手工电弧焊工艺

手工电弧焊工艺一学习目标熟练掌握手工电弧焊的基本概念，了解手工电弧焊的焊接工艺、特点及缺陷。理解并掌握焊接接头形式；掌握手工电弧焊工艺的特点及工艺参数的选择，能够正确分析手工电弧焊焊接缺陷并能选择相应的减小或防止措施。手工电弧焊设备交流电焊机:直流电焊机：直流焊机焊接时分为：正接法－－工件（＋），焊条（－）反接法－－工件（－），焊条（＋）1.什么叫焊接?两种或两种以上材质(同种或异种),通过加热或加压或二者并用,来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接.2.什么叫电弧？由焊接电源供给的，在两极间产生强烈而持久的气体放电现象—叫电弧3.什么叫母材？被焊接的金属---叫做母材。4.什么叫熔池？熔焊时焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分---叫做熔池。5.什么叫焊缝金属？由熔化的母材和填充金属（焊丝、焊条等）凝固后形成的那部分金属。手工电弧焊的特点1．手工电弧焊具有以下优点：（1）操作灵活，适应性强。设备简单，不受焊缝空间位置、接头形式及操作场合的限制。（2）对焊接接头的装配要求低。（3）可焊材料广，常用于低碳钢、低合金结构钢的焊接。2．手工电弧焊具有以下缺点：（1）生产率低，劳动强度大。（2）焊缝质量依赖性强手工电弧焊的原理一、手工电弧焊的焊接过程手工电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。手工电弧焊的过程如图所示：焊缝质量有很多因素决定，如母材金属和焊条质量、焊前的清理程度、焊时电弧的稳定情况、焊接参数、焊接操作技术、焊后冷却速度、以及焊后热处理等。焊接工艺参数1．焊条的选择（1）焊条型号的选择根据焊缝金属的化学成分和力学性能进行选择。（2）焊条直径的选择①焊件厚度焊件厚度/mm≤1.52～34～128～1616～20≥20焊条直径/mm1.52.53.23.2～44～54～6②焊缝位置在焊件厚度相同的条件下，焊接平焊缝的焊条直径应大些。③焊接层数在进行多层焊道焊接时，第一层焊道应选用直径较小的焊条焊接，一般直径为2.5mm或3.2mm的焊条2．焊接电流的选择（1）焊条直径与焊接电流的关系焊条直径/mm1.52.53.24.05.0焊接电流/A25～4050～80100～130160～210220～270一、焊接接头形式、坡口和焊缝1、接头形式焊接接头：在焊件需连接部位，用焊接方法制造而成的接头称为焊接接头，一般简称接头。•组成：以熔化焊为例，焊接接头由焊缝金属、熔合区和热影响区组成，熔化焊焊接接头的组成，如图所示。a）对接接头断面图b）搭接接头断面图1-焊缝金属2-熔合区3-热影响区4-母材焊接接头形式和焊缝形式对接接头：两焊件端面相对平行的接头。T型接头：一焊件表面与另一焊件面构成直角或近似直角的接头。角接接头：两钢板端面构成大于30度小于135度夹角的接头。搭接接头：两钢板部分重叠构成的接头。（1）对接接头对接接头是各种接头中受力最好、最省材料的接头形式，常用的对接接头形式如图所示。a）不开坡口b）开坡口c）削薄d）带垫板（2）T形（十字）接头将一个焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角，用角焊缝连接起来的接头，称为T形（十字）接头。这类接头能承受各种方向的外力和力矩的作用。常见的T形接头的形式如图所示。a）单面不开坡口b）开K形坡口c）开单边V形坡口d）双面不开坡口（3）角接接头角接接头多用于箱形构件，常见的角接接头的形式如图所示。a）简单角接接头b）双面角接接头c）开V形坡口d）开K形坡口e）、f）易装配角接接头g）保证准确直角的角接接头h）不合理的角接接头（4）搭接接头两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接头称为搭接接头。搭接接头的应力分布极不均匀，疲劳强度较低，不是理想的接头形式。但是，搭接接头的焊前准备和装配工作比较简单，所以在受力较小的焊接结构中仍能得到广泛的应用。常见的搭接接头的形式如图所示。a）不开坡口b）圆孔内塞焊c）长孔内塞焊▲焊缝位置应便于焊接操作不合理合理焊接的操作要求施焊环境：1.施焊区域的温度不要过低，低碳钢施焊时环境温度不得低于0℃，普通低合金钢施焊时环境温度不得低于5℃，否则须预热至50℃以上。焊前准备：2.用钢丝刷、角向砂轮机以及火焰清除焊接区域坡口及边缘大于20mm范围内的锈蚀、氧化皮、水和油污。尤其是采用气割开坡口，必须对坡口的氧化皮清理干净，露出金属光泽。4.对于暴露在外面焊缝，在焊接之前需在焊缝周围100～200mm范围内喷防飞溅剂。5.施焊位置尽量调整到平焊、平角焊、船形焊，应尽量避免仰焊。工件焊接前75～100MM范围内预热参数材质板厚（mm）预热温度（℃）备注Q235、20不预热环境温度≤0℃，预热≥50℃16Mn≤40不预热环境温度≤5℃，预热≥80℃＞40100～15045≤100＞20040Cr≤40＞200四、焊缝质量要求1、重要结构对接焊缝按各项设计技术要求进行一定数量的X光或超声波焊缝内部检查，并按设计规定级别评定。2、外表焊缝检查：所有结构焊缝全部进行检查，其焊缝外表质量要求：（1）焊缝直线度：任何部位在≤100mm内直线度应≤2mm。（2）焊缝咬边：当板厚≤6mm，d≤0.3mm，局部d≤0.5mm；当板厚6mm，d≤0.3mm，局部d≤0.5mm(d为咬边深度)（3）焊缝不允许低于工件表面及裂缝，未熔合等缺陷存在。（4）全部焊接缺陷允许进行修补，修补后应打磨光顺。手工电弧焊的基本操作技术1.引弧(1)划擦法---先将焊条对准焊件，再将焊条像划火柴似的在焊件表面轻轻划擦，引燃电弧，然后迅速将焊条提起2-4mm，并使之稳定燃烧，(2)直击法---将焊条末端对准焊件，然后手腕下弯，使焊条轻微碰一下焊件，再迅速将焊条提起2~4mm，引燃电弧后手腕放平，使电弧保持稳定燃烧。这种引弧方法不会使焊件表面划伤，又不受焊件表面大小、形状的限制,所以是在生产中主要采用的引弧方法。但操作不易掌握，需提高熟练程度。2．运条运条是焊接过程中最重要的环节，它直接影响焊缝的外表成形和内在质量。电弧引燃后，一般情况下焊条有三个基本运动；朝熔池方向逐渐送进沿焊接方向逐渐移动横向摆动。常用的运条方法：(1)直线形运条法(2)直线往复运条法(3)锯齿形运条法(4)月牙形运条法(5)三角形运条法(6)圆圈形运条法3．焊缝收尾焊缝收尾时，为了不出现尾坑，焊条应停止向前移动，而采用划圈收尾法或反复断弧法等自下而上地慢慢拉断电弧，以保证焊缝尾部成形良好。(1)划圈收尾法---焊条移至焊道的终点时，利用手腕的动作做圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。该方法适用于厚板焊接，用于薄板焊接会有烧穿危险。(2)反复断弧法---焊条移至焊道终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。该方法适用于薄板及大电流焊接，但不适用于碱性焊条，否则会产生气孔。(3)转移收尾法---焊条移到焊缝终点时，在弧坑处稍作停留，将电弧慢慢拉长，引到焊缝边缘的母材坡口内。适用于碱性焊条，在焊条的更换，临时停弧时常用。电弧焊焊接缺陷分析焊接缺陷的危害焊接过程中在焊接接头中产生的不符合设计或工艺文件要求的缺陷，叫焊接缺陷。焊接结构的失效，破坏以至于发生事故，绝大部分并不是由于结构强度不足，而是在焊接接头中产生的各种缺陷所致，这些缺陷中尤以焊接裂纹的危害性最大。由于电弧焊接工艺的特点，要在焊接接头中消除一切缺陷，是不可能的。但尽可能将缺陷控制在允许的范围内，则是焊接工艺能够达到的目标。焊接缺陷又分为外部缺陷和内部缺陷。1.外部缺陷外部缺陷是指那些位于焊缝表面，用肉眼或低倍放大镜就能看到的缺陷，如焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤，弧坑、表面气孔、表面裂纹等。1．焊缝尺寸及形状不符合要求，主要表现为焊缝表面形状高低不平，宽窄不一的现象。焊缝外观尺寸不符合要求，不仅造成焊缝成形不美观，而且降低了焊缝与基本金属的结合强度，易造成应力集中，不利于焊件结构的安全使用。产生这种缺陷的原因主要有：由于操作方法不当引起，焊接电流过大或过小，焊件装配间隙不均匀，或坡口角度不当，焊条质量差或焊接过程中电弧产生偏吹。防止产生这种缺陷的措施是：要熟练地掌握电弧长度，保证电弧稳定，防止偏吹，正确选择坡口角度和装配间隙。1．咬边由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的焊件母材部位产生的沟槽或凹陷称咬边。产生原因：焊接工艺参数选择不当焊接电流太大，电弧过长，运条速度和焊条角度不适合等。主要措施：正确选择焊接工艺参数，使电流适宜或略小，适当掌握电弧长度，正确应用运条方法和控制焊接速度，焊条角度要正确，在平焊、立焊、仰焊位置焊接时，焊条沿焊缝中心线保持均匀对称的摆动，横焊时，焊条角度应保持熔滴平稳地向熔池过渡而无下淌现象。2．焊瘤在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，称为焊瘤。焊瘤产生的主要原因是；由于接缝间隙太大，操作不当，运条方法不正确。有时焊接电流太大，电弧过长，焊条熔化太快，焊速太慢等也会造成焊瘤。防止产生焊瘤的措施是：提高操作的技术水平，正确选择焊接工艺参数，灵活调整焊条角度，装配间隙不宜过大。立焊，仰焊时应严格控制熔池温度，不使其过高。运条速度要均匀，并需选用正确的焊接电流。3．凹坑焊后在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分称为凹坑，在焊缝收弧处产生的凹陷现象，也是凹坑的一种，称为弧坑。产生凹坑的主要原因是：操作技能不熟练，不善于控制熔池形状，焊接电流过大，焊条又未适当摆动，或者过早进行表面焊缝的焊接，熄弧时突然停止，未填满弧坑。防止凹坑产生的措施是：熟练掌握操作技能，并注意在收弧处作短时间的停留或作划圈形收弧。重要的焊件要设置引弧板和引出板，在构件上不允许留有凹坑。4．烧穿焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿。产生烧穿的主要原因是：焊接电流过大，焊接速度过慢以及电弧在焊缝某处停留时间过长等引起焊件受热过甚，焊件间隙太大也容易产生烧穿。防止烧穿的措施是：正确选择焊接电流和焊接速度，减少熔池在每一部位的停留时间，严格控制焊件的装配间隙，并保持均匀一致。3.内部缺陷内部缺陷位于焊缝的内部，如未熔合，未焊透、内部气孔，裂纹及夹渣等。1、未熔合未熔合主要指焊道与母材之间或焊道与焊道之间来完全熔化结合的现象。未熔合直接降低了焊接接头的机械性能，严重的未熔合会使焊接结构根本无法承载。产生未熔合的主要原因是；焊接电流太小，焊条偏心或运条方法不当，焊速太快，热量不够及焊件表面或前一道表面有氧化皮或熔渣存在也会造成未熔合。防止产生未熔合的措施是：加强坡口清理和层间清理、正确选择焊接电流、焊接速度，注意运条角度和焊条摆动速度，焊接操作时应注意分清熔渣和铁水。焊条偏心应调整角度使电弧处于正确方向。2．未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象叫未焊透。未焊透不仅降低接头的机械性能，并且造成应力集中，承载后往往会引起裂纹。在对接焊缝中，是不允许未焊透缺陷存在的。产生未焊透的主要原因是：焊接坡口钝边过大，坡口角度太小，封底间隙太小，操作时，无法将焊条伸入根部。运条角度不正确，熔池偏于一侧，焊接电流过小，速度过快。弧长太长，焊接时有偏吹现象等。防止产生来焊透的措施是：正确选择坡口形式及装配间隙，熟练掌握操作技能，焊接时要防止电弧偏吹。3．夹渣焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。夹渣会降低焊缝的力学性能。因夹渣多数是不规则的多边形，其尖角会引起很大的应力集中，容易使焊接结构在承载时遭受破坏。产生夹渣的主要原因是：焊接电流太小，焊接速度太快，使熔渣来不及浮出，焊接坡口边缘或焊层之间的熔渣未清理干净，运条不当，熔渣与铁水分离不清，阻碍熔渣上浮。防止产生夹渣的措施：正确选择焊接工艺参数，做好焊前及焊层间的清理工作，熟练掌握操作技能，尽量采用具有良好工艺性能的焊条。在焊缝的内部缺陷中，除了上述这些缺陷外，焊接接头还可能出现气孔和裂纹。4．气孔焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能超出而残存下来所形成的空穴，叫