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| 焊条电弧焊工艺 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 来源：中国切割机网|中国切割设备网 添加人：root 添加时间：2008-8-14 21:12:56 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
焊条电弧焊的接头型式与坡口尺寸取决于焊件的结构和板厚，接头的力学性能和冶金性能的要求，以及施工条件等。焊条电弧焊的接头主要有对接接头、T形接头、角接接头和搭接接头四种。
（1）对接接头
对接接头是最常见的一种接头形式，按照坡口形式的不同，可分为I形对接接头（不开坡口）、V形坡口接头、U形坡口接头、X形坡口接头和双U形坡口接头等。一般厚度在6mm以下，采用不开坡口而留一定间隙的双面焊；中等厚度及大厚度构件的对接焊，为了保证焊透，必须开坡口。V形坡口便于加工，但焊后构件容易发生变形；X形坡口由于焊缝截面对称，焊后工件的变形及内应力比V形坡口小，在相同板厚条件下，X形坡口比V形坡口要减少1/2填充金属量。U形及双U形坡口，焊缝填充金属量更少，焊后变形也很小，但这种坡口加工困难，一般用于重要结构。
（2）T形接头
根据焊件厚度和承载情况，T形接头可分为不开坡口，单边V形坡口和K形坡口等几种形式。T形接头焊缝大多数情况只能承受较小剪切应力或仅作为非承载焊缝，因此厚度在30mm以下可以不开坡口。对于要求载荷的T形接头，为了保证焊透，应根据工件厚度、接头强度及焊后变形的要求来确定所开坡口形式。
（3）角接接头
根据坡口形式不同，角接接头分为不开坡口、V形坡口、K形坡口及卷边等几种形式。通常厚度在2mm以下角接接头，可采用卷边型式；厚度在2～8mm以下角接接头，往往不开坡口；大厚度而又必须焊透的角接接头及重要构件角接头，则应开坡口，坡口形式同样要根据工件厚度、结构形式及承载情况而定。
（4）搭接接头
搭接接头对装配要求不高，也易于装配，但接头承载能力低，一般用在不重要的结构中。搭接接头分为不开坡口搭接和塞焊两种型式。不开坡口搭接一般用于厚度在12mm以下的钢板，搭接部分长度为3～5δ（δ为板厚）
2焊条电弧焊工艺参数选择
焊接工艺参数（焊接规范）是指焊接时为保证焊接质量而选定的各项参数（如焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊接线能量等）的总称。选择正确焊接工艺参数，对提高焊接质量和生产效率非常重要。在前面章节中已经介绍了焊条型号、焊接电源种类及极性的选择，这里就不再介绍，下面主要介绍其它几种焊接工艺参数的选择。
（1）焊条直径
焊条直径可根据焊件厚度、接头型式、焊缝位置、焊道层次等因素进行选择。焊件厚度越大，可选用的焊条直径越大；T形接头比对接接头的焊条直径大，而立焊、仰焊及横焊比平焊时所选用焊条直径应小些，一般立焊焊条最大直径不超过5mm，横焊、仰焊不超过4mm；多层焊的第一层焊缝选用细焊条。焊条直径与厚度的关系见表2-6。
表2-6 焊条直径与焊件厚度的关系
（2）焊接电流
图2-13 焊接电流对焊缝外形的影响 焊接电流是焊条电弧焊中最重要的一个工艺参数，它的大小直接影响焊接质量及焊缝成形。当焊接电流过大时，焊缝厚度和余高增加，焊缝宽度减少，且有可能造成咬边、烧穿等缺陷；当焊接电流过小时，焊缝窄而高，熔池浅，熔合不良，会产生未焊透、夹渣等缺陷。如图2-13所示。选择焊接电流大小时，要考虑焊条类型、焊条直径、焊件厚度以及接头型式、焊缝位置、焊道层次等因素。其中最主要焊条直径、焊接位置和焊道层次三大因素。 ①焊条直径 焊条直径越大，焊接电流就越大，如表2-7所示。
表2-7 焊条直径与焊接电流的关系
②焊接位置 较厚板或T形接头和搭接接头以及施焊环境温度低时，焊接电流应大些；平焊位置焊接时，可选择偏大些的焊接电流；横焊和立焊时，焊接电流应比平焊位置电流小10%～15%，仰焊时，焊接电流应比平焊位置电流小10%～20%；角焊缝电流比平位置电流稍大些。
③焊道层次 在多层焊或多层多道焊的打底焊道时，为了保证背面焊道质量和便于操作，应使用较小电流；焊填充焊道时，为了提高效率，可使用较大的焊接电流；盖面焊时，为了防止出现焊接缺陷，应选用稍小电流。
另外，当使用碱性焊条时，比酸性焊条的焊接电流减少10%左右。
（3）电弧电压
电弧电压主要影响焊缝宽度，电弧电压越高，焊缝就越宽，焊缝厚度和余高减少，飞溅增加，焊缝成形不易控制。电弧电压的大小主要取决于电弧长度，电弧长，电弧电压就高；电弧短，电弧电压就低。焊接电弧有长弧与短弧之分，当电弧长度是焊条直径的0.5～1.0倍时，称为短弧；当电弧长度大于焊条直径时，称为长弧。一般在焊接过程中，希望电弧长度始终保持一致且尽量使用短弧焊接。
（4）焊接速度
焊接速度主要取决于焊条的熔化速度和所要求的焊缝尺寸、装配间隙和焊接位置等。当焊接速度太慢时，焊缝高而宽，外形不整齐，易产生焊瘤等缺陷；当焊接速度太快时，焊缝窄而低，易产生未焊透等缺陷。如图2-14所示。在实际操作中，焊工应要把具体情况灵活掌握，以确保焊缝质量和外观尺寸满足要求。
图2-14 焊接速度对焊缝外形的影响
（5）焊接线能量 线能量是指熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量。其计算公式如下：
E＝ = （J/cm）
式中 E—焊接线能量，J/cm；
q—电弧有效功率，J/s；
v—焊接速度，cm/s；
η—电弧有效功率因数；
I—焊接电流，A；
U—焊接电压，V。
焊接线能量会影响焊缝的性能和质量，不同的钢材，焊接线能量最佳范围也不一样，一般通过工艺试验来确定线能量的范围，再根据线能量范围确定焊接工艺参数
（6）焊接层数
当焊件较厚时，要进行多层焊或多层多道焊。多层焊时，后一层焊缝对前一层焊缝有热处理作用，能细化晶粒，提高焊缝接头的塑性。因些对于一些重要结构，焊接层数多些好，每层厚度最好不大于4～5mm。实践经验表明，当每层厚度为焊条直径的0.8～1.2倍时，焊接质量最好，生产效率最高，并且容易操作。
3焊条电弧焊的定位焊
定位焊是指焊前为固定焊件的相对位置进行的焊接操作，俗称点固焊。定位焊所形成的断续而又短小的焊缝称为定位焊缝。在焊接结构的制造过程中，几乎所有零部件均先通过定位焊进行组装，然后再焊成一体，因而定位焊的质量将影响焊缝质量以至整个产品质量，应引起足够的重视。进行定位焊时应主要考虑以下几方面因素：
（1）定位焊焊条
定位焊缝一般作为正式焊缝留在焊接结构中，因而定位焊所用焊条应与正式焊接所用焊条型号相同，不能用受潮、脱皮、不知型号的焊条或者焊条头代替。
（2）定位焊部位
双面焊反面清根的焊缝，尽量将定位焊缝布置在反面；形状对称的构件上，定位焊缝应对称排列；避免在焊件的端部、角度等容易引起应力集中的地方进行定位焊，不能在焊缝交叉处或焊缝方向发生急剧变化的地方进行定位焊，通常至少应离开这些地方50mm。
（3）定位焊缝尺寸
一般根据焊件的厚度来确定定位焊缝的长度、高度和间距。如表2-8所示。 表2-8 定位焊缝参考尺寸 单位：mm
（4）定位焊工艺要求
①定位焊缝短，冷却速度快，因而焊接电流应比正式焊缝电流大10%～15%。
②定位焊起弧和结尾处应圆滑过渡，焊道不能太高，必须保证熔合良好，以防产生未焊透、夹渣等缺陷。
③如定位焊缝开裂，必须将裂纹处的焊缝铲除后重新定位焊。在定位焊后，如出现接口不齐平，应进行校正，然后才能正式焊接。
④尽量避免强制装配，以防在焊接过程中，焊件的定位焊缝或正式焊缝开裂，必要时可增加定位焊缝的长度，并减小定位焊缝的间距，或者采用热处理措施。
4焊条电弧焊基本操作技术
（1）引弧
焊条电弧焊采用接触引弧方法引弧，主要有划擦法和直击法两种。
①划擦法 先将焊条对准引弧处，手腕扭转一下，像划火柴一样使焊条在引弧处轻微划擦约20mm长度，然后提起2～4mm的高度引燃电弧。如图2-15所示。其特点是：容易损伤焊件表面，比较容易掌握，一般适用于碱性焊条。
图2-15 划擦引弧法
图2-16 直击引弧法 ②直击法 先将焊条对准引弧处，手腕下弯，使焊条垂直地轻轻敲击工件，然后提起2～4mm的高度引燃电弧。如图2-16所示。其特点是：引弧点即为焊缝起点，避免损伤焊件表面，但不易掌握，一般适用于酸性焊条或在狭窄地方的焊接。 引弧时，如果焊条粘住焊件，只要将焊条左右摆动几下，就可以脱离焊件，如不能脱离焊件，则应立即使焊钳脱离焊件，待焊条冷却后，用手将其扳掉；如果焊条端部有药皮套筒时，可用戴好手套的手将套筒去掉再引弧。
（2）焊缝的起焊
图2-17 引弧点的选择
焊缝的起焊是指引燃焊接电弧后到正常焊接前的操作。由于开始焊接时焊件温度较低，引弧后不能迅速使这部分金属温度升高，因而在起焊部位往往容易造成气孔、未焊透、焊缝宽度不够以及焊缝较高等缺陷。为了避免这种现象，一般可采用两种方法： 图2-19 运条的基本动作
图2-18 引弧板与引出板 ①正确选择引弧点 应选在离焊缝起点10mm左右的待焊部位上，电弧引燃后移至焊缝起点处，再沿焊接方向进行正常焊接；焊缝连接时，引弧点应选在前段焊缝的弧坑前方10mm处，电弧引燃后移至弧坑处，待填满弧坑后再继续焊接。如图2-17所示。 ②采用引弧板 即在焊前装配一块与焊件相同材料和厚度的金属板，从这块板上开始引弧，焊后再割掉。如图2-18所示。
这种方法适用于重要焊接结构的焊接。
（3）运条
在焊接过程中，为了稳定弧长、保持熔池形状、控制焊缝成形，以期获得均匀一致的焊缝，焊条必须要作一定的运动。把这种在焊接过程中，焊条相对于焊缝所做的各种运动的总称称为运条。
①运条的基本动作 运条可分解为三个基本动作，即：沿焊条轴线的送进、沿焊缝轴线方向纵向移动和横向摆动。如图2-19所示。每种动作的作用及操作要求见表2-9。
表2-9 运条的基本动作
表2-10 常用的运条方法及适用范围
续表
（4）焊缝的接头
图2-20 焊缝接头的四种情况
后焊焊缝与先焊焊缝的连接处称为焊缝的接头。焊接过程中，由于受焊条长度的限制或其它因素的制约，有时不能用一根焊条完成一道焊缝，因而，焊缝的接头是不可避免的。为了保证焊缝的连续性，防止焊缝出现过高、脱节、宽窄不一致等缺陷，焊工应该熟练掌握缝接头技术。焊缝的接头一般有四种连接方式，如图2-20所示。
①中间接头 即后焊焊缝的起头与先焊焊缝的尾部相连。接头的方法是：在先焊焊缝的弧坑前约10mm附近引弧，电弧长度比正常焊接时略长些（碱性焊条不可拉长，否则易产生气孔），然后将电弧后移到原弧坑的2/3处，压低电弧，稍作摆动，填满弧坑后即向前进行正常焊接。如图2-21所示。这种接头方法使用最多，适用于单层焊及多层焊的表层接头。
图2-21 中间接头方法
②相背接头 即后焊焊缝的起头与先焊焊缝的起头相接。接头方法是：要求先焊的焊缝起头处略低些，接头时在先焊焊缝起头处略前一点引弧，并稍微拉长电弧，将电弧移向先焊焊缝接头处，并覆盖其端头，待起头处焊平后，再向先焊焊缝反方向进行焊接。如图2-22所示。 图2-23 相向接头熄弧方法
图2-22 相背接头方法 ③相向接头 即后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的结尾相连。接头方法是：当后焊的焊缝焊到先焊的焊缝收弧处时，焊接速度应稍慢些，填满先焊焊缝的弧坑后，以较快的速度再略向前焊一段，然后熄弧。焊接接头处的熄弧方法如图2-23所示。 ④分段退焊接头 即后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的起头相连。接头方法是：要求后焊焊缝焊至靠近前焊焊缝始端时，改变焊条角度，使焊条指向前焊缝的始端，拉长电弧，待形成熔池后，再压低电弧，往回移动，最后返回原来熔池处收弧。
（5）焊缝的收尾
焊缝的收尾是指一条焊缝结束时的结尾操作方法，也称为收弧。如收尾方法不当，则在焊缝尾部会产生弧坑，从而降低焊缝强度，并且易于形成应力集中而产生弧坑裂纹。常用收尾方法有以下三种：
①划圈收尾法 焊条移至焊缝终点时，在弧坑处作圆圈运动，起到填满弧坑后再拉断电弧。如图2-24所示。这种方法适用于厚板焊接，对于薄板则易烧穿。
图2-24 划圈收尾法
图2-25 反复断弧收尾法 图2-26 回焊收尾法 ②反复断弧收尾法 焊条移至焊缝终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，起到填满弧坑为止。如图2-25所示。这种方法适用于薄板和大电流焊接，但碱性焊条不宜采用，否则易产生气孔。 ③回焊收尾法 焊条移至焊缝收尾时立即停止，并且改变焊条角度回焊一小段后熄弧。如图2-26所示。此法适用于碱性焊条。
6焊条电弧焊常见焊接缺陷及防止措施
（1）焊缝尺寸不符合要求
①形状 焊缝表面高低不平、焊缝波纹粗劣、纵向宽度不均匀、余高过高或过低、角焊缝单边以及焊脚尺寸不符合要求等。如图2-27所示。
图2-27 焊缝表面尺寸不符合要求
②危害 造成焊缝成形不美观，影响焊缝与母材金属的结合强度，易产生应力集中，降低接头承载能力等。 图2-28 焊接裂纹
③产生原因 焊件坡口角度不对、装配间隙不均匀、焊接参数选择不合适或运条手法不正确等。
④防止措施 选择适当的坡口角度和间隙，提高装配质量，正确选择焊接工艺参数和提高焊工的操作技术水平等。
（2）裂纹
焊接中的裂纹有很多类型，产生裂纹的原因也很多，关于裂纹的理论知识在以后的章节有介绍，这里不再多讲。常见裂纹形状见图2-28所示。
（3）咬边
图2-29 咬边
①形状 沿着焊趾的母材部位上被电弧熔化而形成成的凹陷或沟槽称为口角边。其形状如图2-29所示。 ②危害 降低接头强度及承载能力，易产生应力集中，形成裂纹等。
③产生原因 焊接工艺参数选择不当，焊接电流过大，电弧过长，焊条角度不正确以及运条不适当等。
图2-30 未焊透
④防止措施 选择正确焊接电流和焊接速度，电弧不能拉得太长，掌握正确的运条方法和运条角度等。 （4）未焊透
①形状 焊接时，接头根部未完全熔合的现象称为未焊透。如图2-30所示。
②危害 易造成应力集中，产生裂纹，影响接头的强度及疲劳强度等。
③产生原因 坡口角度过小，间隙过小或钝边过大；焊接速度过快；焊接电流太小；电弧电压偏低；焊接时有磁偏吹现象；清根不彻底；焊条可达性不好等。
④防止措施 正确选择焊接参数、坡口尺寸，保证必须的装配间隙，认真操作，仔细清理层间或母材边缘的氧化物和熔渣等。
（5）未熔合
①形状 熔焊时，焊缝与母材之间或焊缝与焊缝之间，未能完全熔合的部分称为未熔合。主要产生在焊缝侧面及焊层间。如图2-31所示。
图2-31 未熔合
②危害 易产生应力集中，影响接头连续性，降低接头强度等。 ③产生原因 层间及坡口清理不干净，焊接线能量太低，电弧指向偏斜等。
④防止措施 加强层间及坡口清理，正确选用焊接线能量，正确操作。
图2-32 烧穿
（6）烧穿 ①形状 焊接过程中，熔化金属从坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿。如图2-32所示。
②危害 减少焊缝有效截面积，降低接头承载能力等。
③产生原因 焊接电流过大，焊接顺序不合理，焊接速度太慢，根部间隙太大，钝边太小等。
④防止措施 选择合适的焊接电流和焊接速度，缩小根部间隙，提高操作技能。
图2-33 焊瘤
（7）焊瘤 ①形状 焊接过程中熔化的金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，称为焊瘤，也称满溢。如图2-33所示。
②危害 影响焊缝美观，浪费材料，焊缝截面突变，易形成尖角，产生应力集中等。
③产生原因 焊件根部间隙过大，焊接电流太大，操作不正确或运条不当等。
④防止措施 提高操作技能，选择合适的焊接电流，提高装配质量等。
图2-34 弧坑
（8）弧坑 ①形状 焊缝收尾处产生的下陷部分称为弧坑。如图2-34所示。
②危害 削弱焊缝强度，易产生弧坑裂纹等。
③产生原因 熄弧时间过短，收尾方法不当，未能填满弧坑。
④防止措施 选择正确焊接参数及合适的熄弧时间，掌握正确的收尾方法等。
①形状 在焊接过程中，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴，称为气孔。如图2-35所示。
②危害 减小焊缝截面积，降低接头致密性，减小接头承载能力和疲劳强度等。
③产生原因 焊件清理不干净，焊条受潮，电弧磁偏吹和焊接参数不合理等。
图2-36 夹渣
④防止措施 仔细清理焊缝两侧各10mm处的铁锈等污物，严格烘干焊条，选择合理的焊接工艺参数等。 （10）夹渣
①形状 焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。如图2-36所示。
②危害 减少焊缝截面积，降低接头强度、冲击韧性等。
③产生原因 焊接电流过小，焊接速度过快，坡口设计不当，焊道熔敷顺序不当等。
④防止措施 正确选择焊接参数，坡口角度不能太小，认真做好多层焊时的层间清理工作等。
（11）塌陷
①形状 熔化的金属从焊缝背面漏出，使焊缝正面下凹、背面凸起的现象称为塌陷。如图2-37所示。
图2-37 塌陷
②危害 减少接头承载面积，降低接头强度，影响焊缝美观等。 ③产生原因 焊接电流过大，焊接速度过小，装配间隙过大等。
④防止措施 选择适当的焊接电流和焊接速度，控制焊件的装配间隙等。
（12）凹坑
图2-38 凹坑
①形状 在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分称为凹坑。如图2-38所示。 ②危害 减少焊缝工作截面积，降低接头承载能力等。
③产生原因 电弧拉得过长，焊条倾角不当和装配间隙太大等。
④防止措施 选择合适的装配间隙，提高操作水平等 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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