焊条电弧焊

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焊接电弧
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焊接电弧由 阴极区 阳极区 弧柱
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阴极区：
• 1）在阴极的端部，是向外发射电子的部分。 • 发射电子需消耗一定的能量，因此阴极区产生的热量不多， 放出热量占电弧总热量的36%左右。
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1，焊接电源的种类和极性
• • 进行焊条电弧焊时采用的电源有直流电源和交流电源两类， 根据焊条的性质进行选择 • 焊接电源种类：交流、直流 • 极性选择：正接、反接
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焊钳
• 焊条
焊机
正接：焊件接 焊机输出端正 极，焊条接焊 机输出端负极 的接线方法。
焊件
+
_
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3，焊接电流
焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，焊工在操作过程 中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是 由焊工控制的。焊接电流的选择直接影响着焊接质量和劳 动生产率。 焊接电流越大，熔深越大，焊条熔化快，焊接效率也高， 但是焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，焊条尾部易发红， 部分涂层要失效或崩落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿 等缺陷，增大焊件变形，还会使接头热影响区晶粒粗大， 焊接接头的韧性降低；焊接电流太小，则引弧困难，焊条 容易粘连在工件上，电弧不稳定，易产生未焊透、未熔合、 气孔和夹渣等缺陷，且生产率低。 因此，选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊条直径、 焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层数来综合考虑。 首先应保证焊接质量，其次应尽量采用较大的电流，以提 高生产效率。板厚较的，T 形接头和搭接头，在施焊环境 温度低时，由于导热较快，所以焊接电流要大一些。但主 要考虑焊条直径、焊接位置和焊道层次等因素。
焊接电弧
• 是指由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极 与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。
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焊接电弧的产生
• 当焊条的一端与焊件接触时，造成短路，产生高 温，使相接触的金属很快熔化并产生金属蒸汽。 当焊条迅速提起2-4mm时，在电场的作用下，阴 极表面开始产生电子发射。这些电子在向阳级高 速运动的过程中，与气体分子、金属蒸汽中的原 子相互碰撞，造成介质和金属的电离。 • 由电离产生的自由电子和负离子奔向阳极， 正离子则奔向阴极。在它们运动过程中和到达两 极时不断碰撞和复合，使动能变为热能，产生了 大量的光和热。其宏观表现是强烈而持久的放电 现象，即电弧。
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直流弧焊机
• 2）、直流弧焊机又可分为两类： • 直流弧焊发电机 • 弧焊整流器。
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直流弧焊发电机
• 直流弧焊发电机 是由交流电动机 和直流发电机组 成，如右图所示:
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直流弧焊发电机
• 电动机通过带动发电机运转，从而发出满足焊接要求的直 流电。 • 其特点是能得到稳定的直流电，因此，引弧容易，电弧稳 定，焊接质量好，但是构造复杂，制造和维修较困难，成 本高，使用时噪音大。因此，一般只用在对电流有特殊要 求的场合
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直流弧焊机
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焊接工艺参数的选择
• 选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量和提高生产效 率是十分重要. • 焊接工艺参数(焊接规范)是指焊接时,为保证焊接质量而选 定的诸多物理量.
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焊条
电焊时熔化填充在 焊接工件的接合处 的金属条。焊条的 材料通常跟工件的 材料相同。
• 焊条(coveredelectrode)，是在 金属焊芯外将涂料(药皮)均匀、 向心地压涂在焊芯上。焊芯即 焊条的金属芯，为了保证焊缝 的质量与性能，对焊芯中各金 属元素的含量都有严格的规定， 特别是对有害杂质（如硫、磷 等)的含量，应有严格的限制， 优于母材。 耐热钢焊条 • 焊条就是涂有药皮的供焊条电 弧焊使用的熔化电极，它是由 药皮和焊芯两部分组成的。
焊钳 • 反接 • 焊件接焊机输出端 负极，焊条接焊机 输出端正极的接线 方法，如图：
焊条
焊机
+
_
焊件
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极性选择原则：
• 碱性焊条常采用直流反接，否则，电弧燃烧不稳定， • 飞溅严重，噪声大，酸性焊条使用直流电源时通常采用直 流正接。 • 酸性焊条如：J422-选用交 -直流正反接 • 碱性焊条如：J507-选用直流反接
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1) 考虑焊条直径 焊条直径越粗
• ，熔化焊条所需的热量越大，必须增大焊接电流，每种焊条都 有一个最合适电流范围， 当使用碳钢焊条焊接时，还可以根据选定的焊条直径，用下 面的经验公式计算焊接电流： I=dK 式中：I 一一焊接电流 (A) ： d——焊条直径 (mm) ： K——经验系数 (A／cra) ，见表 3-20。 • 表 3-20 焊接电流经验系数与焊条直径的关系 [9] • 焊条直径 d／mm 1.6 2～2.5 3.2 4～6 经验系数K 20～25 25～30 30～40 40～50 2) 考虑焊接位置 在平焊位置焊接 时，可选择偏大些的焊接电流，非平焊位置焊接时，为了易于 控制焊缝成形，焊接电流比平焊位置小 10％～20％。
• 三、保证焊缝脱氧、去硫磷杂质。焊接过程中虽然进行了保护，但仍 难免有少量氧进入熔池，使金属及合金元素氧化，烧损合金元素，降 低焊缝质量。因此，需要在焊条药皮中加入还原剂(如锰、硅、钛、 铝等)，使已进入熔池的氧化物还原。 • 四、为焊缝补充合金元素。由于电弧的高温作用，焊缝金属的合金元 素会被蒸发烧损，使焊缝的机械性能降低。因此，必须通过药皮向焊 缝加入适当的合金元素，以弥补合金元素的烧损，保证或提高焊缝的 机械性能。对有些合金钢的焊接，也需要通过药皮向焊缝渗入合金， 使焊缝金属能与母材金属成分相接近，机械性能赶上甚至超过基本金 属。 • 五、提高焊接生产率，减少飞溅。焊条药皮具有使熔滴增加而减少 飞溅的作用。焊条药皮的熔点稍低于焊芯的焊点，但因焊芯处于电弧 的中心区，温度较高，所以焊芯先熔化，药皮稍迟一点熔化。这样， 在焊条端头形成一短段药皮套管，加上电弧吹力的作用，使熔滴径直 射到熔池上，使之有利于仰焊和立焊。另外，在焊芯涂了药皮后，电 弧热量更集中。同时，由于减少了由飞溅引起的金属损失，提高了熔 敷系数，也就提高了焊接生产率。另外，焊接过程中发尘量也会减少
阳极区：
• 在阳极的端部，是接收 电子的部分。 • 由于阳极受电子轰击和 吸入电子，获得很大能 量，因此阳极区的温度 和放出的热量比阴极高 些，约占电弧总热量的 43%左右。
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wenku.baidu.com弧柱区：
• 是位于阳极区和阴极 区之间的气体空间区 域，长度相当于整个 电弧长度。 • 它由电子、正负离子 组成，产生的热量约 占电弧总热量的21% 左右。弧柱区的热量 大部分通过对流、辐 射散失到周围的空气 中。
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焊条电弧焊
• 指用手工操作焊条进行 焊接的电弧焊方法. • 电弧焊是指利用电弧作 为热源的熔焊方法. • 焊条电弧焊是目前生产 中应用最多、最普遍的 一种金属焊接方法.
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焊条电弧焊
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焊条电弧焊
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• 电弧电压 电弧电压主要决定于弧长。电弧长，则电弧电压高；反之， 则低。 在焊接过程中，一般希望弧长始终保持一致，而且尽可能 用短弧焊接。所谓短弧是指弧长焊条直径的0.5~1.0倍， 超过这个限度即为长弧。
焊接速度
• 在保证焊缝所要求尺寸和质量的前提下，由操作者灵活掌 握。速度过慢，热影响区加宽，晶粒粗大，变形也大；速 度过快，易造成未焊透，未熔合，焊缝成型不良好等缺陷。
• • • • • （一）弧焊机 按产生电流种类不同 可分为 直流弧焊机 交流弧焊机两大类。
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交流弧焊机
• （1）交流弧焊机、实 际上是符合焊接要求的 降压变压器，如图所示:
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交流弧焊机
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交流弧焊机
• 它将220V或380V的电源电压降到60-90V(即焊机 的空载电压)，从而既能满足引弧的需要，又能保 证人身安全。 • 焊接时，电压会自动下降到电弧正常工作时所需 的工作电压20-30V，满足了电弧稳定燃烧的要求。 • 输出电流是交流电，可根据焊接的需要，将电流 从几十安培调到几百安培。 • 它具有结构简单、制造方便、成本低、节省材料， 使用可靠和维修容易等优点 • 缺点是电弧稳定性不如直流弧焊机，对有些种类 的焊条不适用。
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2、焊条直径
• 焊条直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式、焊接层 数等进行选择的。 • 厚度较大的焊件，搭接和 T 形接头的焊缝应选用直径较 大的焊条。对于小坡口焊件，为了保证底层的熔透，宜采 用较细直径的焊条，如打底焊时一般选用Φ2.5mm 或 Φ3.2mm 焊条。不同的焊接位置，选用的焊条直径也不 同，通常平焊时选用较粗的Φ(4.0～6.0)mm 的焊条，立 焊和仰焊时选用Φ(3.2～4.0)mm 的焊条；横焊时选用 Φ(3.2～5.0)mm 的焊条。对于特殊钢材，需要小工艺参 数焊接时可选用小直径焊条。 • 根据工件厚度选择时，可参考表3-20。对于重要结构应 根据规定的焊接电流范围 ( 根据热输入确定 )参照表3— 21焊接电流与焊条直径的关系来决定焊条直径。
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（2）焊接位置
• 平焊位置时，可选择偏大一些焊接电流。横、立、仰焊位 置时，焊接电流应比平焊位置小10~20%。角焊电流比平 焊电流稍大一些。
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• 3) 考虑焊接层次 通常焊接打底焊道时，为保证 背面焊道的质量，使用的焊接电流较小；焊接填 充焊道时，为提高效率，保证熔合好，使用较大 的电流：焊接盖面焊道时，防止咬边和保证焊道 成形美观，使用的电流稍小些。 焊接电流—一般可根据焊条直径进行初步选择， 焊接电流初步选定后，要经过试焊，检查焊缝成 形和缺陷，才可确定。对于有力学性能要求的如 锅炉、压力容器等重要结构，要经过焊接工艺评 定合格以后，才能最后确定焊接电流等工艺参数。
焊芯
• 焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。 • 焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。 • 焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧 把电能转换成热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液 体母材金属熔合形成焊缝。 • 焊条焊接时，焊芯金属占整个焊缝金属的一部分。所以焊 芯的化学成分，直接影响焊缝的质量。因此，作为焊条芯 用的钢丝都单独规定了它的牌号与成分。如果用于埋弧自 动焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法作填充金属 时，则称为焊丝。
• 一、提高电弧燃烧的稳定性。无药皮的光焊条不容易引 燃电弧。即使引燃了也不能稳定地燃烧。在焊条药皮中， 一般含有钾、钠、钙等电离电位低的物质，这可以提高电 弧的稳定性，保证焊接过程持续进行。 • 二、保护焊接熔池。焊接过程中，空气中的氧、氮及水蒸 气浸入焊缝，会给焊缝带来不利的影响。不仅形成气孔， 而且还会降低焊缝的机械性能，甚至导致裂纹。而焊条药 皮熔化后，产生的大量气体笼罩着电弧和熔池，会减少熔 化的金属和空气的相互作用。焊缝冷却时，熔化后的药皮 形成一层熔渣，覆盖在焊缝表面，保护焊缝金属并使之缓 慢冷却、减少产生气孔的可能性。
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• 碱性焊条选用的焊接电流比酸性焊条小10%左右。不锈钢 焊条比碳钢焊条选用的焊接电流小 左右等。 总之，电流过大过小都易产生焊接缺陷。电流过大时，焊 条易发红，使药皮变质，而且易造成咬边、弧坑等到缺陷， 同时还会使焊缝过热，促使晶粒粗大。
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焊条药皮
• 是指涂在焊芯表面的涂料层。药皮在焊接过程中分解熔化 后形成气体和熔渣，起到机械保护、冶金处理、改善工艺 性能的作用。药皮的组成物有：矿物类（如大理石、氟石 等）、铁合金和金属粉类（如锰铁、钛铁等）、有机物类 （如木粉、淀粉等）、化工产品类（如钛白粉、水玻璃 等）。
焊条药皮在焊接过程中有以下几方面的作用:
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电弧中各部分的温度
• 电弧中各部分的温度因电极 材料不同而有所不同。如用 碳钢焊条焊碳钢焊件时， • 阴极区的温 度约为2400k，
• 阳极区的温度约为2600k， • 电弧中心的温度高达50008000k。
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焊条电弧焊电源设备及工具