焊条电弧焊课程回顾.ppt

课程回顾,焊接实质焊接分类影响焊接偏吹的原因焊接安全,第二章 焊条电弧焊,第一节 焊条电弧焊的原理及特点,一、焊条电弧焊的基本原理 焊条电弧焊是利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化，从而获得牢固焊接接头的工艺方法。焊接过程中，药皮不断地分解、熔化而生成气体及溶渣，保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域，防止大气对熔化金属的有害污染。焊条芯也在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，组成焊缝的填充金属。,如下图所示 焊接前，把电焊钳和焊件分别接到手工弧焊输出端的两极，焊件为一个电极，焊条为另一个电极。电弧在焊条和焊件之间形成，通过外加电压燃烧。在电弧热作用下，焊件和焊条的焊芯熔化共同形成熔池。在电弧热的作用下，涂敷于焊芯外面的焊条药皮会分解产生CO2、CO、H2等保护气体，阻止空气与熔池的接触。药皮在电弧焊热的作用下，生成熔渣，浮于熔池表面，对其起保护作用，凝固后在焊缝表面结成渣壳。也就是说，焊条电弧焊时，焊接熔池的保护是气体和熔渣的联合保护。液态金属和液态熔渣之间还进行脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金金属等复杂的冶金反应，从而使焊缝金属具有合适的化学成分。,第二节、焊条电弧焊焊接过程,（1）应用范围广焊条电弧焊配用相应的焊条,适合大多数工业用碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁和铜、铝、镍及其合金等绝大多数材质的焊件，应用范围广。,（2）适应性强,焊条电弧焊采用手工操作，灵活方便，能够焊接各种厚度、各种结构形状的工件，可以进行平、横、仰、立各种位置的焊接，特别是维修、返修、装配、及点固焊时，有其他焊接方法所不可替代的优势。,第三节、焊条电弧焊特点,1、焊条电弧焊优点,（3）易操控、要求低焊条电弧焊时，遇到焊接接头装配不规则的地方，焊工可有意识地控制电弧的长度、焊条的角度、焊接的速度等工艺参数，以弥补装配的缺陷，所以焊条电弧焊对焊接接头装配的要求较低。,（4）易控制变形焊条电弧焊时，焊工可以采用对称焊、分段焊、退步焊等焊接技术来控制焊接应力变形。,（5）焊条电弧焊设备结构简单，价格便宜，使用、维护都很方便。,2.焊条电弧焊的缺点,（1）与埋弧自动焊、CO2气体保护焊、氩弧焊等焊接方法相比，焊条电弧焊由于用手操纵焊条，要不断更换焊条。所以焊条电弧焊生产效率较低,焊工劳动强度大。（2）焊条电弧焊主要依赖焊工的操作熟练程度，对焊工的操作技术水平要求较高，因此焊接质量不稳定。（3）焊条电弧焊时，劳动条件差，焊工要承受弧光辐射、有害气体、烟尘和焊接高温等的危害，所以采取必要的保护措施。,第二节 焊条电弧焊设备及工具,设备包括：弧焊电源、焊钳、面罩、焊条保 筒和一些辅助设备。一、对弧焊电源的要求1、对弧焊电源外特性的要求外特性：在其他参数不变的情况下，弧焊电源输 出电压和输出电流之间的关系。弧焊电源外特性的类型：上升、水平、下降,为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定，电源外特性曲线必须和电弧的静特性曲线相交。电源静特性曲线工作阶段为水平，因此只有下降的外特性才能相交。,2、对弧焊电源空载电压的要求（1）保证容易引弧（2）保证电弧功率稳定（3）要有良好的经济性（4）保证人生安全交流空载电压为5570V 直流空载电压为4585V3、对弧焊电源稳态短路电流的要求即输出端短路时的电流 I稳=（1.252.0）I焊,4、对弧焊电源调节特性的要求5、对弧焊电源动特性的要求动特性：弧焊电源对焊接电弧的动态负载所输出 的电流、电压对时间的关系。它表示弧 焊电源对动态负载瞬间变化的能力。,二、弧焊电源的分类及型号,1、弧焊电源的分类及特点弧焊变压器（交流弧焊电源）优点：结构简单、易造易修、成 本低、效率高、磁偏吹小、噪音小。缺点：电弧稳定性差、功率因素 低。,直流弧焊电源（直流弧焊发电机和弧焊整流器）直流弧焊发电机（淘汰）优点：坚固耐用、电弧燃烧稳定缺点：损耗大、效率低、噪音大、成本高、重量大、维修难。,弧焊整流器优点：制造方便、价格低、空载损耗小、电弧 稳定、噪音小。弧焊逆变器优点：高效、节能、重量 轻、体积小、功率 因素高、焊接性能 好。,2、弧焊电源的型号及技术参数弧焊电源的型号大类名称 小类名称 附注特征 系列序号 基本规格 派生代号 改进序号附注特征、系列序号、派生代号、改进序号不用则不表示出来,汉字拼音字母表示,阿拉伯数字表示,大类名称：B弧焊变压器 Z弧焊整流器 A弧焊逆变器小类名称：X 下降特性 P 平特性 D 多特性附注特征：G 硅整流器系列序号：弧焊变压器 1动铁系列 3动圈系列弧焊整流器 1动铁系列 3动圈系列 5晶闸管系列 7逆变系列基本规格：额定焊接电流,例：如图ZX5-300表示晶闸管系列的弧焊整流器，具有下降外特性，额定电流为300ABX3-300动圈系列的弧焊变压器，具有下降外特性，额定电流为300A,弧焊电源的技术参数额定值：对焊接电源规定的使用限额负载持续率：弧焊电源负载的时间与整个工作周 期的百分率。负载持续率=(弧焊电源负载的时间/选定的工作时间周期)100%,三、常用焊条电弧焊电源1、弧焊变压器BX3-300型 动铁圈式BX1-315型动铁心式,2、弧焊整流器交流电直流电硅弧焊整流器ZXG-160 ZXG-400晶闸管弧焊整流器ZX5-4003、弧焊逆变器直流电交流电ZX7-400,五、焊条电弧焊其他设备和工具1、焊钳和面罩（1）焊钳 夹持焊条并传导电流以进行焊接 规格：300A 500A,（2）面罩 防止焊接时飞溅、弧光及其他辐射对焊工面部和颈部损伤的一种遮盖工具。形式：手持式 头盔式遮光片：黑玻璃：减弱弧光和过滤 红外线紫外线 型号 7-12白玻璃：保护黑玻璃,2、焊条保温筒和焊缝检验尺（1）焊条保温筒保温焊条，防止受潮,（2）焊缝检验尺,3、常用焊接手工工具,第三节 焊条电弧焊焊接材料,焊条直径：焊芯直径 常用有2、2.5、3.2、4、5、6等焊条分为：酸性焊条和碱性焊条,第三节 焊条电弧焊焊接材料,焊条由焊芯和药皮两部分组成。,1.焊芯,（1）作用：1）作为电极传导电流，产生电弧，维持电弧；2）作为填充材料，与母材金属（焊件金属）熔合在一起，形成焊缝。,制作焊芯用的钢丝，一般都是专门冶炼的焊条钢，铸成钢锭后热轧，然后拉拔到所需要的尺寸。,一、焊条的分类,（2）焊条的直径,焊条的直径为1.6mm、2.0mm、2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm，长度为250450 mm 之间。,焊条的直径即指焊芯的直径。,焊条的种类不同，焊芯也不同。焊芯成分直接影响焊缝金属的化学成分和力学性能，所以对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质的含量更有严格的限制，如硫、磷等。,焊接碳钢及低合金钢条的焊芯，一般都严格限制含碳量，并加入锰、硅等成分。限制含碳的目的是：一方面，含碳量低时钢丝塑性好，焊丝拉拔比较容易；另一方面，可降低还原其他合金元素，主要是为了保证焊缝的综合力学性能，同时对焊接工艺提高性能及去除杂质也有一定的作用。,2.药皮的作用,药皮的组成物有：矿物类（如大理石、氟石等）、铁合金和金属粉类（如锰铁、钛铁等）、有机物类（如木粉、淀粉等）、化工产品类（如钛白粉、水玻璃等）所起的作用有：,焊条药皮原料及作用,二、焊条的分类,按用途分类，国家标准可分为七大类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条和铝及铝合金焊条。其中碳钢焊条使用最为广泛。按药皮熔化后的熔渣特性可分为：酸性焊条和碱性焊条。,a）酸性焊条 酸性焊条药皮中含有较多的二氧化钛、二氧化硅和氧化铁等酸性氧化物和一定数量的碳酸盐等物质。具有良好的焊接工艺性，容易引弧、电弧稳定，飞溅小、脱渣性好，对铁锈、油脂和水分等不易产生气孔，脱渣容易，焊缝美观，可使用交流或直流电源，适合于全位置焊接。应用较为广泛。但酸性焊条氧化性强，合金元素易烧损，脱硫、磷能力也差，因此焊接金属的塑性、韧性和抗裂性能不高，适用于一般低碳钢和相应强度的结构钢的焊接。例：E4303(J422)就是常用的酸性焊条。,b）碱性焊条 碱性焊条药皮的主要成分为大理石、萤石等，并有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂，因此药皮具有足够的脱氧能力。氧化性弱、脱硫、磷能力强，所以焊缝塑性、韧性高，扩散氢含量低、抗裂性能强。可用于焊接合金钢和重要的低碳钢。因此，焊缝接头的力学性能较使用酸性焊条的焊缝要好，但碱性焊条的焊接工艺性较差，仅适于直流弧焊机，对锈、水、油污的敏感性大，焊件易产生气孔，焊接时产生有毒气体和烟尘多，应注意通风。例：E5015（J507）就是常用的碱性焊条。,一、焊条的型号和牌号型号：国家标准规定的各类焊条代号牌号：焊条制造厂对作为产品出厂的焊条规定的 代号,0、1 全位置 2 平焊、平角焊 4 立向下焊,1、碳钢焊条和低合金钢焊条型号碳钢焊条 E XX X X焊条 熔敷金属抗拉强度最小值Mpa 焊条适用位置 药皮类型、电流种类,低合金钢焊条E XX X XXX 熔敷金属化学成分代号 熔敷金属元素焊条 熔敷金属最小抗拉强度 焊条适用位置 药皮类型、电流种类,例：E 50 1 5熔敷金属最小抗拉强度500Mpa 焊条药皮为低氢钠型，用直流反接 焊条适用全位置E 55 1 5-B3-VWB熔敷金属化学成分代号 熔敷金属中含有VWB,2、不锈钢焊条型号E XXX X XX熔敷金属化学成分代号 含碳量 焊接位置、焊条药皮、焊接电流 数字后字母含义,3、焊条牌号汉字拼音 X X X焊条大类 焊条小类 药皮类型和电流种类,结构钢焊条牌号 J X X X 最小抗拉强度值 药皮类型和电流耐热钢焊条 R X X X 熔敷金属主要化学成分 化学成分等级编号,1,不锈钢焊条（与耐热钢焊条类似）A X X X低温用钢焊条 W X X X 焊条工作温度等级,堆焊焊条 D X X X焊条用途、组成或熔敷金属主要成分 不同序号 4、焊条型号与牌号的对照,二、焊条的选用及管理1、焊条的选用原则（1）低碳钢、中碳钢及低合金钢 等强度（2）不锈钢、耐热钢、堆焊焊件 特殊性（3）强度用钢的异种钢焊接 强度低的为原则（4）重要焊缝选用碱性焊条（5）满足性能前提下尽量选用酸性焊条,2、焊条的管理（1）焊条验收（2）焊条保管、领用、发放（3）焊条烘干,焊条管理安全操作1、工作前应检查电气开关及线路，自动装置及烘箱外壳的接地是否完好。2、烘箱附近不准放置易爆物品，并保持周围环境的整洁。3、要经常检查烘箱的蒸气导气阀，以防失效造成事故。4、送焊条进烘箱时，必须切断电源。材料取出后要加强烘箱内检查，以防焊条或杂物 落在发热丝上，造成短路或触电事故。5、在高温烘箱中取焊条时，必须戴好防护用品，防止手臂灼伤。6、自动或半自动焊条除锈时，要防止腐蚀物沾在皮肤上。如沾在皮肤上要立即用清水洗净。7、在使用自动圈丝机时，要集中思想，密切配合。在轧断焊丝时，必须停车进行，防止焊丝头弹击伤人。8、用过后的清洗剂，应妥善保管好。废清洗剂要倒入指定的地方集中处理，不准倒入下水道。9、放工前要做好交接班工作。无人接班时应检查周围环境，切断电源，关闭门窗，门要上锁。,第四节 焊条电弧焊工艺,一、焊条电弧焊工艺参数焊接工艺参数：焊接时为保证焊接质量而选定的 诸物理量的总称。1、焊条直径（1）焊件厚度,（2）焊缝位置（由大到小）平焊 立焊 仰焊、横焊（3）焊接层次多层焊，第一层直径要小（4）接头形式,2、焊接电源种类和极性（1）电源种类交流电源 直流电源（2）电源极性（对直流电而言）直流正接：焊件接电源正极、电极接电源负极直流反接：焊件接电源负极、电极接电源正极,3、焊接电流（1）焊条直径焊条直径越大，焊接电流越大Ih=（35-55）d（2）焊缝位置（由大到小）平焊 立焊、横焊 仰焊,（3）焊条类型碱性焊条 酸性焊条不锈钢焊条 碳钢焊条（4）焊接层次多层焊第一层焊接电流小,判定电流大小是否合适看飞溅 看焊缝成形看焊条熔化的情况4、电弧电压电弧电压由电弧长度决定电弧长，电压高，电弧短，电压低。,电弧过长容易出现的不良现象（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、未焊头等缺陷。（3）对熔化金属的保护差，焊缝产生气孔的可能性增加，焊缝金属的力学性能降低。焊接时尽量使用短弧焊接，相应的电弧电压为16V-25V，一般认为短弧是焊条直径的0.51.0倍,5、焊接速度焊接速度应该均匀适当，保证焊缝焊透而不焊穿6、焊接层数多层焊每层厚度最好不大于45mm，但又不能太小每层厚度（n）=（0.81.2）d也可如下估算：n=/d,二、焊条电弧焊工艺措施对焊接性差或较差的1、预热（1）作用：降低冷却速度，减小淬硬程度，防止裂纹产生，减小焊接应力和变形。（2）预热温度的选择（3）预热方法的选择火焰、工频感应加热、红外线加热加热宽度：大于板厚的5倍,2、后热焊后对焊件的全部或局部进行加热或保温，使其缓冷的工艺。作用：避免形成淬硬组织及使氢逸出焊缝表面。3、焊后热处理焊后为改善接头的组织和性能或消除参与应力而进行的热处理。作用：消除焊接残余应力，软化淬硬部位，改善焊缝和热影响区的组织和性能，提高接头的塑性和韧性，稳定结构尺寸。分类：整体热处理 局部热处理,三、焊条电弧焊工艺1、堆焊及其特点堆焊：用焊接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。目的：焊件表面获得耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔敷金属层。恢复磨损或增加焊件尺寸特点：方便灵活、成本低、设备简单，但生产率低，劳动条件差，只适合小批量生产中小零件。,2、堆焊工艺特点堆焊前，必须清理焊缝表面的杂质和油污。焊前对工件预热，焊后缓冷。更具要求不同选择焊条。堆焊第二道焊缝时，必须熔化第一道焊缝宽度的1/31/2。多层焊时，第一层焊缝与第二层焊缝方向呈90夹角。轴堆焊时，采用纵向对称和横向螺旋形堆焊。堆焊时利用横焊或上坡焊。选用小电流、小电压焊接以减少稀释率。,补充：焊缝符号及其表示方法焊接图是焊接施工所用的工程图样1、组成 基本符号、辅助符号、补充符号、焊缝尺寸符号和引出线（1）指引线（2）基本符号 表示焊缝截面形状的符号 近似于焊缝断面形状符号来表示,1,2,(3)辅助符号表示焊缝表面特征的符号,辅助符号的应用示例 辅助符号表示在基本符号上面,（4）补充符号补充焊缝某些特征的符号,补充符号应用示例 表示在指引线上,（5）焊缝尺寸符号表示焊缝尺寸要求的，需要注明时，才标注,2、符号在图样上的位置（1）箭头线和接头的关系,（2）箭头线的位置 a 箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求 b 但是在标注J形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的工件。,c必要时，允许箭头线弯折一次。(3)基准线 a基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。b基准线一般应与图样的底边相平行，但在特殊条 件下亦可与底边相垂直。,(4)基本符号相对基准线的位置 为了能在图样上确切地表示焊缝的位置，特将基本符号相对基准线的位置作如下规定：a如果焊缝在接头的箭头侧，则将基本符号标在基准线的实线侧，见图(a)；b如果焊缝在接头的非箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧，见图(b)；c标对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚线，见图(c)、(d)。,1,3、实例,1,