焊接课件之焊条电弧焊方法与设备使

焊接方法与设备
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焊条电弧焊方法与设备使用
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焊条电弧焊
SMAW（Shileded Metal Arc Welding）
焊条电弧焊是药皮焊条手工电弧焊的简称。是用手上 操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。
GB/T3375-94把原来的“手工电弧焊”改称为焊条电弧 焊。 焊条电弧焊，设备简单，操作灵活，应用很广，但劳动 强度大，生产率低，但仍是最基本的焊接方法。
1、电源外特性形状的要求 电源：对负载提供电能的装置； 弧焊电源：对焊接电弧提供电能的装置； 电源外特性：电源内部参数一定的情况下，改变负载时， 电源输出的电压的稳定值Uy与输出的电流的稳定值Iy之间的 关系曲线——Uy=f(Iy)称为电源的外特性； 直流时，Uy和Iy为平均值，交流电源则为有效值。
结构复杂的产品，结构上具有很多短或不规则、具有各种
空间位置及其它不易实现机械化或自动化焊接的焊缝；单件或
小批量的焊接产品多采用；在安装或修理部门因焊接位置不定，
焊接工作量相对较小，亦宜采用。
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第二节 焊条电弧焊设备及工具
一、对焊条电弧焊设备的要求：
弧焊电源是电焊机的核心部分，是对焊接电弧提供电能的 一种专业设备。对其要求：从经济角度出发，要求结构简单轻 巧，制造容易，消耗材料少，节省电能，成本低；从使用角度 出发，要求方便、可靠、安性能良好和容易维修。
带有引弧、稳弧装置的电源可以有更低的空载电压； 特殊场合，锅炉、小容器，电压低（<42V），主要为 了安全，需要引弧装置；
3、对电源调节特性的要求 被焊金属的材料、坡口及厚度不同，要求有不同的焊接
工艺参数。 手工电弧焊时，由于电流的调节范围不大，所以，即使
焊接电压不变，也能保证良好的焊缝成形，所以，焊条电 弧焊电源的调节主要指的是调节焊接电流。
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电流比较小，空载电压比较低，调节不理想，主要是小电 流时，空载电压低，不易引弧和保证电弧稳定燃烧；
空载电压不变，依靠调节陡降程度来调节电流，效果比较好。
空载电压随着电流的增大而减小。
a—不佳
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b—较好
c—理想 13
4、对焊接电源动特性的要求 动特性：电弧负载发生变化时，焊接电源输出电压和电流的响 应过程。可以用弧焊电源与时间的关系表征，它表明焊接电源 对负载的瞬态改变的适应能力。
焊接电源的电气特性和结构方面，还具有不同于一般电力 电源的特点。主要原因是弧焊电源的负载是电弧，电源的电气 性能要求适应电弧负载的特性。
弧焊工艺对焊接电源有如下的要求：
保证引弧容易
保证电弧稳定
保证焊接规范稳定
2021/3/7 具有足够宽的焊接规范调节范围
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因而焊接电源的电气特性应考虑如下3各方面：电源外特性、 电源调节性、电源动特性，此外，对于特殊环境（高原、水下和 野外）的适应性。
4、生产率低、劳动强度大，熔敷速度慢，焊条尺寸一般已固 定，其直径在1.6---8mm范围，长度在200---600mm之间，焊 接电流一般在500A以下。每焊完一根焊条，必须更换焊条， 并残留下一截焊条头，而末被充分利用，焊后还须清渣。
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三、适用范围与局限性
1、可焊工件厚度范围 1mm以下薄板不宜用；多层焊的厚度虽不限制，但效率
原则：保证引弧容易和电弧稳定，采用尽可能低的空载电 压。 交流弧焊电源：U0=55~70V 直流弧焊电源：U0=45~85V 一般规定空载电压不得超过100V，特殊情况要超过，必须 具有自动防触电装置。
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ห้องสมุดไป่ตู้11
上述空载电压的范围是针对下降特性的电弧电源而言的。 某些电源采用平特性进行焊接，如熔化极自动焊、半自动焊， 具有更低的空载电压；
第一节 焊条电弧焊的原理及特点
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一、基本原理
利用焊条与工件间燃烧的电弧热熔化焊条端部和工件的局部，
在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴经弧柱过渡到工件已经局
部熔化的金属中，并与之融合一起形成熔池，随着电弧向前移动，
熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。当焊接过程稳定以后，
一个形状和体积均不变化的熔池随焊接电弧向前移动，形成一条
连续的焊缝。
焊接过程中，焊芯既是导电的一极，又作填充金属；药皮
经高温分解和熔化生成熔渣和气体，对熔滴和熔池起保护作用
和冶金反应作用；某些药皮加入金属粉末为焊缝提供附加的填
充金属。 2021/3/7
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电弧中心的温度在5000℃以上，电弧电压在16—40 V 范围20，21/3/焊7 接电流在20一500A之间。上图是电弧区的详图。5
二、特点
1、设备简单、操作灵活、适应性强、应用广泛，可达性好， 不受场地和焊接位置的限制，在焊条能达到的地方一般都能 施焊；
2、对接头的装配要求较低，手工操作控制弧长、焊条角度及 焊接速度，但对焊工操作技术要求高，焊接质量一定程度上 取决于焊工的操作水平；
3、可焊材料广，除难熔或极易氧化的金属外，大部分工业用 的金属均能焊接；
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2、电源空载电压的要求 （1）保证引弧容易：引弧时，需要焊条或焊丝与工件接 触，因两者之间往往存在锈污等杂质，需要高的空载电压 击穿接触面，实现导通；电离在初始阶段需要高的电场。 （2）保证电弧稳定燃烧：U0≥(1.8~2.25)Uf （3）经济性：材料多、质量大、效率低 （4）保证人身安全。
焊条电弧焊电极尺寸较大，电流密度低。在电弧稳定燃 烧的情况下，负载静特性处于水平段。故也要求电源外特性 曲线与电弧静特性曲线相交，即要求焊条电弧焊电源具有下 降的外特性。
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从电弧稳定性方面考虑，要求电源外特性为陡降好一些。
主要从弧长变化引起电流变化的角度考虑，变化越小，电弧 越稳定。 陡降特性稳定，但短路电流小，不 利于引弧，提出外拖特性焊接电源。
低，填充量大，经济性下降，一般多用在3-40mm之间。
2、可焊金属范围 能焊金属：碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及
其合金；能焊但可能需预热、后热或两者兼用的：铸铁、高强 度钢、淬火钢等；不能焊的：低熔点金属如锌、铅、锡及其合 金；难熔金属如钨、钼、钽等，活性金属如钛、铌、锆等。
3、最合适的产品结构和生产性质