GJB-773A10A-2000

手工电弧焊技术国家职业鉴定培训标准教学专业锡林郭勒盟梁红军[e-mail]教材选用《国家职业资格培训教程》焊工（初级）（中级）（高级）技能通用部分劳动和社会保障部中国就业培训技术指导中心组织编写焊接P26第一节焊条电弧焊学习目标能够通过正确选择焊条电弧焊工艺参数，对低碳钢平板平焊位进行单面焊双面成型，并且能对平板的立焊、横焊、角接、T型接头及水平转动管的一般焊接。焊接实质与特点焊接属于加工范畴，他在机械制造中扮演着很重要的角色。随着近代科学技术的发展，焊接已成为一门独立的学科，广泛的用于国民经济的各个方面，并渐渐深入到家庭生活日用品中。一项调查研究表明，我国目前焊接件用钢量占钢材总产量的百分之二十五到百分之二十八，而世界那些发达国家每年用于制造焊接结构的钢材总产量的百分之七十左右。很明显，我国焊接技术应用的市场是很广阔的焊接•所谓焊接，就是把两种相同或不相同的材料，利用原子间的联系及质点的扩散作用原理，经过加热、加压或加热的同时加压，这样就可以形成永久性连接的方法。一焊接的工艺特点•焊条电弧焊是手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。它是通过焊条与工件间产生的电弧热将金属熔化的焊接方法。在焊接过程中，焊条药皮熔化分解生成气体和熔渣，在气，渣的联合保护下，有效地排除了周围空气的有害影响。通过高温下熔化金属与熔渣间的冶金反应，还原和净化金属得到优质的焊缝。手工电弧焊的优点１）工艺灵活，适应性强，适用于碳钢，低合金钢，耐热钢，不锈钢等各种材料个平焊，立焊，横焊，仰焊等各种位置以及不同厚度，结构形状的焊接。它是熔化焊中最通用的一种焊接方法。２）焊缝质量好，与气焊及埋弧焊相比，焊条电弧焊的金相组织细，热影响区小，接头型好。３）易于调整，易于通过工艺调整（如对称焊等）来控制变形和改善应力。４）简单方便，设备简单，操作方便。手工电弧焊的缺点１）要求焊工操作技术高，焊工操作技术和经验直接影响产品质量的好坏。２）劳动条件差，焊工在操作时必须手脑并用，精神高度集中，而且还要受到高温烘烤及有毒，烟尘，光辐射和金属蒸汽的危害。３）生产率低，受焊工体质的影响，焊接工艺参数选择范围较小，故生产率低。第二节手工电弧焊的电弧应用范围广，在造船，铁路，锅炉及压力容器，机械制造，建筑结构化工设备以及航空，航天等制造维修中都广泛使用焊条电弧焊。二，焊接电弧正负两个电极间的放电现象称为电弧，它是一种空气导电现象。但是一般的电弧由于存在时间短而无法用来焊接。而焊接电弧是指由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。它具有两个特性，即能放出强列的光和大量的热。焊接就是利用产生的热量作为热源，用来熔化母材和填充金属。焊接电弧的产生在通常情况下，气体是不导电的，为了使其导电，必须使气体电离，即必须在气体中形成足够数量的自由电子和正离子。焊接电弧的引燃过程是当焊条与工件接触的瞬间，焊条与工件表面局部突出部位首先接触，在接触区有电流通过，使得接触处的电流密度僧大，产生了很大的电阻热将接触点熔化，同时受热的阴极发出大量电子。由阴极发出的电子在电场的作用下快速的向阳极运动，在运动中与中性气体粒子相撞，并使其电离，分离成电子和正离子，电子被阳极吸收，而正离子向阴极运动，形成电弧的放电现象。焊接电弧的组成焊接电弧由阴极区，弧住区和阳极区三部分组成，其构造如图1--所示。1）阴极区，电弧仅靠负电极的区域为阴极区。阴极区很窄电场强度很大。在阴极区的阴极表面有一个明亮的斑点，称为阴极斑点。在阴极斑点中，电子的电场和热能的作用下，得到足够的能量而逸出。因此，阴极斑点是一次电子发射的发源地电流密度很大，也是阴极区温度最高的地方。2)阳极区，电弧紧靠正电极的区域为阳极区。阳极区比阴极区宽但也只有10-3——10-4cm。在阳极得表面也有一个明亮的斑点，称为阳极斑点。它是由电子对阳极表面撞击而形成的。是集中接收电子的微小区域。阳极区电场强度比阴极区小得多。3）弧柱区，在阴极区和阳极区之间的区域称为弧住区。由于阴极区和阳极区的长度极小，故弧柱的长度就可以认为是电弧的长度。在弧柱区充满了电子，正离子，负离子和中性的气体分子和原子，并拌随激烈的电离反应。阴极区和阳极区温度焊接电弧静特性在电极材料、气体介质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，称为焊接电弧的静特性。整个静特性曲线可分为下降段、水平段和上升段三部分。1）下降段：在小电流区间，因为电弧电流较小，弧柱的电流密度基本不变，弧柱断面将随电流的增加而增加，若电流增加4倍，弧柱断面也增加4倍，而孤柱周长只增加2倍，使电弧向周围空间散失热量只增加2倍。减少了散热，提高了电弧温度和电离程度，因电流密度不变，必然使电弧电场强度下降。因此，在此区段内，随着电弧电流的增加，电弧电压下降。2）水平段：当电流稍大时，焊丝金属将产生金属蒸汽的发生，要消耗电弧的能量。此时电弧的能量不仅有周边上的散热损失，而且还有金属蒸汽能量的消耗。这些能量消耗将随电流的增加而增加，因此在某一电流区间可以保持电场强度不变，即电弧电压不变，使本区段基本呈水平直线。3）上升段：当电流进一步增大，金属蒸汽的发生作用进一步加强。同时因电磁收缩力的作用，电弧断面不能随电流的增加成比例的增加，电弧的电导率将减小，要保证一定的电流则要求较大的电场强度。所以在大电流区间，随着电流的增加，电弧电压升高，本区段呈上升曲线。焊机电流的偏吹使电弧中心偏离电极轴线的现象称为电弧的偏吹。电弧偏吹使电弧然烧不稳定，影响焊缝成型和焊接质量。造成电弧偏吹的原因很多，主要有以下几种。1)焊条药皮偏心引起的偏吹，原因由；焊条因制造工艺不当产生偏心，在焊接时，电弧燃烧后药皮融化不均，电弧将偏向药皮薄的一则形成偏吹，所以为防止电弧偏吹，焊条的偏心度应符合国家标准的规定2）磁偏吹，进行直流电弧焊时，电弧因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹。造成电弧产生磁偏吹的主要原因；1)焊条药皮偏心引起的偏吹，原因由；焊条因制造工艺不当产生偏心，在焊接时，电弧燃烧后药皮融化不均，电弧将偏向要皮博的一则形成偏吹，所以为防止电弧偏吹，焊条的偏心度应符合国家标准的规定焊条药皮偏心引起的偏吹磁偏吹2）磁偏吹，进行直流电弧焊时，电弧因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹。造成电弧产生磁偏吹的主要原因；A）接地线位置不正确焊接时，由于接地线位置位置不正确，使电弧周围的磁场强度分布不均，从而造成电弧的偏吹B)铁礠物质，由于铁礠物质（铁板铁块等）的导磁能力远远大于空气，因此，当焊接电弧周围有铁礠物质存在时（如焊接T形接头角焊缝）在靠近铁磁体一侧的磁力线大部分都通过铁磁体形成封闭曲线，使电弧同铁磁体之间的磁力线变得稀疏，而电弧另一侧则显得密集，因此电弧就向铁磁体一侧偏吹。就向铁磁体吸引电弧一样。如果铁板受热后温度升得较高，导磁能力就降低，对电弧磁偏吹的影响也就减少。铁礠物质引起偏吹•C)焊条与焊件的位置不对称，当焊工在靠近焊件边缘处进行焊接时，经常会发生电弧的偏吹。第三节焊接电源种类和极性进行焊条电弧焊时，采用的电源有交流和直流两大类，根据焊条的性质进行选择。1、焊接电源的选择通常，酸性焊条可采用交流、直流两种电源，一般优先选用交流电源。碱性焊条由于电弧稳定性差，所以必须使用直流电源，但对药皮中含有较多稳弧剂的碱性焊条（如：低氢钾型），也可使用交流电源，此时电源的空载电压应较高些。2、极性的选择在采用直流电源时，焊件与电源输出端正，负极的接法，叫极性。当焊件接电源正极，焊条接电源负极时的焊接叫正接，也称正极性。当焊件接电源负极，焊条接电源正极时的接法叫反接，也称反极性。（1）碱性焊条常采用反接，因为碱性焊条若采用正接时，电弧燃烧不稳定，飞溅严重，噪声大。而采用反接时，电弧燃烧稳定，飞溅很小声音也较平静均匀。（2）酸性焊条如果使用直流电源时，通常采用正接。因为阳极部分的温度高于阴极部分所以用正接可以得到较大的熔深。反接法直流焊机直流焊机+－焊条工件焊条工件+－正接法焊条直径与焊件厚度的关系焊条直径的大小取决于被焊材料的厚度，所处的焊接位置以及待焊接头的形式和焊道层次等因素。对于厚的材料可采用大直径的焊条，厚度越大，焊条直径越大，见表1-----2。焊件厚度≤44~1212焊条直径2.5~3.23.2~4≥4各种焊条直径使用电流参考值焊条直径(mm)1.62.02.53.24.05.06.0焊接电流（A）25~4040~6550~80100至130160至210200至270260至300焊条直径越粗，焊接电流越大，每种直径的焊条都有一个最合适的电流范围见表1---3第四节焊条的组成及分类焊条电弧焊中使用的涂有药皮的熔化电极称为焊条。它是由焊芯，和药皮两个部分组成。焊芯焊芯是焊接用专用的金属丝，是组成焊缝金属的主要材料。焊接时焊芯的主要作用：一是作为一个电极起传导电流和引燃电弧的作用。二是熔化后作为填充金属与熔化后的母材一起形成焊缝。为了保证焊缝质量，对焊缝金属的化学成分有较严格的要求。因此，焊芯都是专门冶炼的，碳、硅含量较低，硫、磷含量极少。•焊条的直径用焊芯的直径表示，焊条直径的规格有Φ1.6、Φ2.5、Φ3.2、Φ4、Φ5、Φ6毫米几种，长度200-550毫米不等。而我们实习用焊条直径为Φ3.2毫米，长度为350毫米。焊芯中各合金元素对焊接的影响1)碳(C)：碳是钢中的主要合金元素，当含碳量增加时，钢的｛强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳（CO）和二氧化碳CO2气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，低碳钢焊芯的含碳量一般≤0.1％。2)锰(Mn):锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。因此一般碳素结构钢焊芯的含锰量为0.30％～0.55％，焊接某些特殊用途的钢丝，其含锰量高达1.70％一2.10％。3)硅(Si):硅也是一种较好的合金剂，在钢中加入适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。4)铬(Cr）铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬(Cr203)，从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流动性降低。5)镍（Ni）:镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍。6)硫（S）:硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0.04％。在焊接重要结构时，硫含量不得大于0.03％7）磷(P)磷是一种有害杂质，磷的主要危害是使焊缝产生冷脆现象，随着磷含量的曾加，将造成焊缝金属的韧性，特别是低温冲击韧性下降，因此焊芯中磷含量不得大于0.04％.在焊接重要结构时，磷含量不得大于0.03％.药皮涂在焊芯表面上的涂料层叫药皮。其主要作如下一、提高电弧燃烧的稳定性。无药皮的光焊条不容易引燃电弧。即使引燃了也不能稳定地燃烧。在焊条药皮中，一般含有钾、钠、钙等电离电位低的物质，这可以提高电弧的稳定性，保证焊接过程持续进行。二、保护焊接熔池。焊接过程中，空气中的氧、氮及水蒸气浸入焊缝，会给焊缝带来不利的影响。不仅形成气孔，而且还会降低焊缝的机械性能，甚至导致裂纹。而焊条药皮熔化后，产生的大量气体笼罩着电弧和熔池，会减少熔化的金属和空气的相互作用。焊缝冷却时，熔化后的药皮形成一层熔渣，覆盖在焊缝表面，保护焊