电弧焊的工艺及设备

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1、电弧焊的工艺及设备电弧焊•电弧焊是利用电弧的热量加热并熔化金属进行焊接的一种焊接工艺方法。它分为手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。4.1手工电弧焊气体电离1、焊接电弧电极发射电子阴极区2100℃，电弧的温度弧柱5700~7700℃，阳极区2300℃阳极占43%,电弧区热量阴极区占36%,弧柱区占21%。正接法:工件接正极,焊条接负极焊接电弧¾焊接电弧是发生在两个电极（焊条与工件）之间气体介质中强烈而持久的放电现象。电压使气体电离而导电。焊接电弧的引燃一般采用两种方法，即接触和非接触引弧。¾非接触引弧一般借助于高频或高压脉冲引弧装置，使阴极表面产生强场发射电子，发射出的电子流再与气

2、体介质撞击，使气体电离导电。焊接电弧的产生手工电弧焊采用接触引弧，引弧时，焊条与工件间瞬间短路，因接触面凹凸不平，接触点电流密度相当大，在电阻热作用下，使金属迅速熔化蒸发。随即提起焊条，焊条端头与工件间充满金属蒸气与空气，其中某些原子已电离。在焊条刚拉开一瞬间，因接触处温度高，在电场作用下，阴极将发射电子（放电过程）。电子高速向阳极运动，与电弧间的气体介质发生碰撞，使气体进一步电离，同时，电弧温度升高，电弧开始引燃。直流焊接时的电弧极性正接法（正极性）：工件温度高反接法（反极性）：两极为冷极对于非熔化极焊接，希望电极获得较少能量，减小电极的烧损；对于熔化极电弧焊接，希望工件获得

3、较大的热量以增加熔深。那么对于薄板焊接或堆焊时，为防止母材过热或烧穿应采用哪种电弧极性？厚板焊接呢？电弧的主要作用力电弧在焊接过程中不仅是一个热源，而且是一个力源。焊接电弧的作用力对于焊条（丝）熔滴的过渡、熔池和焊缝的成形都有重要影响。电磁收缩力（电磁静压力）由于电流线相互吸引导致断面产生收缩倾向，引起电弧轴向和径向的压力使电弧的形状呈一个断面变化的圆锥体。等离子流力（电磁动压力）焊条（丝）端部的高温气体在电弧区电离，并在电磁收缩力的作用下向工件方向高速流动形成等离子流力。斑点力（极点压力）正离子或电子对电极的撞击力。手工电弧焊2、焊接过程(1)电弧在焊条与被焊件之间燃烧,电弧

4、热使工件和焊条同时熔化成熔池;(2)电弧使焊条的药皮熔化或燃烧,产生熔渣和气体,对熔化金属和熔池起保护作用；(3)当电弧向前移动时,熔池冷却凝固而新的熔池不断产生,形成连续的焊缝。手工电弧焊焊接冶金过程的特点（1）焊接电弧和熔池温度极高，化学反应进行较激烈，金属强烈蒸发。（2）金属熔池体积极小，而熔池周围是冷金属，因此熔池处于液态的时间很短，所以各种化学反应不能充分进行。手工电弧焊（3）焊条金属以滴状从焊条顶端进入熔池，与高温空气和熔渣的接触面积大大超过了一般炼钢情况，易氧化、氮化、产生气孔图4.3焊缝周围温度分布手工电弧焊保证焊缝质量措施：减少有害元素进入熔池减少气体来源，防

5、止气孔的产生消除已进入熔池的有害元素，增加金属元素焊接接头的组织和性能（1）低碳钢焊接接头的组成：（a）焊缝金属焊缝金属主要是焊条熔化后结晶而成，晶粒为柱状晶结1——焊缝区（熔化区）构。但焊缝冷却较快，析出晶粒较细小；又因为焊条涂2——熔合区（半熔化区）料的渗合金等作用，所以焊3——热影响区缝金属性能并不低于基体金4——母材属。（b）热影响区焊缝两侧因焊接热作用而发生组织或性能变化的区域叫做热影响区。根据组织与性能的变化不同，热影响区分为：半熔化区、过热区、正火区、部分相变区、再结晶区、蓝脆区等。其中以半熔化区和过热区对组织和性能影响最大。几种焊接方法的热影响区和过热区宽度焊接

6、方法热影响区总宽度mm过热区宽度mm手工电弧焊6.02.2埋弧自动焊2.3~3.60.8~1.2气焊27.021.0低碳钢焊接接头的组织§焊缝的组织和性能铸态组织，性能可以达到要求。§熔合区的组织和性能成分不均匀，组织粗大，机械性能很低。§热影响区的组织和性能•过热区（1100℃）组织粗大，机械性能很低,•正火区（Ac3～1100℃）晶粒细小，机械性能高，•部分相变区（Ac1～Ac3）晶粒不均匀，机械性能低。可见，熔合区、过热区是接头中性能最差的薄弱的部位，会严重影响焊接接头的质量。手工电弧焊3、手工电弧焊的特点手工电弧焊有何特点？优点：设备简单，操作灵活，适应性强。缺点：生产

7、效率低，劳动强度大，质量不易保证。应用：金属结构件——自行车三角架、钢窗、锅炉、压力容器、管道、船舶、车辆等；机器部件——轴、齿轮、刀具等。手工电弧焊4电弧焊工艺及设备•电弧焊种类很多，目前焊接结构中用的较多的是熔化金属极电弧焊。按送进填充金属方法的不同，它又分为手工电弧焊、半自动电弧焊和自动电弧焊三种。•本节重点介绍金属结构产生和修理中普遍使用的手工电弧焊。（1）焊接材料•焊条、焊丝和焊剂等都是焊接材料。以焊条为例：焊芯化学成分和杂质的多少，直接影响焊缝质量，C：碳含量高时，δ大，ψ低；碳