焊接工藝(焊工工藝學(xué)電子教案)

第三章：焊接電弧電弧具有兩個特性，即它能放出強烈的光和大量的熱。電弧發(fā)出的光和熱被普遍地應(yīng)用于工業(yè)上，如電弧是所有電弧焊接方式的能源。到目前為止，電弧焊在焊接方式中其因此仍占據(jù)著主腹地位，一個重要的緣故確實是因為電弧能有效而簡便地把電能轉(zhuǎn)換成熔化焊接進程所需要的熱能和機械能。為了熟悉和把握電弧焊方式，第一必需弄清電弧的實質(zhì)，把握電弧的基礎(chǔ)知識。本章確實是從理論上對電弧的性質(zhì)及作用進行分析，通過學(xué)習(xí)，使咱們能把焊接電弧的知識應(yīng)用到電弧焊焊接工作中去，從而達到提高焊接質(zhì)量的目的。第一節(jié)：焊接電弧的引燃進程一、焊接電弧的概念焊接時，將焊條與焊件接觸后專門快拉開，在焊條端部和焊件之間當(dāng)即會產(chǎn)生敞亮的電弧,電弧是一種氣體放電現(xiàn)象。咱們在日常生活中常常能夠看到氣體放電現(xiàn)象，例如，每當(dāng)咱們切斷電源的時候，在閘刀方才離開接觸處的剎時，往往會產(chǎn)生敞亮的火花，這確實是氣體放電的現(xiàn)象。但它與焊接電弧相較較，焊接電弧不但能量大，而且持續(xù)持久。因此咱們能夠說：“由焊接電源供給的，具有必然電壓的兩電極間或電極與焊件間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強烈而持久的放電現(xiàn)象，稱為焊接電弧。一樣情形下，由于氣體的分子和原子都是呈中性的，氣體中幾乎沒有帶電質(zhì)點，因此氣體不能導(dǎo)電，電流也通只是，電弧就不能自發(fā)地產(chǎn)生。要使氣體呈現(xiàn)導(dǎo)電性必需使氣體電離，氣體電離后，原先氣體中的一些中性分子或原子轉(zhuǎn)變成電子、正離子等帶電質(zhì)點，如此電流才能通過氣體間隙而形成電弧。.氣體電離氣體和自然界的一切物質(zhì)一樣，電子是按必然的軌道圍繞原子核運動，在常態(tài)下原子是呈中性的。但在必然的條件下，氣體原子中的電子從外面取得足夠的能量，就能夠離開原子核的引力而成為自由電子，同時原子由于失去電子而成為正離子。這種使中性的氣體分子或原子釋放電子形成正離子的進程稱為氣體電離。使氣體電離所需要的能量稱為電離電位（或電離功）。不同的氣體或元素，由于原子構(gòu)造不同，其電離電位也不同。在焊接時，使氣體介質(zhì)電離的種類要緊有熱電離、電場作用下的電離、光電離。（1）熱電離：氣體粒子受熱的作用而產(chǎn)生的電離稱為熱電離。溫度越高，熱電離作用越大。（2）電場作用下的電離：帶電粒子在電場的作用下，各作定向高速運動，產(chǎn)生較大的動能，當(dāng)不斷與中性粒子相碰撞時，那么不斷地產(chǎn)生電離。如兩電極間的電壓越高，電場作用越大，那么電離作用越強烈。(3)光電離中性粒子在光輻射的作用下產(chǎn)生的電離，稱為光電離。.陰極電子發(fā)射陰極的金屬表面持續(xù)地向外發(fā)射出電子的現(xiàn)象，稱為陰極電子發(fā)射。焊接時，氣體的電離是產(chǎn)生電弧的重要條件，可是，若是只有氣體電離而陰極不能發(fā)射電子，沒有電流通過，那么電弧仍是不能形成。因此陰極電子發(fā)射也和氣體電離一樣，二者都是電弧產(chǎn)生和維持的必要條件。一樣情形下，電子是不能自由離開金屬表面向外發(fā)射的，要使電子逸出電極金屬表面而產(chǎn)生電子發(fā)射，就必需加給電子必然的能量，使它克服電極金屬內(nèi)部正也荷對它的靜電引力。所加的能量越大，促使陰極產(chǎn)生電子發(fā)射作用就越強烈。電子從陰極金屬表面逸出所需要的能量稱為逸出功，電子逸出功的大小與陰極的成份有關(guān)。焊接時，依照陰極所吸收的能量的不同，所產(chǎn)生的電子發(fā)射有以下幾類：熱發(fā)射、電場發(fā)射、撞擊發(fā)射等。陰極發(fā)射電子后，又從焊接電源取得新的電子。1)熱發(fā)射焊接時，陰極表面溫度很高，陰極中的電子運動速度專門快，當(dāng)電子的動能大于陰極內(nèi)部正電荷的吸引力時，電子即沖出陰極表面產(chǎn)生熱發(fā)射。溫度越高，那么熱發(fā)射作用越強烈。(2)電場發(fā)射在強電場的作用下，由于電場對陰極表面電子的吸引力，電子能夠取得足夠的動能，從陰極表面發(fā)射出來。當(dāng)兩電極的電壓越高，金屬的逸出功小，那么電場發(fā)射作用越大。(3)撞擊發(fā)射當(dāng)運動速度較高，能量較大的正離子撞擊陰極表面時，將能量傳遞給陰極而產(chǎn)生電子發(fā)射現(xiàn)象，叫做撞擊發(fā)射。若是電場強度越大，在電場的作用下正離子的運動速度也越快那么產(chǎn)生的撞擊發(fā)射作用也越強烈。事實上在焊接時，以上幾種電子發(fā)射作用常常是同時存在，彼此增進的，但在不同條件下，它們所起的作用可能稍有不同。例如，在引弧進程中，熱發(fā)射和電場發(fā)射起著要緊作用；電弧正常燃燒時，如采納熔點較高的材料(鎢或碳等)作陰極，那么熱發(fā)射作用較顯著；假設(shè)用銅或鋁等作陰極時，撞擊發(fā)射和電場發(fā)射就起要緊阻礙；而鋼作陰極時，那么和熱發(fā)射、撞擊發(fā)射、電場發(fā)射都有關(guān)系。二、焊接電弧的引燃進程上面所討論的氣體電離及陰極電子發(fā)射，是電弧燃燒的必要條件，咱們把開始造成兩電極間氣體發(fā)生電離及陰極電子發(fā)射而引發(fā)電弧燃燒的進程叫電弧引燃。電弧的引燃是先將通上焊接電源的焊條結(jié)尾與焊件表面相接觸，然后專門快地將焊條拉開至與焊件表面距離3?4mm的間隙，那么電弧就在焊條與焊件的間隙中燃燒了。焊接時，什么緣故第一要將焊條與焊件相接觸，然后專門快拉開至3?4mm電弧才能引燃呢？它的理論依據(jù)是什么呢？下面咱們針對那個問題來進行分析。當(dāng)焊條結(jié)尾與焊件表面相接觸時，焊接回路就發(fā)生了短路，這時可使回路電流增大到最大值。另外，由于電極表面的不平整，因此在接觸部份通過的電流密度超級大，依照焦耳?楞次定律（Q二I2Rt）能夠明白，由于電流的熱作用，使接觸部份的簽屬溫度猛烈地升高而熔化，乃至部份發(fā)生蒸發(fā)而變成金屬蒸氣。當(dāng)專門快地提起焊條時，在焊條離開焊件的剎時，壯大的電流只能從熔化金屬的細頸通過，由大電流密度而產(chǎn)生的熱作用突然增大，使細頸部份液體金屬的溫度猛烈升高，乃至像“保險絲”氣化爆裂那樣，使兩極液體金屬迅速分開。由于短路時壯大電流的熱作用及金屬蒸氣的存在，促使焊條與焊件的間隙中氣體溫度增高，在熱與電場的作用下，這些高溫氣體就會發(fā)生電離，如此，在焊條與焊件的氣體間隙中就充滿了帶電粒子、電子及正離子，因此就具有了電弧在那個地址燃燒的條件。同時當(dāng)焊條與焊件接觸而發(fā)生短路時，數(shù)值專門大的短路電流使電源電壓急劇的降低，幾乎達到零值?？墒钱?dāng)焊條提起離開焊件的剎時，焊接回路中的電流就急劇的減小。焊條與焊件之間的電股叵快的增高到能知足電弧燃燒所需要的電壓值（一樣為18?24V）。而且在電壓恢復(fù)的剎時，由于兩極間電場強度專門大，于是電場發(fā)射作用當(dāng)即產(chǎn)牛，而熱發(fā)射、撞擊發(fā)射也隨之產(chǎn)生。如此，在陰極不斷發(fā)射電子和兩極間氣體微粒持續(xù)地發(fā)生電離和中和的進程，并在電場作用下，帶電粒子各自作定向高速運動，電弧便引燃起來了。在焊接進程中，電源電壓由短路時的零值增到電弧復(fù)燃的電壓值所需要的體可，稱為電壓恢復(fù)時刻。電壓恢復(fù)時刻關(guān)于焊接電弧的復(fù)燃及焊接進程中電弧的穩(wěn)固性具有重大的實際意義。那個時刻長或短，是由弧焊機的特性來決定的。在電弧焊接時，對電壓恢復(fù)時刻要來越短越好，一樣不超過、若是電莊恢復(fù)時刻太長，那么電弧就不容易引燃并造成焊接進程不穩(wěn)固。焊接電弧引燃的順利與否，還與如下幾個因素有關(guān)：焊接電流強度、電弧中的電離物質(zhì)。電源的空載電壓及其特性等。若是焊接電流大，電弧中又存在容易電離的元素，電源的空載電壓高時，那么電弧的引燃就容易。第二節(jié)：焊接電弧的構(gòu)造及靜特性一、焊接電弧的構(gòu)造及溫度焊接電弧的構(gòu)造可劃分三個區(qū)域；陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱。電弧焊是利用電弧的熱能來達到連接金屬的目的。。電弧的熱能是由上述各個區(qū)域的電進程作用下產(chǎn)生的，由于各區(qū)域的電進程特點不同，因此各區(qū)域所放出的能量及溫度的散布也是不相同的。1、陰極區(qū)電弧緊靠負(fù)電極的區(qū)域稱為陰極區(qū)，陰極區(qū)很窄，約為10-5?10-6cm。在陰極區(qū)的陰極表面有一個明顯的光亮斑點，它是電弧放電時，負(fù)電極表面上集中發(fā)射電子的微小區(qū)域。稱為陰極輝點。陰極區(qū)的溫度一樣達2130?3230℃,放出的熱量占36%左右。陰極溫度的高低要緊取決于陰極的電極材料，而且陰極而溫度一樣都低于陰極金屬材料的沸點，另外，若是增加電極中的電流密度，那么陰極區(qū)的溫度也能夠相應(yīng)提高。2、陽極區(qū)電弧緊靠正電極的區(qū)域稱為陽極區(qū)，陽極區(qū)較阻極區(qū)寬，約為10-3-10-4cm。在陽極區(qū)的陽極表面也有光亮的斑點，它是電弧放電時，正電極表面上集中接收電子的微小區(qū)域．稱為陽極輝點。陽極不發(fā)射電子，消耗能量少，因此在和陰極材料相同時，陽極區(qū)的溫度略高于陰極，陽極區(qū)的溫度一樣達2330-3930℃，放出熱量占43%左右。一樣手工電弧焊時，陽極的溫度比陰極的溫度高些。3、弧柱電弧陰極區(qū)和陽極區(qū)之間的部份稱為弧柱。由于陰極區(qū)和陽極區(qū)都很窄，因此弧柱的長度大體上等于電弧長度?；≈兴M行的電進程較復(fù)雜，而且它的溫度不受材料沸點的限制，因此弧柱的中心溫度可達5730?7730℃。放出的熱量占21%左右（手工電弧焊）?；≈臏囟扰c弧柱中氣體介質(zhì)和焊接電流大小等因素有關(guān)；焊接電流越大，弧柱中電離程度也越大，弧柱溫度也越高。以上是直流電弧的熱量和溫度分市情形?而交流電弧由于電源的極性是周期性地改變的（50HZ）,因此兩個電極區(qū)的溫度趨于一致（近似于它們的平均值）4、電弧電壓電弧兩頭（兩電極）之間的電壓降稱為電弧電壓。當(dāng)弧長一按時，電弧電壓的散布如P41頁圖3—5所示。電弧電壓用下式表示：－。U弧二U陰+U陽+U柱二U陰+U陽十bl弧式中：U弧一一電弧電壓（V）；U陰一一陰極壓降（V）。U陽一一陽極壓降（V）；U柱一一弧柱壓降（V）；b——單位長度的弧柱壓降，一樣為20?40V/cm；l弧一一電弧長度（cm）。；二、電孤的靜特性在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長必然的情形下，電弧穩(wěn)固燃燒時，焊接電流與電弧電壓轉(zhuǎn)變的關(guān)系稱為電弧靜特性，一樣也稱伏—安特性。表示它們關(guān)系的曲線叫做電弧的靜特性曲線。.電弧靜特性曲線電弧靜特性曲線呈U形，它有三個不同的區(qū)域，當(dāng)電流較小時.電弧靜特性是屬下降特性區(qū)，即隨著電流增加電壓減小；當(dāng)電流稍大時，電弧靜特性屬平特性區(qū)，即電流大小轉(zhuǎn)變，而電壓幾乎不變；當(dāng)電流較大時，電弧靜特性屬上升特性區(qū)，電壓隨電流的增加而升高..焊接方式不同時的電弧靜特性曲線不同的電弧焊方式，在必然的條件下，其靜特性只是曲線的某上區(qū)域。（1）、手工電弧焊手弧焊時，由于利用電流受到限制（手弧焊設(shè)備的額定電流值不大于500A）,故其靜特性曲線無上升特性區(qū)。（2）、埋弧自動焊在正常電流密度下焊接時，其靜特性為平特性區(qū)，采納大電流密度焊接時，其靜特性為上升特性區(qū)。（3）、鎢極氬弧焊一樣在小電流區(qū)間焊接時，其靜特性為下降特性區(qū)；在大電流區(qū)間焊接時，靜特性為平特性區(qū)。（4）、細絲熔化極氣體愛惜焊由于電流密度較大，因此其靜特性曲線為上升特性區(qū)。在一樣情形下，電弧電壓老是和電弧長度成正比地轉(zhuǎn)變，當(dāng)電弧長度增加時，電弧電壓升高，其靜特性曲線的位置也隨之上升。第三節(jié)：焊接電源的極性、應(yīng)用及電弧的穩(wěn)固性一、焊接電源的極性在焊接進程中，直流弧焊發(fā)電機的兩個極（正極和負(fù)極）別離接到焊件和焊鉗上。之前一節(jié)電弧的構(gòu)造及溫度可知，當(dāng)焊件或焊鉗所接的正、負(fù)極不同測溫度也相應(yīng)不同。因此，在利用直流弧焊發(fā)電機時，應(yīng)考慮選擇電源的極性問題，以保證電弧穩(wěn)固燃燒和焊接質(zhì)量。所謂電源極性確實是在直流電弧焊或電弧切割時，焊件與電源輸出端正、負(fù)極的接法，有正接和反接兩種。所謂正接確實是焊件接電源正極，電極接電源負(fù)極的接線法，正接也稱正極性。反接確實是焊件接電源負(fù)極，電極接電源正極的接線法，反接也稱反極性，關(guān)于交流電焊機來講，由于電源的極性是交變的，因此不存在正接和反接。二、焊接電沒標(biāo)性的應(yīng)用在選用焊接電源的極性時，要緊應(yīng)依照焊條的性質(zhì)和焊件所需的熱量來決定。在電弧構(gòu)造這一節(jié)中，咱們已知手弧焊時，當(dāng)陽極和陰極的材料相同時，那么陽極區(qū)的溫度大于陰極區(qū)的溫度。因此咱們在利用酸性焊條（如E4303等）時，利用電源的不同極性接線法，來焊接不同要求的焊件。如焊接厚鋼板采納酸性焊條時，可采納直流正接性，以取得較大的熔深；而在焊接薄鋼板時，那么采納直插足接性；可避免燒穿。假設(shè)酸性焊條采納交流電焊機時，其熔深那么介于直流正極性和反極性之間。若是在焊接重要結(jié)構(gòu)利用堿性低氫鈉型焊條時，不管焊接厚板或薄板，均應(yīng)采納直流反極性，因為如此能夠減少飛濺現(xiàn)象和減少氣孔偏向，并能使電弧穩(wěn)固燃燒。三、電弧燃燒的稅定性焊接電弧的穩(wěn)固性是指電弧維持穩(wěn)固燃燒（不產(chǎn)生斷弧、飄移和磁偏吹等）的程度，電弧的穩(wěn)固燃燒是保證焊接質(zhì)量的一個重要因素，因此維持電弧穩(wěn)固性是超級重要的。電弧不穩(wěn)固的緣故除焊工操作技術(shù)不熟練外，還與以下因素有關(guān)：1、焊接電源的阻礙（1）焊接電源的特性焊接電源的特性是焊接電源以那種形式向電弧供電，如焊接電源的特性符合電弧燃燒的要求那么電弧燃燒穩(wěn)固。反之，那么電弧燃燒不穩(wěn)固。（2）焊接電流的種類采納直流電源焊接時，電弧燃燒比交流電源穩(wěn)固。這是因為采納交流電源焊接時，電弧的極性是周期性轉(zhuǎn)變的（50HZ）,確實是每秒鐘電弧的燃燒和熄滅要重復(fù)10。次，因此交流電源焊接時電弧沒有直流電源時穩(wěn)固。（3）焊接電源的空載電壓具有較高空載電壓的焊接電源不僅引弧容易，而且電弧燃燒也穩(wěn)固。這是因為焊接電源的空載電壓較高，電場作用強，電場作用下的電離及電場發(fā)射就強烈，因此電弧燃燒穩(wěn)固。2．焊接電流的阻礙焊接電流大，電弧的溫度就增高，那么電弧氣氛中的電離程度和熱發(fā)射作用就增強，電弧燃燒也就越穩(wěn)固。通過實驗測定電弧穩(wěn)固性的結(jié)果說明：隨著焊接電流的增大，電弧的引燃電壓就降低；隨著焊接電流的增大，自然斷弧的最大弧長也往大大。因此焊接電流越大。電弧燃燒越穩(wěn)固。3．焊條藥皮的阻礙’焊條藥皮或焊劑中加入電離電位比較低的物質(zhì)（如K、Na、Ca的氧化物），能增加電弧氣氛中的帶電粒子，如此就能夠夠提高氣體的導(dǎo)電性，從而提高電弧燃燒的穩(wěn)固性。若是焊條藥皮或焊劑中含有電離電位比較高的氟化物（CaF2）及氯化物（KCl 、NaCl）時，由于它們較難電離，因此降低了電弧氣氛的電離程度，使電弧燃燒不穩(wěn)固。4、電弧長度的阻礙電弧長度對電弧的穩(wěn)固性也有較大的阻礙，若是電弧太長，電弧就會發(fā)生猛烈搖動，從而破壞了焊接電弧的穩(wěn)固性，而且飛濺也增大。5.其它阻礙因素焊接處如有油漆、油脂、水分和銹層等存在時。也會阻礙電弧燃燒的穩(wěn)固性，因此焊前做好焊件表面的清理工作十分重要。焊條受潮或焊條藥皮脫落，也會造成電弧燃燒不穩(wěn)固。另外風(fēng)大、氣流、電弧們吹等均會造成電弧燃燒不穩(wěn)固。第四節(jié)焊接電弧的偏吹一、焊接電弧們吹的緣故在正常情形下焊接時，電弧的中心軸線老是維持著沿焊條電極的軸線的方向。隨著焊條變換傾斜角度，電弧也隨著電極軸線的方向而改變。因此，咱們利用電弧這一特性來操縱焊縫成形。但有時在焊接進程中，因氣流的干擾、磁場的作用或焊條偏心的阻礙，使電弧中心偏離電極軸線的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為電弧偏吹。在焊接進程中，有時電弧偏吹的現(xiàn)象會引發(fā)電弧強烈的擺動乃至發(fā)生熄弧，不僅使焊接進程發(fā)生困難，而且阻礙了焊縫成形和焊接質(zhì)量，因此焊接時應(yīng)盡可能減少或避免電弧偏吹現(xiàn)象。引發(fā)電弧偏吹的緣故很多，一樣歸納為以下幾方面：1、焊條偏心度過大所謂焊條的偏心度是指焊條藥皮沿焊芯直徑方向偏心的程度，焊條偏心度過大了主若是焊條的質(zhì)量問題。由于焊條藥皮厚薄不均勻，藥皮較厚的一邊比藥皮較薄的一邊熔化時需吸收更多的熱，因此藥皮較薄的一邊專門快熔化而使電弧外露，迫使電弧往外偏吹（見圖3—9）。在焊接時碰到這種情形，通常采納調(diào)整焊條傾斜角度（使偏吹方向轉(zhuǎn)向熔池）的方式來解決，但如果是焊條的偏心度過大時，僅依托調(diào)整焊條傾斜角度是不能確保焊接質(zhì)量的。因此，為了保證焊接質(zhì)量，在焊條生產(chǎn)中對焊條的偏心度有必然的限制。2.電弧周圍氣流的干擾電弧周圍氣體的流動也會把電弧吹向一側(cè)而造成偏吹。造成電弧周圍氣體猛烈流動的原因是多方面的，有時是大氣中的氣流阻礙，有時是由于熱對流的阻礙。例如：在露天大風(fēng)中操作或在狹小焊縫處焊接時，電弧偏吹情形很嚴(yán)峻，乃至使焊接進程發(fā)生困難；在管子焊接時，由于空氣在管子中流動速度較大，形成所謂“穿堂風(fēng)”使電弧發(fā)生偏吹；在開坡口的對接接頭第一層焊縫的焊接時，若是接頭間隙較大，往往由于熱對流的阻礙也會使電弧發(fā)生偏吹現(xiàn)象。一樣由于氣流干擾產(chǎn)生的偏吹，只要依照具體情形查明氣流來源、方向，進行遮擋即可解決。3．磁偏吹直流電弧焊時，因受到焊接回路所產(chǎn)生的電磁力的作用而產(chǎn)生的電弧偏吹稱為磁偏吹。它是由于直流電所產(chǎn)生的磁場在電弧周圍散布不均勻而引發(fā)的電弧偏吹。造成電弧產(chǎn)生磁偏吹的因素要緊有以下幾種：（1）接地線位置不正確引發(fā)的電弧偏吹焊接時，由于接地線的位置不正確，使電弧周圍的磁場散布不均勻，從而造成電弧的偏吹（見圖3—10）。在圖3—10中，當(dāng)焊接電流從接點“十”流經(jīng)焊件，通過電弧到焊條再進入接點“一”時，沿途產(chǎn)生的磁力線散布在電流通路的四周，但電流流經(jīng)焊件拐彎到電弧時，在電弧雙側(cè)的磁力線散布就極不均勻，電弧左側(cè)（在接點方向的一邊）的磁力線較右邊的磁力線更密集，結(jié)果造成了電弧左側(cè)的磁場大于右邊的磁場，使電弧向磁場較小的右邊偏吹，從而產(chǎn)生磁偏吹現(xiàn)象。（2）鐵磁物質(zhì)引發(fā)的電弧偏吹由于鐵磁物質(zhì)（鋼板、鐵塊等）的導(dǎo)磁能力遠遠大于空氣，因此，當(dāng)焊接電弧周圍有鐵磁物質(zhì)存在時，在靠近鐵磁體一側(cè)的磁力線大部份都通過鐵磁體形成封鎖曲線，使電弧同鐵磁體之間的磁力線變得稀疏，而電弧另一側(cè)磁力線就顯得密集。（3）焊條與焊件的相對位置不對稱引發(fā)的電N價政當(dāng)在靠近焊件邊緣處開始進行焊接時。常常會發(fā)生電弧偏吹，而當(dāng)慢慢靠近焊作的中心時，那么電弧的偏吹現(xiàn)象就慢慢減小或沒有。這是由于在焊接焊縫起頭時，焊條與焊件所處的位置不對稱，造成電弧周圍的磁場散布不平穩(wěn)，再加上熱對流的作用低產(chǎn)生電弧偏吹。焊接電弧的磁偏吹與焊接電流有關(guān)，焊接電流越大，磁偏吹現(xiàn)象越嚴(yán)峻，尤其是當(dāng)采納300——400A的直流電源焊接時，電弧偏吹的現(xiàn)象更為嚴(yán)峻?？傊a(chǎn)生電弧磁偏吹現(xiàn)象，只有在利用直流電源焊接時才會發(fā)生，而對交流電源來講一樣可不能產(chǎn)生明顯的磁偏吹現(xiàn)象。二、減少成避免焊接電弧們吹的方式：焊接電弧偏吹會給焊接工作造成很多困難．還會使焊縫產(chǎn)動氣孔、未焊透和焊偏等缺點。因此必需依照電弧偏吹的規(guī)律，采取相應(yīng)的方法加以克服或減少電弧偏吹的現(xiàn)象。下面介紹焊接工作中經(jīng)常使用的幾種克服電弧偏吹的方法：一、焊接時，在條件許可的情形下盡可能利用交流電源焊接。二、在露天操作時，若是有大風(fēng)那么必需用擋板遮擋，對電弧進行愛惜。在管子焊接時，必需將管口堵住，以避免氣流對電弧的阻礙。3、在焊接間隙較大的對接焊縫時，可在接縫下面加墊板，以避免熱對流引發(fā)的電弧偏吹。.在焊縫兩頭各加一小塊附加鋼板（引弧板及引出板），使電弧雙側(cè)的磁力線散布均勻并減少熱對流的阻礙，以克服電弧編吹。.采納短弧焊接，因為短弧時受氣流的阻礙較小，而且在產(chǎn)生磁偏吹時.若是采納短弧焊接也能減小磁偏吹程度，因此采納短弧焊接是減少電弧偏吹的較好方式。.在操作時適當(dāng)調(diào)整焊條角度，使焊條偏吹的方向轉(zhuǎn)向熔池，這種方式在實際工作中應(yīng)用得較為普遍。7?適本地改變焊件上的接地線部位，盡可能使電弧周圍的磁力線散布均勻，也能克服磁偏吹的接線方式。另外。采納小電流焊接對克服磁偏吹也能起必然的作用。以上這些方式，有的受到具體工作條件的限制，不便采納，有些只能減輕電弧的偏吹，因此在實際利用中應(yīng)靈活運用一種或幾種方式，以求取得更好的成效。第五節(jié)：焊條（或焊絲）的熔化及熔滴過渡一、焊條（或焊絲）金屬的熔化1。焊條（或焊絲）金屬的加熱熔化極電弧焊時，焊條（或焊絲）具有兩個作用：它們既作為電極，熔化后又作為填充金屬直接過渡到熔池。焊接時，加熱并熔化焊條或焊絲的熱量有：電阻熱、電弧熱?；瘜W(xué)熱。在一樣情形下化學(xué)熱僅占1%?3%,因此可忽略不計。（1）電阻加熱當(dāng)電流通過焊條或焊絲時，將產(chǎn)生電阻熱。電阻熱的大小決定于焊條（或焊絲）的伸出長度、電流密度和焊條（或焊絲）金屬的電阻率。從導(dǎo)電的接觸點到焊條（或焊絲）結(jié)尾的長度稱為伸出長度,即通電部份的長度。伸出長度越大那么通電的時刻增加,電阻熱加大。當(dāng)電流密度增加,電阻熱也加大。焊條（或焊絲）的電阻還決定于焊條（或焊絲金屬本身的電阻率和直徑。如不銹鋼焊條的電阻率比低碳鋼焊條大,因此在一樣電流密度的條件下所產(chǎn)生的電阻熱也大。同種材料的焊條（或焊絲）其直徑越大,那么電阻越小,相對產(chǎn)生的電阻熱也就減小,太高的電阻熱將給焊接進程帶來不利的阻礙,如手弧焊時太高的電阻熱將使焊條藥皮在進入熔化前就發(fā)紅變質(zhì),失去愛惜和冶金作用；自動焊時,太高的電阻熱將使焊絲發(fā)生崩斷而阻礙焊接。為了減少太高的電阻熱所帶來的不利阻礙,在焊接進程中采取的方法是：1）限制焊條（或焊絲）的伸出長度一手弧焊時焊條不能太長,專門是在采納細直徑焊條時,更要限制其長度。例如，直徑5mm的焊條；其最大長度為450mm由；而直徑為mm的焊條，其最大長度為300mm。但一樣直徑的不銹鋼焊條，其長度還要短一些，如直徑5mm的不銹鋼焊條，長度為400mm。埋弧自動焊及氣體愛惜焊時，在焊接工藝參數(shù)的選擇中對焊絲伸出長度都有必然的限制。2）限制焊接電流密度值關(guān)于必然直徑的焊條（或焊絲），在生產(chǎn)中應(yīng)依照工藝的要求選用適合的電流值，決不能單純?yōu)榱颂岣咝识x用太高的電流值。埋弧自動焊及CO2氣體愛惜焊時，由于焊絲伸出長度比焊條長度短得多，因此一樣直徑的焊絲能夠選用比手弧焊大得多的電流值，如此就大大地提高了生產(chǎn)率。不銹鋼焊條由于本身材料的電阻率大，因此選用電流應(yīng)比一樣直徑的碳鋼焊條小一些。（2）電弧加熱電弧產(chǎn)生的熱量僅有一部份用來熔化焊條人或焊絲），大部份熱量是用來熔化母材、藥皮或焊劑，還有相當(dāng)一部份熱量消耗在輻射＞飛濺和母村傳熱上。2．焊條（或焊絲）金屬的熔化焊條（或焊絲）金屬受到電阻熱和電弧熱加熱以后開始熔化。二、熔滴過渡的作使勁熔滴是電弧焊時，在焊條（或焊絲）端部形成的和向熔池過渡的液態(tài)金屬滴。熔滴通過電弧空間向熔池轉(zhuǎn)移的進程稱為熔滴過渡。熔滴過渡對焊接進程的穩(wěn)固性、焊縫成形、飛濺及焊接接頭的質(zhì)量有專門大的阻礙，因此了解那個問題關(guān)于把握熔化極焊接工藝是很重要的。金屬熔滴向熔池過渡的形式，大致可分為三種，即粗滴過渡、短途經(jīng)渡、噴射過渡。什么緣故熔滴過渡會有上述這些不同的形式呢？這是由于作用于液體金屬熔滴上的外力不同的緣故。在焊接時，采取必然的工藝方法，就能夠夠改變?nèi)鄣紊系淖魇箘牛簿褪谷鄣伟慈藗兯枰倪^渡形式自焊條向熔池過渡。1.熔滴的重力任何物體都會因為本身的重力而具有下垂的偏向。平焊時，金屬熔滴的重力起增進熔滴過渡的作用?？墒窃诹⒑富蜓龊笗r，熔滴的重力阻礙了熔滴向熔池過渡，成為阻礙力。2．表面張力液體金屬像其它液體一樣具有表面張力卿液體在沒有外力作歷時，其表面積會盡可能減小，縮成圓形。對液體金屬來講，表面張力使熔化金屬成為球形。焊條金屬熔化后，其液體金屬并非會馬上掉下來，而是在表面張力的作用下形成球滴狀懸掛在焊條結(jié)尾。隨著焊條不斷熔化，熔滴體積不斷增大，直到作用在熔滴上的作使勁超過熔滴與焊芯界面間的張力時，熔滴才離開焊芯過渡到熔池中去。因此表面張力對平焊時的熔滴過渡并非利。但表面張力在仰焊等其它位置的焊接時，卻有利于熔滴過渡、其一是熔池金屬在表面張力作用下，倒懸在焊縫上而不易滴落；其二，當(dāng)焊條結(jié)尾熔滴與熔池金屬接觸時，會由于熔池表面張力的作用，而將熔滴拉入熔池。表面張力越大焊芯結(jié)尾的熔滴越大，表面張力的大小與多種因素有關(guān)，如焊條直徑越大焊條結(jié)尾熔滴的表面張力也越大，液體金屬溫度越高，其表面張力越小，在愛惜氣體中加入氧化性氣體（Ar—O.、Ar—CO。），能夠顯著降低液體金屬的表面張力，有利于形成細顆粒熔滴向熔池過渡。.電磁力從電工學(xué)里咱們明白，兩根平行的載流導(dǎo)體假設(shè)它們通過的電流方向相同，那么這兩根導(dǎo)體彼此相吸。使這兩根導(dǎo)體相吸的力叫做電磁力，方向是從外向內(nèi)。電磁力的大小與兩根導(dǎo)體上的電流的乘積成正比，即通過導(dǎo)體的電流越大，電磁力越大。在進行焊接時，咱們能夠把帶電的焊絲及焊絲結(jié)尾的液體熔滴看做是由許多載流導(dǎo)體組成的，如此，依照上述的電磁效應(yīng)原理，不難明白得，焊絲及熔滴上一樣受有周圍向中心的徑向收縮力，因此稱之為電磁緊縮力。電磁緊縮力使焊條的橫截面具有縮小的偏向，電磁緊縮力作用在焊條的固態(tài)部份是不起作用的，可是對焊條端部的液體金屬來講卻具有專門大的阻礙，促使熔滴專門快形成。在球形的金屬熔滴上，電磁力垂直地作用其表面上，電流密度最大的地址將在熔滴的細頸部份，這部份也將是電磁緊縮力作用最大的地址。因此隨著頸部慢慢變細，電流密度增大，電磁緊縮力也隨之增強，那么促使熔滴專門快地離開焊條端部向熔池過渡，如此就保證了熔滴在任何空間位置都能順利過渡到熔池。在焊接電流較小或焊接電流較大的兩種情形下，電磁緊縮力對熔滴過渡的阻礙是不同的。焊接電流較小時，電磁力很小，這時，焊絲結(jié)尾的液體金屬要緊受到兩個力的阻礙，一個是表面張力，另一個是重力。因此，隨著焊絲不斷熔化，懸掛在焊絲結(jié)尾的液體溶滴的體積不斷增大，當(dāng)體積增大到必然程度，其重力足以克服表面張力的時候，熔滴便離開焊絲，在重力作用下落向熔池。這種情形下熔滴的尺寸往往是較大的，這種大熔滴通過電弧間隙時，常使電弧短路，產(chǎn)生較大的飛濺，電弧燃燒超級不穩(wěn)。焊接電流較大時，電磁緊縮力就比較大，相較之下，重力所起的作用就很小，液體熔滴主若是在電磁緊縮力的作用下，以較小的熔滴向熔地過渡，而且方向性較強，不論是平焊位置或仰焊位置，熔滴金屬在電磁緊縮力作用下，老是沿著電弧軸線自焊絲向熔池過渡。焊接時，一樣焊條（或焊絲）上的電流密度都比較大，因此電磁力是焊接進程中促使熔滴過渡的一個要緊作使勁。在氣體愛惜焊時，通過調(diào)劑焊接電流的密度來操縱熔滴尺寸，是工藝上的一個要緊手腕。焊接時電弧周圍的電磁力，除上述的作用之外，還能產(chǎn)生另外一種作使勁，這確實是由于磁場強度散布不均勻而產(chǎn)生的力。因為焊條金屬的電流密度大于焊件的電流密度，因此在焊條上所產(chǎn)生的磁場強度要大于焊件上所產(chǎn)生的磁場強度，因此產(chǎn)生了一個沿焊條縱向的電場力。它的作用方向是由磁場強度大的地址（焊條）指向磁場強度小的地址（焊件），因此不管焊縫的空間位置如何，始終是有利于熔滴向熔池過渡的。.極點壓力在焊接電弧中的帶電微粒主若是電子和正離子，由于電場的作用，電子向陽極運動，正離子向陰極運動，這些帶電粒子撞擊在兩極的輝點上，便產(chǎn)生了機械壓力，那個力稱為極點壓力。它是阻礙熔滴過渡的力，在直流正接時，阻礙熔滴過渡的是正離子的壓力。反接時，阻礙熔滴過渡的是電子的壓力。由于正離子比電子的質(zhì)量大，因此正離子流的壓力要比電子流的壓力大。因此，反接時容易產(chǎn)生細顆粒過渡，而正按時那么不容易，這確實是極點壓力不同的緣故。.氣體的吹力在手工電弧焊時，焊條藥皮的熔化稍增掉隊于焊芯的熔化，在藥皮的結(jié)尾形成一小段尚未熔化的“喇叭”形套管，套管內(nèi)有大量的藥皮造氣劑分解產(chǎn)生的氣體及焊芯中碳元素氧化生成的c。氣體，這些氣體因加熱到高溫，體積急劇膨脹，并順著未熔化套管的方向，以挺直（直線的）而穩(wěn)固的氣流沖擊，把熔滴吹到熔池中去。不論焊縫的空間位置如何，這種氣流都將有利于熔滴金屬的過渡。三、熔滴的過渡形式金屬熔滴向熔池過渡依照其形式不同，大致可分為三種，即粗滴過渡、短途經(jīng)渡、噴射過渡。.粗滴過渡當(dāng)電弧長度超過必然值時，熔滴依托表面張力的作用能夠維持在焊條（或焊絲）端部自由長大，當(dāng)促使熔淌下落的力（如重力、電磁力等）大于表面張力時，熔滴就離開焊條（或焊絲）自由過渡到熔池，而不發(fā)生短路。粗滴過渡確實是熔滴呈粗大顆粒狀向熔池自由過渡的形式，由于粗滴過渡飛濺大，電弧不穩(wěn)固，不是焊接工作所希望的。在焊接進程中熔滴尺寸的大小與焊接電流、焊絲成份、藥皮成份有關(guān)。.短途經(jīng)渡焊條（或焊絲）端部的熔滴與熔池短路接觸，由于強烈過熱和磁收縮的作用使其爆斷，直接向熔池過渡的形式稱為短途經(jīng)渡。短途經(jīng)渡能在小功率電弧下（小電流，低電弧電壓），實現(xiàn)穩(wěn)固的金屬熔滴過渡和穩(wěn)固的焊接進程，適合于薄板或需低熱輸入的情形下的焊接。.噴射過渡熔滴呈細小顆粒并以噴射狀態(tài)快速通過電弧空間向熔池過渡的形式，稱為噴射過渡，熔滴的尺寸隨著焊接電流的增大而減小，在弧長一按時，當(dāng)焊接電流增大到必然數(shù)值后，即顯現(xiàn)噴射過渡狀態(tài)。那個地址需要強調(diào)指出的是產(chǎn)生噴射過渡除要有必然的電流密度外，還必需要有必然的電弧長度（電弧電壓）。若是電弧電壓太低（弧長太短），不論電流數(shù)值有多大，也不可能產(chǎn)生噴射過渡。噴射過渡的特點是熔滴細，過渡頻率高，熔滴沿焊絲的軸向以高速向熔池運動，并具有電弧穩(wěn)固、飛濺小、熔深大、焊縫成形美觀、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢。第四章手工電弧焊工藝手工電弧焊是熔化焊中最大體的一種焊接方式，手工電弧焊接電極材料的不同可分為熔化極手工電弧焊和非熔化極手工電弧焊（如手工鎢極氣體愛惜焊）兩種。熔化極手工電弧焊（簡稱手工電弧焊）利用的設(shè)備簡單、操作方便、靈活，適應(yīng)各類條件下的焊接，因此是各生產(chǎn)部門應(yīng)用最廣的一種焊接方式。盡管各類自動化的焊接方式在生產(chǎn)中不斷推行利用，但對一些結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、零件小、焊縫短或彎曲的焊件，若是采納自動化焊接就較困難，而必需采納手工電弧焊來完成。因此不管在國內(nèi)外，手工電弧焊目前仍然是焊接工作中的要緊方式之一。第一節(jié)焊接接頭型式和焊縫形式一、焊接接頭型式用焊接方式連接的接頭稱為焊接接頭（簡稱接頭），焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和熱阻礙區(qū)。在手工電弧焊中，由于焊件的厚度、結(jié)構(gòu)的形狀及利用條件不同，其接頭型式及坡口形式也不相同。依照國家標(biāo)準(zhǔn)GB985—80規(guī)定，焊接接頭的大體型式可分為：對接接頭、丁型接頭、角接接頭、搭接接頭四種。有時焊接結(jié)構(gòu)中還有一些其它類型的接頭型式，如十字接頭、端接接頭、卷邊接頭、套管接頭、斜對接接頭、鎖底對接接頭等。.對接接頭兩焊件端面相對平行的接頭稱為對接接頭，對接接頭在焊接結(jié)構(gòu)中是采納最多的一種接頭型式。依照焊件的厚度、焊接方式和坡口預(yù)備的不同，對接接頭可分為：I形坡口當(dāng)鋼板厚度在6mm以下，一樣不開坡口，只留1?2mm的根部間隙，但這也不是絕對的，在有些重要的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)鋼板厚度大于3mm時要求開坡口。所謂坡口確實是依照設(shè)計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工出必然幾何形狀的溝槽。2）開坡口的對接接頭開坡口確實是用機械、火焰或電弧等加工坡口的進程。將接頭開成必然角度叫坡口角度，其目的是為了保證電弧能深切接頭根部，使接頭根部焊透，以便于清除熔渣取得較好的焊縫成形，而且坡口能起到調(diào)劑焊縫金屬中母材和填充金屬比例的作用。鈍邊（焊件開坡口時，沿焊件厚度方向未開坡口的端臉部份）是為了避免燒穿，但鈍邊的尺寸要保證第一層焊縫能焊透。根部間隙（焊前，在接頭根部之間預(yù)留的間隙）也是為了保證接頭根部能焊透。板厚大于6mm的鋼板，為了保證焊透，焊前必需開坡口。坡口形式分為：1）V形坡口鋼板厚度為7?40mm時，采納V形坡口。V形坡口有N形坡口、鈍邊V形坡口、單邊V形坡口、帶鈍邊單邊V形坡口四種，V形坡口的特點是加工容易，但焊后焊件易產(chǎn)生角變形。2）雙丫形坡口鋼板厚度為12?60mm時可采納雙丫形或雙丫形坡口，也稱X形坡口，X形坡口與V形坡口相較較，具有在相同厚度下，能減少焊著金屬量約二分之一，焊件焊后變形和產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也小些。因此它要緊用于大厚度及要求變形較小的結(jié)構(gòu)中。3）U形坡口U形坡口有帶鈍邊U形坡口、雙?形坡口帶鈍邊、帶鈍邊J形坡口，當(dāng)鋼板厚度為20?60mm時，采納帶鈍邊U形坡口，當(dāng)厚度為40?60mm時采納雙?形坡口帶鈍邊。U形坡口的特點是焊著金屬量最少，焊件產(chǎn)生的變形也小，焊縫金屬中母材金屬占的比例也小。但這種坡口加工較困難，一樣應(yīng)用于較重要的焊接結(jié)構(gòu)。2.T形接頭一焊件之端面與另一焊件表面組成直角不同廣度鋼板對接的厚度近似直角的接頭，稱為T形接頭。T形接頭在焊接結(jié)構(gòu)中被普遍地采納，專門是造船廠的船體結(jié)構(gòu)中，約70%的焊縫是這種接頭形式。依照焊件厚度和坡口預(yù)備的不同,T形接頭可分為不開坡口、單邊V形K形及帶鈍邊雙J形四種形式。T形接頭作為一樣聯(lián)系焊縫，鋼板厚度在2?30mm時，可采納不開坡口，它不需要較精準(zhǔn)的坡口預(yù)備。假設(shè)T形接頭的焊縫要求經(jīng)受載荷壩u應(yīng)依照鋼板厚度和對結(jié)構(gòu)強度的要求，可別離選用單邊V形、帶鈍邊雙單邊V形或帶鈍邊雙）形等坡口形式，使接頭能焊透，保證接頭強度。3．角接接頭兩焊件端面問組成大于30。，并小于135。夾角的接頭，稱為角接接頭。角接接頭一樣用于不重要的焊接結(jié)構(gòu)中。依照焊件厚度和坡口預(yù)備的不同，角接接頭可分為I形坡口、單邊v形坡口、帶鈍邊v形坡口及帶鈍邊雙單邊v形坡口四種形式，但開坡口的角接接頭在一樣結(jié)構(gòu)中較少采納。4．搭接接頭兩焊件部份重疊組成的接頭稱為搭