手工电弧焊焊接讲义.
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由于具备了上述条件，使得由 阴极发射出来的电子，在电场加速 下，发生激烈的碰撞：
29
电子在电场作用下，撞击原子使之电 离，碰撞电离发生链锁反应。产生雪崩 式击穿而形成电弧。
30
即当焊条提升到一定高度时， 则两极间的空间顷刻发生突变， 发出强烈的光和热，即电弧引 燃。
31
弧柱空间：大量的碰撞，碰撞电离、热电离，中 和放电，达到热平衡。 正离子跑向阴极撞击阴极表面，释放出动能，同 时在阴极表面中和成原子，释放成位能。
25
自发射，热发射很强烈，但刚刚开 始，还不能使两极间的气体充分电离， 因此电弧尚未形成，还处于空载状态。 I=0。
26
（3）燃弧 短路阶段和空载阶段为燃弧准备 了必要条件。
27
a.两极间：空气，金属蒸气，药皮蒸 气，易电离成为能导电的电弧介质。
b.热发射，自发射：从阴极表面发射 大量高速运动电子。 c.电源供电：两极间有足够大的电场 强度，成为发射电子、电离气体的 动力来源。
6
⑵ 手工电弧焊特点：设备简单，方法
简单灵活，适应性强，手工操作技术 要求高。劳动条件差，生产效率低。
7
⑶手工电弧焊实用范围：单件、小批
量、短缝、不规则，各种空间位臵， 不易实现机械化。厚度大于1.5mm， 1mm以下不能焊。
8
⑷手工焊材料：碳钢、低合金钢、不锈
钢、铜及铜合金、铸铁补焊、堆焊。
3
第一章 焊接电弧基础
1.1手工电弧焊原理
⑴手工电弧焊原理：在焊条与母材 (被焊材料 ) 之间引燃电弧，利用电弧热进行熔化焊接。 电弧及焊接区受到焊条药皮 ( 药剂 ) 分解产生 的气体及熔渣的保护，使其与大气相隔离。 焊条芯受到电弧的加热而熔化，形成熔滴过 渡到熔池，与母材的熔化金属共同形成焊缝 金属。
20
电阻热: 电阻热使接触点温度骤然升高， 电 极 表 面 金 属 熔 化 ， 蒸 发 药皮中物质 K 、 Na 、 Ca 分解蒸发 ,Fe 、 K 、 Na、Ca蒸气具备电离气氛.
21
电子的热发射 阴极表面温度很高，电子获得足 够的能量，活跃，冲破表面，逸出到空 间去叫做热发射电子，电子逸出金属表 面消耗的能量—逸出功。
非自持放电:诱导（外加措施）； 气体 暗放电 放电 自持放电 辉光放电 电压最低（几十伏） 电流最大（几百－ 电弧放电 2000A）
温度最高（5000 －8000K） 发光最强
12
⑶ 通常气体不导电，在一定条件下，
原子获得足够的能量电离成正离子 体分子变成电子和
4
图1 焊条电弧焊原理
电焊条：J422 、J506 、J507
5
焊条药皮的组成及作用：
每种药皮的配方中，一般都有7～9种以上的原料。这些 原料多数是矿物质，也有少量有机物。
稳弧剂 造渣剂 造气剂 脱氧剂 合金剂 粘接剂 稀释剂
碳酸钠、大理石、长石等； 大理石、萤石、钛白粉等； 纤维素、白云石等； 锰铁、钛铁、铝粉等； 锰铁、硅铁、钼铁等； 钾水玻璃，钠水玻璃； 长石、萤石、钛铁矿等。
焊接方法及工艺
第一章 焊接电弧基础
主讲：李淑华
1
目 录 第一章 焊接电弧基础 1.1手工电弧焊原理 1.2焊接电弧的机理 1.3电弧的特性及焊接电源 1.4电弧的挺直性与磁偏吹
2
1.7焊接工艺（手工电弧焊） 1.7.1 焊前预热及焊后热处理 1.7.2 手工焊接工艺 1.7.3 手弧焊的安全技术 1.7.4 低碳钢焊接及压力容器 1.8 电弧中的保护气体 1.8.1 保护气种类与纯度 1.8.2 保护气的分解及在金属中的溶解 1.8.3 混合气体的选择及作用 1.8.4 保护气气流与保护效果
离，加入药皮不易引弧。 J507(CaF2)。 CaF2可去除H、S、P。
16
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1.2.1.引弧
⑴引弧方法：擦划，点接触。
焊条与工件接触又迅速拉开的－ 瞬间产生的。但实际是由：“短路－空 载－燃弧”三个极短的阶段。
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①短路
短路阶段：金属蒸 气 ；药皮蒸 气；电子的热发射。
19
突 出 点 接 触 ， 电 弧 密 度 极 大 （ I 短 >1.5～3 I焊 ），很大的电流（I短）， 很小的面积，很大电阻热。
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电弧（气体导体）分三部分： 阴极区（10－5cm） 弧柱区(2～5mm) 阳极区(10－3～10－4cm)
离子过程。
⑸电离势：使气体电离所花费的能量，
叫做电离势或电离电位。单位：电子伏 特或伏
14
⑹ 碱金属、碱土金属（K、Na、Ca等），
外层一个或两个电子，易失去、易电离、 电离电位低，药皮中加入引弧容易，电 弧燃烧稳定。（引弧剂，稳弧剂）。 J422,J502,J423等。
15
⑺ F(7个电子)电离电位较高，不易电
22
②空载
焊条刚刚拉开，电弧尚未形成的一瞬 间，电源处在空载状态：I=0,V=U0 。 空载电压较高：手工电弧焊 U0 ＝50～ 90伏。
23
很短的距离，弧长＝10－5～10－6mm内。 电场强度很大。
24
足够大的电场强度，使电子从阴极发 射出来，叫做电子自发射。空载阶主要 是自发射。
W沸点：5950K, 熔点：3653K
Cu、Al、Fe——电极表面沸点低，表面温度 也低，热发射能力差，必须依靠电场发射电子 予以补充。冷阴极。 Fe沸点：3008 K ，熔点：1808K(1535℃)
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1.3 焊接电弧的特性
1.3.1电弧的结构 直流电弧为例，电弧近似看成为一 个圆柱形的气体导体。
电子跑向阳极，进入阳极，释放出动、位能，全 部能量。 电弧作为换能器，电能转化为热能，光能，机械 能。
32
常见导体材料逸出功
33
电子发射的四种形式：
热发射 电场发射 光发射 粒子碰撞发射
34
电极表面温度的高低受材料沸点的限制。
钨、碳电极——表面温度可达3500K以上， 高温下发射大量电子。热阴极（材料）。
⑸ 活泼金属（ Ti 、 Nb 、 Zr ）；难熔金
属（Mo、Ta）；低熔点金属Pb、Sn、 Zn及合金）；高C、铸铁等都不能焊。
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1.2焊接电弧的机理
⑴ 电弧的实质：在一定的条件下，电
荷通过两电极之间的气体空间的一种 导电现象。（气体放电现象）
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⑵特殊的气体放电过程：电能能转
换为热能；机械能；光能；磁能
由于具备了上述条件，使得由 阴极发射出来的电子，在电场加速 下，发生激烈的碰撞：
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电子在电场作用下，撞击原子使之电 离，碰撞电离发生链锁反应。产生雪崩 式击穿而形成电弧。
30
即当焊条提升到一定高度时， 则两极间的空间顷刻发生突变， 发出强烈的光和热，即电弧引 燃。
31
弧柱空间：大量的碰撞，碰撞电离、热电离，中 和放电，达到热平衡。 正离子跑向阴极撞击阴极表面，释放出动能，同 时在阴极表面中和成原子，释放成位能。
25
自发射，热发射很强烈，但刚刚开 始，还不能使两极间的气体充分电离， 因此电弧尚未形成，还处于空载状态。 I=0。
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（3）燃弧 短路阶段和空载阶段为燃弧准备 了必要条件。
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a.两极间：空气，金属蒸气，药皮蒸 气，易电离成为能导电的电弧介质。
b.热发射，自发射：从阴极表面发射 大量高速运动电子。 c.电源供电：两极间有足够大的电场 强度，成为发射电子、电离气体的 动力来源。
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⑵ 手工电弧焊特点：设备简单，方法
简单灵活，适应性强，手工操作技术 要求高。劳动条件差，生产效率低。
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⑶手工电弧焊实用范围：单件、小批
量、短缝、不规则，各种空间位臵， 不易实现机械化。厚度大于1.5mm， 1mm以下不能焊。
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⑷手工焊材料：碳钢、低合金钢、不锈
钢、铜及铜合金、铸铁补焊、堆焊。
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第一章 焊接电弧基础
1.1手工电弧焊原理
⑴手工电弧焊原理：在焊条与母材 (被焊材料 ) 之间引燃电弧，利用电弧热进行熔化焊接。 电弧及焊接区受到焊条药皮 ( 药剂 ) 分解产生 的气体及熔渣的保护，使其与大气相隔离。 焊条芯受到电弧的加热而熔化，形成熔滴过 渡到熔池，与母材的熔化金属共同形成焊缝 金属。
20
电阻热: 电阻热使接触点温度骤然升高， 电 极 表 面 金 属 熔 化 ， 蒸 发 药皮中物质 K 、 Na 、 Ca 分解蒸发 ,Fe 、 K 、 Na、Ca蒸气具备电离气氛.
21
电子的热发射 阴极表面温度很高，电子获得足 够的能量，活跃，冲破表面，逸出到空 间去叫做热发射电子，电子逸出金属表 面消耗的能量—逸出功。
非自持放电:诱导（外加措施）； 气体 暗放电 放电 自持放电 辉光放电 电压最低（几十伏） 电流最大（几百－ 电弧放电 2000A）
温度最高（5000 －8000K） 发光最强
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⑶ 通常气体不导电，在一定条件下，
原子获得足够的能量电离成正离子 体分子变成电子和
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图1 焊条电弧焊原理
电焊条：J422 、J506 、J507
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焊条药皮的组成及作用：
每种药皮的配方中，一般都有7～9种以上的原料。这些 原料多数是矿物质，也有少量有机物。
稳弧剂 造渣剂 造气剂 脱氧剂 合金剂 粘接剂 稀释剂
碳酸钠、大理石、长石等； 大理石、萤石、钛白粉等； 纤维素、白云石等； 锰铁、钛铁、铝粉等； 锰铁、硅铁、钼铁等； 钾水玻璃，钠水玻璃； 长石、萤石、钛铁矿等。
焊接方法及工艺
第一章 焊接电弧基础
主讲：李淑华
1
目 录 第一章 焊接电弧基础 1.1手工电弧焊原理 1.2焊接电弧的机理 1.3电弧的特性及焊接电源 1.4电弧的挺直性与磁偏吹
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1.7焊接工艺（手工电弧焊） 1.7.1 焊前预热及焊后热处理 1.7.2 手工焊接工艺 1.7.3 手弧焊的安全技术 1.7.4 低碳钢焊接及压力容器 1.8 电弧中的保护气体 1.8.1 保护气种类与纯度 1.8.2 保护气的分解及在金属中的溶解 1.8.3 混合气体的选择及作用 1.8.4 保护气气流与保护效果
离，加入药皮不易引弧。 J507(CaF2)。 CaF2可去除H、S、P。
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1.2.1.引弧
⑴引弧方法：擦划，点接触。
焊条与工件接触又迅速拉开的－ 瞬间产生的。但实际是由：“短路－空 载－燃弧”三个极短的阶段。
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①短路
短路阶段：金属蒸 气 ；药皮蒸 气；电子的热发射。
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突 出 点 接 触 ， 电 弧 密 度 极 大 （ I 短 >1.5～3 I焊 ），很大的电流（I短）， 很小的面积，很大电阻热。
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电弧（气体导体）分三部分： 阴极区（10－5cm） 弧柱区(2～5mm) 阳极区(10－3～10－4cm)
离子过程。
⑸电离势：使气体电离所花费的能量，
叫做电离势或电离电位。单位：电子伏 特或伏
14
⑹ 碱金属、碱土金属（K、Na、Ca等），
外层一个或两个电子，易失去、易电离、 电离电位低，药皮中加入引弧容易，电 弧燃烧稳定。（引弧剂，稳弧剂）。 J422,J502,J423等。
15
⑺ F(7个电子)电离电位较高，不易电
22
②空载
焊条刚刚拉开，电弧尚未形成的一瞬 间，电源处在空载状态：I=0,V=U0 。 空载电压较高：手工电弧焊 U0 ＝50～ 90伏。
23
很短的距离，弧长＝10－5～10－6mm内。 电场强度很大。
24
足够大的电场强度，使电子从阴极发 射出来，叫做电子自发射。空载阶主要 是自发射。
W沸点：5950K, 熔点：3653K
Cu、Al、Fe——电极表面沸点低，表面温度 也低，热发射能力差，必须依靠电场发射电子 予以补充。冷阴极。 Fe沸点：3008 K ，熔点：1808K(1535℃)
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1.3 焊接电弧的特性
1.3.1电弧的结构 直流电弧为例，电弧近似看成为一 个圆柱形的气体导体。
电子跑向阳极，进入阳极，释放出动、位能，全 部能量。 电弧作为换能器，电能转化为热能，光能，机械 能。
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常见导体材料逸出功
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电子发射的四种形式：
热发射 电场发射 光发射 粒子碰撞发射
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电极表面温度的高低受材料沸点的限制。
钨、碳电极——表面温度可达3500K以上， 高温下发射大量电子。热阴极（材料）。
⑸ 活泼金属（ Ti 、 Nb 、 Zr ）；难熔金
属（Mo、Ta）；低熔点金属Pb、Sn、 Zn及合金）；高C、铸铁等都不能焊。
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1.2焊接电弧的机理
⑴ 电弧的实质：在一定的条件下，电
荷通过两电极之间的气体空间的一种 导电现象。（气体放电现象）
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⑵特殊的气体放电过程：电能能转
换为热能；机械能；光能；磁能