第2章 焊条电弧焊2.1 概述2.2 焊条电弧焊设备2.3 焊条2.4 焊条电弧焊工艺2.1 概述2.1.1 焊条电弧焊的基本原理2.1.2 焊条电弧焊的特点及应用2.1.1 焊条电弧焊的基本原理图2-1 焊条电弧焊示意图1—焊芯 2—药皮 3、9—保护气体 4—熔滴5—焊件 6—熔池 7—焊缝 8—焊渣2.1.2 焊条电弧焊的特点及应用焊条电弧焊操作灵活方便,对焊接头装配要求较低,适应性强,可达性好,不受场地和焊接位置的限制,尤其适于结构形伏复杂、零件小、短焊缝和不规则焊缝的焊接,如导管内的接头、板和型钢内复杂组件的接头等。焊条电弧焊所使用的设备也相对比较简单,成本较低,操作灵活,便于掌握,维修方便。焊条电弧焊不需要辅助气体防护,适用于大多数工业用的金属和合金的焊接。2.2 焊条电弧焊设备1.焊接电源2.焊钳3.面罩与护目玻璃4.焊条保温筒2.2 焊条电弧焊设备图2-2 焊条电弧焊基本装置示意图1.焊接电源焊条电弧焊常用的焊接电源有弧焊变压器、弧焊发电机、磁放大器式弧焊整流器以及晶闸管弧焊整流器、弧焊逆变电源等。焊条电弧焊既可以采用直流焊接,也可以采用交流焊接,甚至可采用脉冲焊接。无论使用哪一种电源,电源都应当具有下降外特性,最好是陡降的外特性。选择焊条电弧焊电源应主要考虑以下因素:①所要求的焊接电流的种类;②弧焊电源的功率;③工作条件和节能要求等。2.焊钳图2-3 焊钳的构造1—钳口 2—固定销 3—弯臂罩壳 4—弯臂 5—直柄 6—弹簧7—胶木手柄 8—焊接电缆固定处3.面罩与护目玻璃面罩是防止焊接时的飞溅、弧光及其他辐射对焊接操作人员面部和颈部损伤的一种遮蔽工具。有手持式和头盔式两种,对面罩的要求是质轻、坚韧、绝缘性和耐热性好。面罩正面安装有护目滤光片,即护目玻璃,起减弱弧光强度,过滤红外线和紫外线以保护焊工眼睛的作用。护目玻璃有各种颜色,从人眼对颜色的适应性考虑,以墨绿、蓝绿和黄褐色为好。颜色有深浅之分,应根据焊接电流大小和焊接
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以及焊工的年龄与视力情况选用。现已发展的一种光电式镜片,它是利用光电转换原理制成的新型护目滤光片。起弧前是透明的,起弧后迅速变黑,起滤光作用。这样可以观察焊接操作全过程,杜绝电弧“灼眼”和消除因盲目引弧而产生的焊接缺陷。4.焊条保温筒焊条保温筒有立式和卧式两种,是焊工焊接操作现场必备的辅具,装载已烘干的焊条。将已烘干的焊条放在保温筒内供现场使用,可以起到防粘泥土、防潮、防雨淋等作用,能够避免焊接过程中焊条药皮的含水率上升。一个焊条保温筒通常可装焊条2.5~5kg,温度一般在100~450℃之间,能维持焊条药皮含水率不超过0.4%。2.3 焊条2.3.1 焊条的组成及分类2.3.2 焊条的选用2.3.1 焊条的组成及分类焊条是焊条电弧焊的焊接材料,它由焊芯和药皮(涂层)组成,如图2-1所示。焊条电弧焊时,焊芯与焊件之间产生电弧并熔化为焊缝的填充金属。焊芯既是电极,又是填充金属。用于焊芯的专用的金属丝(称焊丝)分为碳素结构钢、低合金结构钢和不锈钢。焊条药皮是矿石粉末、铁合金粉、有机物和化工制品等原料按一定比例配制后压涂在焊芯
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面上的一层涂层。焊芯的成分直接影响着熔敷金属的成分和性能。焊条药皮则在熔化或分解后产生气体和熔渣,隔绝空气,防止熔滴和熔池金属与空气接触。通过药皮内的合金化元素和熔渣进行脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金等焊接冶金反应,并保证电弧容易引燃并稳定地连续燃烧,减少飞溅,改善熔滴过渡和焊缝成形等,改善焊接工艺性能。2.3.2 焊条的选用表2-1 焊条选用的一般原则2.3.2 焊条的选用表2-1 焊条选用的一般原则2.3.2 焊条的选用表2-2 常用钢号焊接推荐选用的焊条2.3.2 焊条的选用表2-2 常用钢号焊接推荐选用的焊条2.3.2 焊条的选用表2-3 不同钢号焊接推荐选用的焊条2.4 焊条电弧焊工艺2.4.1 焊前准备2.4.2 焊接参数的选择2.4.1 焊前准备1.焊接接头形式2.坡口准备1.焊接接头形式(1)对接接头 这是两工件端面相对平行的接头,是在焊接结构中常采用的接头形式。(2)角接接头 这是两焊件端面间构成大于30°,小于135°夹角的接头。(3)T形接头 这是一焊件端面与另一焊件端面构成直角或近似直角的接头。(4)搭接接头 这是两焊件部分重叠构成的接头。(5)卷边接头 这是指焊件端部预先卷边的接头,如图2-9所示。(1)对接接头 表2-4 两板厚度差允许范围(1)对接接头 图2-4 对接接头a)I形 b)V形 c)X形 d)U形 e)双U形(2)角接接头 图2-6 角接接头a)I形 b)V形 c)单边V形 d)X形(3)T形接头 图2-7 T形接头a)I形 b)双I形 c)单边V形(4)搭接接头 图2-8 搭接接头a)不开坡口 b)圆孔内塞焊 c)长孔内角焊(5)卷边接头 图2-9 卷边接头2.坡口准备焊件开坡口,一是为了使电弧能深入到焊缝根部,保证根部焊透,便于清除焊渣,获得较好的焊缝成形;二是为调节焊件和填充金属在焊缝中的熔合比。坡口角度的大小将影响焊缝金属的化学成分和焊接接头质量。通常是随板厚的增加,坡口角度减小。钝边的作用是保证根部焊缝既能焊透,又不被烧穿。间隙的作用是保证根部焊透。选择坡口形状时,主要考虑以下因素:尽量提高生产率、减少焊条消耗量;焊接可达性要好,保证根部焊透;坡口形状易加工;焊接受形要小。一般同样厚度的接头,采用X形坡口比V形坡口节省焊条,焊后变形小;采用U形和双U形坡口又比V形和X形坡口好,但加工困难,主要用于较重要的焊接结构。选择坡口加工方法时,应根据工件的尺寸、形状及现场具体条件而定。目前常用的加工方法有剪切(适于I形坡口)、气割(适于V形、X形、Y形、K形等坡口)、刨边(适于直边任何形式的坡口,且尺寸精度较高)、车削(主要适于管子的坡口加工)和碳弧气刨(常用于清理焊根时的坡口加工)。2.4.2 焊接参数的选择1.焊条直径的选择2.焊接电流的选择3.电弧电压和焊接速度的选择4.焊接层数的确定5.焊条和电源的选择1.焊条直径的选择(1)焊件厚度 焊件厚度大,应选择直径较大的焊条。(2)焊缝位置 平焊时的焊条直径应比其他位置大些;立焊、仰焊、横焊时焊条直径要小些。(3)焊接层数 一般多层焊时,为防止产生未焊透,在焊第一层焊道时应选用较小焊条直径,以后各层尽可能选用大直径焊条。表2-5 根据焊件厚度选择焊条直径2.焊接电流的选择表2-6 焊条直径与经验系数的关系焊接电流是焊接的关键参数,它对焊接质量和生产效率有较大影响。电流过大,易使药皮发红、脱落,同时还会造成焊缝咬边、烧穿等缺陷;电流过小,易产生未焊透、夹渣等缺陷。3.电弧电压和焊接速度的选择焊条电弧焊时,电弧电压和焊接速度的选择一般无原则规定,可由具体情况灵活掌握,在保证质量的前提下应尽量采用短弧焊和较大焊接速度。弧长一般控制在1~4mm,电弧电压控制在16~25V,焊接速度控制在6~8m/h。4.焊接层数的确定焊件厚度较大时常采用多层焊,每层的厚度往往根据经验选择,一般认为等于焊条直径的0.8~1.2倍时效果最好。对于低碳钢和强度等级低的低合金高强度结构钢,每层焊缝的厚度对焊缝质量影响不大,而对质量要求高的焊缝,每层厚度尽量不大于4~5mm。5.焊条和电源的选择表2-7 焊条电弧焊适用的焊接参数5.焊条和电源的选择表2-7 焊条电弧焊适用的焊接参数5.焊条和电源的选择表2-7 焊条电弧焊适用的焊接参数5.焊条和电源的选择表2-7 焊条电弧焊适用的焊接参数5.焊条和电源的选择表2-7 焊条电弧焊适用的焊接参数