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对电弧焊操作原理及应用的论述
对焊条电弧焊的操作原理及应用的论述
焊条电弧焊是指用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法，利用电弧放电产生的 热量加热熔化焊条和工件以获得新的结晶组织的牢固焊接接头的工艺方法，在焊接 过程中，药皮不断熔化而生成气体及熔渣，形成保护气氛，隔离大气对熔化金属的 有害作用。焊芯也在电弧热的作用下不断熔化，形成熔滴进入熔池，冷却后形成焊 缝的填充金属，是目前生产中应用最多、最普遍的一种金属焊接方法。
一、焊条电弧焊主要设备和常用工具：
(1) 、弧焊电源
弧焊电源是焊条电弧焊的主要设备。电源的外特性、动特性直接影响着焊接过 程的稳定性和焊接质量的优劣。焊条电弧焊最理想的外特性是具有垂降带外拖的外 特性。而电源的空载电压则是为了保证引弧容易和电弧功率的稳定，在满足弧焊工 艺需要的前提下，尽可能采用较低的空载电压。弧电焊电源还应具有适应焊接电流 和电弧电压瞬间变化的练好的动态特性。
(2) 、电焊钳
电焊钳是用以来夹持焊条、传导电流的专用工具，有3A、5A等规格，电 焊钳要求具有良好的绝缘性能与隔热性能，还要保证更换焊条安全方便，操作灵 活。
(3) 、防护面罩和护目镜
防护面罩和护目镜是防止焊接飞溅、焊接弧光及高温对焊工面部及颈部灼伤的 一种专用工具。防护面罩要耐燃或不燃的绝缘材料制
成，要能遮住焊工的整个面部。
(4) 、焊条保温桶
焊条保温桶用于盛放焊条，防止焊条吸潮。如果使用低氢型焊条焊接时，焊条 必须先进烘箱焙烘，取出后放入保温桶内，在到焊接现场时逐根取出使用。
(5) 、电砂轮机和钢丝刷
电砂轮机和钢丝刷是用来清除工件表面的铁锈、油污等氧化物，或清除以前的 焊渣等。
除以上焊接工具外还应根据焊件的具体情况来决定焊件工具的选择。
二、焊条电弧焊的优缺点：
焊条电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。焊条电弧焊具有设备简单、易于维 修、操作灵活、成本低等优点，同时也会产生生产率低，焊接质量受到外界条件影 响等不足。
(1) 、操作灵活。
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 头等形式的焊接，尤其适用于条件复杂的施工现场、复杂结构、不规则形状的构件 和单件、非定型结构的制造。
(2) 、装配要求比较低。
焊条电弧焊的焊接过程是由焊工手工来控制的，可以根据需要随时调整电弧和 焊接参数，以保证焊缝的均匀熔透，对焊接接头的装配精度要求比较低。
(3) 、适用面比较广。
焊条电弧焊适用于低碳钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、低温钢、铸铁等 多种黑色金属的焊接，还广泛适用于铜合金、镍合金等有色金属材料的焊接。
(4) 、焊接生产率低。
焊条电弧焊与其他电弧焊相比，焊工的劳动强度比较大，劳动条件比较差，频 繁地更换焊条以及清渣等，降低了熔敷速度，因此焊接生产率低。
(5) 、人为因素影响焊接质量。
焊工的操作技能及现场发挥，甚至焊工的精神状态直接影响焊接过程，因而影 响焊缝质量。
三、焊条电弧焊的工艺
(1) 、焊条电弧焊焊接接头、坡、焊缝形式选择
焊条电弧焊按照焊接接头形式分为对接接头、T形接头、角接接头、搭接接
头、十字接头、端接接头和卷边街头等。选择接头形式时，主要根据结构特点、受 力条件和加工成本等多方面的因素来选择。对接接头具有应力集中程度小，即使产 生应力也易于消除等优点，应用最多。T形接头和十字接头焊缝只能承受较小的剪 切应力，因此仅作为联系焊缝。搭接接头对装配要求不高，也易于装配，但接头承 受能力低，一般用在不重要的结构中。端接接头和卷边接头适用于薄板的焊接。
(2) 、坡
坡是根据工艺的需要，在工件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽。可采 用机加工、火焰或电弧等方法加工坡。开坡是为了保证电弧熔透焊缝根部，便 于清渣，已获得良好的焊缝成形；同时坡还能起到调节母材金属和填充金属熔合 比的作用。对接接头是焊接结构中最常见的接头形式。根据板厚不同，对接接头常 用的坡形式有I形、V形、X形、U形、双。形、K形、Y形等。
(3) 、焊缝
焊缝分类方法很多，常见的几种形式如下:按空间位置可分为平焊缝、横焊
缝、立焊缝、及仰焊缝四种形式;按焊缝断续情况可分为连续焊缝和间断焊缝两种 形式。
四、焊条电弧焊的焊接工艺
焊条电弧焊的焊接工艺参数很多，其中对焊接质量影响比较大的有: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。焊接工艺参
数选择的正确与否，直接影响着焊缝形状、外观尺寸等，同时也直接影响焊接质量 和生产率，因此必须选择合适的焊接工艺参数。
(1) 、焊条直径
焊条直径是指焊芯金属的直径。焊条直径一般根据工件的厚度来选择，同时还 要考虑接头形式、施焊位置和焊接层数等。对于重要的焊接结构，还要考虑焊接热 输入的要求。
在板厚相同的条件下，平焊位置的焊接所选用的焊条直径应比其他位置焊接选 用的焊条直径大一些，立焊、横焊和仰焊应选用较细的
焊条;第一层焊道应选用小直径焊条焊接，以后各层可以根据工件厚度，选用 较大直径的焊条。
(2) 、电源种类和极性的选择
焊条电弧焊一般采用直流电焊接，电弧稳定、飞溅少。低氢型焊条稳弧性差， 必须采用直流弧焊电源。用小电流焊接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比 较容易，电弧比较稳定。用交流电焊接时，电弧稳定性差。
用直流电焊接时，分正接和反接，一般根据电弧稳定性和热效率进行选择。
(3) 、焊接电流的选择
选择焊接电流时，应根据焊条类型、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。焊接电流过小会使电弧不稳，造成未焊透、焊渣以 及焊缝成型不良等缺陷;焊接电流过大易产生咬边、焊穿、增加工件变形和金属飞 溅量，也会使焊接接头的组织由于过热而粗大，影响力学性能。所以，焊接时要合 理地选择焊接电流。
在相同焊条直径的条件下，平焊时焊接电流可大些，其他位置焊接电流小些。
在相同条件的情况下，碱性焊条操作工艺性能较差，使用焊接电流一般比酸性 焊条小10%左右。
在保证不焊穿和成形良好的条件下，应尽量采用较大的焊接电流，并适当提高 焊接速度，以提高生产率。
(4) 、焊接层数的选择
在工件厚度较大时，往往需要进行多层焊，否则会使焊缝内部应力集中程度增 大，影响焊缝金属的塑性。因此，对质量要求较高的焊缝，每层厚度最好不大于 4 5mm。
焊接层数主要根据钢板厚度、焊条直径、坡形式和装配间隙等来确定，可以 用工作厚度/焊条直径来估算焊接层数。
电流一定时，焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定，电弧长度越大， 电弧电压越高；电弧长度越短，电弧电压越低。
焊接过程中控制焊接速度，既要保证熔透，又要保证不焊穿，同时还要使焊缝 宽度和余高符合要求。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接速度，以提高焊接生产率。
(5) 、预热
预热是焊接开始前对被焊工件的全部或局部进行适当加热的工艺措施。预热可 以减小焊后的冷却速度，减小焊接应力及变形，可以避免产生冷裂纹。焊后立即对 焊件的全部(或局部)进行加热和保温，使其缓冷的工艺称为后热。后热可避免焊后 形成硬脆组织，并促使扩散氢充分逸出焊缝表面，防止产生焊接裂纹。焊后为改善 接头的显微组织、力学性能或消除焊接残余应力而采取的热处理，称为焊后处理。 焊后热处理可消除工件内的残余应力，促进扩散氢的逸出，稳定焊缝组织及改善力 学性能等。
五、焊条电弧焊的基本技术操作
(1)、引弧
焊条电弧焊开始时，引燃电弧的过程叫引弧。
焊条电弧焊通常采用接触引弧法，即先将焊条与工件接触形成短路，再拉开焊 条引燃电弧。根据操作手法不同又分为：撞击法和划擦法。撞击法是使焊条与工件 表面垂直地接触短路，迅速提起焊条而将电弧引燃的方法，划擦法是将焊条在工件 表面划擦，当电弧引燃后立即将焊条末端与被焊工件表面距离保持约3mm，电弧就 稳定地燃烧的引弧方法。撞击法适合在狭小工作面或不允许工件表面划痕时采用， 而使用碱性焊条时易采用划擦法。引弧的位置应选在焊缝起点前约10mm处。引燃 后将电弧适当拉长并迅速移到焊缝的起点，同时逐渐将电弧长度调到正常范围。重 要的结构往往需增加引弧板。
(2) 、运条
焊接过程中，焊条相对焊缝所做的各种动作的总称称为运条。运条包括沿焊条 轴线的送进、沿焊缝轴线方向的纵向移动和横向摆动三个动作。运条的方法很多， 选用时应根据接头的形式、装配间隙、焊缝的空间位置、焊条直径与性能、焊接电 流及焊工技术水平等方面而定。常用运条方法有直线形、直线往返形、锯齿形、月 牙形、三角形、圆圈形、八字形运条法等。焊接时三个基本动作必须配合得当，以 保证焊接电弧长度稳定、焊速适当而均匀、摆幅前后一致，才能得到外观与尺寸均 合格的焊缝。
(3) 、焊缝的链接
由于受焊条长度的限制，焊缝前后两段出现连接接头是不可避免
的，但焊缝接头应力力求均匀，防止应力集中程度过大。焊缝的连接有以下四 种情况：中间接头、相背接头、相向接头和分段退焊接头。除中间焊缝接头焊接时 可不清理焊渣外，其余接头连接处必须先将焊渣打磨干净再开始焊接。
(4)、收尾
焊缝的收尾是指一条焊缝焊完后熄灭电弧的过程。焊接结束时，电弧熄灭过
慢，容易引起弧坑裂纹;熄弧过快，气体来不及逸出熔池，容易产生气孔或夹渣等 缺陷。常用的收尾方法有：
反复收尾法:焊条移到焊缝终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直至填满 弧坑为止。此方法适用于薄板和大电流焊接时的收尾，不适用于使用碱性焊条焊接 的收尾。
划圈收尾法:焊条移到焊缝终点时，在弧坑处做圆圈运动，知道填满弧坑再拉 断电弧。此方法适用于厚板。
转移收尾法:焊条移到焊缝终点时，在弧坑处稍作停留，将电弧慢慢拉长，引 到焊缝边缘的母材坡内。此方法适用于换焊条或临时停弧时的收尾。
六、焊条电弧焊根据国家相应标准要求，焊接环境应满足一定的要求，施焊环 境若出现下列情况之一而未采取防护措施时，应停止焊接工作：
(1) 焊接环境温度低于相应标准要求时，应采取提高焊接
环境温度的措施才能施焊。
(2) 焊接环境风速达到相应标准限制要求时，应采取防风
棚防护才能施焊。
(3) 钢材的焊接环境相对湿度大于90%，或下雨或下雪，
应采取相应的干燥措施才能施焊。
而对于一些特殊管道钢材采用焊条电弧焊接时应注意的是:耐热钢或低温钢焊 条电弧焊接时，要采取焊前按要求进行预热，优选氢弧焊，保持层间温度等措施。 不锈钢焊条电弧焊接优选氢弧焊打底，电弧焊盖面方法，焊缝背侧充氩保护，在保 证焊透的条件下，尽量采用小电流、短电弧、快速焊和多层、多道焊，并应控制层 间温度。对抗腐蚀性能要求较高的焊缝，与腐蚀性介质接触的焊层部位应最后施 焊。
焊接技术是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术。随着科学技术的发展， 焊接技术越来越受到各行各业的密切关注，并广泛应用于机械、冶金、建筑、桥 梁、船舶、汽车、电力、电子、锅炉和压力容器、航空航天、军工和军事装备等产 业部门。特别是焊条电弧焊技术，由于使用上非常灵活，无论是在焊接车间内，还 是在野外施工现场，应用都非常普遍。焊条电弧焊的工艺灵活，适应性强，热影响 区小，质量好、易于通过工艺调整来控制变形和改善应力、设备简单操作方便的特 性将会继续成为焊接技术中的最重要的一门技术。