金工實習指導
焊工專案一基本知識講解
一、焊條電弧焊的基本原理
焊條電弧焊是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法稱為手工電焊弧焊。手弧焊是以焊條和焊件作為兩個電極，被焊金屬稱為焊件或母材。焊接時因電弧的高溫和吹力作用使焊件區域性熔化。
在被焊金屬上形成乙個橢圓形充滿液體金屬的凹坑，這個凹坑稱為熔池。隨著焊條隨著電弧以適當的弧長和速度在工件上不斷地前移，熔池液態金屬逐步冷卻結晶，形成焊縫。
焊條熔化末端到熔池表面的距離稱為電弧長度。
從焊件表面至熔池底部距離稱為熔透深度；
電弧焊是熔化焊中最基本的焊接方法，它也是在各種焊接方法中應用最普遍的焊接方法，這種方法裝置簡單，靈活方便，尤其適於結構形狀複雜、焊縫短或彎曲的焊件和各種不同空間位置的焊縫焊接。
1、焊條電弧焊的特點
優點 l）使用的裝置比較簡單，**相對便宜並且輕便。焊條電弧焊使用的交流和直流焊機都比較簡單，焊接操作時不需要複雜的輔助裝置，只需配備簡單的輔助工具。
2）不需要輔助氣體防護。焊條不但能提供填充金屬，而且在焊接過程中能夠產生保護熔池和焊接處避免氧化的保護氣體，並且具有較強的抗風能力。
3）操作靈活，適應性強。焊條電弧焊適用於焊接單件或小批量的產品，短的和不規則的、空間任意位置的以及其他不易實現機械化焊接的焊縫。凡焊條能夠達到的地方都能進行焊接。
4）應用範圍廣，適用於大多數工業用的金屬和合金的焊接。
缺點：l）對焊工操作技術要求高，焊工培訓費用大。焊條電弧焊的焊接質量，除靠選用合適的焊條、焊接工藝引數和焊接裝置外，主要靠焊工的操作技術和經驗保證，即焊條電弧焊的焊接質量在一定程度上決定於焊工操作技術。因此必須經常進行焊工培訓，所需要的培訓費用很大。
2）勞動條件差。焊條電弧焊主要靠焊工的手工操作和眼睛觀察完成全過程，焊工的勞動強度大，並且始終處於高溫烘烤和有毒的煙塵環境中，勞動條件比較差，因此要加強勞動保護。
3）生產效率低。焊條電弧焊主要靠手工操作，並且焊接工藝引數選擇範圍較小，另外，焊接時要經常更換焊條，並要經常進行焊道熔渣的清理，與自動焊相比，焊接生產率低。
4）不適於特殊金屬以及薄板的焊接。
2、焊接的定義
焊接是通過加熱或加壓，或兩者並用，並且用或不用填充材料使焊件達到原子結合的一種加工方法。因此，焊接是一種重要的金屬加工工藝。
焊接方法可分為三大類：熔化焊、壓力焊和釺焊。
熔化焊是將焊接接頭加熱至熔化狀態而不加壓力的一類焊接方法，如電弧焊（手工電弧焊、埋弧自動焊等）、氣焊、氣體保護焊、電渣焊和雷射焊等。
壓力焊是對焊件施加壓力，加熱或不加熱的焊接方法，如電阻焊摩擦焊和**焊等。
釺焊是採用熔點比焊件金屬低的釺料，將焊件和釺料加熱到高於釺料的熔點而焊件金屬不熔化，利用毛細管作用使液態釺料填充接頭間隙與母材原子相互擴散的焊接方法，如烙鐵釺焊、火焰釺焊、電阻釺焊等。
圖1-1所示為焊接接頭的組成圖1-2為焊接縫各部分的名稱。
(ab)
圖1-1 熔焊焊接頭的組成 a)對接頭 b)搭接接頭1-熔焊金屬 2-熔合區 3-熱影響區 4-母材
圖1-2 焊縫各部分名稱
焊縫各部分名稱
二、焊條電弧焊的裝置及工具
手弧焊的主要裝置是弧焊機，簡稱為電焊機。電焊機是焊接電弧的電源。電焊機按所提供的焊接電流種類不同可分為交流電焊機和直流電焊機兩類。
1、常用焊條電弧焊機簡介
1）、交流電焊機（弧焊變壓器）
交流電焊機又稱弧焊變壓器，是一種特殊的降壓變壓器，它是由降壓變壓器、阻抗調節器、手柄和焊接電弧等組成。為了使焊接順利進行，這種變壓器電源能按焊接過程的需要而具有如下特點：
為了適應不同材料和板厚的焊接要求，焊接電流能從幾十安培調到幾百安培，並可根據工件的厚度和所用焊條直徑的大小任意調節所需的電流值。電流的調節一般分為兩級：一級是粗調，常用改變輸出線頭的接法（ⅰ位置連線或ⅱ位置連線），從而改變內部線圈的圈數來實現電流大範圍的調節，粗調時應在切斷電源的情況下進行，以防止觸電傷害；另一級是細調，常用改變電焊機內「可動鐵芯」（動鐵芯式）或「可動線圈」（動圈式）的位置來達到所需電流值，細調節的操作是通過旋轉手柄來實現的，當手柄逆時針旋轉時電流值增大，手柄順時針旋轉時電流減小，細調節應在空載狀態下進行。
各種型號的電焊機粗調與細調的範圍，可查閱標牌上的說明。
常用的交流電焊機型號有：bx3～300、bx1～330、bx1～400、bx3～500等。實習中使用的型號有bx1～250，其型號含義如下：
b x 1 250
額定電流的安培數
系列品種序號：1-動鐵芯式（3-動線圈式）
下降特性電源
弧焊變壓器
2）、直流弧焊電源
（1） 直流弧焊發電機
一般由特種直流發電機、調節裝置和指示裝置等組成。按驅動動力的不同，直流弧焊發電機可分為兩種：以電動機驅動的並與發電機組成一體的稱為直流弧焊電動發電機；以柴（汽）油驅動並與發電機組成一體的，稱為直流弧焊柴（汽）油發電機。
它與弧焊整流器相比，製造複雜，雜訊及空載損耗大，效率低，**高；但其抗過載能力強，輸出脈動小，受電網電壓波動的影響小，一般用於鹼性焊條電弧焊。
（2） 弧焊整流器
是由變壓器、整流器及為獲得所需外特性的調節裝置、指示裝置等組成。它把電網交流電經降壓整流後獲得直流電。與直流弧焊發電機相比，它具有製造方便、**低、空載損小、雜訊小等優點。
而且大多數弧焊整流器可以遠距離調節焊接工藝引數，能自動補償電網電壓波動對輸出電壓和電流的影響。它可作為各種弧焊方法的電源。
（3）逆變式弧焊電源
它把單相（或三相）交流電經整流後，由逆變器轉變為幾百至幾萬赫茲的中頻交流電，降壓後輸出交流或直流電。整個過程由電子電路控制，使電源獲得符合要求的外特性和動特性。它具有高效節能、重量輕、體積小、功率因數高等優點，可應用於各種弧焊方法是一種很有前途的普及型弧焊電源
常用的整流弧機型號有zxg～300、zxg～500等，其含義舉例如下：
z x g 300
額定電流的安培數
矽整流式
下降特性電源
弧焊整流器
⑴ 正接法當焊件是厚板時，由於區域性加熱熔化所需的熱量比較多，焊件應接電焊機的正極（陽極）；而電焊條接電焊機的負極（陰極）。這種接法稱為正接法。
⑵ 反接法當焊件不需要強烈加熱時，例如堆焊或對鑄鐵、高碳鋼、有色金屬以及薄板件等，焊件應接負極（陰極），而電焊條接正極（陽極），這種接法稱為反接法。但在使用鹼性焊條時，均採用直流反接法。
三、焊條電弧焊所用其他工具
1、 電焊鉗
焊鉗是夾持焊條和傳導電流進行焊接的工具。焊接對焊鉗有如下要求：①焊鉗必須有良
好的絕緣性，不易發熱②夾持處導電性要好．與焊接電纜連線應簡便可靠，接觸良好；③
在任何角度上都能迅速而牢固的夾持和鬆開不同直徑的焊條；④焊鉗通電後不得與焊件接觸，
以免短路而燒壞焊鉗及焊機。
2、焊接電纜
焊接電纜的作用是傳導電流．對焊接電纜的要求是：①一般要求使用紫銅線，並具有一
定的橫截面積和足夠的導電能力；②要求易彎曲和柔軟性好，便於焊工操作，減輕勞動強躍
③焊接電纜外皮必須完整、柔軟、絕緣性好，以免產生短路而損壞焊機。
3、面罩：
它的作用是保護眼睛和面部，以免弧光的灼傷。
4、輔助用具
焊條電弧焊常用的輔助用具有敲渣錘、鋼絲刷、烘乾箱、焊條保溫桶、角磨機等焊接時焊工必須戴專用手套，穿絕緣鞋戴工作帽，敲渣時戴平光鏡。
四、電焊條
電焊條（簡稱焊條）是塗有藥皮的供手弧焊用的熔化電極。（如下圖）
1.焊條的組成和作用
焊條是由焊芯和藥皮兩部分組成(如上圖)。
⑴ 焊芯
焊芯是焊條內的金屬絲。焊芯是經特殊冶煉的焊條鋼拉拔製成，它與普通鋼材的主要區別在於具有低碳、低硫和低磷。它的作用有兩個：
①起到電極的作用。即傳導電流，產生電弧。
②形成焊縫金屬。焊芯熔化後，其液滴過渡到熔池中作為填充金屬，並與熔化的母材熔合後，經冷凝成為焊縫金屬。
焊條的直徑是焊條規格的主要引數，它是由焊芯的直徑來表示的。常用的焊條直徑有2～6 mm，長度為250～450 mm。一般細直徑的焊條較短，粗焊條則較長。下表是其部分規格。
1-焊芯 2-藥皮 3-焊條夾持端
d-焊條直徑 l-焊條長度
焊條直徑和長度規格
⑵ 藥皮
藥皮是壓塗在焊芯上的塗料層。它是由礦石粉、有機物粉、鐵合金粉和粘結劑等原料按一定比例配製而成。藥皮的主要作用有三個：
① 改善焊條的焊接工藝效能：容易引燃電弧、穩定電弧燃燒，並減少飛濺等。
② 機械保護作用：藥皮熔化後造成氣體和熔渣，隔絕空氣，保護熔池和焊條熔化後形成的熔滴不受空氣的侵入。
③ 冶金處理作用：去除有害元素（氧、氫、硫、磷），新增有用的合金元素，改善焊縫質量。
2、焊條的分類、型號及牌號
⑴ 焊條的分類
焊條的品種繁多，有如下分類方法：
① 按用途進行分類我國現行的新國標按用途分為八大型別：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不鏽鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條及焊絲、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條和鋁及鋁合金焊條。
② 按藥皮熔化成的熔渣化學性質分類將焊條分為酸性焊條和鹼性焊條兩大類。
③ 按焊接工藝及冶金效能要求、焊條的藥皮型別來分類將焊件分為十大類，如氧化鈦型、鈦鈣型、低氫鉀型、低氫鈉型等。
（2）焊條的牌號
焊條牌號是指除焊條國家標準的焊條型號外，考慮到國內各行業對原部標的焊條牌號印象較深。因此仍保留了原焊條分十大類的牌號名稱，其編制方法為：每類電焊條的第乙個大寫漢語特徵字母表示該焊條的類別（相當於國標焊條型號e4303），例如j（或「結」）代表結構鋼焊條
j 42 2
酸性焊條鈦鈣型，交直流兩用（若為1、3、4、5均為酸焊條；
若為6、7均為鹼性焊條）
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