第五章焊条电弧焊与电弧切割

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1、 课型：课型： 新新 授授 目的要求：目的要求： 1、了解焊条电弧焊与电弧切割的基础知识、了解焊条电弧焊与电弧切割的基础知识 2、明确焊条及焊接参数的选择方法、明确焊条及焊接参数的选择方法 3、了解焊条电弧焊与电弧切割设备的基本、了解焊条电弧焊与电弧切割设备的基本结构和工作原理结构和工作原理 4、熟练掌握焊条电弧焊和电弧切割的安全、熟练掌握焊条电弧焊和电弧切割的安全操作技术操作技术重点、难点：焊条电弧焊的安全操作重点、难点：焊条电弧焊的安全操作 教学方法：启发式教学方法：启发式 课时安排：共三课时课时安排：共三课时第一节第一节 焊条电弧焊与电弧切割的焊条电弧焊与电弧切割的 基础知识基础知识一、

2、焊条电弧焊的基本原理一、焊条电弧焊的基本原理 焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法，它的原理是利用电弧放电(俗称电弧燃烧)所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程，如图51所示。 图51 焊条电弧焊示意图1焊条芯；2焊药：3液态熔渣；4凝固的熔渣；5保护气体；6熔滴；7熔池；8焊缝；9工件；10电弧；11焊钳图52 电弧示意图 电弧燃烧的必要条件是气体电离及阴极电子发射。 1气体电离（1）概念：使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程称为气体电离。（2）种类：电场作用下的电离 。电场作用越大，电离作用越强烈。)热电离。 气体粒子受热的作用而产生

3、的电离称为热电离。温度越高，热电离作用越大。光电离 。 中性粒子在光辐射的作用下产生的电离，称为光电离。2阴极电子发射阴极电子发射（1）概念：阴极的金属表面连续地向外发射出电子的现象，称为阴极电子发射。 （2）种类： 热发射 。 温度越高，热发射作用越强烈。 电场发射 。 两电极的电压越高，金属的逸出功小，电场发射作用越大。撞击发射。 电场强度越大，产生的撞击发射作用越强烈。 二、电弧切割的基本原理二、电弧切割的基本原理 电弧切割主要有碳弧气割、碳弧刨割条和等离子弧切割。 1碳弧气割碳弧气割 碳弧气割是利用碳极电弧的高温，把金属的局部加热到熔化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉，从而达到

4、对金属进行切割的一种加工方法，如图53所示。 图图53 碳弧气刨切割示意图碳弧气刨切割示意图 碳弧气割过程中，压缩空气的主要作用：是把碳极电弧高温加热而熔化的金属吹掉，还可以对碳棒电极起冷却作用，这样可以相应地减少碳棒的烧损。 2碳弧刨割条 电弧刨割条的外形与普通焊条相同，是利用药皮在电弧高温下产生的喷射气流，吹除熔化金属、达到刨割的目的。工作时只需交、直流弧焊机，不用空气压缩机。 三、焊条电弧焊的适用范围 焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接工作的，可以进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多位置焊接。 另外由于焊条电弧焊设备轻便，搬运灵活，所以说，焊条电弧焊可以在任何有电源的地方进行焊接作业。适用于各

5、种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。 四、电弧切割的适用范围 1、用来加工焊缝坡口。 2、对焊缝进行清根，去除不合格焊缝中的缺陷。 3、清理铸件的毛边、飞刺、浇铸冒口以及铸件中的缺陷。 4、对处于窄小空间位置的焊缝进行切割作业。 5、加工多种不能用氧炔焰加工的金属，如铸铁、不锈钢、铜和铝等。 五、焊条电弧焊的安全特点 1、触电。 操作人员在更换焊条或违反操作规程时，有可能发生触电事故。尤其在容器和管道内操作，四周都是金属导体，触电的危险性更大。因此操作者在操作时应戴手套，穿绝缘鞋。 2、烟尘。 焊接电弧的温度可高达50008000。焊条、焊件和药皮在电弧高温作用下，发生蒸发、凝结和气化，

6、产生大量烟尘。 3、有毒气体 。 焊接时，电弧周围的空气在弧光强烈辐射下，还会产生臭氧、氮氧化物等有毒气体，因此对焊接场所应采取有效的通风措施； 4、弧光辐射。 焊接时人体直接受到弧光辐射（主要是紫外线和红外线的过度照射）时，还会引起眼睛和皮肤的疾病。因此操作者在操作时应戴防护面具和穿工作服。 5、爆炸和火灾 。 在焊接操作过程中，设备线路的故障或者飞溅物引着可燃易爆物品以及燃料容器、管道焊补时防爆措施不当等，都会引起爆炸和火灾事故。 六、电弧切割的安全特点 电弧切割时，除应知道手工电弧焊的安全特点外，还应注意以下几点：1、烫伤和火灾。电弧切割时，被压缩空气吹散的熔渣易烧坏工作服、烫伤皮肤以及

7、引着易燃物品而造成火灾，应注意顺风方向操作。 2、烟尘。在窄小容器和舱室内操作时，必须采取防尘措施。 3、切割时应尽量使用带铜皮的专用碳棒。 4、防止焊机过载。由于电弧切割使用电流较大，连续工作时间较长，易烧毁焊机。因此要防止焊机过载。 第二节第二节 焊条及焊接参数的选择方法焊条及焊接参数的选择方法 一、焊条的选择方法一、焊条的选择方法(一一)、焊条的组成、焊条的组成 焊条就是涂有药皮的供焊条电弧焊使用的熔化电极。它是由药焊条就是涂有药皮的供焊条电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成，如图皮和焊芯两部分组成，如图54所示。焊条的直径所示。焊条的直径(实际上是指焊实际上是指焊芯直径芯直

8、径)通常为通常为2、25、32或或3、4、5或或6mm等几种规格，常用的等几种规格，常用的是个是个32、4、5三种，其长度三种，其长度“L”一般在一般在250450mm之间。之间。 图图54 焊条组成示意图焊条组成示意图1焊芯 2药皮 3夹持端 4引弧端 1焊芯概念： 焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能， 二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。 2药皮 概念：压涂在焊芯表面的涂料层称为药皮。 作用 ：1)机械保护作用 a、气保护 b、渣保护 2)冶金作用 3)改善焊接工艺性能 。 使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷

9、效率高等。 (二)、焊条的分类 1按焊条的用途分 (1)低碳钢和低合金高强度钢焊条(简称结构钢焊条)。 (2)钼和铬钼耐热钢焊条。 (3)不锈钢焊条。 (4)堆焊焊条。 (5)低温钢焊条。 (6)铸铁焊条 (7)镍及镍合金焊条。 (8)铜及铜合金焊条。 (9)铝及铝合金焊条。 2按焊条药皮熔化后的熔渣特性分 (1)酸性焊条。 (2)碱性焊条 。 (三)、焊条的选用 在选用焊条时应注意下列原则： 1考虑焊件的机械性能、化学成分 (1)低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相应强度的焊条，如在焊接结构刚性大，受力情况复杂时，应选用比钢材强度低一级的焊条。 (2)在焊条的强度确定后再决定选用酸

10、性还是碱性焊条时，主要取决于焊接结构具体形状的复杂性，钢材厚度的大小，焊件载荷的情况(静载还是动载)和钢材的抗裂性以及得到直流电源的难易等。 (3)异种钢的焊接如低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。 2考虑焊件的工作条件及使用性能 (1)对于工作环境有特定要求的焊件，应选用相应的焊条，如低温钢焊条，水下焊条等。 (2)珠光体耐热钢一般选用与钢材化学成分相似的焊条；或根据焊件的工作温度来选取。 3考虑简化工艺、提高生产率、降低成本 (1)薄板焊接或点焊宜采用“E4313”，焊件不易烧穿且易引弧。 (2)在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应

11、选用规格大、效率高的焊条。 (3)在使用性能基本相同时应尽量选择价格较低的焊条，降低焊接生产的成本。 二、焊接参数的选择方法二、焊接参数的选择方法 焊条电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。 (一)、焊条直径的选择 焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝位置及焊接层次等因素。在不影响焊接质量的前提下，为了提高劳动生产率，一般倾向于选择较大直径的焊条。 (二)、焊接电流的选择 焊接电流的大小，对焊接质量及生产率有较大影响。电流过小，电弧不稳定，易造成夹渣和未焊透等缺陷，而且生产率低；电流过大，则容易产生咬边和烧穿等缺陷，同时飞溅增加。 焊接电流