第三章焊条电弧焊

1、第三章 焊条电弧焊第一节 焊条电弧焊的原理及特点·焊条电弧焊（手工电弧焊）：a、优点 设备简单、操作方便灵活、适应性强。b、缺点 劳动强度大、生产率低。1、基本原理 利用焊条与焊件之间稳定燃烧的电弧，使焊条和焊件熔化，从而获得牢固的焊接接头。 焊芯 在电弧热作用下，不断熔化进入熔池，成为焊缝的填充金属。 药皮 分解、熔化，生成气体及熔渣，保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域。防止大气对熔化金属的危害作用。2、焊条电弧焊的特点 a、操作灵活 设备简单、移动方便、电缆长、工具轻，适用于平焊、立焊、横焊、仰焊等各种空间位置的对接、搭接、角接、T形接头，室内和野外都能使用。 b、待焊接头装配

2、要求低 装配缺陷可以用手工调节。 c、可焊金属材料广泛 主要用于低碳钢、低合金结构钢的焊接；也可焊不锈钢、耐热钢等合金结构钢；还可用于铸铁、有色金属等特殊材料的焊接。制造、修理、修补都可应用。 d、生产率低 作业过程中要换焊条、清渣，劳动强度大。e、质量难保证 质量取决于焊工的技术水平、工作态度、精神状态。第一节 焊条电弧焊的设备及工具·对设备的要求：1、对焊机外特性曲线的要求外特性曲线 端电压与输出电流之间的关系。要求下降的外特性，陡降一些为好。2、对电源空载电压的要求保证引弧、功率稳定、经济性、安全交流焊机U0 =5570V直流焊机UO =4585V 3、对电源调节特性的要求分3

3、种情况 图3-4a、I小、U0低 （基本不用）b、U0不变、改变电源外特性曲线改变焊接电流I（常用）c、I、U0 ； I、U0（最理想的外特性曲线） 4、对焊机动特性的要求：要能适应焊接过程中电流和电弧电压的瞬态变化。 ·常用电焊机简介 表3-11、交流焊机（弧焊变压器）：有较大的电磁漏感，能保证引弧和稳定燃烧。分为动铁心式、动绕组式和抽头式等类型。2、直流焊机（弧焊整流器）：a、硅整流器。由三相变压器和硅整流器系统组成。b、晶闸管整流器。有良好的可控性，是目前主要使用的直流焊机。3、弧焊逆变器 a、工作原理：三相50Hz交流网电 整流器整流 滤波器滤波 大功率开关电子元件 中频交流

4、电（kHz10kHz级）输出整流器电抗器滤波焊接直流电b、优点：高效节能，质量轻、体积小，具有良好的动特性和焊接工艺性能。4、综合比较： a、交流焊机结构简单、使用可靠、维修容易、成本低、效率高；电弧稳定性差，功率因素低。 b、弧焊发电机落后淘汰的工艺设备。 c、直流焊机制造方便、价格低、空载损耗小、噪声低。 d、弧焊逆变器高效节能、体积小、功率因素高、焊接性能好。是目前理想的焊接设备。但是产品质量不过关，船厂很少使用。·常用工具1、 电焊钳夹焊条2、 面罩、护目镜（气焊用）护目3、 保温桶焊条保温4、 焊缝接头尺寸检测器（一般不配用）5、 钢丝刷除锈6、 敲渣锤敲渣第三节 电焊条

5、地位：全国焊条用钢占6080%；焊丝用钢2040%。 作用：电极和焊缝填充料。一、焊条的组成及作用组成：焊芯（金属）及药皮形状：一端1/16裸焊芯，中间为外包药皮、定长、定直径的钢丝，有规定的牌号和化学成分的焊芯，另一端450倒角。焊芯合金中各元素对焊接质量的影响：1、碳（C）：C，强度硬度，塑性；脱氧剂。一般0.1%2、锰（Mn）：Mn强度韧性，有脱氧脱硫作用。一般0.3%0.55%，最高1.7%2.1%3、硅（Si）：作用与C相仿，脱氧更强，易飞溅，越少越好。一般在0.03%以下。4、铬（Cr）：良好的合金元素。但易于氧化，对焊接不利。一般在0.2%以下。5、镍（Ni）：良好的合金元素。低

6、碳钢含镍不利。焊芯要求小于0.03%。6、硫（S）：有害杂质，使钢材产生热脆性。严格控制其含量。0.04%以下。7、磷（P）: 有害杂质，使钢材产生冷脆性。严格控制其含量。0.04%以下。焊芯的分类及牌号:见P21、P22·药皮1、定义 压涂在焊芯表面上的涂料层。2、药皮重量系数K0 药皮与焊芯的重量比（不包括两端）。 K0（g1/g）×100% g1药皮质量 g焊芯质量（有药皮部分）3、药皮的作用 a、机械保护作用 气保护 熔化时生成CO、H2等还原性气体，保护熔池中的金属不被空气中的氧和氮氧化和氮化保证焊接质量。 渣保护 熔渣比金属轻，覆盖在熔滴和熔池表面隔绝空气，保温

7、，有利于熔池中气体排出。 b、冶金处理 去除有害杂质 除去熔池中的O2、H2、S、P等有害杂质。 添加合金元素 在药皮中加入铁合金或纯合金元素，弥补烧损并添加需要的合金元素4、药皮的组成 a、稳弧剂利于引弧、稳弧。 b、造渣剂形成有一定物理、化学性能的熔渣，起机械保护和冶金处理作用。 c、造气剂起气体保护和促进熔滴过渡作用。 d、脱氧剂对熔渣和熔池金属脱氧。e、合金剂为焊缝金属补充必要的合金元素f、稀释剂降低熔渣浓度，增加熔渣流动性。g、粘接剂使药皮牢固地粘结在焊芯上。h、增塑剂为便于将药皮用机械压涂在焊芯上。焊条药皮中的材料大多具备几种功能。二、焊条药皮的类型及焊条的分类 ·焊条药

8、皮的类型 1、钛型：药皮以氧化钛（TiO2含量35%以上）为主要组成物的焊条。电弧稳定，易引弧，熔深浅，易脱渣，飞溅少，外观好。特别适用于薄板。为交直两用焊条。但焊缝金属塑性和抗裂性能较差。 2、钛钙型：药皮中含氧化钛30%以上，碳酸盐矿石（含钙或镁）20%以下的焊条。稳弧性、熔渣流动性良好，熔深一般，脱渣容易，飞溅少，焊纹美观。为交直两用焊条。 3、钛铁矿型：药皮中含30%以上钛铁矿的焊条。熔渣流动性良好，电弧稍强，熔深较深，熔渣覆盖良好，脱渣容易，飞溅一般，焊纹整齐。为交直两用焊条。 4、氧化铁型: 药皮中含有较多氧化铁和锰铁作脱氧剂的焊条。药皮熔化速度快，效率高，电弧稳，再引弧容易，熔深

9、较深。飞溅稍多。但抗裂性较好。适用中厚板平焊。立焊、仰焊操作性差。为交直两用焊条。 5、纤维素型：药皮中含有15%以上有机物和30%氧化钛的焊条。产气量大，电弧强，熔深深，速度快，渣少，脱渣易。特别适用于立焊、仰焊。为交直两用焊条。 6、低氢钠型和低氢钾型：药皮主要由碳酸盐及氟化物等碱性物质组成（也称碱性焊条）。熔渣流动性好，工艺性一般，波纹较高，脱渣较难。质量好。技术要求高。 7、石墨型：药皮中含有较多的石墨，已使焊缝获得较多的游离碳或碳化物。工艺性差，飞溅较多，烟雾大，熔渣极少。只能小电流平焊。 8、盐基型：药皮主要由氯化物和氟化物组成。药皮吸潮性较强，熔点低，熔化速度快。工艺性能较差，电

10、弧要短。熔渣有腐蚀性。适用直流焊机。·焊条的分类 按用途分类：1、结构钢焊条焊缝有一定的力学性能2、钼和铬钼耐热钢焊条适应高温工作3、不锈钢焊条抗腐蚀4、堆焊焊条用于表面堆焊5、低温钢焊条耐低温工作条件6、铸铁焊条焊补或焊接铸铁用7、镍及镍合金焊条用于镍及镍合金焊接，某些焊条也可用于铸铁、不同金属的焊接8、铜及铜合金焊条用于镍及镍合金焊接，某些焊条也可用于铸铁、不同金属的焊接9、铝及铝合金焊条用于铝及铝合金焊接、焊补或堆焊按焊条熔渣特性分类：1、酸性焊条熔渣主要是酸性氧化物（SiO2、TiO2、Fe2O3），药皮中造气剂为有机物。由于脱氧不完全，不能清除焊缝中的S、P等杂质，焊缝金属

11、的力学性能较低。一般用于焊接低碳钢和不太重要的钢结构。 2、碱性焊条熔渣主要是碱性氧化物大理石（CaCO3）、萤石（CaF2）,并含有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂。优点：熔渣脱氧完全，有脱氢剂和合金剂，焊缝金属的力学性能和抗裂性较好，可用于合金钢和重要的碳素结构钢的焊接。·焊条型号的编制方法：1、碳钢焊条E×× ×× E表示焊条 ××最小抗拉强度×10MPa（约100Kg/cm2） ×适用焊接位置“0”、“1”适用平、立、横、仰全位置焊接，“2”适用平焊、平角焊，“4”适用向下立焊。 ×

12、15;表示焊接电流种类及药皮类型。 详见表3-22、低合金钢焊条E×× ××-B3-VWB E×× ××含义与碳钢焊条相同 B3（A、B、C、NM、D、G、M、W）表示熔敷金属化学成分分类代号（详见书26页） VWB表示含有附加化学成分钒、钨、硼3、不锈钢焊条表示方法比较复杂，见书27页。不要死背死记。4、焊条新旧牌号对照表（28页） 此表在今后工作中有用。三、焊条的选用 ·焊条选用依据焊接结构材料的化学成分、力学性能、焊接性能、工作环境要求、结构形状、受力情况和焊接设备等。 ·焊条选用原则1、

13、 满足焊件的力学性能、化学成分的要求。2、 满足焊件的工作条件、使用性能的要求。3、 工艺简单、生产率高、成本低。 ·焊条的检验1、焊接检验使用后判断质量好坏。2、药皮强度检验抛掷检验药皮质量。3、外观检验检查药皮有无损伤、偏心，焊芯有无锈蚀。4、理化检验化学分析和力学试验检验。5、鉴别焊条变质的方法（经验法）。第二节 焊条电弧焊工艺一、焊接接头形式、坡口和焊缝·接头形式 接头用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称接头）。 形式分对接、搭接、角接和T形接头。 ·坡口 坡口根据工艺设计要求，将待焊部位加工成一定形状，装配后构成的沟槽。 开坡口用机械、火焰、电弧加工坡

14、口的过程。 作用保证焊透、提高焊接质量，便于清渣。 坡口形式I形、Y形、X形、带钝边U形（对接）；I形、带钝边的单边V形和K形（角接、T形接头）。具体执行GB/T985-1988 ·焊缝焊件焊接后的结合部分。 焊缝分类： 1、按空间位置分： 平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝 2、按结合方式分： 对接焊缝、角接焊缝、塞焊缝 3、按焊缝连续情况分： 连续焊缝、间断焊缝·焊缝符号:焊接结构设计图纸中标注焊缝形式、焊缝和坡口尺寸等要求，规定使用的符号。·焊缝符号分：基本符号（表1）、辅助符号（表2、表3）、补充符号（表4、表5）、指引线、尺寸符号具体执行GB/T324-19

15、88焊缝符号表示法 （194页）·焊缝符号在图样上的标注：（197页）1、完整的标注包括：基本符号、辅助符号、补充符号、指引线（带箭头）、基准线（虚、实）、尺寸等。2、箭头可指在接头侧或非接头侧（附图-2）。3、箭头线一般指在有坡口的一侧（附图-3）。4、基准线的虚线可以在实线的上面或下面，一般画成水平线，特殊情况也可画成垂直线（附图-4）。5、基本符号标注位置 焊缝在接头的箭头侧，标在实线上； 焊缝在接头的非箭头侧，标在虚线上； 对称焊缝和双面焊缝不画虚线。 6、尺寸符号及标注 尺寸符号（附表-6） 标注方法（198页下面5条及附表-7） 二、焊接工艺参数及选择 ·焊接工

16、艺参数包括:焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。1、 焊条（焊芯）直径根据焊件厚度、接头形式、施焊位置和焊接层数选用。表3-4为一般选用依据。实际应用时适当调整。2、电源和极性一般选用交流，重要部位选用直流反接。 3、焊接电流 根据焊条类型、焊条直径、工件厚度、接头形式、焊接位置和焊接层数等因素综合考虑。过大过小都不行。表3-5为参考数据。 4、焊缝层数 工件较厚，坡口较大时，一般需要多层焊接。层高较大时，塑性较小，较小时效率低。一般不大于4-5mm。 近似计算公式： n=/d 即层数等于焊件厚度与焊条直径之比 5、电压 电弧长、电压高。尽量使用短弧，特别在立焊

17、、仰焊时电弧要短；使用碱性焊条时弧长要短。 6、焊接速度 过大过小都会带来质量问题。常用小参数，大速度。 三、基本操作技术 ·引弧 引燃焊接电弧的过程。 接触引弧发：先接触短路后拉开。 手法：直接引弧法表面不允许有划痕时使用划檫引弧法碱性焊条防止产生气孔用引弧位置起点前约10mm，引燃后适当拉长并迅速移到焊缝的起点。（预热、除气孔） ·运条 焊条相对焊缝所做的运行动作。 运条动作沿焊条轴线的送进； 沿焊缝轴线的移动； 沿焊缝轴线的摆动。运条动作不可分割，必须配合得当，前后一致。不会运条就不会焊接。 运条方法见表3-6（34页），一般采用锯齿型运条法。 ·焊缝连接

18、焊缝前后两段之间的连接。 要求前后过渡均匀，整体一致。 连接方式中间接头12 相背接头12 相向接头12 分段退焊接头21 注意：各种连接方式的操作要领（35页）。 ·收尾（熄弧） 焊缝结束后的熄弧方式。 突然熄弧的缺陷：有弧坑，易引起弧坑裂纹，产生气孔等缺陷。 收尾方法：反复收尾法适用薄板大电流，不适用碱性焊条。 划圈收尾法适用于厚板。 转移收尾法适用于临时停弧时收尾。 四、各种位置焊缝的焊接 不同位置焊缝的焊接难易程度不同，工艺参数和焊接操作技术要求也不同。 ·平焊 （包括平角焊） 是最有利于焊接的空间位置；可以使用较粗焊条和较大焊接电流；工人不易疲劳。只要有可能，都应将其它焊接位置改成平焊。 工艺方案和操作要领： 焊条前倾700-8006mm以下薄板一般不开坡口，焊缝间隙要小，防止烧穿。4-25mm中板，开V形坡口，双面焊。正面焊缝要大于焊件厚度的一半，反面刨缝，清除熔渣、气孔等