电焊操作基本知识

电焊操作基本知识

手工电弧焊（简称手弧焊）是以手工操作的焊条和被焊接的工件做为两个电

极，利用焊条与焊件之间的电弧热量熔化金属进行焊接的方法。

一、手工电弧焊原理

焊接过程：手工电弧焊由焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条、焊件、电弧构成回路，焊接时采用焊条和工件接触引燃电弧，然后提起焊条并保持一定距离，在焊接电源提供合适电弧电压和焊接电流下电弧稳定燃烧，产生高温，焊条和焊件局部加热到融化状态。焊条端部熔化的金属和被熔化的焊件金属熔合在一起，形成熔池。在焊接中，电弧随焊条移动，熔池中的液态金属逐步冷却结晶后便形成焊缝，两焊件被焊接在一起。

在焊接中，焊条的焊芯熔化后以熔滴的形式向熔池过渡，同时焊条涂层产生一定量气体和液态熔渣。产生的气体充满在电弧和熔池周围，隔绝空气。液态熔渣比液态金属密度小，浮在熔池上面，从而起到保护熔池作用。熔池金属冷却凝固时熔渣也随之凝固形成焊渣覆盖在焊缝表面，防止高温的焊缝金属被氧化，并且降低焊缝的冷却速度。在焊接过程中，液态金属与液态熔渣和气体间进行脱氧、去硫、去磷、去氢等复杂的冶金反应，从而使焊缝金属获得合适的化学成分和组织。

二、电弧引燃方法

接触短路引弧法，用于手工电弧焊中，接触短路引弧法的过程见下图。

三、焊接电弧的稳定性

影响焊接稳定性的因素：

1）焊工操作技术：如焊接操作中电弧长度控制不当，将会产生断弧；

2）弧焊电源：

a弧焊电源特性，符合电弧燃烧的要求时，稳定性好，反之则差；

b弧焊电源的种类。直流焊接电源比交流弧焊电源的电弧稳定性好；

c弧焊电源的空载电压。越高引弧越容易，电弧燃烧的稳定性越好，但空载电压过高时对焊工人身安全不利。

3）焊接电流：焊接电流大，电弧温度高，电弧燃烧越稳定；

4）焊条涂层：焊条涂层中含电离电位较低的物质（如钾、钠、钙的氧化物）越多，气体电离程度越好，导电性越强，则电弧燃烧越稳定；

5）电弧长度：电弧长度过短，容易造成短路；过长就会产生剧烈摆动，破坏焊接电弧稳定性，而且飞溅大；

6）焊接表面状况、气流、电弧偏吹等：表面不清洁，气流，大风，电弧偏吹等都会降低电弧燃烧稳定性。

四、电焊条（带有涂层的供手工电弧焊使用的熔化电极）

由焊芯和涂层组成，头部为引弧端，尾部为夹持端，有一段无涂层的裸焊芯，便于焊钳夹持和利于导电，见下图

1）焊芯：被涂层覆盖的金属芯，作用是导电，产生电弧，溶化后做为填充金属与被熔化的母材融合形成焊缝

2）涂层：压涂在焊芯表面上的涂料层称为涂层（又称药皮）

其作用有：保护作用、冶金作用、改善焊接工艺性能

其成分有：稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀释剂、粘结剂以及增塑剂

五、焊接接头、坡口和焊缝

1、焊接接头（用焊接的方法连接的接头叫焊接

接头）

如图所示，焊接接头由三部分组成：焊缝、

熔合区和热影响区焊缝是工件经焊接后形成的

结合部分，通常由熔化的母材和焊材组成。热影

响区是焊接过程中未熔化，但因受焊接热量影响

而发生金相组织和力学性能变化的区域。熔合区

介于焊缝和热影响区中间，是焊缝和母材交接过

渡的区域，它刚好加热到熔点和凝

固温度区间，处于半熔化状态的部分。

2、焊接接头的形式

焊接接头的形式很多，其基本形式可分为四种：对接接头、角接接头、搭接接头和T型接头，如图。其他类型的接头有十字接头、端接接头、斜对接接头、卷边接头、套管接头锁底对接接头等

（1）对接接头：两焊件表面构成大于或等于135度，小于或等于180度夹角的接头称为对接接头，它是各种焊接结构中采用最多的一种接头形式。对接接头的盈利集中相对较小，能承受较大载荷。

（2）角接接头：两焊件表面间构成大于30度，小于135度的接头称为角接接头，这种接头承载能力很差，一般用于不重要的焊接结构或箱形物体上。

（3）搭接接头：两焊件部分重叠放置构成的接头称搭接接头。搭接接头应力分布不均匀，承载能力较低，但是由于搭接接头焊前准备和装配工作简单，焊后横向收缩量也较小，因此在焊接结构中仍然得到应用。

(4）T型接头：一焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头称T 型接头。其承载能力低，应力分布不均匀，但能承受各个方向力和力矩，在生产中应用也很普遍

3、焊接坡口的形式

根据设计和工艺的需要，在焊件待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽，称为坡口。利用机械、火焰或电弧等方法加工坡口的过程称为开坡口。

坡口的形式很多，基本形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口和U形坡口，如图：

4、焊缝

根据不同的分类方法焊缝具有不同的形式。通常情况下，焊缝是以所在的空间位置，结合形式和焊缝连续情况进行分类的。

根据焊缝所在的空间位置的不同，焊缝可分为平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝四种形式，对相应空间位置的焊缝的焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊，如图：

根据结合形式的不同，焊缝主要分为对接焊缝和角焊缝，另外还有塞焊缝和端接焊缝，下图是对接焊缝各部分名称和角接焊缝各部分名称

三、焊接工艺参数的选用

1、焊条的选择

a、焊条型号的选择：在焊缝金属中，填充金属约占50%~70%，因此焊条型号对焊缝金属的化学成分和力学性能其重要作用。

b、焊条直径的选择，主要有以下几个因素：

焊件厚度，厚度越大，焊条直径越大；

焊缝位置，相同的板厚，平焊缝焊条直径要大些，立焊缝最大不超过5mm，仰焊、横焊焊条最大直径不超过4mm，这样形成较小熔池，减少熔化金属下淌。

焊接层数，多层焊道焊接时，第一层应选用直径较小的焊条，一般为2.5mm 或3.2mm的焊条，这是因为第一层焊条直径过大时，焊条不能深入坡口根部而造成电弧过长，产生未焊透缺陷。

下表是焊条直径与焊件厚度的关系

2、焊接电流的选择

焊接电流是手工电弧焊中最重要的参数。影响焊接电流大小的因素很多，如焊条直径，焊条型号，涂层类型、焊接厚度、接头形式、焊接位置、和焊道、焊层等，但主要是焊条直径、焊接位置和焊道、焊层。

a、焊条直径与焊接电流的关系

焊条直径越大，熔化焊条所需热量越多，所需焊接电流越大。每种直径的焊条都有一个合适的焊接电流围，如图

焊接电流还可以根据下面的经验计算公式进行计算：

I=(35~55)d

式中：I为焊接电流d为焊条直径

b、焊接位置：在其他焊接条件相同情况下，平焊位置可选择偏大的焊接电流，横焊、立焊、仰焊的焊接电流应小些，约小10%~20%。

3、焊接速度

焊接过程中焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间完成的焊缝长度，称为焊接速度。速度过快会造成行风变窄，高低不平，形成未焊透，熔合不良等缺陷；如过慢则热量输入多，热影响区变宽，接头晶粒组大，力学性能降低，焊接变形加大，速度应根据具体情况保持均匀适当。

各种位置焊接操作

1）引弧（手工电弧焊时引燃电弧的过程称为引弧）

常用的引弧方式有划擦引弧法和直击引弧法，如图：