《焊条电弧焊 》.ppt

第三章 焊条电弧焊第一节焊条电弧焊与电弧切割的工作原理、适用范围及安全特点一、基本原理 （一）焊条电弧焊的原理是利用电弧放电所产生的热量将焊条与工件互相熔合并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程 电弧燃烧的必要条件是气体电离及阴极电子发射 1、气体电离 （1）热电离 焊条电弧焊的焊接过程 焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，又称手工电弧焊 1焊件2焊条3焊钳4电焊机5焊接电弧6熔池7焊缝 手工电弧焊概述（2）电场作用下的电离 （3） 光电离 2、阴极电子发射 （1）热发射 （2）电场发射 （3）撞击发射 （二）电弧切割是利用碳极电弧的高温，把金属的局部加热到熔化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉，从而达到对金属进行切割的一种加工方法碳棒压缩空气刨削方向工件 碳弧气割过程中，压缩空气的主要作用是把碳极电弧高温加热而熔化的金属吹掉，还可以对碳棒电极其冷却作用，这样可以相应地减少碳棒的烧损但是，压缩空气的流量过大时，将会使熔化金属的温度降低，而不利于对所要切割的金属进行加工 碳弧气刨不宜对淬硬倾向大的金属进行加工二、适用范围 1、焊条电弧焊的适用范围 焊条电弧焊是用手工操作焊条进行焊接工作的，可以进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种位置焊接。

可以在任何有电源的地方进行焊接作业适用于各种金属材料、各种厚度、各种形状的焊接 2、电弧切割的适用范围 可用电弧切割对焊缝进行清根 可用电弧切割来加工焊缝坡口 使用方便,操作灵活 可用电弧切割 2焊条电弧焊的特点以焊条为熔化电极，传导电流，产生电弧，作为熔焊的热源焊接过程中作为电极的焊条不断熔化，融入熔池，作为形成焊缝的填充材料电弧温度较高、热量集中，设备简单，操作方便、灵活，能适应在各种条件下焊接（能进行对接、角接、T形接、搭接等各种接头形式，各种坡口，平焊、横焊、立焊、仰焊等各种位置的焊接）生产效率降低，劳动强度较大，焊接质量取决于焊工的操作技术水平 三、安全特点防护措施 1、空载电压，当焊机接通电网，而输出端没有负载时，焊接电流为零，此时输出端的电压交流焊机；5070伏；直流焊机：4090伏 工作电压，电弧引燃后，维持电弧稳定燃烧需要的电压为工作电压一般为1635伏 由此我们知道焊条电弧焊焊接设备的空载电压远高于安全电压（36V），因此在操作中容易发生触电事故因此要求戴手套，穿绝缘鞋 2、电弧中心可达 在工作场所可产生大量烟尘，因此要有良好的通风设施 3、有强的弧光辐射，应戴防护面具和穿工作服 4、焊接过程中，极易发生爆炸和火灾要有良好的防护措施碳弧气刨：安全特点 1、有压缩空气存在，注意吹散的熔渣烧坏工作服，场地周围注意防火 2、烟尘大。

注意通风 3、使用专业碳棒 4、电流大，注意超负荷第二节焊条及焊接参数的选择方法 焊条 焊条涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，它由药皮和焊芯两部分组成焊芯焊条中被药皮包覆的金属芯 药皮压涂在焊芯表面上的涂料层 焊条 一、焊条的组成 焊条就是涂有薄皮的供焊电弧焊使用的熔化电极，它由焊芯和薄皮两部分组成； 在焊条前端药皮有45度左右的倒角，便于引弧在尾部有一段裸焊芯，长度为15-20mm， 以便可焊钳夹持并有利于导电；焊条直径（焊芯）有2、2.5、3.2、4、5、6 mm 1、焊芯 一般为钢丝，作用有二：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能；二是熔化作为填充金属与工件熔合形成焊缝； 用于焊接的专用钢丝分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类 2、药皮 压涂在焊芯表面的涂层为药皮，它在焊接中起着极为重要的使用，（1） 机械保护作用 气保护，在焊接时，焊条药皮熔化后产生大量的气体笼罩着电弧区和熔地，基本上把熔化金属与空气隔绝开来，气体中含有大量的还原性气体（如二氧化碳、氢气，）在熔地周围形成很好的保护层 渣保护，焊接过程中药皮被电弧高温熔化后形成熔渣覆盖着熔滴和熔池金属，这样不仅隔绝空气，保护焊缝金属，同时缓焊缝冷却速，促进焊缝气体的排出减少生成气孔的可能性，起到了渣保护作用。

(2)冶金作用 通过药皮与熔化金属冶金作用，除去了有害物质和添加了有益金属元素，（高温作用有些合金元素被烧损；通过药皮添加这些金属元素，以弥补损失的元素，使焊缝获得合乎要求的机械性能） （3）改善焊接工艺性能，使电弧稳定燃烧，飞溅小，焊缝成形好，易脱渣和熔敷效率高 焊条药皮中加入了低电离电位的物质，使电弧空间的空气易电离，提高了电弧燃烧的稳定性 药皮的熔点低于焊芯的熔点（100-250度），但因焊芯处于电弧中心，温度高，还是焊芯先熔化，药皮晚一点，这样在焊条的端头形成一小段药皮套管，套管使电孤能量更集中，能有效的稳定电孤燃烧，有利于熔滴向熔池的过渡3、焊条的分类按用途分：1、低碳钢和低合金高强度钢2、铬钼耐热钢3、不锈钢4、堆焊焊条5、低温钢焊条6、铸铁焊条7、镍及镍合金焊条 8、铜及铜合金焊条 9、铝及铝合金焊条 4、酸性焊条 其熔渣的成分主要是酸性氧化物（氧化硅、氧化铁）及其它在焊接过程中放出氧的物质，药皮中的造气剂为有机物，焊接时产生保护气体 此焊条药皮中含有各种氧化物，具有较强的氧化性，促使合金无素氧化，对铁锈不敏感，焊逢中很少产生由氢引起的气孔，不能有效地清除焊逢中的S，P等杂质，故焊缝金属的机械性能较低，一般用于焊接低碳钢和不太重要的钢结构中，应用最多的是J422（E4303）； 5、碱性焊条 其熔渣主要成分是碱性氧化物（大理石、萤石）并含有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂，焊接时，大理石（CaCO3）分解产生CO2作为保护气体，萤石具有良好的去氢作用，但不利于电弧的稳定，若含有萤石较多，要采用直流反接焊接，如J507（E5015）若药皮中加入稳定电孤的物质，主要使用交流电源，如J506（E5016） 碱性焊条的脱氧较完全，又能有效地消除焊逢中的S，合金元素损失小，所以焊缝的机械性能和抗裂性均较好，主要用于合金钢和重要碳钢结构的焊接6、焊条的烘干 对于E4303之类的酸性焊条，最高烘干温度不应超过250度，一般规定为75-150度，烘培1-2h。

低氢焊条在允许的范围内为350-400度目前最佳烘干温度为400度保温1-1.5h 烘干后的焊条应随烘随用，最好放在焊条保温桶内，以免再次受潮，露放于大气中存放的时间，对于低氢焊条，一般不超过4-8h，对于抗拉强度在600MPa以上的低氢高强钢焊条应限制在1.5h之内 7、焊条的选用原则 (1)考虑焊件的机械性能、化学成分 焊接结构刚性大，受力情况复杂时，应选用比钢材强度低一级的焊条 对于塑性，冲击韧性和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝应选用碱性焊条 J507 J506 J707 （E5015 E5016 E7015） J427 J426 （E4315 E4316） 2、考虑焊件的工作条件及使用性能 对于工作环境有特定要求的焊件，应选用相应的焊条，如低温钢焊条、水下焊条 珠光体耐热钢一般选用与钢材化学成分相似的焊条，或根据焊件的工作温度来选用3、考虑简化工艺、提高生产率、降低成本 薄板焊接或点焊宜采用E4313 在满足焊件使用性能的前提下，应选用规格大小效率高的焊条 尽量选用价格较低的焊条，以降低成本二、焊接工艺参数焊条电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。

1、焊条直径焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝位置及焊接层次在不影响焊接质量的前提下，为了提高焊接生产率，一般选择较大直径的焊条厚度较大的焊件，应选用较大直径的焊条，平焊可用焊条直径可大些立焊时焊条直径不超过5mm，横焊和仰焊不超过4mm多层焊时，为防止未焊透，第一层用直径较小的焊条2、焊接电流焊接电流的大小，主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊接空间位置及焊接层次等因素来决定 I=kd一般，立焊时电流比平焊时小10-15%，横焊、仰焊比平焊小15-20% 看飞溅 看成形 看焊条熔化3、电弧电压电弧电压是由电弧长度来决定的，电弧长则电弧电压高，电弧短，则电弧电压低，电弧过长，会使电弧燃烧不稳定，飞溅增加，熔深减小，而且外部空气易侵入，造成气孔等缺陷电弧长度小于或等于焊条直径-短弧焊电弧长度大于焊条直径-长弧焊4 焊接层数 在中厚板焊条电弧焊时,往往采用多层焊.层数多些,对提高焊缝的塑性、韧性有利，尤其是冷弯角但要防止接头过热和扩大热影响区的有害影响另外，层数增加，往往使罕见变形增加，因此，要综合考虑加以确定多层焊单道多层焊多道多层焊 正接法：焊件接电源正极，焊条接电源负极的连接方法叫做正接法。

反接法：焊件接电源负极，焊条接电源正极的连接方法叫做反接法 5 5、电源种类和极性的选择、电源种类和极性的选择 直流电源，电弧稳定，飞溅少焊接质量好，直流电源，电弧稳定，飞溅少焊接质量好，一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构的一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构的焊接上焊接上第三节焊条电弧焊设备的基本结构和工作原理 1、交流电焊机、直流电焊机、负载持续率负载持续率选定的工作时间内负载的时间选定的工作时间周期、焊机的外特性焊机稳态输出电流和输出电压的关系成为焊机的外特性焊机的外特性有三种形式：下降特性、平特性和上升特性焊接用具1焊接电缆2焊钳3面罩4辅助器具焊钳面罩第四节焊条电弧焊的操作和安全要求 焊条电弧焊的安全要求 1、电焊机 A、使用符合规定标准的电焊机； B、防止电焊机受到碰撞或剧烈振动，室外使用时，要有防雨雪的设施； C、电焊机必须装有独立的专用电源开关，电源应在入手便于操作的地方； D、焊机与焊机之间 有1m的安全通道； E、焊机的一次电源线，长度一宜超过23m，当有临时任务确需加长时，线应 架空25m 以上，并绝缘布设好，不允许拖在地而上，电焊机的电源接线柱要有护罩（有案例）； F、禁止用连接建筑物的金属构架和设备作为焊接电源网路； G、每半年检查一次焊机，如发生故障时，应立即切断电源，让专职电工维修 H、工作完毕或临时离开工作时，必须切断电源，以免损坏设备； J 、身体出汗、衣服潮湿时，不得靠在焊机及工作台上； 2、焊机的接地 A、接地线应超过6平方毫米； B、接地体应埋入地下1米以下； C、接地电阻不得大于4 欧姆； D、严禁用氧气，乙炔等易燃易爆气体管道作为接地线； 3、焊接电缆 A、应用多股细铜线电缆；B、绝缘良好，绝缘电阻不得小于1M欧姆C、焊接电缆线不宜超过2030米，确需加长，应用接头牢固连接， 但接头数不要超过2个，应保证压降不超过4V；D、电缆线严禁拴在气瓶或易燃易爆物品及容器上；E、严禁利用厂房的金属结构，管道物搭接作为焊接电缆线；F、焊接电缆线要横过马路或通道时，必须采取屏护的措施加以保 护第五节电弧切割的操作和安全要求一、电弧切割操作1、准备工作 开始气割前，要检查电缆及胶管是否完好，店员极性是否正确，并根据碳棒直径调节好电流，调节碳棒深处长度为70-100mm。

调节好出风口，使出风口对准刨槽2、起弧 起弧之前必须打开气阀，先送压缩空气，随后引燃电弧，以免产生夹碳缺陷在垂直位置切割时，应由上向下切割3、切割 切割时碳棒与刨槽夹角一般为45左右，夹角大，刨槽深，夹角小，刨槽浅起弧后应将刨枪手柄慢慢按下，等切削到一定深度时，再平稳前进4、收弧 碳弧气割收弧时，不允许熔化的铁水留在切槽里这是因为在熔化的铁水里，碳和氧都比较多，而且碳弧气割的熄弧处往往也是后来焊接的收弧坑，而在收弧坑处一般比较容易出现裂纹和气孔，如果让铁水留下来，就会在收弧坑处出现缺陷除了遵守焊条电弧焊的有关规定外，还应注意以下几点:1、电弧切割时电流较大，要防止焊机过载发热2、电弧切割时烟尘大，操作者应佩戴面罩作业场地必须采取排烟除尘设施3、电弧切割时大量高温液态金属及氧化物从电弧下被吹出，应防止烫伤和火灾4、电弧切割时噪音较大，操作者应戴耳塞 练习 一、判断试题1、气流对电弧稳定性的影响很大，因此在风较大时，一般都要求采取必要的措施加以遮挡或停止焊接 2、焊芯。