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1、手 工 电 弧 焊,兰州电机股份有限公司陈雪松,电弧焊是指利用电弧作为热源的熔焊方法，简称弧焊。用手工操纵焊条，利用焊条与被焊金属工件间产生的电弧热量加热并熔化金属，随后形成焊缝，获得牢固接头的焊接方法称为手工电弧焊。优点：工艺灵活、适应性强:适用于碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢等各种村料的平焊、立焊、横焊、仰焊等各种位置以及不同厚度、结构形状的焊接。它是熔化焊中最通用的一种焊接方法。焊接质量好：与气焊及埋弧焊相比，焊条电弧焊的金相组织细，热影响区小，接头性能好。易于调整：易于通过工艺调整（如对称焊等来控制变形和改善应力。简单方便：设备简单、操作方便。,缺点：要求焊工操作技术高：焊工的操作技术
2、和经验直接影响产品质量的好坏。劳动条件差：焊工在工作时必须手脑并用，精神高度集中，而且还要受到高温烘烤及有毒、烟、尘、光辐射和金属蒸气的危害。生产率低：受焊工体质的影响，焊接工艺参数选择范围较小，故生产率低。,接头和焊缝名称,b）焊缝各部分名称,堆高（余高）,熔宽,熔深,a）焊接接头,热影响区,焊缝,熔合区,母材,电焊机1）交流弧焊机 交流弧焊机是一种特殊的降压变压器，又称弧焊变压器。它将电网输入的交流电变成适宜于电弧焊的交流电。此类焊接电源通过增大主回路电感量来获得下降特性，其中有一种方式是增强变压器本身的漏磁，形成漏磁感抗。弧焊变压器中可调感抗除用以获得下降特性外，还有稳定焊接电弧和调节焊
3、接电流的作用。2）直流弧焊机 常用的直流弧焊机有两类，一类是直流弧焊发电机，它坚固耐用，工作电流稳定，但由于制造成本高，效率低，消耗电能大，噪声大，故用电动机驱动的弧焊发电机已趋于淘汰。另一类是弧焊整流器，其结构相当于在交流弧焊机上加上整流器（如硅整流器），它将交流电变成直流电输出，既弥补了交流电焊机稳定性不好的缺点，又比直流弧焊发电机结构简单，消除了噪音。,直流电焊机,交流电焊机,手工电弧焊接线 焊接前，将焊钳和焊件分别接到弧焊机输出端的两极，并用焊钳夹持焊条。焊条和焊件分别成为两个电极。直流焊机有正反两种接法。,手工电弧焊用焊条、焊钳和面罩,焊条是电焊条的简称，由药皮和焊芯两部分组成。它实
4、际就是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。焊芯是指焊条中被药皮包覆的金属芯。其作用有二：是作为电极，传导电流，产生电弧；是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起组成焊缝金属。手弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的 50 70。焊芯的化学成分将直接影响焊缝质量。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。,焊条钢芯性能、化学成分、规格GB1300-77 已标准化,焊条药皮“作用”非常重要,焊条组成,焊条由焊条芯和药皮组成,焊条的种类及编号焊条的分类 焊条按用途可分为九大类：
5、即:结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝和铝合金焊条、特殊用途焊条，其中应用最广的是结构钢焊条。按药皮性质可分为酸性焊条和碱性焊条两大类。药皮中含有多量酸性氧化物（如 SiO2，TiO2，Fe2 O3）的焊条，称为酸性焊条；药皮中含有多量碱性氧化物（如 CaO，FeO，MnO，Na2 O,MgO）的焊条，称为碱性焊条。药皮类型中前五类为酸性焊条，其余的两类为低氢型焊条，属碱性焊条。,GB5117-85 规定了碳钢焊条的型号，以字母“E”字后加上四位数字表示。例如E 4303 的含义如下：字母“E”表示焊条；前两位数字“43”表示焊缝金属的抗
6、拉强度不小于 420MPa；第三位数字“0”表示全位置焊接；第四位数字“3”表示氧化钛钙型药皮和交、直流两用。焊条牌号是以各类焊条的相应汉字（或汉字拼音的首字母）加上三位数字表示的，例如：结 507（或 J507）的含义如下：汉字“结”（或 J）-表示结构钢焊条；前两位数字“50”-表示焊缝金属抗拉强度不小于 500MPa；第三位数字“7”表示药皮类型是低氧钠型，只适用于直流焊接。,选择电焊条的原则 在生产中，可根据下述原则选择焊条。(1)考虑焊接件的机械性能和化学成分。(2)考虑焊接件的工作条件及使用要求。(3)考虑焊接件几何形状的复杂程度及钢板的 厚度。(4)考虑现场的设备及工艺条件。(5
7、)考虑改善工人的劳动条件、生产率和经济 性等。在保证质量的情况下，尽量使用普通焊条。,电弧焊基本操作引弧,1、引弧方法:（1）直击法:直击法是将焊条垂直于焊件进行碰触，然后迅速将焊条提起并与焊件保持34 mm左右的距离，即可产生电弧。这种引弧方法大多用在焊接处地方狭窄或焊件表面不允许有擦伤的情况下，如图所示。（2）划擦法:将焊条在焊件上轻轻划 擦一下（划擦长度约为20mm），然后与焊件保持34 mm左右 的距离，即可产生电弧，如图 所示。,图4-2 引弧方法,焊条三个基本运动方向 为了确保焊缝质量，选用正确的运条方法对于焊工来说，尤其应该注意。焊条三个基本方向的运动 当电弧引燃后，在焊接 过程
8、中为了得到良好的 焊缝，焊条必须要有三 个基本方向的运动:焊条 朝着熔池方向逐渐下降;焊条沿焊接方向前移;作横向摆动。,常用的运条方法及应用范围 运条方法很多，应根据接头的型式和间隙、焊缝的空间位置、焊条直径与性能、焊接电流及焊工的技术水平等方面来选用合适的运条方法。常用的运条方法有如下几种。直线形运条法要求焊接时保持一定的弧长，并沿焊接主向作直线前进。,直线运条法,直线往复运条法具有焊接速度快、焊缝窄和散热快的特点，所以多用于薄板焊接和接头间隙较大的焊缝。,直线往复运条法,锯齿形运条法操作容易，在实际中应用较广，多用于较厚钢板的焊接、平焊及仰焊的对接接头、立焊的对接和填角焊接头。,锯齿形运条
9、法,月牙形运条法要求焊条末端焊接方向作月牙形的左右摆动。,月牙形运条法,此方法应用范围和锯齿形运条法基本相同，不过其焊出来的焊缝增高量较高，具有较长的保温时间、易使气体析出和熔渣浮到焊缝表面上来的优点。,三角形运条法要求焊条末端作连续三角形运动并不断前移。,三角形运条法,此方法适用于坡口立焊和填角立焊。它的特点是一次能焊出较厚的焊缝断面，焊缝不易产生夹渣，有利于提高生产率。,圆圈形运条法，如图所示，要求焊条末端连续作圆圈运动，并不断前进。,圆圈形运条法,此方法适用于平焊、仰焊位置的填角焊和横焊。它主要能控制熔滴金属不下淌，有助于焊缝成形。,八字形运条法要求焊条末端连续作字形运动，并不断前移。,
10、八字形运条法,此方法的特点是使两个被焊件边缘充分加热，使之熔化均匀，保证焊透，适用于厚板有坡口的对接焊缝。,焊缝的起头 焊缝的起头就是指开始焊接的部分，由于引弧后不可能迅速使这部分金属温度升高。所以起点部分的熔深较浅，焊缝余高较高。为了减少这种现象，可以采用较长的电弧对焊缝的起头处进行必要的预热，然后适当地缩短电弧的长度再转入正常焊接。,焊缝的收弧 焊缝结束时应当拉断电弧，称为收弧。如果收弧时立即拉断电弧则易产生弧坑，引起裂纹及气孔等缺陷，因此，要应用合理的收弧。常用的收弧方法有三种。,画圈收尾法 焊条移至焊道终点时，利用手腕动作使焊条尾端做圆圈运动，直到填满弧坑后再拉断电弧，此法适用厚板焊接
11、，薄板容易烧穿。反复断弧收尾法 焊条移至焊道终点时，反复在弧坑处熄弧-引弧多次，直至填满弧坑，此法适用薄板和大电流焊接，但碱性焊不适合，易出现气孔。回焊收尾法 焊条移至焊道收尾处即停止，但不熄弧，适当改变焊条角度，如右图，由1位置转到2位置，填满弧坑后再转到3位置，然后慢慢拉断电弧，碱性焊条常用此法。,焊道的连接（如图四种方式）尾头相接是以先焊焊道尾部接头的 连接方式，这种接头应用多 头头相接是从先焊焊道起头处续焊接头的连接方式，要求在先焊焊道的起头略前处引弧，并稍微拉长电弧，将电弧拉至起头处，并覆盖其端头，带起头处焊平后再向反向移动。尾尾相接就是后焊焊道从接口的令一端引弧，焊到前焊道的结尾处
12、，焊接速度略慢些，以填满弧坑，然后以较快的焊接速度再向前焊一小段，熄弧。首尾相接是后焊焊道的结尾与先焊焊道的起头相连接，利用结尾时的高温重复熔化先焊焊道的起头处，将焊道焊平后快速收尾。,焊接接头形式 常用焊接接头形式有：对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头等,接头基本形式,坡口形式 焊件较薄时，在焊件接头处只要留出一定的间隙，采用单面焊或双面焊，就可以保证焊透。焊件较厚时，为了保证焊透，焊接前要把焊件的待焊部位加工成为所需的几何形状，即需要开坡口。,对接接头坡口,加工坡口时，通常在焊件厚度方向留有直边，称为钝边，其作用是为了防止烧穿。接头组装时，往往留有间隙，这是为了保证焊透。,各种位置的焊
13、接技术：焊接位置的变化，对操作技术提出了不同的要求，这主要是由于熔化金属的重力作用造成焊缝成形困难。所以，在焊接操作中，只要仔细现察并控制熔池的形状和大小，及时调整焊条角度和运条动作，就能控 制焊缝成形和确保焊接质量，各种焊接位置的焊炸接特点及操作要点如下：,平焊：,对接平焊,搭接接头平角焊,等厚T型接头平角焊,不等厚T型接头平角焊,船形焊,角接接头平焊,平焊焊接特点：熔滴主要依靠重力向熔池过渡；熔池形状和熔池金属易保持；焊接同样板厚金属，平焊位置焊接电流比其他位置大，生产效率高；液态金属和熔渣容易混在一起，特别是焊接角焊缝时，熔渣容易往熔池前部流动造成夹渣；焊接参数和操作不正确时，可能产生未
14、焊透、咬边或焊瘤等缺陷；平板对接焊接时，若焊接参数或焊接顺序选择不当，容易产生焊接变形。,平焊操作要点：1由于焊缝处于水平位置，熔滴主要靠重力过渡，所以根据板厚可以选用较粗的焊条和交大的焊接电流；2最好采用短弧焊接；3焊接时焊条与焊件成4090夹角，控制好电弧长度和运条速度，使熔渣与液态金属分离，防止熔渣向前流动；4板厚在5mm以下，焊接时一般采用型接头，可用3或4直径的焊条，采用短弧法焊接，内面封底焊前，可以不铲除焊根（重要构建除外）；5焊接水平倾斜焊缝时，应采用上坡焊，防止熔渣向熔池熔池前方流动，避免焊缝产生夹渣缺陷；6采用多层多道焊时，应注意选好焊道层数及焊道顺序；,平焊操作要点：7 T
15、型、角接、搭接的平角焊接头。若两板厚度不同，应调整焊条角度，将电弧偏向厚板，使两板受热均匀；8正确选用运条方法 板厚在5mm以下，型接头平焊，采用双面焊时，正面焊缝采用直线形运条方法，熔深应大于2/3；背面焊缝也采用直线形运条，焊接电流应比焊正面焊缝时稍大些，运条速度要快；板厚在5mm以上，开其他破口对接平焊，可采用多层焊或多层道焊，打底焊宜用小直径焊条、小焊接电流，直线运条发焊接，多层焊缝的填充层及盖面层焊缝，根据具体情况分别选用直线形，月牙形、锯齿形运条。多层多道焊时，宜采用直线运条。,平焊操作要点：8正确选用运条方法3 T行接头焊脚尺寸较小时，可选用单层焊，用直线形、斜环形或锯齿形运条方
16、法；焊脚较大时，宜采用多层或多层多道焊，打底焊都采用直线形运条方法、其后各层的焊接可选用斜锯齿形、斜环形运条，多层多道焊宜选用直线形运条方法焊接；4 搭接、角接平角焊时，运条操作与T形接头平角焊运条相似；5船形焊的运条操作与开坡口对接平焊相似。,立焊：立焊的熔池处于垂直面上，施焊方法有两种：一种由下而上施焊；另一种则由上而下施焊。一般采用前者。立焊时，焊条的角度如图所示，同时宜选用较小直径和较小电流短弧焊接，多采用直线往复形运条法和三角形运条法，并一个台阶一个台阶地往上堆积。,图4-6 立 焊,立焊焊接特点：1 熔化金属在重力作用下易向下淌，形成焊瘤、咬边、夹渣等缺陷。焊缝成形不良；2 熔池金
17、属与熔渣易分离；3 T形接头焊缝根部容易产生未焊透；4 焊接过程、熔透过程容易控制；5 焊接生产效率低6 采用短弧焊接,立焊操作要点：1 保持正确的焊条角度；2 选用较小的焊条直径（4mm）和较小的焊接电流（80%85%平焊电流），采用短弧施焊；3 采用正确的运条方法；形对接向上立焊时，可选用直线形、锯齿形、月牙形运条和挑弧法焊接；开其他形式破口对接立焊时，第一层焊缝常选用挑弧法或摆幅不大的月牙形、三角形运条焊接，其后可采用月牙形或锯齿形运条方法；T形接头立焊时，运条操作与开其他坡口对接立焊相似，为防止焊缝两侧产生咬边、根部未焊透，电弧应在焊缝两侧及顶角有适当的停留时间；焊接盖面层时，应根据对
18、焊缝表面的要求选用运条方法，焊缝表面要求稍高的可采用月牙形运条，如只要求焊缝表面平整的可采用锯齿形运条方法。,横焊：横焊时，应选用较小直径的焊条和较小的焊接电流，并采用短弧法及适当的运条法。当焊件厚度小于5mm时，可以不开坡口，宜选用用3.2mm或4mm的焊条，如图所示。当焊件较厚时，应该开坡口，这时应采用多层焊或多道焊的方法，如图所示。,图4-7 立 焊,横焊焊接特点：1 熔化金属受重力作用易向下淌，造成坡口上侧产生咬边缺陷、下侧形成泪滴状焊瘤或未焊透；2 其他形式坡口对接横焊，常选用多层多道施焊法防止熔化金属下淌；3 焊接电流较平焊焊接电流小些,横焊操作要点：1 选用小直径焊条、小焊接电流
19、、短弧操作，能较好地控制熔化金属流淌；2 厚板横焊时，打底焊缝以外的焊缝，宜采用多层多道焊法施焊；3 多层多道焊时，要特别注意控制焊道间的重叠距离，每道叠焊，应在前一道的1/3处开始焊接，以防止焊缝产生凹凸不平；4 根据集体情况，保持适当的焊条角度；5 采用正确的运条方法 形对接横焊时，正面焊缝采用往复直线运条方法较好，稍厚件宜选用直线形或小斜环形运条，背面焊缝选用直线形运条，焊接电流可适当加大；开其他形式坡口对接多层横焊，间隙较小时，可选用直线形运条，间隙较大时，打底层可采用往复直线形运条，其后各层横焊时，可采用斜环形运条，多层多道焊时，宜采用直线形运条。,仰焊：仰焊时，应采用尽可能短的电弧
20、，以使熔滴在很短的时间立即过渡到熔池中，很快与熔池中的熔化金属熔合，促使焊缝的快速凝固。应选用较小直径的焊条，一般为34mm，焊条角度如图所示。,图4-8 立 焊,其他形式坡口对接仰焊,T形接头仰焊,仰焊焊接特点：1 熔化金属因重力作用易下坠，熔滴过渡、焊缝成形较困难；2 熔池金属温度高，熔池尺寸大；3 焊缝正面容易形成焊瘤，背面则会出现内凹缺陷；4 流淌的熔化金属以飞溅扩散，若防护不当，容易造成烫伤事故；5 仰焊比其他位置焊接效率低。,仰焊操作要点：1 为方便熔滴过渡，焊接过程中应采用最短的弧长施焊；2 打底层焊缝应采用小直径焊条和小焊接电流施焊，以避免焊缝两侧产生凹陷和夹渣；3 根据具体情
21、况，选用正确的运条方法 形对接仰焊时，直线形运条方法适用于小间隙焊接，往复直线形运条方法适用于大间隙焊接 开其他形式坡口对接多层仰焊时，打底层焊缝的运条方法，应根据坡口间隙大小，选用直线形或往复形运条方法，其后各层可选用锯齿形或月牙形运条方法，多层多道焊宜采用直线形运条，无论采用哪种运条方法，没一次向熔池过渡的熔化金属量均不宜过多；T形接头仰焊时，焊脚尺寸如果较小，可采用直线形或往复直线形运条方法，由单层焊接完成。焊脚尺寸若较大时，可选用多层焊或多层多道焊施焊，第一层宜采用直线形运条，其后各层可选用斜三角形或斜环形的运条方法。,焊接工艺参数的选用,焊接工艺参数的选择是否合适，直接影响焊缝的质量
22、，右图表示焊接电流和焊接速度对焊缝形状的影响。（1）焊接电流和焊接速度合适，焊缝的形状规则，焊波均匀并成椭圆形，焊缝各部分的尺寸符合要求（图a）。（2）焊接电流太小，电弧不易引燃，燃烧也不稳定，弧声变弱，焊波呈圆形，而且堆高增大，熔宽和熔深都减小（图b）。（3）焊接电流太大，弧声强，飞溅增多，药皮往往变得红热，焊波变尖，熔宽和熔深都增加。焊薄板工件时，有烧穿的可能（图c）。（4）焊接速度太慢，焊波变圆，而且堆高、熔宽和熔深都增加。焊薄板工件时有可能烧穿（图d）。（5）焊接速度太快，焊波变尖，焊缝形状不规则而且堆高、熔宽和熔深都减小（图e）。,焊接电流和焊接速度对焊缝成形的影响,焊条的选择 a、
23、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。,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，
24、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范围，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=(3055)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%。电弧电压 手工电弧焊的电弧电压与电弧长度成正比 焊接速度 焊接过程中焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间内完成的焊缝长度，称为焊接速度。速度过快会造成
25、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。,焊接层数的选定 在焊接厚度较大工件时，往往需要进行多层焊。对于低碳钢和强度等级较低的低合金钢的多层焊时，每层焊缝厚度过大时，对焊缝金属的塑性（主要表现在冷弯上）有不利影响。因此，对质量要求较高的焊缝，每层厚度最好不大于45mm。焊接层数主要根据焊件厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙等来确定，可作如下近似估算：n=/d 式中：n为焊接层数 为焊件厚度（mm）d为焊条直径（mm）,焊接缺陷与防治焊接应力和变形的形成和危害 焊接应力增加结构工作
26、时的应力,降低承载能力，焊接变形影响组装质量,矫正变形增加成本,还要降低塑性。由于焊接是局部加热,在加热和冷却过程中,有一定的刚性约束,加热时金属受压应力,产生塑性压缩变形，在冷却过程中,不能完全自由收缩,也能收缩一些,因此,金属受拉应力并保存下来,这就是焊接残余应力。焊接应力过大的严重后果是焊件（工件）产生裂纹，危害极大，对重要工件焊后应探伤。焊接裂纹与焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有关；和焊缝金属的结晶特点（结晶区间要小）有关；所以焊接中应：合理选材、采取措施减少应力、选用合理的焊接工艺、焊接参数（如：采用碱性焊条、小能量焊接、预热、合理的焊接次序等）,减少和消除焊接应力的措施 1）设计
27、措施:尽量减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉。（采用型材、冲压件等）采用刚度较小的接头。（易变形而减小应力）2）工艺措施:采用合理的焊接顺序，使焊缝收缩较为自由；如下图所示拼板件焊接。（换图）,降低焊接接头的刚度：如采用反变形法降低刚度而减小应力。加热减应区：焊前或焊时在焊件的适当部位加热，使焊缝收缩时的约束减小。焊缝锤击:焊后趁热锤击焊缝使之塑性伸长，以抵消焊缝受热时产生的压缩塑性变形。预热和后热：即焊接前或后对焊件全部或局部进行适当加热。,安 全 操 作 要 点,防止触电,焊前检查焊机接地是否良好，焊钳和电缆的绝缘必须良好，不得赤手接触导电部分，焊接时应站在木垫板上 防止弧光伤害和烫伤 穿好工作服，焊接时戴手套和脚盖，并戴好面罩，隔离焊接场地，防止弧光伤害他人；不要用手去触摸刚焊过的工件；除渣时，注意防止焊渣烫伤脸和眼睛。防止中毒,焊接场地应通风良好或配置通风设备；焊接铝。黄铜、铅及锌时，应配戴口罩。防火，防爆 焊接时，周围不能有易燃易爆物品。保证设备安全 线路各连接点必须紧密接触，防止因松动接触不良而发热；焊钳任何时候都不得放在工作台上，以免短路烧坏焊机；发现焊机或线路发热烫手时，应立即停止工作；操作完毕或检查焊机及电路系统时必须拉闸。,
