焊工工艺学 第四章焊条电弧焊

1、4-1 焊条电弧焊的原理及特点焊条电弧焊的原理及特点4-2焊条电弧焊设备及工具焊条电弧焊设备及工具4-3焊条电弧焊焊接材料焊条电弧焊焊接材料4-4焊条电弧焊工艺焊条电弧焊工艺焊条电弧焊操作示意图4-1 焊条电弧焊的原理及特点焊条电弧焊的原理及特点焊条电弧焊的焊接回路一、焊条电弧焊的原理一、焊条电弧焊的原理焊条电弧焊的原理二、焊条电弧焊的特点及应用二、焊条电弧焊的特点及应用1. 焊条电弧焊的优点焊条电弧焊的优点（1）工艺灵活、适应性强（2）应用范围广（3）易于分散焊接应力和控制焊接变形（4）设备简单、成本较低2. 焊条电弧焊的缺点焊条电弧焊的缺点（1）焊接生产率低、劳动强度大（2）焊缝质量依赖性

2、强由于采用手工操作，焊缝质量主要靠焊工的操作技术和经验来保证，所以，焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技术及现场发挥，甚至焊工的精神状态也会影响焊缝质量。4-2焊条电弧焊设备及工具焊条电弧焊设备及工具一、对弧焊电源的要求一、对弧焊电源的要求1. 对弧焊电源外特性的要求对弧焊电源外特性的要求弧焊电源外特性与电弧静特性的关系1-下降外特性2-平外特性 3-上升外特性4-电弧静特性不同下降度的外特性曲线对焊接电流的影响2. 对弧焊电源空载电压的要求对弧焊电源空载电压的要求3. 对弧焊电源稳态短路电流的要求对弧焊电源稳态短路电流的要求4. 对弧焊电源调节特性的要求对弧焊电源调节特性的要求5. 对弧焊

3、电源动特性的要求对弧焊电源动特性的要求二、弧焊电源的分类及型号二、弧焊电源的分类及型号1. 弧焊电源的分类及特点弧焊电源的分类及特点（1）交流弧焊电源(弧焊变压器)具有结构简单、易造易修、成本低、效率高、磁偏吹小、噪声小、效率高等优点， 但电弧稳定性较差，功率因数较低。（2）直流弧焊电源直流弧焊电源有直流弧焊发电机和弧焊整流器两种。典型弧焊变压器的结构及其电流调节典型弧焊变压器的结构及其电流调节直流弧焊发电机虽然坚固耐用，电弧燃烧稳定，但损耗较大、效率低、噪声大、成本高、质量大、维修难。弧焊整流器具有制造方便、价格低、空载损耗小、电弧稳定和噪声小等优点。具有高效、节能、质量轻、体积小、功率因数

4、高和焊接性能好等独特的优点。2. 弧焊电源的型号及技术参数弧焊电源的型号及技术参数（1）弧焊电源的型号弧焊电源型号的各项编排次序（2）弧焊电源的技术参数1）额定值额定值即对焊接电源规定的使用限额，如额定电压、额定电流和额定功率等。2）负载持续率负载持续率是指弧焊电源负载的时间与整个工作时间周期的百分率。用公式表示如下：负载持续率=（弧焊电源负载时间/选定的工作时间周期）100三、常用焊条电弧焊电源三、常用焊条电弧焊电源1. 弧焊变压器弧焊变压器（1）BX3 -300型弧焊变压器BX3-300型弧焊变压器BX3-300 型弧焊变压器的结构1-手柄2-调节丝杆3-铁心（2）BX1-315型弧焊变压

5、器BX3-315型弧焊变压器) 外形) 电路结构焊接电流调节2. 弧焊整流器弧焊整流器（1）硅弧焊整流器硅弧焊整流器的组成（2）晶闸管弧焊整流器3. 弧焊逆变器弧焊逆变器将直流电变换成交流电称为逆变，实现这种变换的装置叫逆变器。ZX7400型弧焊逆变器弧焊逆变器原理图四、焊条电弧焊其他设备和工具四、焊条电弧焊其他设备和工具1. 焊钳和面罩焊钳和面罩（1）焊钳焊条电弧焊的焊接工具及辅助工具焊条电弧焊的焊接工具及辅助工具（2）面罩焊接面罩) 手持式) 头盔式) 光控面罩2. 焊条保温筒和焊缝检验尺焊条保温筒和焊缝检验尺（1）焊条保温筒（2）焊缝检验尺焊缝检验尺3. 常用焊接手工工具常用焊接手工工具

6、4-3焊条电弧焊焊接材料焊条电弧焊焊接材料一、焊条的组成及作用一、焊条的组成及作用焊条的组成夹持端药皮焊芯引弧端焊条组成、作用以及药皮分类焊条组成、作用以及药皮分类1. 焊芯焊芯（1）焊芯的作用焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能； 二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。（2）焊芯的牌号2. 药皮药皮压涂在焊芯表面上的涂料层称为药皮。（1）焊条药皮的作用1）机械保护作用2）冶金处理渗合金作用3）改善焊接工艺性能（2）焊条药皮的组成（3）焊条药皮的类型二、焊条的工艺性能二、焊条的工艺性能1. 焊接电弧的稳定性2. 焊缝成形性3. 全位置焊接性4. 脱渣性5

7、. 飞溅三、焊条的分类三、焊条的分类1. 焊条的分类方法焊条的分类方法2. 酸性焊条和碱性焊条酸性焊条和碱性焊条四、焊条的型号及牌号四、焊条的型号及牌号1. 碳钢焊条和低合金钢焊条型号碳钢焊条和低合金钢焊条型号（1）字母“E” 表示焊条；前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为10MPa；第三位数字表示焊条的焊接位置，“0” 及“1” 表示焊条适用于全位置焊接，“2” 表示焊条只适用于平焊及平角焊，“4” 表示焊条适用于向下立焊；第三位数字和第四位数字组合时，表示焊接电流种类及药皮类型。（2）低合金钢焊条还附有后缀字母为熔敷金属的化学成分分类代号。2. 不锈钢焊条型号不锈钢焊条型号3.

8、焊条牌号焊条牌号（1）结构钢焊条牌号汉字“结（J）”表示结构钢焊条；第一、二位数字表示熔敷金属抗拉强度等级；第三位数字表示药皮类型和电流种类。结422（J422）：表示熔敷金属抗拉强度最小值为420 Mpa，药皮类型为钛钙型，交、直流两用的结构钢焊条。（2）钼和铬钼耐热钢焊条牌号（3）不锈钢焊条牌号（4）低温钢焊条牌号汉字“温（W）”表示低温钢焊条；第一、二位数字表示低温钢焊条工作温度等级，第三位数字表示药皮类型和电流种类。温707（W707）：表示工作温度等级为-70； 药皮类型为低氢钠型，直流反接的低温钢焊条。4. 焊条型号与牌号的对照焊条型号与牌号的对照（1）常用碳钢焊条的型号与牌号对照

9、（2）常用低合金钢焊条的型号与牌号对照（3）常用不锈钢焊条的型号与牌号对照五、焊条的选用及管理五、焊条的选用及管理1. 焊条的选用原则焊条的选用原则（1）低碳钢、中碳钢及低合金钢按焊件的抗拉强度来选用相应强度的焊条，使熔敷金属的抗拉强度与焊件的抗拉强度相等或相近，该原则称为“等强原则”。（2）对于不锈钢、耐热钢、堆焊等焊件选用焊条时，应从保证焊接接头的特殊性能出发，要求焊缝金属化学成分与母材相同或相近。（3）对于强度不同的低碳钢之间、低合金钢高强钢之间及它们之间的异种钢焊接，要求焊缝或接头的强度、塑性和韧性都不能低于母材中的最低值，故一般根据强度等级较低的钢材来选用相应的焊条。（4）重要焊缝选

10、用碱性焊条。（5）在满足性能的前提下尽量选用酸性焊条。2. 焊条的管理焊条的管理焊条的使用及烘干焊条的使用及烘干（1）焊条验收对于制造锅炉、压力容器等重要焊件的焊条，焊前必须进行验收，也称复验。（2）焊条保管、领用、发放焊条实行三级管理：一级库管理、二级库管理、焊工焊接时管理。一级、二级库内的焊条要按其型号、牌号、规格分门别类堆放。放在离地面、离墙面300mm 以上的木架上。（3）焊条烘干焊条红外线烘烤箱4-4焊条电弧焊工艺焊条电弧焊工艺一、焊条电弧焊焊接参数一、焊条电弧焊焊接参数焊接参数是指焊接时为保证焊接质量而选定的各物理量的总称。1. 焊条直径焊条直径（1）焊件的厚度（2）焊缝位置在板厚

11、相同的条件下，焊接平焊缝用的焊条直径应比其他位置的大一些，立焊最大直径不超过5mm，仰焊、横焊最大直径不超过4mm。（3）焊接层次为了防止根部焊不透，对多层焊的第一层焊道，应采用直径较小的焊条进行焊接，以后各层可以根据焊件厚度，选用较大直径的焊条。（4）接头形式搭接接头、 形接头因不存在全焊透问题，所以应选用较大的焊条直径以提高生产率。焊接接头形式及焊缝形式焊接接头形式及焊缝形式2 . 电源种类和极性电源种类和极性（1）电源种类采用交流电源焊接时， 电弧稳定性差。采用直流电源焊接时，电弧稳定，飞溅少，但电弧磁偏吹较交流电源严重。 低氢钠型焊条稳弧性差，通常必须采用直流电源。用小电流焊接薄板时，

12、也常用直流电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。焊条电弧焊引弧焊条电弧焊引弧（2）极性极性是指在直流电弧焊或电弧切割时焊件的极性。直流电弧焊正接与反接) 直流电弧焊的正接) 直流电弧焊的反接3. 焊接电流焊接电流焊接时，流经焊接回路的电流称为焊接电流，焊接电流的大小直接影响焊接质量和焊接生产率。（1）焊条直径焊条直径越大，熔化焊条所需要的电弧热量越多， 焊接电流也越大。Ih （35 55）d式中 Ih 焊接电流（A）； d焊条直径（mm）。（2）焊缝位置在相同焊条直径的条件下， 焊接平焊缝时，由于运条和控制熔池中的熔化金属都比较容易，因此可以选择较大的电流进行焊接。但在其他位置焊接时，为了避免

13、熔化金属从熔池中流出，要使熔池尽可能小些，通常，立焊、横焊的焊接电流比平焊的焊接电流小10 15，仰焊的焊接电流比平焊的焊接电流小15 20。（3）焊条类型当其他条件相同时，碱性焊条使用的焊接电流应比酸性焊条小10 15，否则焊缝中易形成气孔。不锈钢焊条使用的焊接电流应比碳钢焊条小15 20。（4）焊接层次焊接打底层，特别是单面焊双面成形时，为保证背面焊缝质量，常使用较小的焊接电流；焊接填充层时，为提高效率，保证熔合良好，常使用较大的焊接电流；焊接盖面层时，为防止咬边和保证焊缝成形，使用的焊接电流应比焊接填充层稍小些。4. 电弧电压电弧电压在焊接过程中，电弧不宜过长， 电弧过长会出现下列几种不

14、良现象：（1）电弧燃烧不稳定，易摆动，电弧热能分散，飞溅增多，造成金属和电能的浪费。（2）焊缝厚度小，容易产生咬边、未焊透、焊缝表面高低不平、焊波不均匀等缺欠。（3）对熔化金属的保护差，空气中的氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝产生气孔的可能性增加，焊缝金属的力学性能降低。5. 焊接速度焊接速度单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度，焊接速度应该均匀、适当，既要保证焊透又要保证不烧穿，同时还要使焊缝宽度和高度符合图样设计要求。焊接速度直接影响焊接生产率，所以，应该在保证焊缝质量的基础上，采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以保证在获得焊缝的高低和宽窄一致的条件下，提高焊

15、接生产率。6. 焊接层数焊接层数多层焊和多层多道焊) 多层焊) 多层多道焊二、焊条电弧焊堆焊工艺二、焊条电弧焊堆焊工艺1. 堆焊及其特点堆焊及其特点堆焊是用焊接的方法将具有一定性能的材料堆敷在焊件表面上的一种工艺过程。焊条电弧堆焊的特点是方便灵活、成本低、设备简单，但生产率较低，劳动条件差，只适用于小批量中小型零件的堆焊。2. 堆焊工艺特点堆焊工艺特点（1）堆焊前。必须清除尽堆焊表面的杂物、油脂等。（2）焊前须对工件预热和焊后缓冷，预热温度一般为100 300。（3）堆焊时。必须根据不同要求选用不同的焊条。（4）为了使各焊道间紧密连接，堆焊第二条焊道时，必须熔化第一条焊道宽度的1/3 1/2。（5）多层堆焊时，第二层焊道的堆焊方向应与第一层互成90，为了使热量分散，还应注意堆焊顺序。各堆焊层的排列方向堆焊顺序（