焊條電弧焊方法

了解焊條電弧焊的原理、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；

    能合理選用焊接材料；

   能合理制定焊條電弧焊工藝；

   掌握焊條電弧焊操作技術(shù)；

           焊條電弧焊的原理、工藝特點(diǎn)

   制定焊條電弧焊工藝；

  掌握焊條電弧焊操作技術(shù)

           對(duì)工藝制定及操作的掌握

一  認(rèn)知焊條電弧焊

一、焊條電弧焊的特點(diǎn)

焊條電弧焊是最常用的熔焊方法之一。焊接過(guò)程如圖1-1所示。在焊條末端和工件之間燃燒的電弧所產(chǎn)生的高溫使藥皮、焊芯和焊件熔化，藥皮熔化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體和熔渣，不僅使熔池和電弧周圍的空氣隔絕，而且和熔化了的焊芯、母材發(fā)生一系列冶金反應(yīng)，使熔池金屬冷卻結(jié)晶后形成符合要求的焊縫。

焊條電弧焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

  1.設(shè)備簡(jiǎn)單維護(hù)方便   2.操作靈活  在空間任意位置的焊縫，凡焊條能夠達(dá)到的地方都能進(jìn)行焊接。

  3.應(yīng)用范圍廣  

  焊條電弧焊具有以下缺點(diǎn)：

  1.對(duì)焊工要求高  

2.勞動(dòng)條件差

3.生產(chǎn)效率低  

二、坡口形式和焊接位置

1.接頭和坡口形式

焊條電弧焊常用的基本接頭有對(duì)接、搭接、角接和T形接頭，如圖l-2所示。不同的焊接接頭以及不同板厚應(yīng)加工成不同的坡口形式。對(duì)接接頭常用的坡口形式如圖1-3所示。板厚1～6mm時(shí)，用I形坡口；板厚增加時(shí)可選用Y形、X形和U形等各種形式的坡口。

   2.焊接位置

   熔焊時(shí)，被焊焊件接縫所處的空間位置，稱為焊接位置，如圖l-5所示。

(1)平焊位置  焊縫傾角0°焊縫轉(zhuǎn)角90°的焊接位置稱為平焊位置，如圖1-5a所示。在平焊位置進(jìn)行的焊接稱為平焊。

(2)橫焊位置  焊縫傾角0°，180°；焊縫轉(zhuǎn)角0°，180°的對(duì)接位置稱為橫焊位置，如圖1-5b所示。在橫焊位置上進(jìn)行的焊接稱為橫焊。

(3)立焊位置  焊縫傾角90°(立向上)，270°(立向下)的焊接位置稱為立焊位置如圖1-5c所示。在立焊位置上進(jìn)行的焊接稱為立焊。

(4)仰焊位置  對(duì)接焊縫傾角0°，180°；轉(zhuǎn)角270°的焊接位置稱為仰焊位置。如圖1-5d所示。在仰焊位置上進(jìn)行的焊接稱為仰焊。

三、焊接參數(shù)的選擇

  焊條電弧焊焊接參數(shù)包括：焊條種類、牌號(hào)和直徑，焊接電流的種類、極性和大小，電弧電壓，焊道層次等。選擇合適的焊接參數(shù)，對(duì)提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率是十分重要的，下面分別講述選擇這些焊接參數(shù)的原則及它們對(duì)焊縫成形的影響。

  1.焊條種類和牌號(hào)的選擇

  在相關(guān)的課程中已經(jīng)講述了焊條選擇的原則。實(shí)際工作中主要根據(jù)母材的性能，接頭的剛性和工作條件來(lái)選擇焊條，焊接一般碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼主要是按等強(qiáng)度原則選擇焊條的強(qiáng)度級(jí)別，一般選用酸性焊條，重要結(jié)構(gòu)選用堿性焊條。

  2.焊接電源種類和極性的選擇

  通常根據(jù)焊條的類型選擇焊接電源的種類，除低氫型焊條必須采用直流反接外，所有酸性焊條通常采用交流或直流電源均可以進(jìn)行焊接。當(dāng)選用直流電源時(shí)，焊接厚板用直流正接,焊薄板用直流反接。

3.焊條直徑的選擇

為提高生產(chǎn)效率，盡可能地選用直徑較大的焊條。但用直徑過(guò)大的焊條焊接，容易造成未焊透或焊縫成形不良等缺陷。

 4.焊接電流的選擇

焊接電流是焊條電弧焊最重要的工藝參數(shù)，也可以說(shuō)是唯一的獨(dú)立參數(shù)，因?yàn)楹腹ぴ诓僮鬟^(guò)程中需要調(diào)節(jié)的只有焊接電流，而焊接速度和電弧電壓都是由焊工控制的。焊接電流越大，熔深越大(焊縫寬度和余高變化都不大)，焊條熔化快，焊接效率也高

選擇焊接電流時(shí)，要考慮的因素很多，如焊條直徑，藥皮類型、工件厚度，接頭類型，焊接位置，焊道層次等。但主要由焊條直徑，焊接位置和焊道層次決定的。

(1)焊條直徑  焊條直徑越粗，熔化焊條所需的熱量越大，必須增大焊接電流，每種直徑的焊條都有一個(gè)最合適的電流范圍，表1-2給出了各種直徑焊條合適的焊接電流的參考值。

還可以根據(jù)選定的焊條直徑用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算焊接電流。

                      I=10d²

式中  I—焊接電流(A)

        d一焊條直徑(mm)

(2)焊接位置  在平焊位置焊接時(shí)，可選擇偏大些的焊接電流。橫焊、立焊、仰焊位置焊接時(shí)，焊接電流應(yīng)比平焊位置小10％～20％。

  (3)焊道層次  通常焊接打底焊道時(shí)，特別是焊接單面焊雙面成形的焊道時(shí)，使用的焊接電流較小，才便于操作和保證背面焊道的質(zhì)量；焊填充焊道時(shí)，為提高效率，保證熔合好，通常都使用較大的焊接電流；而焊蓋面焊道時(shí)，為防止咬邊和獲得較美觀的焊道，使用的電流稍小些。

5.電弧電壓

電弧電壓主要影響焊縫的寬窄，電弧電壓越高，焊縫越寬，因?yàn)楹笚l電弧焊時(shí)，焊縫寬度主要靠焊條的橫向擺動(dòng)幅度來(lái)控制，因此電弧電壓的影響不明顯。

6.焊接速度

  焊接速度就是單位時(shí)間內(nèi)完成焊縫的長(zhǎng)度。焊條電弧焊時(shí)，在保證焊縫具有所要求的尺寸和外形，保證熔合良好的原則下，焊接速度由焊工根據(jù)具體情況靈活掌握。

  7.焊接層數(shù)的選擇    

  在厚板焊接時(shí)，必須采用多層焊或多層多道焊。多層焊的前一條焊道對(duì)后一條焊道起預(yù)熱作用，而后一條焊道對(duì)前一條焊道起熱處理作用(退火和緩冷)，有利于提高焊縫金屬的塑性和韌性。每層焊道厚度不能大于4～5mm。

四、焊條電弧焊設(shè)備的使用與維護(hù)

1.對(duì)焊條電弧焊設(shè)備的要求

  根據(jù)電弧燃燒的規(guī)律和焊接工藝的需要，對(duì)焊條電弧焊機(jī)提出下列要求：

（1）具有適當(dāng)?shù)目蛰d電壓

   空載電壓是焊接前焊機(jī)的兩個(gè)輸出端的電壓?？蛰d電壓越高，越容易引燃電弧和維持電弧的穩(wěn)定燃燒，但是過(guò)高的電壓不利于焊工的安全。所以一般將焊機(jī)的空載電壓限制在90V以下。

（2）具有陡降的外特性

這是對(duì)電弧焊機(jī)重要的要求，它不但能保證電弧穩(wěn)定燃燒，而且能保證短路時(shí)不會(huì)因產(chǎn)生過(guò)大電流而將電焊機(jī)燒毀。一般電焊機(jī)的短路電流不超過(guò)焊接電流的1.5倍。

（3）具有良好的動(dòng)特性

在焊接過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生焊接回路的短路情況。焊機(jī)的端電壓，從短路時(shí)的零值恢復(fù)到工作值(引弧電壓)的時(shí)間間隔不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)(電壓恢復(fù)一般不大于0.05s)。使用動(dòng)特性良好的電焊機(jī)焊接，容易引弧，且焊接過(guò)程中電弧長(zhǎng)度變化時(shí)也不容易熄弧，飛濺也少，施焊者明顯感到焊接過(guò)程很“平靜”，電弧很“柔軟”。使用動(dòng)特性不好的電焊機(jī)焊接，情況恰恰相反。

（4）具有良好的調(diào)節(jié)電流特性

焊接前，一般根據(jù)焊件材料、厚度、施焊位置和焊接方法來(lái)確定焊接電流。從使用角度要求，調(diào)節(jié)電流的范圍越寬越好，并且能夠靈活均勻地調(diào)節(jié)，以保證焊接質(zhì)量。

（5）焊接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、耗能少、維護(hù)方便

焊機(jī)的各部分連接牢靠，沒(méi)有大的振動(dòng)和噪聲，能在焊機(jī)溫升允許的條件下連續(xù)工作。同時(shí)，還應(yīng)保證使用者的安全，不致引起觸電事故。

2. 選擇電弧焊機(jī)的方法

目前使用的弧焊機(jī)，按照輸出的電流性質(zhì)不同，可分為直流焊機(jī)和交流焊機(jī)兩大類；按照結(jié)構(gòu)不同，又可分為弧焊整流器、弧焊變壓器和弧焊發(fā)電機(jī)三種類型。值得注意的是，弧焊發(fā)電機(jī)由于噪聲大、耗能多而逐漸被淘汰；而逆變式弧焊整流器因其體積小、耗能少，將被廣泛應(yīng)用。在使用中可以根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)效益、工作條件及生產(chǎn)的實(shí)際需要來(lái)選擇焊機(jī)種類，亦可參照各類焊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)選擇(見表1-3)。

3.焊條弧焊機(jī)的外部接線；    

焊條弧焊機(jī)的外部接線主要包括開關(guān)、熔斷器、動(dòng)力線(電網(wǎng)到弧焊電源)和電纜(電源到焊鉗、電源到焊件)的連接。圖1-6.圖1-7分別是弧焊變壓器和弧焊整流器 的外部接線圖。

4.弧焊電源的正確使用    

  弧焊電源是電弧的供電設(shè)備，在使用過(guò)程中要注意到對(duì)操作者的安全，避免發(fā)生人身觸電事故。同時(shí)，要保證焊機(jī)的正常運(yùn)行，防止焊機(jī)損壞。為了正確地使用焊機(jī)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：    

1）焊機(jī)的接線和安裝應(yīng)由專門的電工負(fù)責(zé)，焊工不應(yīng)自行動(dòng)手。

2）焊工合上或拉斷刀開關(guān)時(shí)，頭部不要正對(duì)電閘，防止因短路造成電火花燒傷面部。    

3）旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)起動(dòng)時(shí)，一定要使用○—Y一△起動(dòng)器，不允許直接用刀開關(guān)起動(dòng)。

4）當(dāng)焊鉗和焊件短路時(shí)，不得起動(dòng)焊機(jī)，以免起動(dòng)電流過(guò)大燒壞焊機(jī)。暫停工作時(shí)不準(zhǔn)將焊鉗直接擱在焊件上。

  5）應(yīng)按照焊機(jī)的額定焊接電流和負(fù)載持續(xù)率來(lái)使用，不要使焊機(jī)因過(guò)載而被損壞。

  6）經(jīng)常保持焊接電纜與焊機(jī)接線柱的接觸良好，螺母要擰緊。

  7）焊機(jī)移動(dòng)時(shí)不應(yīng)受劇烈振動(dòng)，特別是硅整流焊機(jī)更忌振動(dòng)，以免影響工作性能。

  8）要保持焊機(jī)的清潔，特別是硅整流焊機(jī)，應(yīng)定期用干燥的壓縮空氣吹凈內(nèi)部的灰塵。

  9）當(dāng)焊機(jī)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即將焊機(jī)的電源切斷，然后及時(shí)進(jìn)行檢查和修理。

  10）工作完畢或臨時(shí)離開工作場(chǎng)地時(shí)，必須及時(shí)拉斷焊機(jī)的電源。

   5.焊機(jī)常見故障的排除    

  當(dāng)焊機(jī)發(fā)生故障時(shí)，必須及時(shí)處理才能保證其完好和生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

五、焊接測(cè)量器及使用

焊接測(cè)量器是一種精確測(cè)量焊縫的量規(guī)，使用范圍很廣，它可以測(cè)量焊接結(jié)構(gòu)件及焊接零件的坡口角度，間隙寬度、焊縫高度等。其構(gòu)造如圖1-8所示。

使用量具時(shí)應(yīng)避免磕碰劃傷、接觸腐蝕性氣體和液體，保持量具表面清晰，量具用后應(yīng)放入專用的封套內(nèi)。

 (1)焊件錯(cuò)邊量及焊縫余高的測(cè)量 以焊件表面為測(cè) 量基準(zhǔn)，用主尺和活動(dòng)尺進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)，主尺窄端面緊 貼測(cè)量基準(zhǔn)面，使活動(dòng)尺尖輕觸被測(cè)面，然后在主尺上讀出 測(cè)量值，如圖1-9所示。

(2)坡口角度的測(cè)量 坡口角度測(cè)量可選擇焊件接縫表面或焊件表面作為測(cè)量基準(zhǔn)，用主尺和測(cè)角尺進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)，將主尺大端面緊貼測(cè)量基準(zhǔn)面，使測(cè)角尺的長(zhǎng)端面輕觸被測(cè)面，然后在主尺上讀出測(cè)量值，如圖1-10所示。

當(dāng)選擇焊件表面為測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)，在主尺上讀出的測(cè)量值即為坡口角度值，如圖1-10a所示，如果以接縫表面為測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)，其坡口角度值等于90。減去主尺讀數(shù)值，如圖l-10b．所示。    

  以焊縫側(cè)的焊件表面為測(cè)量基準(zhǔn)面，用主尺和活動(dòng)尺進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量焊縫厚度時(shí)，將主尺45°端面緊貼基準(zhǔn)面，使活動(dòng)尺尖輕觸焊縫表面，

在主尺上即可讀出角焊縫厚度的測(cè)量值，如圖1-11a所示。

  測(cè)量焊腳尺寸時(shí)，將主尺大端面緊貼焊件表面并使主尺窄端面對(duì)準(zhǔn)焊趾處，活動(dòng)尺尖輕觸焊件另側(cè)表面，在主尺上讀出焊腳尺寸的測(cè)量值，如圖1-11b所示。