焊条电弧焊操作技术

在焊接中,根据焊接材料的
性质、厚度，接头的形式、位置
及焊条性质、直径等不同，需要
选择不同的焊接电流。这就要求
弧焊电源能在一定范围内对焊接
获得对应的焊接电流，这 电流作均匀、灵活的调节，以保 就是弧焊电源的调节特性。 证焊接接头的质量。
一般在100～400A之间。
焊接教学 对弧焊电源的基本要求
对弧焊电源动特性的要求
焊条电弧焊电源
采用陡降外特性。
O
上升外特性
平特性
MAG、MIG、电渣
下降外特性
等离子弧焊、 TIG、焊条
电弧静特性
I
焊接教学 对弧焊电源的基本要求
对弧焊电源外特性的要求
要使电弧稳定燃烧， U供 电源供给的电压必须与电
U供=U需
弧燃烧所需的电压相适应。 U需 焊条电弧焊电弧静特性工 作在平特性区间，电源外 特性为下降特性时电弧能 稳定工作。且电流发生变 化时，引起电压变化越大， U需 电弧恢复的速度越快。所 U供=U需 以陡降外特性电源更适合 U供 焊条电弧焊。
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堆焊焊条 D256
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焊条电弧焊基本操作
焊条电弧焊基本操作技术包括： 引弧、运条、起头、收尾和焊缝接头的方法。
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引弧
焊条电弧焊开始焊接时， 先使焊条端部与焊件短路，再 拉开焊条引然焊接电弧的过程 叫引弧。 引弧的方法有 直击法和划擦法两种。
引弧时，手腕动作必须灵 活准确，选择好引弧的起始点 位置。
弧柱压降区 ≈弧长
阳极压降区 10-3~10-4 ㎝
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焊接电弧
电弧周围的磁场
与导体一样，电弧周围产生磁场，符合右手定则。电 弧自身磁场产生一定的电磁收缩力促使熔滴向熔池过渡， 保证熔化深度，并使电弧具有一定刚度，抵抗外界干扰。
焊接中如果电弧自身磁场遭到破坏，即产生磁偏吹。
×× ××
焊接教学 对弧焊电源的基本要求
对弧焊电源短路电流的要求
当焊条与焊件接触发 生短路，电弧电压等于零 时，焊接电源输出的电流 叫短路电流。
如果短路电流过大， 焊条过热，药皮脱落，飞 溅增大；如果短路电流过 小，会使引弧和熔滴过渡 困难。
一般要求:
Ι d＝(1.25~2.0)Ι h
BX1-300
Id=(1.25~2)Ih
⊙⊙ ⊙⊙
⊙⊙ ⊙⊙ ⊙⊙
⊙⊙ ⊙⊙ ⊙⊙ ⊙
×× ×× ××
×× ××
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×× ×
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焊接电弧
电弧中能量及温度分布
焊接电弧的温度因电极材料、气体种类、焊接电流大小、焊 接方法不同而分布也不同。
一般情况下，阳极区产生能量占电弧总能量的43%，阴极区 占36%，弧柱区占21%。而焊接电弧中温度分布不能与之对应。弧 柱区温度最高，两电极温度较低，电极受材料种类、导电性能、 熔点、沸点的限制，而弧柱区没受限制。
径的2~5倍，并力求摆动均匀一致，焊缝宽度整齐。 焊条沿焊接方向的纵向移动即焊接速度，应保证足够的熔深，又不致烧
穿，焊接速度太快，容易产生未焊透未熔合或焊缝较窄；焊接速度太慢，会 造成焊缝余高过高，焊缝过宽，较薄焊件时容易焊穿。
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运条
直线运条：没有焊条的横向摆动。 运条示意图： 适用范围： 3~5mm厚度Ⅱ形坡口对接平焊； 多层焊的第一层焊道； 多层多道焊。
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运条
月牙形运条：沿焊缝方向做月牙形摆动。 运条示意图：
适用范围： 对接接头的平焊、立焊、横焊、仰焊。 角接接头的立焊
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运条
三角形运条：沿焊缝方向做三角形摆动。 运条示意图：
适用范围： 斜三角形 对接接头V形坡口横焊； 角接接头的仰焊。
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适用范围： 正三角形 对接接头； 角接接头的立焊。
焊接教学 对弧焊电源的基本要求
对弧焊电源调节特性的要求 U0
电源外特性曲线与电
弧静特性曲线的交点，是
电弧稳定燃烧点。因此， 为了获得一定范围所需的 焊接电流，就必须要求弧 焊电源具有均匀改变的外 特性曲线族，以便与电弧 静特性曲线相交，得到一 系列的稳定工作点，从而
U输
O
I1 I2 I3 I4 I5
按电源工作的关键器件分为：
交流弧焊变压器:BX1-400 弧焊发电机: AX-600(我国上世纪82年淘汰) 弧焊整流器:ZX5-500 弧焊逆变器：ZX7-400
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焊接电弧
气体电离
中性的气体分子或原子，受到外加能量作用时，核
外电子克服约束离开轨道，分子或原子被电离为带电的
离子现象，称为气体电离。
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焊接电弧
电弧结构
焊接电弧在长度上，由于气体导电粒子的特性变
化，电弧的抗阻也发生变化。通常将电弧分为三个区
+阴极 + -
+-
+ +
-
-
+ +
--
阳极
+-
+
域即： 弧柱区
阴极区 阳极区
压
UA ≈2~3V
电
弧
UC ≈10~30V
Ua
电
UK ≈10~20V
阴极压降区 10-5~10-6㎝
电弧中气体粒子的电离根据外加能量的种类不同可
分为
热电离、 电场电离、
+
-
光电离三类。
焊接过程中，以气体粒子之间的碰撞将能量传
递给中性粒子产生的热电离，是维持电弧稳定燃烧
主要途径。
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焊接电弧
阴极电子发射
电弧中导电的粒子除气体电离产生外，还从电极表面发射
出来。当阴极表面接受一定的外加能量作用时，电极内部的电
开时，弧焊电源输出端电压称为空 载电压。
空载电压越高，引弧越容易；空载 电压越低，越能保证焊工按全，制 造成本越低。因此，在确保引弧容 易，电弧燃烧稳定的前提下，尽量 降低空载电压。
BX1-300
常用交流焊条弧焊变压器空载电压
55～70V；
直流焊条弧焊电源的空载电压为
ＵＵ=空0
45～70V
空载电压U0＝（1.57～2.5)Uf电弧电压
各种动作叫运条。基本动作包括: （1）沿焊条轴线的送进， （2）横向摆动， （3）沿焊缝轴线的纵向移动。
（1） （3）
（2）
焊条沿轴线向熔池的送进，应使焊条熔化后继续保持电弧长度不变，防
止因电弧长度增加导致断弧，或因电弧长度缩短导致发生短路。 焊条的横向摆动应保证焊缝两侧熔合良好，摆动的宽度应控制在焊条直
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200碳弧等温线
200℃ 700℃ 1536℃ 1406℃ 1000℃
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焊接热过程
焊接热过程特点
1、是在焊件的局部进行的，熔池质 量小，加热极不均匀。
2、是一个瞬时进行的过程，加热速 度快，冷却速度快，熔池存在时 间短。
3、加热温度高，电弧最高温度 5000~6000℃，对于低碳钢， 熔池温度1770℃左右，熔滴 2300 ℃ 左右，熔渣1550℃。
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运条
直线往返运条：没有横向摆动，只有前后往复。 运条示意图： 适用范围： 薄板焊接， 对接平焊间隙较大时。
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运条
锯齿形运条：沿焊缝方向锯齿形向前移动。 运条示意图：
适用范围：
对接接头的平焊、立焊、横焊、仰焊。
角接接头的立焊
特别注意： 焊缝两侧适当停顿， 以保证两侧良好熔合， 避免咬边。
工艺灵活、 适应性强
应用范围广
设备简单、 成本较低
焊条 电弧焊 特点
易于分散焊接应力 和控制焊接变形
焊接生产率低、 劳动强度大
焊缝质量依赖性强、 要求焊工操作技能高
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焊接教学 焊条电弧焊电源分类
按输出电流的种类分为：
直流弧焊电源：ZX5-500\ZXG-300\ZX7-400 交流弧焊电源: BX1-315\BX3-330\BX2-350
设：受干扰弧长变化相同
U陡
U缓 U0
ΔΙ 陡 ΔΙ 缓
ΔΙ 陡＝ΔΙ 缓 Δ U陡＞ Δ U缓
输出电压变化越大， 弧长恢复越快。
U1 U0
ΔΙ 陡
ΔΙ 缓
Δ U陡＝Δ U缓 ΔΙ 陡＜ΔΙ 缓
输出电流变化越小，
电弧燃烧越稳定。
焊接教学 对弧焊电源的基本要求
对弧焊电源空载电压的要求
弧焊电源接通，而焊接回路断
焊条电弧焊、钨极氩弧焊时阳极温度高于阴极温度，熔化极 气体保护焊、埋弧焊时阳极温度低于阴极温度。
在相同产热条件下，如果材料的沸点低、导热性好，电极的 几何尺寸大，则该极区的温度低。反之，该区的温度高。
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焊接电弧
电弧及工件温度分布
最高30000K
逐渐降低
C-Cu电弧等温线
工件焊接区 温度分布
焊接电弧静特性分三阶段： 焊条电弧焊电流密度较小，电弧的静
V
特性曲线处于(abc)阶段。
即:下降或平特性。
焊接电流较小时，电弧电压随电流的 a
增大而降低，当焊接电流较大时，电
弧电压基本没有变化。
bc
d A
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焊接教学 对弧焊电源的基本要求
电源外特性
U
在电弧稳定燃烧 状态下，弧焊电源输 出电压与输出电流之 间的关系，称为弧焊 电源的外特性。表示 这种关系的曲线叫做 电源外特性曲线。也 称电源静特性或伏安 特性。
发生粘条现象应左右摇晃 几下，如不能拖开，应将焊钳 放松，断开焊接回路，焊条稍 冷后再拆下。
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直击法适用酸性焊条 操作时应掌握好 手腕的上下动作、 时间和距离。直 击不宜太重。
划擦法适用碱性焊条 也适用酸性焊条 划擦要轻，接触后离 开，保持距离。
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运条
焊接过程中，焊条相对焊缝所做的
子都可能冲破金属表面约束而飞出到电弧空间，这种现象称为
阴极电子发射。
焊接时根据阴极材料和电流大小不同，分为
热发射、 电场发射、 撞击发射
三种类
+
------ -
焊接中三种发射同时作用，焊接条件不同作用情形也不相
同，引弧时电场发射和热发射起主要作用，高沸点材料作电极
时主要为热发射电子。钢作电极时三种发射都起作用。
电弧焊焊条
焊条型号分类
碳钢焊条
BG/T5117-1995
低合金钢焊条
GB/T5118-1995
按 用
不锈钢焊条
途
GB/T-983-1995
分
堆焊焊条
GB/T984-1985
铜及铜合金焊条
GB/T3670-1995
铝及铝合金焊条
GB/T3669-1983
镍及镍合金焊条
GB/T13814-1992
铸铁焊条
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运条
三角形运条：沿焊缝方向圆圈形摆动。 运条示意图：
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焊条电弧焊的原理
焊条与工件接触后迅速拉开，在焊条端部 BX1-300 和焊件之间产生电弧，利用电弧热加热工件熔
化焊条，使填充材料和焊接材料充分熔合，冷 却后形成焊缝，实现永久连接。
焊接电源
焊枪
电缆导线 电弧
药皮
焊芯 液态熔渣 渣壳
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工件 熔滴 熔池
焊缝
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焊条电弧焊特点
弧焊电源对动态负载（焊接电弧）所输出的电流、电 压对时间的关系，它表示弧焊电源对动态电弧瞬时变化的 反应能力。
在焊接过程中，焊条与工件之间发生频繁的短路和重 引弧。这就要求焊机的输出电流电压能适应电弧焊过程中 的这些变化。合适的动特性，引弧容易，电弧稳定，飞溅 小，焊缝成形良好。
动特性是衡量弧焊电源质量的一个重要指标。包括： 空载电压的恢复速度（越快越好）， 短路电流峰值和额定电流的关系（合适值）， 短路电流的上升速度（合适值）。三项内容。
4、不断运动的热源，受热区域不 断变化，热过程具有不均匀性。
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电弧有效热功率
焊接电弧热效率
周围空间损失20%
飞溅损失5%
焊条电弧焊
熔滴过渡25%
母材吸收热功率50% 熔化焊条30%
电弧全部热功率100%
电弧有效热功率75%
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焊条电弧焊的电弧静特性
在电极材料、气体介子和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧 时，焊接电流与电弧电压变化的关系称为电弧静特性。表示他们 关系的曲线叫做电弧的静特性曲线。
焊条电弧焊操作技术
一、 焊条电弧焊概述
二、 焊条电弧焊的基本操作
三、 焊接参数对焊缝质量的影响
四、 单面焊双面成形技术
五、 常见焊接缺陷的产生 及防止方法
BX1-300
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一、 焊条电弧焊概述
焊条电弧焊原理 焊条电弧焊特点 焊条电弧焊设备 焊接电弧产生和维持的条件 焊接电弧热 对焊接电源的要求 电弧焊焊条
下降外特性
B1 A
B2
受干扰电流变
小，此时输出电 压大于电弧燃烧 所需电压，电流 增大恢复到A点。 电弧稳定燃烧。
上升外特性
受干扰电流变
B2
A 小，此时输出电
压小于电弧燃烧
所需电压，电流
继续减小，不能
B1
恢复到A点。电
弧不能稳定燃烧。
焊接教学 对弧焊电源的基本要求
陡降与缓降的比较
设：受干扰电流变化相同
GB/T10044-1988
酸性焊条 按药皮熔渣特性 碱性焊条
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电弧焊焊条
焊条牌号分类
结构钢焊条
J507
钼及铬钼耐热钢焊条
R347
铬不锈钢焊条
G2XX
铬镍不锈钢焊条 A102
低温钢焊条
W707
按
铝及铝合金焊条
用
L112
途
镍及镍合金焊条
及
Ni112
性
铸铁焊条
能
Z308
特殊用途焊条