現代焊接技師培訓

現代焊接２００年第期總第期

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焊工之友

本刊連續幾期刊出的「現代焊接技師培訓」在讀者中引起較大反響，深受企業生產第一線的技術工人好評。「千軍易得，一將難求」仍是當今人才市場的真實寫照。目前，中、高技能人才供需平衡的矛盾，技能人才的嚴重短缺已引起全社會的高度重視。

據悉，國家將在高階技工學校和技師學院實行預備技師培養考核制度，以培養企業急需的新技師；不少地方**紛紛出台對中、高技能人才的培養、鼓勵政策。各地職工技能比賽規格不斷攀公升，地方**不斷加大鼓勵政策的力度等。對上述資訊感到欣慰的同時，我們也堅信，隨著各行各業對「首席技師」、「首席工人」關注度的提公升和政策的傾斜，製造業中技能人才短缺的問題將逐步得到解決。

本刊將培養合格的高階現代焊接技師視為我們的社會責任，希望更多的技術人員成為焊接生產第一線能征善戰的尖兵。

現代焊接技師培訓

(四)（續上期）２２．１

熔化焊接

２２焊接方法的分類及應用是什麼？先使被連線的構件表面區域性加熱熔化成液體，然後冷卻結晶成一體的方法稱為熔化焊接。為了實現熔化焊接，關鍵是要乙個能量集中、溫度足夠高的區域性加熱熱源。

按照熱源形式不同，熔化焊接基本方法分為氣焊（以氧乙炔或其他可燃氣體燃燒火焰為熱源）、鋁熱焊（以鋁熱劑放熱反應熱為熱源）、電弧焊（以氣體導電時產生的熱為熱源）、電阻點、縫焊（以焊件本身通電時電阻熱為熱源）、電渣焊（以熔渣導電時電阻熱為熱源）、電子束焊（以高速運動的電子流為電源）、雷射焊（以單色光子流為熱源）等若干種。

其次，為了防止區域性熔化的高溫焊縫金屬因跟空氣接觸而造成成分、效能的惡化，熔化焊接過程一般都必須採取有效地隔離空氣的保護措施，其基本形式是真空、氣相和渣相保護三種。因此，保護形式常常是區分熔化焊接方法的另乙個特徵。例如，熔化焊接方法中最重

要的電弧焊方法就可按保護方法不同分為埋弧焊、氣電焊等多種。此外，電弧焊方法還按電極特徵分為熔化電極和非熔化電極兩大類。利用加壓、摩擦、擴散等物理作用克服兩個連線表面的不平度，除去（擠走）氧化膜及其他汙染物，使兩個連線表面上的原子相互接近到晶格距離，從而在固態條件下實現的連線統稱為固相焊接。

固相焊接時通常都必須加壓，因此通常這類加壓的焊接方法也稱為壓焊。為了使固相焊接容易實現，固相焊接大都在加壓同時伴隨加熱措施，但加熱溫度通常都遠低於焊件的熔點。因此，固相焊接一般都無需保護措施（擴散焊等除外）。

按照加熱方法不同固相焊接的基本方法有冷壓焊（不採取加熱措施的壓焊）、摩擦焊、超聲波焊、**焊、鍛焊、擴散焊、電阻對焊、閃光對焊等若干種。

應該注意的是，通常所指的電阻焊都可稱為壓焊（焊接過程中都要加壓），

２２．２

固相焊接

即屬於固相焊接。但有些電阻焊（點焊、滾焊）接頭形成過程伴隨有熔化結晶過程，則屬於熔化焊接。利用某些熔點低於被連線構件材料熔點的熔化金屬（釺料）作連線的媒介物在連線介面上的流散浸潤作用，然後冷卻結晶形成結合面的方法稱為釺焊方法。

顯然，釺焊過程也必須採取加熱（以使釺料熔化，但母材不熔化）和保護措施（以使熔化的釺料不跟空氣接觸）。按照熱源和保護條件的不同，釺焊方法分為火焰釺焊（以氧乙炔燃燒火焰為熱源）、真空或充氣感應釺焊（以高頻感應電流的電阻熱為熱源）、電阻爐釺焊（以電阻爐輻射熱為熱源）、鹽浴釺焊（以高溫鹽浴為熱源）等若干種。

表６列出了各焊接方法的主要應用範圍。

影響焊接電弧穩定的因素，除操作技術不熟練外，大致有以下幾個方面：

焊接電源的

特性和種類都會影響電弧的穩定性。焊

２２．３釺焊

２３．１

焊接電源的影響。２３影響焊接電弧穩定的因素有哪些？

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厚度／ｍｍ

材料鑄鐵△△△

△△△△

△接電弧需要乙個特殊的電源（電焊機）向它供電，否則根本不能產生穩定的電弧。故電焊機效能的好壞將直接影響電弧的穩定性。

直流電比交流電穩定性好。交流電

弧穩定性差的原因是交流電的電流和電

壓每秒鐘有１００次經過零點，同時改變

方向，易造成電弧瞬時熄滅、熱量減

少，使電子發射和電離度減小，引起電

弧不穩。直流電不存在上述問題，所以

比交流電的穩定性好。故穩定性差的鹼

性低氫型焊條，必須採用直流電才能焊

接。此外，供電網路電壓太低，造成焊

接電源空載電壓過低，會減弱陰極電子

發射和氣體介質的電離，使電弧穩定性

下降，甚至引弧困難。

同樣，電流過小時，也會使電弧不

穩。藥皮中含有

易電離的元素如鉀、鈉、鈣等，它們的

化合物越多，電弧的穩定性越好；相反

含有難於電離的物質如氟的化合物越多，

電弧穩定性越差。

引起飛濺的原因有：

２４．１熔池內的氣體自熔池中逸出；

２４．２熔滴內部氣體膨脹而使熔滴**；

２４．３電弧作用力使熔滴偏離中心；

２４．４在短路過渡時，電弧重新引燃。

各種原因引起的飛濺如圖２７所示。

２３．２焊條藥皮的影響。

２４引起飛濺的原因有哪些？

（ａ）（ｂ）

（ｃ）（ｄ）

（ａ）氣體逸出；（ｂ）熔滴**；

（ｃ）電弧力；（ｄ）電弧再燃。

圖２７飛濺發生形態及其原因

影響飛濺大小的因素很多：熔渣黏

度增大、焊接電流大、藥皮中水分過多、

電弧過長、焊條偏心等都能引起飛濺的

增加。此外，在直流電源時極性如不適

合飛濺也增大，如低氫鈉型焊條正接時

注：有△表示被推薦。

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比反接飛濺大；交流焊比直流焊時飛濺大。熔滴過渡形態、電弧的穩定性對飛濺也有很大影響。鈦鈣型焊條電弧燃燒穩定，熔滴以細顆粒過渡為主，飛濺較小。

低氫型焊條電弧穩定性差，熔滴以大顆粒短路過渡為主，飛濺較大。為了獲得穩定的焊接過程，即穩定的焊絲熔化、熔滴過渡、母材熔化和冷卻結晶過程，首先必須依據焊件實際情況（材質、板厚、接頭形式及焊接位置等）正確選擇電弧焊過程引數。特別是決定焊縫輸入能量的三個主要能量引數，即焊接電流ｉ、電弧電壓ｕ、焊接速度ｖｗ。

但是，怎樣使選定的引數在實際焊接過程中保持恆定不變，卻是保證焊縫成形和內在質量的乙個更關鍵的問題。例如，在普通結構鋼埋弧焊生產中，要求ｉ和ｕ的波動分別不能超過±２５ａ￣５０ａ和２ｖ，否則就難以保證滿意的焊縫成形和內在質量。在氣體保護電弧焊接中，這個要求往往更為嚴格。

電弧過程的穩定狀態，即電弧焊過程兩個最主要能量引數ｉ和ｕ的穩定值是由電源外特性和電弧靜特性曲線交點決定的（見圖２８中ｏ點）。因此，會對ｉ和ｕ的穩定值產生影響的外界干擾因素將**於以下兩個方面。

２５如何保持焊接過程的穩定性？焊接過程有哪些外部干擾？人、機械自動調節的原理是什麼？

±±２５．１使電弧靜特性發生變化的外界

干擾。２５．２

使電源外特性發生變化的外界

干擾。它將使電弧穩定工作點沿電源外特性發生波動（見圖２８中ｏ移動至ｏ），電弧靜特性是由弧長、弧柱氣體成分和電極條件等決定的，因此這方面的外界干擾有：２５．１．１

送絲速度不均勻。這是由於焊

絲盤繞時造成的折彎和扭曲，焊絲盤卡死等因素造成的送絲阻力突變或送絲電動機轉速波動引起的。２５．１．２

焊炬相對於焊縫表面距離的波

動。這是由於裝配定位焊道或坡口加工不均勻及環縫焊接時筒體的橢圓形變形等因素使焊縫表面高度有波動而造成的，也可以是因焊接小車導軌等表面不平整或工作台振動等因素引起的。２５．１．３

焊劑、保護氣體、母材和電極

材料成分不均或汙染物引起的弧柱氣體成分及平均電離電壓和弧柱電場強度的波動。它將使穩定工作點沿電弧靜特性發生移動（見圖２８中由ｏ移動至ｏ）。這主要是指弧焊電壓供電網路中負載突變，例如其他電焊機等大容量用電裝置突然接通或切斷造成的網壓突變。

此外，弧焊電源內部元件，例如電阻元件阻值受熱後發生的變化也會造成電源外特性的波動。

以上各種干擾中，弧長的干擾最為突出。這是因為在一般焊接電弧中，弧長的數值僅為幾到十幾公釐，弧柱電場強度根據電極材料和保護條件不同為１０ｖ

ｃｍ￣４０ｖｃｍ。這就是說，弧長只要有１￣２ｍｍ的變化，電弧電壓就會有明顯的變化。同時，弧長發生１￣２ｍｍ數量級的變化將是很容易的。因此怎樣避免弧長的干擾在電弧焊中就最早引起人們的

１２－１－１重視。在手工電弧焊操作中焊工都知道必須用眼睛觀測電弧，當遇到弧長干擾時隨即調整焊把送進量，以保持理想的電弧長度和熔池狀態，這就是一種人工調節作用（見圖２９）。它是依靠焊工的肉眼和其他感覺器官對電弧和熔池的觀測，大腦的分析比較（想一想弧長和熔池狀況是否合適），然後指揮手臂調整運條動作來完成的。

離開這種人工調節作用，手工電弧焊的質量是無法保證的。以機械代替手工送進焊條和移動電弧的機械化電弧焊方法出現以後，人們從一開始就認識到必須有響應的自動調節作用來取代上述人工調節作用，否則，遇到弧長等干擾時就不能保證電弧過程的穩定性。由此可見，自動調節是機械化電弧焊中必須包含的內容。

此外，在自動電弧焊中焊接及送絲速度的穩定性還可能受到拖動系統的負載和網壓波動等因素的干擾，對此也需採取相應的調節措施以保證拖動電機轉速的穩定。

還應該指出的是在實際電弧焊接產生中，焊接規範引數的選擇是應以焊件實際條件，特別是板厚和坡口尺寸為前提的。假如板厚和坡口等條件是均勻不變的，那麼只要保證ｉ、ｕ、ｖｗ等引數恆定不變，就能獲得穩定的焊縫成形質量。目前生產中廣泛應用的自動電弧焊，都是採用這種過程引數恆值自動調節方法實現。

ｏｏ２ｏｏ１ｕ

ｉ圖２８電弧靜態工作點的波動

手電弧眼

腦圖２９手工電弧焊中的人工調節系統

（未完待續）

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