第三章 焊條電弧焊與電弧切割

1、.,焊條電弧焊與電弧切割,.,第一節(jié) 焊條電弧焊與電弧切割的工作原理、適用范圍及安全特點(diǎn),.,一、 焊條電弧焊與電弧切割的基本原理 （一）焊條電弧焊的基本原理 它是利用電弧放電（電弧燃燒）所產(chǎn)生的熱量將焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫，從而獲得牢固接頭的焊接過程。,（二）電弧切割的基本原理 電弧切割主要有碳弧氣割、碳弧刨割條和等離子弧切割,.,二、 焊條電弧焊與電弧切割的適用范圍,（一）焊條電弧焊的適用范圍 適用于絕大多數(shù)金屬材料及各種厚度、各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接?？梢赃M(jìn)行平焊、立焊、橫焊、仰焊等多位置焊接。 （二）電弧切割的適用范圍 1）對(duì)焊縫進(jìn)行清根； 2）加工坡口； 3）對(duì)窄小空間位置的

2、焊縫進(jìn)行切割； 4）清除不合格焊縫中的缺陷； 5）切割鑄鐵、不銹鋼、銅、鋁等金屬,.,三、 焊條電弧焊與電弧切割的安全特點(diǎn),（一）焊條電弧焊的安全特點(diǎn) （1）焊接設(shè)備空載電壓高于安全電壓，有觸電危險(xiǎn)； （2）在電弧高溫作用下，焊接區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大量粉塵，在電弧強(qiáng)烈輻射作用下，產(chǎn)生有毒氣體，會(huì)引起危害焊工健康的多種疾病； （3）弧光輻射會(huì)引起操作者眼睛、皮膚疾??； （4）由于焊機(jī)線路故障或飛濺會(huì)引起爆炸和火災(zāi)事故。,.,（二）電弧切割的安全特點(diǎn),（1）露天操作應(yīng)順風(fēng)方向操作，防止熔渣灼傷和引起火災(zāi)； （2）在容器或艙室等狹小地方操作時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)抽風(fēng)和排除煙塵； （3）切割時(shí)適用帶銅皮的專用碳棒； （4）

3、防止焊機(jī)超載，以免燒壞焊機(jī)。,.,第二節(jié) 焊條及焊接參數(shù)的選擇方法,一、焊條的選擇方法 （一）焊條的組成 焊條是涂有藥皮供焊條電弧焊使用的熔化電極。它由焊芯和藥皮兩部分組成，常用的有2.5、 3.2、4、5幾種規(guī)格，其長(zhǎng)度一般在250450mm之間。 （二）焊條的分類 （三）焊條的選用,.,二、焊接參數(shù)的選擇方法 焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)主要有焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。,.,第三節(jié) 焊條電弧焊與電弧切割設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和原理,焊條電弧焊焊機(jī)按結(jié)構(gòu)不同分為：弧焊變壓器、弧焊發(fā)電機(jī)、弧焊整流器三種；按電源的種類不同分為：交流弧焊機(jī)、直流弧焊機(jī)兩大類。,.,第四節(jié) 焊條

4、電弧焊的操作和安全要求,一、焊條電弧焊的操作 （一）引弧 （二）運(yùn)條 （三）收尾 二、焊條電弧焊的安全要求 （1）電焊機(jī) （2）焊接電纜 （3）電焊鉗 （4）其他要求,.,電弧 在工件與焊條兩極之間的氣體介質(zhì)中持續(xù)強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。 電弧中心部分的溫度可達(dá)60008000，兩電極的溫度可達(dá)24002600。 電弧燃燒的必要條件： 氣體電離、陰極電子發(fā)射,.,1、氣體電離,使中性的氣體分子或原子釋放電子形成正離子的過程稱為氣體電離。 （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。 （2）電場(chǎng)作用下的電離 帶電粒子在電場(chǎng)的作用下，各作定向高速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生較大的動(dòng)能，當(dāng)不斷與中性粒子相碰撞時(shí)，

5、則不斷產(chǎn)生電離。 （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。,.,2、陰極電子發(fā)射,陰極的金屬表面連續(xù)地向外發(fā)射電子的現(xiàn)象，稱為陰極電子發(fā)射。 （1）熱發(fā)射 （2）電場(chǎng)發(fā)射 （3）撞擊發(fā)射,.,熱發(fā)射： 焊接時(shí)，陰極表面溫度很高，陰極中的電子運(yùn)動(dòng)速度很快，當(dāng)電子的動(dòng)能大于陰極內(nèi)部正電荷的吸引力時(shí)，電子即沖出陰極表面，產(chǎn)生熱發(fā)射。,.,電場(chǎng)發(fā)射： 在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，由于電場(chǎng)對(duì)陰極表面電子的吸引力，電子可以獲得足夠的動(dòng)能，從陰極表面發(fā)射出來。,.,撞擊發(fā)射： 當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度較高，能量較大的正離子撞擊陰極表面時(shí)，將能量傳遞給陰極而產(chǎn)生的電子發(fā)射現(xiàn)象，叫撞擊發(fā)射。,.,1、碳弧氣割,碳弧

6、氣割是利用碳極電弧的高溫，把金屬的局部加熱到熔化狀態(tài)，同時(shí)用壓縮空氣的氣流把熔化金屬吹掉，從而達(dá)到對(duì)金屬進(jìn)行切割的一種加工方法。,.,2、碳弧刨割條,利用藥皮在電弧高溫下產(chǎn)生的噴射氣流，吹除熔化金屬，達(dá)到刨割的目的。電弧刨割條的外形與普通焊條相同。,.,1、焊芯 焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。 焊芯的作用： 1）傳導(dǎo)焊接電流，把電能轉(zhuǎn)換成熱能； 2）本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。 焊芯中合金元素對(duì)焊接的影響 1）c： 鋼中的主要元素，含c-強(qiáng)度、硬度，塑性。低碳鋼焊芯含c量一般0.1。 2）mn：一種較好的合金劑、脫氧劑，含mn-強(qiáng)度、韌性，與s化合形成硫化錳，減少了焊縫

7、的熱裂傾向。碳素結(jié)構(gòu)鋼焊芯的含mn量為0.300.55。 3) si ：一種較好的合金劑、脫氧劑，含si適量-屈服強(qiáng)度、彈性、抗酸性，含量過高-塑、韌性。 4）cr：提高鋼的硬度、耐磨性和耐腐蝕性，易于氧化成cr2o3,提高了渣的粘度，增加了金屬夾雜物的可能性。,.,5）ni：能提高鋼的韌性。 6）s：一種有害雜質(zhì)，s-熱裂傾向。焊芯中含s0.04，重要結(jié)構(gòu)0.03。 7）p：一種有害雜志，p -韌性，特別是低溫沖擊韌性，產(chǎn)生冷脆。焊芯中含p0.04，重要結(jié)構(gòu)0.03。 焊芯的分類 焊接用鋼絲可分為,碳素結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼 不銹鋼,.,2、藥皮 壓涂在焊芯表面的途層稱藥皮。 焊條藥皮的作用 1

8、）機(jī)械保護(hù)作用,氣保護(hù) 渣保護(hù),2）冶金作用：通過熔渣與熔化金屬冶金反應(yīng)，除去有害雜質(zhì)o、h、s、p和添加有益的合金元素，使焊縫獲得合乎要求的機(jī)械性能。 3）改善焊接工藝性能 使電弧穩(wěn)定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。,.,焊條藥皮的組成 焊條藥皮由各種礦物類、鐵合金有機(jī)物和化工產(chǎn)品組成。 按其在焊接過程中所起的作用通常分為： 穩(wěn)弧劑，如碳酸鉀、碳酸鈉 造渣劑，如鈦鐵礦、螢石 造氣劑，如大理石、纖維素 脫氧劑，如錳鐵、硅鐵 合金劑，如鉻、錳、硅 稀釋劑，如螢石、鈦白粉 粘結(jié)劑，如水玻璃 增塑劑，如云母、鈦白粉,.,焊條的分類,低碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼焊條（結(jié)構(gòu)鋼焊條） 鉬和鉻鉬耐熱鋼

9、焊條 不銹鋼焊條 堆焊焊條 低溫鋼焊條 鑄鐵焊條 鎳及鎳合金焊條 銅及銅合金焊條 鋁及鋁合金焊條,按焊條的用途分,.,焊條的分類,按焊條藥皮熔化后的熔渣特性分,酸性焊條： 熔渣的主要成分是sio2、tio2、fe2o3等酸性氧化物。具有較強(qiáng)的氧化性，對(duì)鐵銹不敏感，氫氣孔少，焊縫金屬機(jī)械性能低。用于低碳鋼和不重要結(jié)構(gòu)的焊接。 堿性焊條： 熔渣主要成分是大理石、螢石等堿性氧化物。對(duì)鐵銹、水分敏感，易形成氫氣孔，焊縫金屬機(jī)械性能和抗裂性能好，用于合金鋼和較重要結(jié)構(gòu)的焊接。,.,焊條的選用 主要是根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)鋼材的化學(xué)成分、機(jī)械性能、焊接性、工作環(huán)境、等要求，以及焊接結(jié)構(gòu)的形狀、受力情況和焊接設(shè)備等方

10、面進(jìn)行選擇。 選用原則： 考慮焊件的機(jī)械性能、化學(xué)成分 a. 低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼按等強(qiáng)匹配的原則來選用焊條； b. 對(duì)于塑性、沖擊韌性和抗裂性能要求較高，低溫條件下工作的焊縫應(yīng)選用堿性焊條，低碳鋼焊件坡口處有無法清除的鐵銹、油污時(shí)，選用酸性焊條； c. 異種鋼焊接時(shí)按低強(qiáng)匹配的原則選用焊條。,.,焊條的選用 考慮焊件的工作條件及使用性能 對(duì)于工作環(huán)境有特殊要求的，應(yīng)選用相應(yīng)的焊條，如低溫鋼焊條、水下焊條等； 珠光體耐熱鋼焊條選用與鋼材化學(xué)成分相似的焊條，或根據(jù)焊件的溫度來選用。,.,焊條的選用 考慮簡(jiǎn)化工藝、提高生產(chǎn)率、降低成本 薄板焊 接或點(diǎn)焊時(shí)宜采用e4313焊條； 在滿足使用性能和

11、操作性能的前提下，應(yīng)選用大規(guī)格、效率高的焊條； 在使用性能基本相同時(shí)，盡量選用價(jià)格低的焊條。,.,（一）焊條直徑的選擇 主要取決于焊件厚度、接頭型式、焊縫位置、焊接層次。,焊條直徑與焊件厚度關(guān)系,.,（二）焊接電流的選擇 主要根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭型式、焊縫空間位置及焊接層次來選擇，最主要的是焊條直徑、焊縫空間位置。 焊條直徑與焊接電流的關(guān)系如下： i=k d i：焊接電流，k：與焊條直徑有關(guān)的系數(shù)，d：焊條直徑,不同焊條直徑的k值,.,（三）電弧電壓的選擇 電弧長(zhǎng)，電壓高；電弧短，電壓低。焊接時(shí)一般采用短弧焊接。短弧一般為焊條直徑的0.51.0倍： l弧（0.51.0）d （

12、四）焊接層數(shù)的選擇 焊件厚度較大時(shí)，往往需要多層焊。每層厚度應(yīng)45mm，焊接層數(shù)可按一下公式計(jì)算：,n：焊接層數(shù)；：焊件厚度；m：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.81.2；d：焊條直徑,.,（五）電源種類和極性選擇 重要結(jié)構(gòu)或厚板大剛度結(jié)構(gòu)選擇直流電源，其他情況選擇交流電源。 堿性焊條和薄板焊接采用直流反接，酸性焊條通常采用正接。,.,交流弧焊機(jī),以交流電形式向焊接電弧輸送電能的設(shè)備。它是一種特殊的降壓變壓器。常見的交流弧焊機(jī)有動(dòng)鐵式（bx1-330型）和動(dòng)圈式（bx3-330型）兩類。,.,直流弧焊機(jī),直流弧焊機(jī)有直流弧焊發(fā)電機(jī)（ax7-300）和弧焊整流器(zxg-300)兩種。 直流弧焊發(fā)電機(jī)由一臺(tái)

13、異步電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)弧焊發(fā)電機(jī)組成。 弧焊整流器是將交流電經(jīng)變壓，整流轉(zhuǎn)換成直流電的電源。 由于弧焊整流器沒有旋轉(zhuǎn)部分，噪音小、空載損耗小、效率高、成本低和制造維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，有取代直流弧焊發(fā)電機(jī)的趨勢(shì)。,.,負(fù)載持續(xù)率,是指在選定的工作時(shí)間周期內(nèi)，焊機(jī)負(fù)載的時(shí)間占選定的工作時(shí)間周期的百分率。它是用來表示焊機(jī)工作狀 態(tài)的參數(shù)，是在選定的工作時(shí)間周期內(nèi)允許焊機(jī)連續(xù)負(fù)載的時(shí)間。,.,焊機(jī)的外特性,在規(guī)定的范圍內(nèi)，焊機(jī)穩(wěn)態(tài)輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系稱為焊機(jī)的外特性。焊機(jī)的外特性有三種形式： 下降特性（陡降、緩降） 平特性 上升特性,.,焊條電弧焊輔助設(shè)備和工具,包括：電焊鉗、焊接電纜、面罩及其它防護(hù)工

14、具。 （一）電焊鉗： 是夾持焊條并傳導(dǎo)電流的器具。 要求：焊條夾持牢固、可靠的絕緣、隔熱好、重量輕。 （二）焊接電纜：根據(jù)焊機(jī)容量選擇電纜截面。需長(zhǎng)電纜時(shí)，應(yīng)加大截面積，使焊接電纜上的電壓降不超過4v。 焊接電纜選用表,.,（三）面罩及其它防護(hù)用具 面罩： 保護(hù)焊工眼睛和面部不受電弧光的 輻射和灼傷。分手持式和頭盔式兩種。 護(hù)目玻璃： 過濾紅外線、紫外線，減弱弧光。以墨綠色居多。 其他防護(hù)工具： 焊工專用手套、護(hù)腳、平光鏡等,.,交流弧焊機(jī)與直流弧焊機(jī)的比較,.,（一）引弧,1、直擊法 2、劃擦法,.,（二）運(yùn)條,焊條的三個(gè)基本運(yùn)動(dòng)： 1、沿焊條中心線向熔池送進(jìn)運(yùn)動(dòng) 2、焊條的橫向擺動(dòng) 3、沿

15、焊接方向移動(dòng) 運(yùn)條方法：,.,.,（三）收尾,劃圈收尾法 焊條移至焊縫終點(diǎn)時(shí)，作圓圈運(yùn)動(dòng)，直到填滿弧坑再拉斷電弧。適用于厚板焊接。 回焊收尾法 焊條移至收尾處不熄弧，改變焊條角度回焊一小段。適用于堿性焊條。 反復(fù)斷弧收尾法 收尾時(shí)，焊條在弧坑處反復(fù)熄弧、引弧，直到填滿弧坑。適用于薄板和大電流焊接。,.,（1）電焊機(jī),1）必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的安全要求； 2）工作環(huán)境應(yīng)與焊機(jī)技術(shù)說明書上的規(guī)定相符； 3）防止碰撞和劇烈振動(dòng)； 4）裝有獨(dú)立的容量符合要求的電源開關(guān)； a、電源控制裝置應(yīng)在焊機(jī)附近且便于操作； b、采用啟動(dòng)器啟動(dòng)焊機(jī)，應(yīng)先送電 后啟動(dòng)焊機(jī)； c、初級(jí)電源線長(zhǎng)度應(yīng)23m。電源線較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)距地

16、2.5m以上沿墻或立柱布設(shè)，不許脫在地上。 5）外露帶電部分，應(yīng)設(shè)有完好的防護(hù)裝置； 6）用插頭插座聯(lián)接時(shí)，插銷孔的接線端應(yīng)用絕緣板隔離； 7）禁止用金屬構(gòu)架和設(shè)備作為焊接回路； 8）焊機(jī)不允許超負(fù)荷使用，運(yùn)行時(shí)溫升不能超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；,.,9）放置地點(diǎn)應(yīng)通風(fēng)良好、干燥、平穩(wěn)，且遠(yuǎn)離高熱、易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境； 10）注意對(duì)整流焊機(jī)硅整流器的保護(hù)和冷卻； 11）禁止在焊機(jī)上放置物體和工具，啟動(dòng)前檢查焊鉗、焊件是否短路； 12）采用連片改變電流時(shí)，應(yīng)斷電； 13）焊機(jī)應(yīng)保持清潔；清掃時(shí)應(yīng)斷電； 14）焊機(jī)受潮應(yīng)進(jìn)行人工干燥； 15）每半年進(jìn)行一次維修保養(yǎng)； 16）經(jīng)常檢查各接線是否連接良好； 17）工

17、作完畢，應(yīng)切斷電源； 18）焊機(jī)的外殼必須采取保護(hù)接地，防止觸電，且接地裝置經(jīng)常保持良好，禁止用氧氣、乙炔管道作為自然接地極，防止產(chǎn)生火化而爆炸，電焊機(jī)組或集裝箱式電焊設(shè)備應(yīng)安裝接地裝置，焊接工作臺(tái)應(yīng)與接地裝置聯(lián)接；,.,1、焊接電纜應(yīng)采用多股細(xì)銅線電纜，其截面應(yīng)根據(jù)焊接電流大小和電纜長(zhǎng)度按規(guī)定選用；且電纜應(yīng)輕便柔軟，便于操作； 2、外皮完整、絕緣良好，絕緣電阻不小于1m； 3、電纜線長(zhǎng)度一般不超過2030m； 4、焊機(jī)用電纜應(yīng)使用整根導(dǎo)線，需長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)用接頭連接器連接牢固，接頭不超過2個(gè)； 5、橫穿馬路或通道時(shí)，應(yīng)采用保護(hù)套，禁止搭在氧、乙炔氣瓶等易燃易爆的容器和材料上； 6、禁止用廠房的

18、金屬結(jié)構(gòu)、軌道、管道、暖氣設(shè)施或其他金屬物搭接起來作焊接電纜； 7、禁止與油脂等易燃物料接觸。,（2）焊接電纜,.,（三）電焊鉗,1、必須具有良好的絕緣性和隔熱能力； 2、導(dǎo)電部分應(yīng)用紫銅制成，與電纜的連接應(yīng)簡(jiǎn)便牢靠，接觸良好； 3、在水平、45、90方向都能加緊焊條，且保證更換焊條安全方便； 4、操作靈活，重量輕，重量不超過600g； 5、禁止將過熱焊鉗浸在水中冷卻后立即使用；,.,（四）其他要求,1、焊接場(chǎng)所應(yīng)有通風(fēng)除塵設(shè)施； 2、焊接作業(yè)人員應(yīng)按要求選用個(gè)人防護(hù)用品和合乎作業(yè)條件的遮光鏡片和面罩； 3、焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)滿足防火要求，可燃、易燃物料與焊接作業(yè)點(diǎn)距離不應(yīng)小于10m。,.,第五節(jié) 電弧切割的操作和安全要求,一、電弧切割的操作 1、準(zhǔn)備工作 1）檢查：電纜、氣管是否完好，極性是否正確（碳棒接正極） 2）調(diào)節(jié)刨削參數(shù)：電流、碳棒伸出長(zhǎng)度（70100mm）、出風(fēng)口對(duì)準(zhǔn)刨槽 2、起弧 先送氣，在引弧，垂直位置由上向下割,.,3、切割 碳棒成45角，碳棒移動(dòng)要： a 、準(zhǔn)深淺、及切槽路線準(zhǔn) b、 平碳棒移動(dòng)要平穩(wěn) c、 正碳