第九章 焊条电弧焊与碳弧气刨

9.1.1焊条电弧焊基本原理

焊接电弧：在加有一定电压的工件与焊条两电极之间的气体 介质中持续强烈的放电现象称为电弧。
9.1 基本原理和安全特点

电弧燃烧的必要条件 （1）气体电离 概念：在一定的条件下，气体原子中的电子从外部获得足 够的能量，就能脱离原子核的引力而成为自由电子，同时 原子因失去电子而成为正离子，这个过程称为气体电离 类型：热电离、电场作用下的电离、光电离。 （2）阴极电子发射
9.3.1焊条参数的选择方法

(一) 焊接电流的选择 另外，焊缝的空间位置不同，焊接电流的大小也不同。 一般，立焊时电流应比平焊时小15％～20％； 横焊、仰焊比平焊电流小10％～15％。 焊接厚度大，往往取电流的上限值。 含合金元素较多的合金钢焊条，一般电阻较大，热膨胀系 数大，焊接过程中电流大，焊条易发红，造成药皮过早脱 落，影响焊接质量，而且合金元素烧损多，因此焊接电流 相应减小。
9.3.1焊条的选择方法

在实际工作中，可查阅手册或焊条产品说明书选用合适的 焊条。
9.3.1焊条的选择方法


常用的焊条 J422 (E4303) 说明:J422 是钛钙型药皮的碳钢焊条. 具有优 良的焊接工艺性能, 电弧稳定, 焊道美观, 飞溅小, 交直流两 用, 可进行全位置焊接。 用途: 用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级低的低 合金钢，如Q235 等 · SH.E6013用于焊接低碳钢结构，能适 应各种形式的焊接接头和焊接位置的施焊。对薄板的焊接 性能极佳，尤其是用于补道焊和打底焊，并可立向下焊U 。焊接时仅需50V空载电压，是理想的定位焊条。
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第九章 焊条电弧焊与碳弧气刨
9.1 基本原理和应用范围

9.1.1焊条电弧焊基本原理 焊条电弧焊，手工电弧焊 是用手工操纵焊条进行焊接的电弧 焊接方法。 利用电弧放电(俗称电弧燃烧)所产 生的热量将焊条与工件互相熔化并 在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固 接头的焊接过程。
9.3.1焊条的选择方法

2．药皮 成份 焊条药皮是由各种矿物类、铁合金有机物和化工产品( 水玻璃类)等原料组成，焊条药皮的组成成分相当复杂， 一种焊条药皮的配方中，组成物有七八种之多。
9.3.1焊条的选择方法



1．按焊条的用途分 (1)低碳钢和低合金高强度钢焊条(简称结构钢焊条)。 (2)钼和铬钼耐热钢焊条。 (3)不锈钢焊条。 (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。
9.1.2电弧切割的基本原理



电弧切割的应用 (5)可以用电弧切割清除不合格焊缝中的缺陷，然后进行 修复。也可以用电弧切割清理铸件的毛边、飞刺、浇铸冒 口及铸件中的缺陷。 (6)可以用电弧切割的方法加工多种不能用气割加工的金 属，如铸铁、不锈钢、铜、铝等。 (7)设备、工具简单，操作使用安全。只要有一台直流电 焊机，有压缩空气，有专用的电弧切割极及碳棒，就可以 工作了。不需要像氧一乙炔焰切割那样使用易燃、易爆气 体，因此操作使用安全。
开坡口多层焊时，为了防止产生未焊透的缺陷，第一层焊 缝宜采用直径3.2mm的焊条。


9.3.1焊条参数的选择方法

(一)焊条直径的选择 在一般情况下，可根据焊件厚度选择焊条直径。
焊件厚度 (mm)
≤2
3～4

5～12
>12
焊条直径 (mm)
2
3.2
4～5
≥5
9.3.1焊条参数的选择方法


9.3.1焊条参数的选择方法


(一)焊条直径的选择 焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝 位置及焊接层次等因素。 基本原则


在不影响焊接质量的前提下，为了提高劳动生产率，一般 倾向于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。 平焊时，所用焊条的直径可大些；立焊时，所用焊条的直 径最大不超过5mm；横焊和仰焊时，所用焊条的直径一般 不超过4mm。

9.3.1焊条的选择方法



基本原则： 1．考虑焊件的机械性能、化学成分 (1)低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相 应强度的焊条，如在焊接结构刚性大，受力情况复杂时， 应选用比钢材强度低一级的焊条。 (2)在焊条的强度确定后再决定选用酸性还是碱性焊条时 ，主要取决于焊接结构具体形状的复杂性，钢材厚度的大 小(即刚性的大小)，焊件载荷的情况(静载还是动载)和钢材 的抗裂性以及得到直流电源的难易等。 (3)异种钢的焊接如低碳钢与低合金钢、不同强度等级的 低合金钢焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊 条。



(一) 焊接电流的选择 在使用一般结构钢焊条时，焊接电流大小与焊条直径的 关系可用经验公式)进行试选： I＝kd (3—2) 其中 I——焊接电流(A) d——焊条直径(mm) k——与焊条直径有关的系数。 d(mm) k(mm) I(A) 1.6 15～25 24～40 2～2.5 20～30 40～75 3.2 30～40 64～128 4～6 40～50 160～300
9.3.1焊条的选择方法


J506 (E5016) 说明:J506 是低氢钾型药皮的碳钢焊条。具有良好的力学 性能和抗裂性能。交直流两用，可进行全位置焊接 用途: 用于中碳钢和低碳钢的焊接 · SH.J507可焊接中碳钢 和某些低合金钢。采用直流弧焊电流反接，有良好的塑性 、韧性和抗裂性能。使用前需经350℃ x lh烘焙。

9.3.1焊条的选择方法

Z308 纯镍焊芯，强还原性石墨型药皮的铸铁电焊条 施焊时，焊件可不预热，具有良好的抗裂性能和加工性能 ，镍价格昂贵，应该在其他焊条不能满足要求时才可选用 本焊条交直流两用，操作方便。 适用于铸铁薄件及加工面的补焊，如汽缸盖、发动机座， 齿轮箱以及机床导轨等重要灰口铸铁件。
9.3.1焊条的选择方法


2．药皮 压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。 作用 1)机械保护作用：①气保护；②渣保护 2)冶金作用：通过熔渣与熔化金属冶金反应，除去有害杂 质(如氧、氢、硫、磷)和添加有益的合金元素，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、飞溅少、焊缝成 形好、易脱渣和熔敷效率高等。

1—工件 2—碳棒 3—枪体 4—防护罩 5—水管接头 6—风电合一碳弧气刨软管
9.2 安全特点


9.2.2 电弧切割的安全特点 为克服电弧切割的粉尘大、有气味的缺点，还可采用水 碳弧气刨的方法，如图所示(水碳弧气刨枪可用废旧的射吸 式气焊枪改制)；它的原理与一般碳弧气刨相同，只是在压 缩空气中含有大量水雾，利用喷雾来降低碳弧气刨的粉尘 污染。 水碳弧气刨可使环境粉尘降低40％～60％左右。
9.3.1焊条的选择方法




2．考虑焊件的工作条件及使用性能 (1)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，水下焊条等。 (2)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取。 3．考虑简化工艺、提高生产率、降低成本 (1)薄板焊接或点焊宜采用“E4313”，焊件不易烧穿且易 引弧。 (2)在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选 用规格大、效率高的焊条。
9.3.1焊条的选择方法

A102 是钛钙型药皮的Cr19Ni10不锈钢焊条。 熔敷金属具有良好的力学性能及抗晶间腐蚀性能。 有优良的焊接工艺性能和抗气孔性能，药皮耐发红、抗开 裂。可交直流两用。 用于焊接工作温度低于300℃的耐腐蚀的0Cr19Ni9及 0Cr19Ni11Ti的不锈钢结构。
1—焊芯 2—药皮 3—夹持端 4—引弧端
9.3.1焊条的选择方法

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。

用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢、合金结构钢、不 锈钢三类。
1—工件 3—枪体 2—碳棒 4—防护罩
5—水管接头 6—风电合一碳弧气刨软管
1—工件 2—碳棒 3—枪体 4—防护罩 5—水管接头 6—风电合一碳弧气刨软管
9.3 焊条和焊接参数的选用

9.3.1焊条的选择方法 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。 焊条的结构：
9.3.1焊条参数的选择方法

(一) 焊接电流的选择 焊接电流对焊接质量及生产率的影响： 电流过小，电弧不稳定，易造成夹渣和未焊透等缺陷，而 且生产率低；



电流过大，则容易产生咬边和烧穿等缺陷，同时飞溅增加 。 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、焊缝空间位置及焊接层次等因素来决定 ， 最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置。
9.2 安全特点



9.2.1 焊条电弧焊的安全特点 (1)焊接设备的空载电压高于人体所能承受的安全电压 焊条电弧焊焊接设备的空载电压一般为50～90V。 人体所能承受的安全电压为30～45V， 因此焊条电弧焊操作者在操作时应戴手套，穿绝缘鞋。 (2) 电弧高温导致大量烟尘，臭氧、氮氧化物等有毒气 体，通风条件。 (3) 弧光辐射(主要是紫外线和红外线的过度照射) ，会 引起操作者眼睛和皮肤的疾病。因此操作者在操作时应 戴防护面具和穿工作服。 (4) 电焊机线路故障或者飞溅物引燃可燃易爆物品，引 起爆炸和火灾事故。

操作时其电弧必须达到一定的喷射能力，才能除去熔化金属 。