手工电弧焊技术介绍和应用

1、手工电弧焊技术介绍和应用一、劳动保护和安全检查第一节 劳动保护和安全检查学习目标：能够正确准备个人劳保用品，并对场地、 设备、工具、夹具进行安全检查。一、劳动保护1。焊接环境中的职业性有危害因素(1)职业性有害因素的种类1）弧光辐射 焊接过程中会产生强烈的弧光，弧光由紫外线、红外线 和可见光组成。2）有毒气体 用碱性焊条焊接时，药皮中的萤石在高温下会产生氟化 氢气体。气焊有色金属时有时也会产生铅、锌等有毒气体。(2)职业性有害因素对人体的伤害1）焊工尘肺 焊工尘肺是指焊工长期吸入超过规定浓度的烟尘或粉尘所引 起的肺组织纤维化的病症，是焊工易患的一种职业病。第一节 劳动保护和安全检查可见光：电磁

2、波谱中波长约在范围内且为肉眼可见的电磁辐射 可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400到700纳米之间，但还有一些人能够感知到波长大约在380到780纳米之间的电磁波。正常视力的人眼对波长约为555纳米的电磁波最为敏感，这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。 第一节 劳动保护和安全检查紫外线：紫外线是电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为1000m。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为(0.75-1)(2.5-3)m之间；中红外线，波长为(2.5-3)(25-40)m之间；远红外线，波

3、长为(25-40)l000m 之间。 第一节 劳动保护和安全检查2）眼睛和皮肤的伤害 弧光中的紫外线可造成对人眼睛的伤害，引起畏光、 眼睛流泪、剧痛等症状，重者可导致电光性眼炎。 紫外线还能烧伤皮肤。眼睛受到强红外线的辐射， 时间过长会引起白内障。3）噪声性耳聋 长期接触噪声可引起噪声性耳聋以及对神经、血光系统的 危害等。 2。劳动保护用品及使用(1)劳动保护用品种类及要求1） 工作服 焊接工作服的种类很多，最常见的事面白帆布工作服。白色 对弧光有反射作用，棉帆布有隔热、耐磨、不易燃烧可防止 烧伤和烫伤等作用。焊接与切割作业的工作服，不能用一般 合成纤维织物制作。2）焊工防护鞋 焊工防护鞋应具

4、有绝缘、抗热、不易燃、耐磨损和防滑的 性能，焊工防护鞋的橡胶鞋底，经经耐电压5000V耐压试 验 ，合格（不击穿）后方能使用。如在易燃易爆场合焊接 时，鞋底不应有鞋钉，以免产生摩擦火星。在有积水的地 面焊接切割时，焊工应穿用经6000V耐压试验合格的防 水橡胶鞋。3）耳塞、耳罩和防噪声盔 国家标准规定工作企业噪声不应超过85dB， 最高不能超过90dB。为了消除和降低噪声， 经常采取隔声、消声、减震等一些列噪声控 制技术。当仍不能降噪声降低到允许标准以 下时，则应采用耳塞、耳罩或防噪声盔等个 人噪声防护用品。(2)劳动保护用品的正确使用1）正确穿戴工作服 穿着工作服时要把衣领和袖子扣扣好，上衣

5、不应系 在工作裤里边，工作服不应有破损、空洞和缝隙， 不允许粘有油脂，或穿着潮湿的工作服。2）使用耳罩时，应先检查外壳有无裂纹和漏气，使用时务必使耳罩软垫 圈与周围皮肤贴合。第一节 劳动保护和安全检查第一节 劳动保护和安全检查二、场地设备及工具、夹具和安全检查1。场地的安全检查(1)焊接场地检查的必要性由于焊接场地不符合安全要求造成火灾、爆炸、触电等事故时有发生，破坏性和危害性很大。要防患于未然，必须对焊接场地进行检查。(2)焊接场地的类型焊接作业场地一般有两类：一类是正常结构产品的焊接场地，如车间等;另一类是现场检修、抢修工作场地。(3)焊接场地检查的内容1）检查焊接场地是否保持必要的通道，

6、且车辆通道宽度不小于3M；人行 通道不小于。2）检查焊工作业面积是否足够，焊工作业面积不应小于4M ；地面应干燥； 工作场地要有良好的自然采光或局部照明，以保证工作面照度达50 100Lx。3）检查焊割场地周围10M范围内，可燃易爆物品是否清除干净。如不能清 除干净，应采取可靠的安全措施如用水喷湿或用防火盖板、湿麻袋、石 棉布等覆盖。放在焊割场地附近的可燃材料需预先采取安全措施以隔绝 火星。2第一节 劳动保护和安全检查2。工具、夹具的安全检查(1)工具、夹具的种类1）工具电焊钳 电焊钳的作用是夹持焊条和传导电流，由上钳、下钳、弯臂、 弹簧、直柄、胶布手柄及固定销等组成，应检查电焊钳的导 电性能

7、，隔热性能，夹持焊条要牢固，装换焊条要方便。电 焊钳的规格有300A和500A两种。面罩和护目镜片 面罩是为防止焊接时的飞溅、弧光及其他辐射对焊工 面部及颈部损伤的一种遮蔽工具，有手持和头盔式两 种。2）夹具为保证焊件尺寸，提高装配效率，防止焊接变形所采用的夹具叫焊接夹具。加紧工具 用来紧固装配零件。常用的有楔口夹板、螺旋弓形夹，带压板 的楔口收紧夹等。撑具 是扩大或撑紧装配件用的一种工具。一般是利用螺钉或正反螺钉来 达到。第一节 劳动保护和安全检查三、焊条电弧焊安全操作规程1.一般情况下的安全操作规程1）焊工在更换焊条时一定要戴电焊手套，不得赤手操作。在带 电情况下，不要将焊钳夹在腋下而去搬

8、动焊件或将电缆线绕 挂在脖颈上。2）焊工推拉闸刀时，要侧身向着电闸，防止电弧火花烧伤面部。3）焊机安装、修理和检查应由电工进行，焊工不得擅自拆修。2.设备的安全检查1.设备安全检查的必要性 焊接工作前，应先检查焊机和工具是否安全可靠，这是防止触电事故 及其他设备事故的非常重要的环节。2.焊条电弧焊施焊前对设备检查的项目1）检查电源的一次、二次绕组绝缘与接地情况。应检查绝缘的可靠性、 接线的正确性、电网电压与电源的铭牌吻合。2）检查电源接地可靠性。3）检查焊接电流调节装置的可靠性。4）检查是否短路。焊钳是否放在被焊工件上。 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

9、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。 手工电弧焊的优点 ）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。）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。）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。）简单方便，设备简单，操作方便。手工电弧焊的缺点）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。）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，

10、烟尘，光辐射和金属蒸汽的危害。）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。 焊接电弧的产生由阴极发出的电子在电

11、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。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。是集中接收电子的微小区域阳极区电场强度比

12、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。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。 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，

13、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、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侧形成偏吹，所以为防止电弧偏吹 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。 铁礠物质引起偏吹 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

14、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，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，电弧燃定，飞溅很小声音也较平静均匀。（

15、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。 各种焊条直径使用电流参考值 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

16、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。焊条的直径用焊芯的直径表示，焊条直径的规格有1.6、2.5、3.2、4、5、6毫米几种，长度200-550毫米不等。而我们实习用焊条直径为毫米，长度为350毫米。药皮的作用容易引弧，保证电弧稳定，在焊接过程中飞溅小。 (2)药皮熔化速度应慢于焊芯熔化速度，以造成喇叭状的套简(套筒长度应小于焊芯直径），有利于熔滴过渡和造成保护气氛； (3)熔渣的比重应小于熔化金属的比重，凝固温度也应稍低于金属凝固温度，渣壳应易脱掉(4)具有掺合金和冶金处理作用(5)适应各种位

17、置的焊接碳钢焊条 第五节 焊条的分类1）根据焊条药皮的性质不同，焊条可 以分为酸性焊条和碱性焊条两大类 2）按焊条的用途不同，焊条可分为结构 钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、耐热钢焊条、低温焊条、堆焊焊条、铜和铜合金、镍和镍合金、铝及铝合金焊条等，其中结构钢焊条应用最广。 酸性焊条的优点 具有优越的焊接工艺性能，易引弧、电弧稳、焊接舒适、易脱渣、焊波成形美观、熔敷效率高、适应范围广等。酸性焊条：（结）J422 (E4303) 碱性焊条：(结) J507(E5015) J 506(E5016) 第六节 碳钢焊条的选用型号 E4303 牌号 J420g (J表示结构钢g表示锅炉钢) 药皮类型 特殊型

18、电源种类 交流或直流主要用途：焊接一般低碳结构钢，特别适合火力发电站碳钢管道的全位置焊接。 平 立 仰 横 型号 E4303 牌号 J422药皮类型 钛钙型电源种类 交流或直流主要用途:焊接较重要的低碳钢结构和同等强度的普通低碳钢 焊接位 置： 全位置焊接 平 立 仰 横 型号 E4314牌号 J422Fe药皮类型 铁粉钛钙型电源种类 交流或直流主要用途：焊接较重要的低碳钢结构的高效率焊条焊接位置：全位置焊接 平 立 仰 横型号 E4320牌号 J424药皮类型 氧化铁型电源种类 交流或直流正接主要用途：焊接较重要低碳钢结构焊接位置： 平 平角焊 钢的牌号由代表屈服强度的字母，屈服强度值，质量

19、等级符号，脱氧方法符号等四部分 符号的规定为：Q-钢材屈服点 （屈服强度）“屈”拼音首位字母；A、B、C、D-分别为质量等级 例如 碳素钢的编号沸腾钢质量等级为A级钢的屈服强度为235MPa表示屈服点 焊条直径与焊件厚度的关系(P31)各种焊条直径使用电流参考值 低碳钢平焊位单面焊双面成型 焊接工艺参数（P35）第七节 焊接方法及运条 (P33) 电弧引燃后，就开始正常的焊接过程，为获得良好的焊缝成形，焊条不断的运动，焊条的运动称为运条。运条是电焊工工操作技术水平的具体表现，焊缝质量的优劣，焊缝成形的好坏，主要由运条来决定。 运条由六个基本运动合成（1）直线云条法 焊接时，焊条不作横向摆动，沿

20、焊接方向作直线型运动。（2）直线往返运条法 焊接时焊条末端沿焊缝的纵向作来回直线运动，如1-4 1-4 直线往返运条 （3）锯齿形云条法 焊接时，焊条末端作据齿形连续摆动及向前移动，并在两边稍停片刻，摆动的目的是为了控制熔化金属的流动和得到必要的焊缝宽度，以获得较好的焊缝成形。如图 1-51-5 锯齿形运条法 P33(4)月牙形运条法 焊接时，焊条末端沿焊接方向作月牙形的左右摆动。 如图1-61-6 月牙形运条法 正三角形运条方法斜三角形运条方法(5)三角形运条 焊接时，焊条末端作连续的三角形运动，并不断向前移动。按摆动方式的不同，这种运条方法又可分为斜三角形和正三角形两种 如图1-7 （6）

21、圆圈 形运条法 焊接时，焊条末端作圆圈形运动并不断前移，如图1-8 1-9划圈收弧法收弧收弧时不仅是熄灭电弧，还要将弧坑填满。收弧一般有以下三种方法：（1）划圈收弧法 焊条焊至焊缝终点时作圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧如图1-9所示。此法适用于厚板收弧，用于薄扳则有烧穿的危险。（2）反复断弧收弧法 焊条焊至焊缝终点时，在弧坑上做数次反复熄弧引弧直到填满弧坑为止，如图2-1所示。此法适用于薄扳和大电流焊接。碱性焊条不宜使用此法，否则易产生气孔。2-1反复断弧收尾法断弧引弧（3）回焊收弧法 焊条移至焊道收尾处即停止，但不熄弧，此时适当改变焊条角度如图2-14所示。焊条由位置1转到位置2，待填满弧

22、坑后再转到位置3，然后慢慢拉断电弧。此法适用于碱性焊条。2-2回焊收 尾法231焊接方法 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。 焊接方法主要以下四种： 平焊、立焊、横焊、仰焊 一、 平 焊（P34）1、平焊位置 焊缝倾角00，焊缝转角900的焊接位置 特点：在焊接的过程中，熔滴过渡的主要方法是自动过渡。焊钳焊接运走方向水平方向钢板对接平焊 1、焊前准备： （1）试件及破口尺寸材料：Q235；试件尺寸； 300mm200mm12mm （2）焊接材料及设备：E4303 BX3-300 角磨机

23、 钢丝刷 （3）焊前清理：将破口及两侧20mm范围内铁锈，油污，氧化物等清理干净，使其露出金属光泽 （4）装配与定位焊： 组对间隙端：开始端3mm终焊端4mm；预留反变形；30-40 错边量：1mm钝边：。（5）操作要点 1）打底焊 打底层的焊接是单面焊接双成形的关键。主要有三个重要环节。即引弧收弧、接头、焊条与焊接前进方向的角度为400500，选用断弧焊-点击穿法 引弧 收弧 接头 2）填充焊 填充焊前因对前一层焊缝仔细清渣，特别是死角处更要清理干净。填充焊的运条手法为月牙形或锯齿形，焊条与焊接前进方向的角度为400-500。填充焊时应注意以下几点：（1）焊条摆动到两侧破口破口处要稍作停留保

24、证两侧有一定的熔深并使填充焊道（2）最后一层的焊缝高低应低于母材约。要注意不能熔化破口两侧的棱边以便于盖面时掌握焊缝宽度。（3）接头方法。（3）盖面焊 盖面层施焊的焊条角度、运条方法及接头方法与填充层相同。但盖面层施焊的焊条摆动的幅度要比填充层 大。摆动时，要注意摆动幅度一致，运条速度均匀同时，注意观察破口两侧的熔化情况，施焊时在破口两侧稍作停顿，以便使焊缝两侧熔合良好，避免产生咬边，已得到优良的盖面焊缝。注意保证熔池边沿不得超过表面破口棱边2mm：否则，焊缝超宽。 低碳钢平焊位单面焊双面成型 接工艺参数上端下端焊接方向二、立 焊 (P113) 立焊位置 焊缝的下倾角为750-800焊缝左右

25、两边夹角为900焊接位置。 特点；熔池金属和熔渣会因为自重下坠，容易分离。但熔池温度过高时，熔池金属又比较容易下滴形成焊瘤。它的过程容易掌握，但也容易产生咬边，焊缝不易焊得平整。 钢板对接立焊1、焊前准备 试件尺寸及要求：（1）试件材料：20g（20号锅炉钢）（2）试件及破口尺寸：300mm200mm12（3）焊接位置：立焊 （4）焊接要求：单面焊接双面成型（5）焊接材料：E4303（J422酸性焊条） （6）焊接设备：BX3-300(弧焊变压器) （7）焊前清理： 将破口及两侧20mm范围内铁锈，油污，氧化物等清理干净，使其露出金属光泽 （8）装配与定位焊：始端为，终端为 采用焊接试件相应的

26、焊条进行定位焊，并在试件破口内两端点焊，焊点长度为10-15mm，将焊点接头端打磨成斜坡 （9）预置反变形量 30-40。（10）错边量。 操作要点及注意事项： （ 1）打底焊 可采用连弧法也可采用断弧法。本实例采用连弧法。 1） 引弧 在定位焊缝上端部引弧，焊条与式扳的下倾角定为7580度与焊缝左右两边夹角为90度当焊至定位焊缝尾部时，应稍作停顿进行预热，将焊条破口根部压一下，在熔池前方打开一个小孔（称熔孔）。此时听见电弧穿过间隙发出清脆的“哗、哗”声，表示根部以熔透。这时，因立即灭弧，以防止熔池温度过高使熔化的铁水下坠，使焊缝正面，背面形成焊瘤。 焊接 运条方法采用 月牙形或锯齿形横向断弧

27、操作方法。弧长因小于焊条直径，电弧过长易产生气孔。这新熔池一部分压在原先的熔敷金属上与母材及原先的熔池形成良好的熔合。如此反复焊接可得到整条焊缝。这就是打底层的“半击穿焊法” 平板对接立焊工艺参数 三 横 焊 (P115) 特点：熔化金属因自重易流到至坡口上，形成未熔合和夹渣的问题。采用多层多道焊能防止熔化金属下坠，然而它的缺点是外观不整齐。 焊条50-60012mm300mm200mm60034mm 钢板对接横焊（1）焊前准备1)试件尺寸及要求： 试件材料16Mn(锰钢)试件尺寸及坡口焊接位置：横焊焊接要求： 单面焊接双面成型2)焊接材料及设备：选用ZX5400型或ZX7400弧焊整流器，采用直流反接焊接材料:E5015 (J507) 3)试件装配 1）装配间隙 ： 始端为，终端为。 2）定位焊 ：采用与焊接试件相应型号焊条进行定位焊，并点焊于试件坡口内两端，焊点长度不 得超过20mm，将焊点接头端打磨成斜坡。 3）预置反变形量: 预置反变形量60 。 4）错边量: 错边量 。 （2）平板对接横焊工艺叁数（3）操作要点及注意事项：可采用连弧或断弧焊。采用四层八道焊接如图5-6所示。 图5-6 平板对接横焊意示图200mm34600正负50 14mm2mm 1）打底焊 A、连弧焊接 再试