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。表2:焊條直徑與經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的關(guān)系（參考）焊條直徑（mm）122446經(jīng)驗(yàn)系數(shù)k253030404060另外，立焊、橫焊時(shí)的電流應(yīng)比平焊小10%15%;仰焊時(shí)比平焊時(shí)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(zhì)量的前提下應(yīng)盡量采 用短弧焊和較大的焊接速度。一般控制在：弧長(zhǎng)在 14mm,電弧電 壓1625V,焊接速度68m/h。4.

9、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(shí)效 果最好。焊接層數(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(shí)，應(yīng)根據(jù)焊件的力學(xué)性能、化學(xué)成 分、工藝要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)考慮。對(duì)于不同的原材料，選擇不同的焊 條，材質(zhì)為Q345的鋼板焊接時(shí)，選用E50級(jí)焊條；材質(zhì)為Q235的 鋼板焊接時(shí)，選用 E43XX 焊條。另外，對(duì)于一般結(jié)構(gòu)，通常采用酸 性焊條；對(duì)于重要結(jié)構(gòu)，宜采用堿性焊條。第二章 埋 弧 自 動(dòng) 焊第一節(jié) 埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用一埋弧焊有兩種基本方式：埋弧半自動(dòng)焊和埋弧自動(dòng)焊。埋弧 半自動(dòng)焊勞動(dòng)強(qiáng)度很大， 目前已很少采用

10、。 埋弧自動(dòng)焊所用的設(shè)備能 完成全部的焊接操作，可獲得很高的生產(chǎn)率。二埋弧焊的特點(diǎn)：1埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）焊縫質(zhì)量好 這是因?yàn)?，一方面埋弧焊的電弧及熔池的?護(hù)比手工電弧焊的好； 另一方面埋弧自動(dòng)焊大降低了對(duì)焊工操作技能 的依賴(lài)程度，焊縫化學(xué)成分和力學(xué)性能也較好。（ 2）生產(chǎn)率高：a .埋弧焊時(shí)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(hù)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(dòng)條件。2.埋弧焊的缺點(diǎn)（1）難以在空間位置施焊（2） 難以焊接易氧化的金屬材

11、料焊劑主要成分為Mn0、SiO2 等金屬及非金屬氧化物，具有一定的氧化性，難以焊接鋁、鎂等氧化 敏感性強(qiáng)的金屬及其合金。（3） 不適于焊接薄板和短焊縫 焊劑的化學(xué)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(shí)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(dòng)焊的分類(lèi)及應(yīng)用表3埋弧自動(dòng)焊分類(lèi)及應(yīng)用范圍分類(lèi)特征分類(lèi)名稱(chēng)應(yīng)用范圍按送絲方式等速送絲埋弧焊細(xì)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(duì)接、角接，筒體縱縫環(huán)縫雙絲埋弧焊咼生產(chǎn)率對(duì)接、角接多絲埋弧焊螺旋焊管等超咼生產(chǎn)率對(duì)接帶級(jí)埋弧焊耐磨、耐蝕合金堆焊按焊縫成形條件雙面埋弧焊常

12、規(guī)對(duì)接焊單面焊雙面一次成形埋弧焊高生產(chǎn)率對(duì)接焊、難以雙面焊 的對(duì)接焊埋弧自動(dòng)焊可焊接從厚度1.5mm的薄板到非常厚的重型工件焊接的鋼種有碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及復(fù)合 鋼材等。第二節(jié) 埋弧自動(dòng)焊設(shè)備埋弧自動(dòng)焊機(jī)的類(lèi)型及用途1 按行走機(jī)構(gòu)形式分類(lèi)（1） 小車(chē)式 最常見(jiàn)的埋弧自動(dòng)焊機(jī)結(jié)構(gòu)。（2）門(mén)架式 采用大跨度門(mén)架作為行走機(jī)構(gòu)。（3）懸臂式 為各種容器環(huán)縫、 縱縫焊接所設(shè)計(jì)的專(zhuān)用埋弧焊機(jī) 結(jié)構(gòu)形式。2 按送絲方式分類(lèi)（1） 等速送絲式 適用于細(xì)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(dòng)焊機(jī)的組成1送絲機(jī)構(gòu) 送絲電動(dòng)機(jī)功率取決于

13、焊絲直徑，一般為100200W,額定轉(zhuǎn)速為2650r/min，并可均勻調(diào)節(jié)。送絲機(jī)構(gòu)減速比 取決于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所要求的焊絲送進(jìn)速度范圍，一般為100160。2行走機(jī)構(gòu) 包括行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、行車(chē)輪及離合器等。3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(shí)要 比使用交流電源容易得多。采用直流電源時(shí)，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(shí)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。4控制系統(tǒng) 通用小車(chē)式埋弧自動(dòng)焊機(jī)控

14、制系統(tǒng)包括： 送絲拖動(dòng) 控制、行走拖動(dòng)控制、引弧和熄弧的自動(dòng)控制。5機(jī)頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6易損件及輔助裝置（1）導(dǎo)電嘴 有管式、滾輪式和瓦片式三種結(jié)構(gòu)。（2）送絲滾輪 有單主動(dòng)輪和雙主動(dòng)輪兩種結(jié)構(gòu)。（3）導(dǎo)向滾輪 可作為簡(jiǎn)易式焊縫機(jī)械跟蹤裝置。（4）焊絲盤(pán) 有內(nèi)盤(pán)式和外盤(pán)式兩種結(jié)構(gòu)。（5）焊劑回收器（6）電纜滑動(dòng)支承架第三節(jié) 埋弧自動(dòng)焊工藝一焊前準(zhǔn)備 埋弧自動(dòng)焊在焊接之前必須做好準(zhǔn)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(yīng)將坡口及其兩側(cè)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(shí)，在焊縫兩端應(yīng)加引、熄弧板。加引、熄弧 板

15、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(shí)容 易出現(xiàn)的缺陷。二焊接工藝參數(shù)的選擇埋弧自動(dòng)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(zhǎng)度、焊劑、焊絲種類(lèi)、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(duì)焊接質(zhì)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(duì)于同一直徑的焊絲來(lái) 說(shuō)，熔深與焊接電流成正比。焊接電流對(duì)熔寬的影響很小。一般來(lái)說(shuō)， 不開(kāi)坡口、不留間隙對(duì)接焊時(shí)，每100A的電流可產(chǎn)生1.1mm的熔深； 而開(kāi)坡口及留有間隙時(shí)，每100A的電流可產(chǎn)生1.5mm的熔深。2.電弧電壓電弧電壓對(duì)焊道橫截面的形狀影響很大。

16、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(huì)導(dǎo)致形成較平而寬的焊道。 增加 焊劑的消耗、減小由工件上的銹或氧化皮引起的氣孔傾向。當(dāng)裝配不良時(shí)，有助于橋接過(guò)大的根部間隙、改善焊劑中合金元素的過(guò)渡。電 弧電壓過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)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(qiáng)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(guò)低的電弧電壓會(huì)形成高而窄的焊道， 并造成沿焊道邊緣 清渣因難。一般來(lái)說(shuō)，電弧電壓要隨著焊接電流的增加而適當(dāng)增加，二者之間有一定的配合關(guān)系。表4焊接電流與電弧電壓的關(guān)系焊接電流(A)520600

17、600700700850850100010001200電弧電壓(V)343636383840404242443.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(guò)高的焊接速度會(huì)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(shí)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(guò)慢的焊接速度易導(dǎo)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(huì)影響 焊道的形狀和熔深，焊絲直徑對(duì)熔敷速度和引弧性能也有一定的影 響，使用細(xì)焊絲更易引弧。表5焊接電流與焊絲直徑的關(guān)系焊接電流（A）2004003506005008007001000800

18、1200焊絲直徑（mm）234565. 焊絲伸出長(zhǎng)度 只有使用細(xì)焊絲時(shí)，焊絲伸出長(zhǎng)度才對(duì)焊縫 成形有明顯影響，可以利用焊絲電阻熱來(lái)提高焊絲的熔化速度。焊絲伸出長(zhǎng)度一般為焊絲直徑的8倍。焊絲直徑（mm）23456焊絲伸出長(zhǎng)度（mm）152025352535304030406.焊劑（1）焊劑的作用：埋弧焊中的焊劑相當(dāng)于手弧焊焊條上的藥皮, 主要起以下作用：a. 保護(hù)作用：埋弧焊時(shí)，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(hù)。b. 冶金作用：向焊縫金屬過(guò)渡某些合金元素或彌補(bǔ)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(xué)成分和力學(xué)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 好。（2）焊劑的分類(lèi)：一類(lèi)為熔練焊劑，一類(lèi)為非