焊条电弧焊的基本原理

第2章焊条电弧焊一、基本要求1、了解焊条电弧焊的原理及特点2、掌握常用弧焊电源的类型及对弧焊设备的要求3、了解焊条电弧焊的辅助工具4、掌握焊条电弧焊工艺的特点及工艺参数的选择5、掌握焊条电弧焊的基本操作技术二、重点1、常用弧焊电源的类型及对弧焊设备的要求2、焊条电弧焊工艺的特点及工艺参数的选择3、焊条电弧焊的基本操作技术§2-1焊条电弧焊的原理及特点目的与要求：了解焊条电弧焊的原理和特点及其适用范围。一、焊条电弧焊的基本原理焊条电弧焊通常用英文简称SMAW（ShieldedMetalArcWelding）表示。焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。焊条电弧焊的过程如图所示：气——渣联合保护的熔化焊。二、焊条电弧焊的特点1．焊条电弧焊具有以下优点：（1）操作灵活，适应性强。设备简单，不受焊缝空间位置、接头形式及操作场合的限制。（2）对焊接接头的装配要求低。（3）可焊材料广，常用于低碳钢、低合金结构钢的焊接。2．焊条电弧焊具有以下缺点：（1）生产率低，劳动强度大。（2）焊缝质量依赖性强§2-2焊条电弧焊设备及工具目的与要求：掌握焊条电弧焊设备的种类、性能特点，了解常用工具的选与使用。弧焊工艺要求焊接电源有如下特点：保证引弧容易保证电弧稳定保证焊接规范稳定具有足够宽的焊接规范调节范围一、对焊条电弧焊设备的要求（难点）1、对外特性形状的要求陡降的外特性电源：对负载提供电能的装置弧焊电源是对焊接电弧提供电能的装置电源外特性：电源内部参数一定的情况下，改变负载时，电源输出的电压的稳定值Uy与输出的电流的稳定值Iy之间的关系曲线——Uy=f(Iy)称为电源的外特性直流时，Uy和Iy为平均值，交流电源则为有效值。陡降特性稳定，但短路电流小，不利于引弧，提出外拖特性焊接电源。2、对空载电压的要求交流55～70V直流45～85V•规则：在保证引弧容易和电弧稳定的条件下，采用尽可能低的空载电压。•交流弧焊电源：U0=55~70V•直流弧焊电源：U0=45~85V•一般规定空载电压不得超过100V，特殊情况下，要超过100V，必须具有自动防触电装置。•电源空载电压的要求–保证引弧容易：引弧时，需要焊条或焊丝与工件接触，因两者之间往往存在锈污等杂质，需要高的空载电压击穿接触面，实现导通；电离在初始阶段需要高的电场。–保证电弧稳定燃烧：U0≥(1.8~2.25)Uf–保证电弧的功率稳定性：2.5U0/Uf1.57–经济性：材料多、质量大、效率低–保证人身安全。3、对电流调节特性的要求•电流比较小，空载电压比较低，调节不理想，主要是小电流时，空载电压低，不易引弧和保证电弧稳定燃烧•空载电压不变，依靠调节陡降程度来调节电流，效果比较好。•空载电压随着电流的增大而减小。4、对动特性要求（动态响应特性）•动特性：电弧负载发生变化时，焊接电源输出电压和电流的响应过程。可以用弧焊电源与时间的关系表征，他表明焊接电源对负载的瞬态改变的适应能力。•动特性好：引弧、重新引燃电弧容易、稳定、飞溅少二、常用焊条电弧焊机简介（重点）1、弧焊变压器（交流弧焊机）（BX系列）动铁（芯）式动圈（绕组）式抽头式2、直流弧焊发电机（AX系列）（已淘汰）•直流弧焊发电机•直流弧焊发电机是由一台电动机和一台弧焊发电机组成的机组。•特点：耗电量大，用材料多，噪音。国家规定停止生产该类焊机。3、弧焊整流器（1）硅弧焊整流器（ZXG系列）降压获得下降外特性特性整流改善控制动特性（2）晶闸管式焊整流器（ZX5系列）•主要特点：–动特性好（电磁惯性小）–控制性好（小功率控制大功率）–节能（空载电压低，无机械损耗）–省材料–噪音小–设备复杂4、弧焊逆变器（ZX7系列）•特点：–省料、质量轻、体积小：传统弧焊电源用工频传送电能，而逆变电机使用几千到几万Hz的频率传送电能。制作变压器的用料与频率成反比，因而逆变电机的重量为普通电机的1/5到1/10，体积为原来的1/3左右。–高效节能：变压器处于开关状态，变压器采用铁损小的材料。从而效率高，可达80-90%；主电路有电容，从而功率因数高。★四者的性能特点比较▲补充：弧焊电源的选择与正确使用–改善工艺性能•工作频率高，需要的滤波电感小，电磁惯性小，动特性好•可以进一步逆变三、焊条电弧焊所用工具1、电焊钳（300A、500A）300A和500A两种要求绝缘隔热2、面罩/护目镜3、焊条保温筒低氢型焊条使用4、焊缝尺5、渣锤6、钢丝刷7、气铲、角磨机一、焊接接头形式、坡口和焊缝1、接头形式对接接头：两焊件端面相对平行的街头。T型接头：一焊件表面与另一焊件面构成直角或近似直角的接头。角接街头：两钢板端面构成大于30度小于135度夹角的接头。搭接街头：两钢板部分重叠构成的接头。§2-3焊条电弧焊工艺目的与要求：了解并掌握焊条电弧焊工艺的内容、工艺参数与措施的制定。2、坡口：焊透调熔合比3、焊缝的空间位置其表示法参见GB/T324-1988二、焊接工艺参数及选择（重点、难点）焊接工艺参数的内容；Φ、Ι、U、V……1、焊条直径：2.0、3.2、4.0mm……选择依据：板厚、位置、层数、接头形式（原则：能大则大→效率高）三、焊条电弧焊的基本操作技术1.引弧(1)划擦法---先将焊条对准焊件，再将焊条像划火柴似的在焊件表面轻轻划擦，引燃电弧，然后迅速将焊条提起2-4mm，并使之稳定燃烧。(2)直击法---将焊条末端对准焊件，然后手腕下弯，使焊条轻微碰一下焊件，再迅速将焊条提起2~4mm，引燃电弧后手腕放平，使电弧保持稳定燃烧。这种引弧方法不会使焊件表面划伤，又不受焊件表面大小、形状的限制,所以是在生产中主要采用的引弧方法。但操作不易掌握，需提高熟练程度。2．运条运条是焊接过程中最重要的环节，它直接影响焊缝的外表成形和内在质量。电弧引燃后，一般情况下焊条有三个基本运动：朝熔池方向逐渐送进沿焊接方向逐渐移动横向摆动常用的运条方法：(1)直线形运条法(2)直线往复运条法(3)锯齿形运条法(4)月牙形运条法(5)三角形运条法(6)圆圈形运条法3．焊缝收尾焊缝收尾时，为了不出现尾坑，焊条应停止向前移动，而采用划圈收尾法或反复断弧法等自下而上地慢慢拉断电弧，以保证焊缝尾部成形良好。(1)划圈收尾法---焊条移至焊道的终点时，利用手腕的动作做圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。该方法适用于厚板焊接，用于薄板焊接会有烧穿危险。(2)反复断弧法---焊条移至焊道终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。该方法适用于薄板及大电流焊接，但不适用于碱性焊条，否则会产生气孔。(3)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，引导焊缝边缘的母材坡口内。适用于碱性焊条，在焊条的更换，临时停弧时常用。