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电焊工基本操作技能

来源:云南考证培训网 发布时间:2021-06-28 12:02 85次阅读

电焊工基本操作技能

电焊工基本操作技能

一、 焊工在工业生产中的重要地位和作用

通过加热或加压,或二者并用,并且用或不用填充材料,使焊件达到原子结合的一种加工工艺方法叫焊接。各种同类或不同类的金属、非金属(塑料、石墨、陶瓷、玻璃等)可以焊接,金属与非金属也可以焊接。而金属焊接在现代工业中具有重要的实际意义,因此狭义的讲,焊接通常就是指金属材料的焊接。

焊接技术起始于19世纪末、20世纪初。

焊接结构通常都由若干条焊缝所组成。而焊缝的质量直接决定了整个焊接结构的质量。

根据所从事的焊接方法,焊工可分为手弧焊工、埋弧焊工、氩弧焊工和电渣焊工等。目前在工业生产中最为需要的是手弧焊工、自动埋弧焊工和手工钨极氩弧焊工,他们占了焊工总数的绝大多数。

二、 焊工常用的工、夹、量具

1、 焊工常用的工具

1)焊钳    焊钳的作用是夹持焊条和传导电流。对焊钳的基本要求是:

1) 焊钳必须有良好的绝缘性与隔热能力,手柄要有良好的绝缘层。

2) 焊钳的导电部分应采用紫铜材料制成。焊钳与电焊电缆的连接应简单牢靠,接触良好。

3) 焊条位于水平、45°、90°等方向时,焊钳都能夹紧焊条,并保证更换焊条安全方便。

4) 焊钳应操作灵便,重量不得超过600g

常用焊条的外形,见图1-1。其规格有300A和500A两种。焊钳使用时钳口应经常保持清洁,胶木手柄松动或脱落时要及时调整修理好,避免钳内的导电部分裸露在外,发生危险。使用大电流时,焊钳的手柄容易发烫,此时禁止将过热的焊钳浸在水中冷却后使用。

2)焊接电缆    焊接电缆的作用是传导焊接电流。对焊接电缆的要求是:

1) 焊机用的软电缆线应采用多股细铜线电缆,其截面应根据焊接需要载流量和长度,按焊机配用电缆标准的规定选用,见表1-1。

2) 电缆外皮必须完整、柔软、绝缘良好,电阻不得小于1MΩ,电缆外皮若有破损应及时修补完好或更换。

3) 连接焊机与焊钳必须使用软电缆线,长度一般不宜超过20~30m

4) 焊机的电缆线应使用整根导线,中间不应有连接接头。当工作需要接长导线时,应使用接头连接器牢固连接见图1-2。连接处应保持绝缘良好。

 

 

 

 

 

     

 

 

课题10    焊接质量及检验

 

一、 焊接缺陷的危害

在焊接过程中,焊接接头产生的不符合设计或工艺文件要求的缺陷,叫焊接缺陷。严重的焊接缺位将直接影响到产品结构的安全使用。经验证明,结构的失效、破坏以致发生事故,决大部分并不是由于结构强度足,而往往是各种焊接缺陷影响所致。由于焊接工艺自身的特点,要在焊接接头中避免一切缺陷,实际上是不可能的。但是尽量提高操作技能水平,将焊接缺陷控制在允许的范围内,则是每一个焊工应该争取达到的目标。

焊接缺陷可能出现在焊缝和热影响区中,也可能出现在焊件中,但以出现在焊缝中最为多见。

常见的焊接缺陷有焊缝表面尺寸不符合要求、夹渣、气孔、焊接裂边、咬边、未焊透、未熔合、焊瘤、塌陷、凹坑、弧坑和烧穿等。

二、 焊缝表面尺寸不符合要求

焊缝外表形状高低不平、焊波宽窄不齐,余高过大或过小、角焊缝焊脚尺寸不等,均属焊缝表面尺寸不符合要求,见图10-1。

1、产生原因    产生焊缝表面尺寸不符合要求的原因如下:

1) 焊接技术不熟练,焊条送进和移动速度不均匀;运条手法不正确;焊条与焊件夹角太大或太小;焊接时焊工的手在不断地抖动等。

2) 焊件坡口开得不当,如用手工气割割出的坡口其平直度、坡口角度往往达不到要求。

3) 焊件装配质量不高,如产生错边、装配间隙不均匀等。

4) 焊接工艺参数选择不当,如焊接电流过大或过小,电弧电压过高或过低。

5) 焊缝位置可达性不好,焊工不能灵活的运条。

6) 焊工护目遮光镜片遮光号太大,焊工看不清焊接位置。

 

2、 防止措施

1) 努力提高焊工的操作技能水平,苦练基本功。

2) 尽量采用金属切削方法加工焊件的坡口面,如用刨边机刨直缝,立式车床车环缝等。

3) 提高装配质量,推广使用工、夹、模具装配焊件。

4) 选择适当的焊接工艺参数,在焊机上装设电流表和电压表,以保证所选用工艺参数的正确性。

5) 改进设计,改善焊缝位置的可达性。

6) 正确选用护目遮光镜片的遮光号。

三、 夹渣

                1、产生原因    在焊缝中产生夹渣的原因如下:

1)前道焊道除渣不干净,如采用E5015碱性焊条时,在焊缝的焊趾处(焊缝和母材的交界处)熔渣难于清除。

2)焊条的摆动幅度过宽,使液态熔渣在焊道边缘处凝固。

3)焊条的前进速度不均匀。

4)焊件倾角太大,使熔渣流至电弧之前。

5)在深坡口的底层焊接时,因熔渣数量过多而流向电弧的前方。

7) 焊条直径太粗,焊接电流太小,使熔渣和铁水分辨不清,搅和在一起。

2、防止措施

1) 在后焊焊道施焊之前,应彻底除渣。如采用角向磨光机等机动工具代替手工工具(錾子),清除焊趾处的熔渣。

2) 限制焊条摆动的宽度,使紧邻于熔池后面的熔渣在全宽度上都保持熔融状态。

3) 采取均匀一致的焊接速度。

4) 减少焊件倾角。

5) 加大焊条的角度或提高焊接速度,以增加电弧的后吹力,使液态熔渣保持在电弧后面。有可能时采用上坡焊。

6) 采用直径较细的焊条和较大的焊接电流。

四、 气孔

                 焊接熔池中的气泡在铁水凝固时未能逸出而残存下来所形成的空穴,叫做气孔。见图10-3。气孔可能出现在焊缝的表面,也可能存在于焊缝的内部。

                 1、产生原因    在焊缝中产生气孔的原因如下:

1) 焊件金属表面受锈、油、水分或脏物污染。

2) 焊条药皮中水分过大。

3) 焊接电弧长度拉得过长。

4) 焊接电流过大。

5) 焊接速度过快。

6) 使用E5015碱性焊条时,电源采用直流正接。

7) 焊接电弧发生偏吹。

2、防止措施

1)用角向磨光机清除焊件表面及焊口内侧的污物,清除宽度应控制在焊口两侧各20mm范围内。

2)严格按工艺要求规定的烘干温度在焊前烘焙焊条。如E4303酸性焊条为75150E5015碱性焊条为350450℃,并坚持使用焊条保温筒,务必做到随用随取。

3)尽量采用短弧焊,特别是在使用碱性焊条时不要随意拉长电弧。

4)减小焊接电流,避免焊条末端药皮发红。

5)降低焊接速度,利用运条动作,加强铁水搅动,使熔池内的气体能顺利的逸出。

6)采用碱性焊条时,电源一定要接成直流反接。

7)防止电弧偏吹,不要使用偏心度超过标准的焊条。

 

五、 焊接裂纹

     在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下,焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏,形成新界面所产生的缝隙,叫做焊接裂纹

焊接裂纹往往具有尖锐的缺口和大的长度比,见图10-4。相对于焊缝的位置而言,焊接裂缝有的是纵向的,有的是横向的,出现的部位有的在焊缝上、焊趾处或热影响区上,有的在表面,也有的在内部。

1、产生原因    焊接裂纹产生的原因如下:

1) 焊接熔池中含有较多的CSP等有害元素,致使在焊缝中生成裂纹,这种焊接裂纹叫做热裂纹。

2) 焊接熔池中含有较多的氢,在焊接过程中向热影响区扩散,致使在焊趾、焊根和热影响区生成裂纹,这种裂纹叫做冷裂纹。

3) 结构刚性大,焊接过程中产生较大的应力。

4) 焊接接头冷却速度太快。如在冬季施焊,室温太低,或焊件厚度较大,导致焊缝散热太快。

5) 焊接工艺参数选择不当,若焊接电流太大,形成深而窄的焊缝,这种焊缝中心很容易产生裂纹。

6) 焊道结束时弧坑没有添满,致使弧坑中产生裂纹。

 

2、防止措施

1) 将焊件整体或局部的焊口处进行焊前预热,预热温度100300。母材的含碳量、合金元素含量愈高,预热温度也愈高。预热方法是用气体火焰、远红外加热器和喷灯等进行加热。

2) 限制焊接原材料中CSP的含量。如对H08A焊丝,要求C0.10%S≤0.03%,P≤0.03%。

3) 尽量降低焊接熔池中氢的含量,如焊前做好焊口附近的清洁工作,烘干焊条,使用药皮中含氢量较低的碱性焊条等。

4) 采用合理的焊接顺序和方向,以降低结构刚性。

5) 若环境温度太低,焊前又无条件预热的,不要进行焊接。

6) 焊道结束进行收弧时,应采用断弧法,使熔滴添满弧坑,或采用收弧板将弧坑引至焊件外侧。

 

六、咬边

由于焊接参数选择不当,或操作工艺不正确,而在沿焊趾的母材部位生成的沟槽或凹陷,叫做咬边。见图10-5

咬边通常是由于焊接电流太大、弧长过长和焊条摆动速度过快而引起的。横焊或立焊时,焊条直径太粗和焊条角度不正确也能造成咬边。

防止措施是进一步提高操作技能。焊接速度必须满足所熔敷的焊缝金属完全充填于母材所有已熔化的部分。采用焊条摆动操作工艺时,在焊缝的每侧必须稍作停顿,焊接过程中尽量采用短弧焊。

 

七、未焊透

焊接时,接头根部未完全熔透的现象,叫做未焊透,见图10-6

形成未焊透的原因是,焊接速度太快,坡口钝边过厚,坡口角度太小,装配间隙过小,焊条角度不正确使熔池偏于一侧,焊接电流过小,弧长过长,焊接时电弧有偏吹现象等。

防止措施是,正确选用和加工坡口尺寸,保证必需的装配间隙和合适的钝边尺寸,还应正确选用焊接电流和焊接速度,焊缝背面挑焊根后再进行焊接等。

 

           八、未熔合

熔焊时,焊道与母材之间或焊道与焊道之间,部分未完全熔化结合,叫做未熔合。见图10-7

产生未熔合的原因是,层间清渣不干净,焊接电流太小,焊条偏心,焊条摆动幅度太窄。

防止措施是,加强层间清渣,适当增加焊接电流,不使用偏心焊条,操作时注意焊条摆动幅度等。

           九、焊瘤

               焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤,叫做焊瘤,见图10-8。焊瘤经常发生在立焊、横焊和仰焊的焊缝中。

               产生焊瘤的主要原因是,操作技能不熟练,焊条直径太粗,焊接电流太大,焊条倾角不合适和运条不当。

               防止焊瘤的措施是提高焊工的操作技能,加强基本功的训练。

 

           十、塌陷

               单面熔化焊时,由于焊接工艺选择不当,焊缝金属过量透过背面,而使焊缝正面塌陷、背面凸起的现象,叫做塌陷,见图10-9

               形成塌陷的原因是装配间隙和焊接电流过大。

               防止措施是减小装配间隙和焊接电流。

     

           十一、凹坑

焊后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,叫做凹坑,见图10-10。焊缝背面的凹坑通常又叫做内凹

产生凹坑的原因是电弧拉得过长,焊条倾角不当和装配间隙过大。

防止措施是压短弧长、调整焊条倾角和适当奸笑装配间隙。

           

十二、弧坑

熔焊时,在焊条末端灭弧时的焊缝金属低于焊缝表面的现象,叫做弧坑,见图10-11

产生弧坑的原因是熔池金属在电弧吹力下向后移动又没有新的填充金属添加所致。

防止措施是采用断续灭弧法或用收弧板,将弧坑引至焊件外面。

          

           十三、烧穿

               焊接过程中,熔化金属自坡口背面流出,形成穿孔的缺陷,叫做烧穿,见图10-12

               产生烧穿的原因是焊件加热过甚。如焊接电流和装配间隙太大,焊接速度过慢以及电弧在焊缝处停留时间过长等。

               防止措施是减小焊接电流和适当增加焊接速度,严格控制焊件的装配间隙,并保证这种间隙在整个焊缝长度上的一致性。

 

焊接缺陷的返修

一、 焊接缺陷的清除方法

焊接缺陷的返修,包括产品制造过程中的返修以及使用过程中的返修。

超标焊接缺陷的存在,对于重要的焊接结构,如锅炉、压力容器,会影响其安全运行和影响其工作寿命,因此,当发现超过允许值的焊接缺陷,都必须彻底将其清除。

根据产品的材质、缺陷所在部位和大小,焊接缺陷的清除方法可分别采用碳弧气刨、气割或风铲。

对于低碳钢或屈服点392Mpa的普通低合金高强度钢及厚度在20mm以下的09Mn2 V钢,可采用碳弧刨或气割的方法来清除缺陷。

当焊缝的缺陷只是局部的、断续的存在时,用碳弧刨的方法较好。若产品

的焊缝需整条返修时,可用气割将其割开,并切出坡口,用砂轮修磨平整后,再重新组装、焊接。

对于不适合于碳弧气刨和气割的钢材及焊缝,可采用机械加工或手工铲磨的方法来清除焊接缺陷。

凡是对冷裂纹敏感的屈服点>392Mpa的普通低合金高强度钢\铬钼耐热钢及耐腐蚀性能要求高的不锈钢和复合钢板等,当存在有少量的表面或内部缺陷时,可使用风铲砂轮等去除缺陷或铲磨坡口.对于内部存在的大量缺陷或接头性能不合格的,如高压厚壁容器筒体的规则焊缝,在条件允许的情况下,可在机床上进行机械加工来清除需要返修的焊缝.

返修焊道清除缺陷后的坡口表面要呈圆滑过渡,不能有尖锐棱角,见图10-13

           二、返修焊缝的操作要点

焊缝返修一般是在产品刚性拘束较大的条件下进行的,返修次数多,会影响产品的质量,故应力求一次返修成功。

焊缝返修的操作要点如下:

1) 根据对焊缝质量检验的结果,由检验人员对有缺陷的部位作出标记,确定缺陷的性质,并分析产生缺陷的原因,在清除焊缝缺陷后,由经过考试合格、并焊接质量一贯优良的优秀焊工担任焊缝返修工作。

2) 产品焊接时若需要预热,返修时也应在相应预热条件下进行焊接。

当返修工作环境温度低于0时,应采用相应的预热措施。

3) 原则上应采用与原产品焊接时同样的焊接材料及焊接工艺进行返修

焊补。焊接时,宜采用多层多道、小电流、焊条不摆动焊法,以防止返修部位的焊缝过热或产生过量的变形。

4)焊补时要严格控制层间温度,注意每道焊缝的起弧与收弧处的焊接质量。同一层焊缝的相接两焊道间的起弧与收弧处必须相互错开一定距离。每焊完一层后要仔细检查,确保无缺陷后,再焊下一层。

5)返修部位的焊缝必要时需修磨表面,使其外形与原焊缝外形基本一致,并按原焊缝的探伤要求严格检查。如再发现超标缺陷时,应再次修补,但修补次数不能超过标准规定的允许返修次数。

6)对要求焊后热处理的焊件,应在热处理前进行返修。如在热处理后还需进行返修时,则返修后应重新进行热处理。

7)焊缝缺陷的清除和焊补,都不允许在带压或承载状态下进行。

 

焊接检验

           要点    各种常用的焊接缺陷检验方法及其正确选用

焊缝外观检查

焊后(或层间),将焊缝表面的熔渣清理干净后,用肉眼或低倍放大镜检查焊接接头处有无外部可见缺陷,如外表存在气孔、表面裂纹、咬边、内凹、焊瘤、弧坑和烧穿等,再用焊缝万能量规检查焊缝表面的几何尺寸,如焊缝余高,焊缝宽度,焊脚尺寸等。

无损检验

           一、射线探伤

               采用X射线或γ射线照射焊接接头检查内部缺陷的无损检验法,叫做射线探伤,见图10-14

               1、缺陷性质的辨别    射线通过不同厚度或不同材料时,其衰减不同,因而在底片上产生不同程度的明暗影象:母材呈黑色,焊缝呈浅白色,当焊缝中有缺陷时,又出现不同形状、不同深度的暗黑色。

               1)局部咬边    底片上在焊缝和母材的交界处出现局部黑色条纹,见图10-15

               2)内凹    底片上在焊缝中间出现一条不规则的黑色条纹,见图10-16

               3)裂纹    裂纹在底片上多呈略带曲折的波浪形条纹,有时也呈直线形条纹,轮廓较分明,中部稍宽、两端较尖细,见图10-17

               4)未焊透    未焊透在底片上呈断续的或连续的黑直线,见图10-18

               5)气孔    手工电弧焊的气孔在底片上多呈黑色圆形或椭圆形,其黑度是中心处较深,并均匀的向边缘减小,形式有密集的、连续的或分散分布的几种。自动焊焊缝中所产生的气孔通常较大,有时直径可达几毫米,黑度也较深。

               气孔在底片上的影象,见图10-19

               6)夹渣    夹渣在底片上多呈不同形式的点或条状。点状夹渣呈单独黑点,外观不规则并带有棱角,黑度较均匀。条状夹渣呈宽而短的粗线条状,宽度不太一致。

               夹渣在底片上级的影象见图10-20

               2、质量标准    根据GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》的规定,根据底片上缺陷的性质、形状、大小和密集程度,将底片上的质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四级,其中Ⅰ级片质量最高,Ⅳ级片质量最差。各种产品焊缝射线探伤后质量要求达到的等级,可根据该产品的受力状况和工作介质,在产品设计的图样上和技术要求中予以规定。

二、 超声探伤

利用超声波探测材料内部缺陷的出无损检验法,叫做超声探伤。见图10-21。超声波探头发射的超声波,通过耦合剂(油)的作用传播到焊件表面,产生发射脉冲波,另一部分进入焊件内部,在焊件底面又被反射回来,产生底面反射波。若焊件内有缺陷,缺陷上反射回去的超声波在荧光屏上又产生缺陷反射波。根据缺陷反射波的形状、大小和位置,可以间接判断焊接缺陷的性质、大小和位置。

三、 磁粉探伤

利用在强磁场中,铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进

行的无损检验法,叫做磁粉探伤,见图10-22。

磁粉探伤时,将焊件放至两磁极之间,焊缝上撒上铁粉,则在铁粉聚集处的下面,就是焊接缺陷。

三种无损检验方法的比较,见表10-1。

          10-1    三种无损检验方法的比较                         

检验方法    能探测的缺陷          检验厚度           质量判断            

磁粉探伤  表面及近表面的缺陷(微   表面及近表面,深度    能判断缺陷位置,但  

            裂纹、未焊透、气孔)     不超过5mm           深度不能确定        

超声探伤  内部缺陷(裂纹、未焊透、 下限5mm,上限无限   能间接判断缺陷性质  

            气孔、夹渣)                                 及位置             

射线探伤   内部缺陷(裂纹、未焊透、 X射线可探至60mm  能直接判断缺陷性质、

            气孔、夹渣)             γ射线可探制150mm    大小、形状和位置    

力学性能试验

将被试验的焊接接头(或焊缝)按规定要求制成各种形状的试样,在专门的设备上进行拉伸、弯曲和冲击等试验,以测定焊接接头(或焊缝)的强度、塑性、硬度和冲击韧度等性能,叫做力学性能试验。

一、 拉伸试验

在拉伸机上将板状或圆棒试样进行纵向拉伸,直至断裂,用以测定焊缝或

焊接接头的抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率。其试验方法,见图10-23

    二、弯曲试验

在压力机上对板状试样加上一定的载荷,使试样弯曲一个角度,检查其拉伸面上有无裂纹的试验方法。弯曲试验方法,见图10-24

弯曲试验的目的是检查焊接接头的塑性,同时可反映各区域的塑性差别、暴露焊接缺陷和考核熔合线的质量。弯曲试验可分为如下三种:

面弯—弯曲后焊缝正面成为拉伸面。

背弯—弯曲后焊缝背面成为拉伸面。

侧弯—弯曲后焊缝一个侧面成为拉伸面。

三、冲击试验

               将加工成长方体的一个试样,在冲击试验机上加上一定的冲击载荷将试样打断,以测定焊接接头的冲击韧度的试验方法。其试验方法,见图10-25

               冲击试验的试样中间应开一缺口,便于试验时打断。缺口形状有夏比U型缺口试验和夏比V型缺口试样两种,目前推广使用的是V型缺口试样。缺口位置可分别放在焊缝、熔合线和热影响区三处,以检查测试这三处的冲击韧度。

               四、硬度试验

               将焊接接头的断面磨平,在硬度计上打上硬度,用以测定焊接接头各区域上的硬度,并可间接判定材料焊接性的试验方法。其试验方法,见图10-26

宏观金相试验

               直接用肉眼或低倍放大镜,检查焊缝断面有无缺陷的一种检验方法。

               一、金相宏观分析

               将焊接接头断面磨成宏观金相试样,以检查断面上各种焊接缺陷的存在情况,并可观察到焊接熔池的形状和尺寸。角焊缝通常进行此项试验。

               二、断口检查

               用以检查管子焊缝内部质量的一种专门检验方法。检验前,事先在焊缝表面沿焊波方向车一条沟槽,槽深约为焊缝厚度的1/3,然后用拉力机将管子试样拉断,观察试样断口处存在的缺陷种类和大小。断口检验对“未熔合”这种缺陷较敏感。

 

             

课题2    手工电弧焊设备

           电源的分类

           要点    对弧焊电源的要求、分类及常见故障的排除

           对手工电弧焊电源的要求

           一、电流种类及其对电弧燃烧稳定性的影响

               电流种类    生产中使用的电流可分为直流电、单相交流电和三相交流电三种。

               手工电弧焊时,电焊机是电源,它的输出电流供电弧燃烧。而电弧本身又是作为电源的一个负载,因此电源的种类将对电弧的稳定燃烧起着重大的影响。

               用直流电源作焊接电源时,其输出的直流电源总是从一极流向另一极,电弧电压也维持恒定,所以电弧可以持续燃烧,比较稳定。当采用交流电源时,其电源电压是交变的,电流方向也不断改变,电弧相应地不嗲派发生瞬时熄灭、然后重新引弧和再次稳定燃烧的过程(每秒钟要经历100次这样的过程)。这个过程是电弧自动重复进行的。因此,当采用接六弧焊电源时,其电弧燃烧的稳定性不如采用直流弧焊的电源时好。但是,由于焊接技术的发展,焊条药皮成分的不断改进和焊机性能的不断提高,交流电源的电弧在一定条件下也能稳定的燃烧,得到满意的焊接质量。此外,由于交流电源设备简单、成本低、维修容易、磁偏吹影响小,所以交流弧焊电源仍得到广泛的应用。目前,在手弧焊生产中,除了某些焊条有特定要求,必须采用直流电源外,皆可用交流电源进行焊接。

           二、对弧焊电源的要求

               电弧能否稳定燃烧,是保证获得优质焊接接头的主要因素之一。决定电弧稳定燃烧的诸因素中,首要的因素是弧焊电源。

               为了使电弧稳定燃烧,对弧焊电源有以下基本要求。

               1、适当的空载电压    弧焊电源接上电网后,其输出端尚未引弧时的电压叫空载电压。空载电压越高,对引弧或电弧的稳定燃烧越有利。但是,过高的空载电压对焊工的人身安全带来不利的影响,并且还增加焊机的生产成本。这两个相互矛盾的要求,应该在一定的条件下统一起来。目前我国生产的直流弧焊机,其空载电压大多在40——90V之间,交流弧焊机的空载电压多在60——85V之间。生产实践证明,交流弧焊机的空载电压低于65V时,常常会给焊接过程造成困难。

               空载电压可以从连接在焊机输出端的电压表中直接读出。

               2、陡降的外特性    弧焊电源输出电压与输出电流之间的关系称为电源的外特性。弧焊时,要求电源在引弧时能供给电弧较高的电压和较小的电流;当电弧稳定燃烧时,电流增大,而电压急剧降低;当焊条与工件短路时,短路电流不应太大,而应限制在一定的数值;能够满足这些要求的电源,称为具有陡降外特性的电源。

               一般照明或动力用的电源都是平外特性,即不论输出的电流大或小,输出电压基本上是不变的,这种外特性不适应弧焊电源的需要。

               3、可以灵活调节焊接电流    为了满足焊接工艺的需要,焊机的输出电流在其功率范围内应能够随意调节。一般情况下,焊机能调出的最大电流不小于最小电流的4——5倍,即可满足使用要求。

               抽头式焊机的输出电流只有规定的几党,不能任意调节。

               4、良好的动特性    焊接过程中,焊机的负荷总是在不断的变化。例如,引弧时焊条与焊件短路,随后由短路突然将焊条拉开;焊接过程中焊条金属熔滴往熔池过渡时,焊条与焊件短路,随后焊条又与母材分开等等,都能引起焊机的负荷发生急剧变化。由于焊接回路中总有一定的感抗存在,焊机的输出电流和电压往往不能及时适应这种变化,而要经过一个过渡过程才能稳定下来,焊机的这种过度过程的性能,称为焊机的动特性。

               动特性对焊机的使用性能起着重大影响。使用动特性良好的焊机进行焊接时,引弧时很容易起弧,焊接过程电弧突然拉长一些也不容易熄灭,飞溅也较少。反之,用动特性不好的焊机焊接,引弧时焊条很容易粘到焊件上,焊条拉开的距离稍大一些就不能起弧,只有当拉开的距离很小时才能起弧。焊件过程中,电弧偶尔拉长一点,就容易熄弧,而且有时飞溅较严重。

●手工电弧焊电源的分类及故障的排除方法

一、手工电弧焊电源的分类

手工电弧焊电源按照供应的电流性质,可分为交流焊机和直流焊机两大类。交流焊机是一种供电弧燃烧用的降压变压器,所以又称弧焊变压器。直流焊机根据所产生直流电的原理不同,又分为弧焊发电机和弧焊整流器两大类。生产中,如果采用酸性焊条(型号如E4303),则选用弧焊变压器;如果采用碱性焊条(型号如E5015),则应选用直流焊机,即弧焊发电机或弧焊整流器,但是弧焊发电机由于材料消耗多、空载损耗大和噪声严重,正在逐步被弧焊整流器所取代。

手工电弧焊电源不同于一般电机,它具有较低的空载电压(45——90V),电压迅速下降,工作电压仅为15——30V。由于焊机使用过程中,会频繁的出现短路现象(如引弧、熔滴过渡),为使焊机在短路时不致被烧坏,要求其短路电流不能大。所以,可以认为,手工电弧焊机是一种特殊的电机,它不能被其他电机所取代。

1、弧焊变压器    弧焊变压器为单相供电,一般电网供给的工作电压为220V380V。其型号的编排次序及含义如下所示:

BX××××

                 额定电流(单位:A

                 系列品种序号

                                下降外特性

                                弧焊变压器

               常用的弧焊变压器根据其不同的构造,分为动铁心式(型号有BX1-135

BX1-330BX1-330-1BX1-300BX1-500)、动圈式(型号有BX3-120BX3-300BX3-500)、同体式(型号有BX2-500BX2-700BX2-1000BX2-2000)、饱和式(型号有BX9-300BX10-100BX10-500)、抽头式(型号有BX-120BX-200BX5-120BX6-120BX6-120-1BX6-120-2BXD6-120)和分体式(型号有BP-3×500)等五种。

(1)BX1-330型弧焊变压器    该焊机属于动铁心式。焊机的外形及外部接线,见图2-1。焊机的空载电压为60-70V,焊接电流调节范围为50-450A,焊接电流的调节方式有粗调节和细调节两种。粗调节是通过改变次级线圈的不同接法及匝数来实现,具体方法是改变粗调电流接线板上的搭铁位置(见图2-2)。当搭铁在Ⅰ位置时,空载电压为70V,焊接电流调节范围为50-180A;当搭铁位置在Ⅱ时,空载电压为60V,焊接电流调节范围为160-450A。焊接电流的细调节是通过改变动铁心的位置来实现,具体方法是:将焊机细调电流把手5反时针转动,此时活动铁心向外移动,焊接电流增大;顺时针转动,则焊接电流减小。使用时,将粗调节搭铁和细调节把手配合使用,便能得到所需要的焊接电流值(在电流指示针12上读出,见图2-1)。

2BX3-300型弧焊变压器    该变压器属于动圈式。初、次级线圈互相独立,有较大距离,由于没有活动铁心,故可以避免因铁心振动而带来的电弧不稳定等一系列不良影响。焊机的外形,见图2-3。焊接电流的调节方法有粗调节和细调节两种。粗调节是通过改变初、次级线圈的接线方法来实现,见图2-4)。接法Ⅰ为串联,空载电压为75V,焊接电流调节范围为40-150A;接法Ⅱ为并联,空载电压为60V,焊接电流调节范围为120-380A。细调节是摇动焊机顶部的手把:逆时针旋转时,次级线圈向上移动,焊接电流增加;顺时针旋转时,次级线圈向下移动,焊接电流减小。使用时,将粗调节和细调节两种方法相配合,便能得到所需要的焊接电流值。

3BX-500型弧焊变压器    该变压器属于同体式。焊机的外形,见图2-5。焊接电流的调节方法只有一种,即摇动手动螺杆,当螺杆顺时针方向转动时,活动铁心外移,与固定铁心的间隙增大,焊接电流增加;反之,当螺杆逆时针方向转动时,活动铁心内伸,与固定铁心的间隙减小,焊接电流减弱。焊机的空载电压为80V,焊接电流调节范围为150-700A

2、弧焊发电机    弧焊发电机是由三相感应电动机或柴(汽)油机拖动,产生供电弧燃烧所需要的直流焊接电源,其优点是在焊接过程中电网电压波动时仍能保证焊接工艺参数的稳定。弧焊发电机为三相供电,其型号的编排次序及含义与弧焊变压器相同,仅型号字头用A表示,如下所示:

AX××××

                  额定电流(单位:A)     

                                系列品种序号

                                下降外特性

                                弧焊发电机

常用的弧焊发电机根据其不同的构造,可分为差复励式(型号有AX1-160

AX1-165AX-250AX-300AX1-165AX1-500AX7-250AX7-400AX7-500

AX7-500-1AX8-500AX9-500)、裂极式(型号有AX-320AX-320-1

AXD-320)和换向极式(型号有AX3-300AX3-300-1AX4-300AX4-300-1

等三种。

    1AX1-500型弧焊发电机    该发电机属于差复励式。焊机的外形及

外部接线,见图2-6。焊机由三相感应电动机拖动。焊接电流的调节分粗调节

和细调节两种。粗调节是通过改变焊机接线板上的接线位置来实现的在。焊机

的接线板上有三个接线柱,其中负极用—标注,其他两个均为正极,用+标注。

当中间的+与—分别接在焊钳与焊件时,焊接电流为120600A;当另一个+

—分别接焊钳与焊件时,焊接电流为300600A。细调节是利用装在焊机上

端的可调电阻来进行的。当沿顺时针方向转动调节手柄,焊接电流增大;沿反

时针方向转动调节手柄,焊接电流减少。将粗调节与细调节两种方法相配合,

便能得到所需要的焊接电流值。焊机的空载电压为 60-90V,工作电压为40V

    2AX-320型弧焊发电机    该发电机属于裂极式。焊机的外形,见图

2-7。焊机由三相感应电动机拖动。焊接电流的调节分粗调节和细调节两种。

粗调节是通过移动焊机端部的电刷手柄来实现的。当电刷手柄顺发电机旋转方

向移动时,焊接电流减小;反之,当电刷手柄逆发电机怕派方向移动时,焊接

电流增加。电刷手柄位置共分三档,对应的焊接电流值分别为40110A

60-170A105-320A。焊接电流的细调节是利用装在焊机上端的可调电阻来

进行的。当沿顺时针方向转动调节手柄,焊接电流增大;反之,沿逆时针方向

转动调节手柄,焊接电流减小。将粗调节和细调节两种方法相配合,便能得到

所需要的焊接电流值。焊机的空载电压为50-80V,工作电压为30V

                3、弧焊整流器    弧焊整流器是一种通过整流元件将交流电变为直流电

的直流弧焊电源,无旋转部件。弧焊整流器为三相供电,整流元件为硅,其型

号的编排次序及含义,如下所示:

 

 

ZXG×—×××

         额定电流(单位:A

         系列品种序号

         整流元件是硅

         下降外特性

            弧焊整流器

                常用的弧焊整流器根据其不同的构造,可分为磁放大器式(型号有

ZXG-30ZXG-50ZXG-100ZXG-120ZXG-200ZXG-300ZXG-400)、

动圈式(型号有ZXG1-160ZXG1-250ZXG1-300ZXG1-400ZXG1-500)、

交、直流两用式(型号有ZXG3-300-1ZXG9-150)、抽头式(型号有

ZPG8-250)、多站式(型号有ZPG6-1000)和高压引弧式(型号有ZXG12-165

等多种。

    ZXG-300弧焊整流器    该整流器属于磁放大器式。焊机的外形及外

部接线,见图2-8。焊接电流的调节方法只有一种,即转动焊机面板上的电

流调节器5,沿顺时针方向转动时,焊接电流增加;沿逆时针方向转动时,

焊接电流减少,焊接电流的调节范围为15-300A。焊机的空载电压为70V

工作电压为25-30V

    二、手工电弧焊电源产生故障的原因及排除方法

    1、弧焊变压器    弧焊变压器若使用不当,在操作过程中会产生各种

故障,影响焊工进行正常作业。弧焊变压器的常见故障及排除方法,见表

2-1

    2、弧焊发电机    弧焊发电机在使用过程中,由于内部有旋转部份,

所以出现故障的可能性更多一些。弧焊发电机的常见故障及排除方法见表

2-2

    3、弧焊整流器    弧焊整流器的常见故障及排除方法,见表2-3

                2-1        弧焊变压器常见故障及排出方法                    

    故障特征       产生原因                        排除方法                         

  焊机线圈过热   1、焊机过载              1、按规定的负载持续率下的焊接电流值使用

                 2、变压器线圈短路        2、重绕线圈或更换绝缘                   

  焊机铁心过热   1、电源电压超过额定值    1、检查电源电压并对照焊机铭牌上的规定数值

                 2、铁心硅钢片短路        2、清洗硅钢片,重刷绝缘漆

                 3、夹紧铁心的螺杆等的    3、更换绝缘材料

                    绝缘损坏                                                       

 熔断器经常烧断  1、电源线短路或接地      1、检查电源线,消除短路

                 2、初级线圈与次级线圈    2、检查线圈情况,更换绝缘材料或重绕线圈

                    短路                                                           

 焊机外壳带电    1、电源线或焊接电缆碰到  1、检查电源引线和电缆与接线板连接情况

                    外壳

                 2、线圈碰外壳            2、用兆欧表检查线圈的绝缘电阻

                 3、焊机外壳没接地或接触  3、接妥地线

                    不良                                                            

焊机振动     1、传动铁心或传动线圈的  1、检修传动机构

和响声过大       机构有故障

                 2、动心上的螺杆和拉紧    2、加固动铁心及拉紧弹簧

                    弹簧松动或脱落         

                 3、线圈短路              3、更换绝缘,重绕线圈                     

 焊接电流过小    1、焊接电缆太长,压降    1、减小电缆长度和加大电缆直径

                    太大

                 2、焊接电缆卷成盘状,    2、散开电缆,不使它成盘状

                    电抗大                                                           

 焊接电流忽大    1、焊接回路连接接触      1、检查焊接回路接触处,使之接触良好

忽小               不良     

                2、可动铁心随焊机振动    2、加固可动铁心,使之不易发生移动

                   而移动                                                          

 

                2-2        弧焊发电机常见故障及排出方法                    

    故障特征       产生原因                        排除方法                         

  焊机启动后     三相感应电动机与网路     将三相电源线中任意两相换接      

  电动机反转     接线位置有错误                                                    

  启动后电机     1、三相熔断器中有一相    1、更换熔断器               

  转速很慢,并      被烧断                         

  发出嗡嗡声     2、电动机的定子线圈断线  2、清除断线  

                                                                                   

 电刷和换向器间  1、电刷与换向器接触不良  1、清洁并修整电刷和换向器的接触面

 有火花          2、电刷被卡住或松动      2、调整电刷在电刷架中的气隙        

                 3、换向片间的云母突出    3、去除突出的云母、拉深韵母槽,使它低于换向器表面

                 4、个别换向片凹下或突出  4、研磨或上车床车削                               

 焊接电流忽大    1、焊接回路接触处接触    1、检查焊接回路接触处,并使之接触良好

 忽小               不良

                 2、电流调节器的可动部分  2、检修电流调节器,使可动部分不易移动

                    随焊机的振动而移动

                                                                                   

焊机过热        1、焊机过载              1、减小焊接电流或降低负载持续率

                2、发电机的电枢线圈短路  2、消除短路处

                3、换向器短路            3、清理换向器表面

                4、换向器表面污染                                                 

 

                2-3        弧焊整流器常见故障及排出方法                    

    故障特征       产生原因                        排除方法                         

  焊机空载电压   1、电网电压太低          1、调整电压至规定值             

  太低           2、变压器的初级线圈      2、检修变压器线圈

                    匝间短路          

                 3、饱和电抗器线圈匝间    3、检修饱和电抗器

短路  

                          4、磁力启动器接触不良     4、使磁力启动器接触良好

                          5、整流元件击穿           5、更换元件

                                                                                      

  焊接电流调节    1、控制线圈匝间短路      1、更换熔断器               

  失灵                                      

                                  

                                                                                   

 电刷和换向器间  1、电刷与换向器接触不良  1、清洁并修整电刷和换向器的接触面

 有火花          2、电刷被卡住或松动      2、调整电刷在电刷架中的气隙        

                 3、换向片间的云母突出    3、去除突出的云母、拉深韵母槽,使它低于换向器表面

                 4、个别换向片凹下或突出  4、研磨或上车床车削                               

 焊接电流忽大    1、焊接回路接触处接触    1、检查焊接回路接触处,并使之接触良好

 忽小               不良

                 2、电流调节器的可动部分  2、检修电流调节器,使可动部分不易移动

                    随焊机的振动而移动

                                                                                   

焊机过热        1、焊机过载              1、减小焊接电流或降低负载持续率

                2、发电机的电枢线圈短路  2、消除短路处

                3、换向器短路            3、清理换向器表面

                4、换向器表面污染                                                 

焊机的操作

要点    焊机的正确安装使用

焊机的安装

一、焊机安装应遵循的原则

焊机的安装应遵循下列要求:

1)焊机的工作环境应与焊机技术说明书上的规定相符。如在气温过低或过高、湿度过大、气压过低以及在具有腐蚀性或爆炸性等的特殊环境中作业,应使用适合特殊环境条件性能的焊机,或采取防护措施。

2)必须将电焊机平稳地放在通风良好、干燥的地方,不准靠近高温以及易燃、易爆的危险环境。

3)焊机应防止碰撞或激烈震动(特别是弧焊整流机)。室外使用的焊机,必须有防雨、雪的防护措施。

4)焊机必须有专用独立的电源开关,其容量应符合要求,当焊机超符合时,应能自动地切断电源。禁止多台焊机共用一个电源开关。

5)电源控制装置应装在焊机附近人手便于操作的地方,周围留有安全通道。

6)焊机的一次电源线,长度不宜超过2-3m。当有临时任务需要较长的电源线时,应沿墙或立柱用瓷瓶隔离布设,其高度必须距地面2.5m以上,不允许将电源线拖在地面上。

7)焊机外露的带电部分应设有完好的防护(隔离)装置,焊机裸露接线柱必须设有防护罩。使用插头插座连接的焊机,插销孔的接线端应用绝缘隔板隔离,并装在绝缘板平面内。

8)焊机(交流或直流)的外壳必须接地,接地装置必须经常保持连接良好,禁用氧气管道和乙炔管道等易燃、易爆气体管道作为接地装置的自然接地极,防止由于产生电阻热或引弧时冲击电流的作用,产生火花引爆。

9)焊机接入电网时,两者的电压必须一致。

10)直流弧焊发电机接入电网后,应先启动试车,观察换向器的旋转方向是否和焊机上规定的旋转方向一致。如相反,则应调换三相电源线中任意两相的位置。

11)焊机的接线和安装应由专门的电工负责,焊工不应自行动手。

二、弧焊变压器的安装

弧焊变压器的电源为单相。接线时要注意焊机出厂标牌上所标出的一次电压数值。手把软电缆线和地线分别接到焊机的次级端两个接线柱上,其接法没有极性要求。

弧焊变压器的安装注意事项如下:

1)要注意配电系统开关、熔断器是否合格齐全;导线绝缘是否完好;电网电源功率是否够用。

2)初、次级导线的截面要合格。额定负载时,初级导线电压降不宜大于额定网路电压的5%;次级导线电压降不宜大于额定工作电压的10%

3)多台弧焊变压器安装时,应分接在三相电网上,尽量使三相负载平衡。

三、弧焊发电机的安装

弧焊发电机大都是由三相感应电动机拖动。手把线和地线要按所需的极性接法相联。

弧焊发电机的安装注意事项如下:

1)接入三相电网前,应按电压等级及标牌规定,将电动机接成三角形或星形。如果电动机为220/380v电压,那么,在三相电网为220v时,电动机定子绕组用()接法;而在380v时,则用(Y)接法。电动机的定子三相线圈引出线固定在电机外面的接线板上,接线板上的线头旁有各头线圈的始端和末端的符号,其中D1D2D3分别为始端地第一相、第二相和第三相的符号;D4D5D6为末端第一相、第二相和第三相的符号。出线板上出线端的接法,见图2-9

2)鼠笼式感应电动机直接启动时,启动电流比额定电流大好几倍。因此,网路的容量较大时,可全压直接启动;当网路容量较小时,应加星形、三角形启动器,用来降压启动。

3)多站式直流弧焊机,因为电动机容量较大,不宜直接启动,最好加自藕变压器启动器。

四、弧焊整流器的安装

弧焊整流器和弧焊变压器所不同的是在变压器后面增加了整流部分,其变压器为三相,所以应接入三相电网,其安装与弧焊变压器大致相同。

 

焊机的使用

一、焊机使用应遵循的原则

焊机使用时应遵循下列原则:

1) 焊钳与焊件接触时,不得启动焊机。

2) 禁止在焊机上放置任何物体和工具。

3) 焊机二次回路上禁止连接建筑、金属构架和设备等作为焊接电源回路,见图2-10

4) 焊机的外壳和焊件不能同时接地。

5) 焊工工作完毕或临时离开工作场地时,不得将焊钳放在焊件上,并及时切断电源。

6) 焊接重要的结构时,应在焊机上装设电流表和电压表,以便精确地确定焊接工艺参数,保证焊缝质量。

7) 焊工培训时,可在弧焊发电机的输出端串联一只稳定变阻器,以减少焊工在学习操作时由于手的抖动而引起的电流变化值,这样可以使电弧稳定燃烧,提高焊缝质量。但稳定变阻器上也要消耗一定的能量,所以在生产中不宜大量推广使用。

二、弧焊变压器的使用

1、用连接片改变焊接电流的焊机    采用连接片改变焊接电流的焊

机,如BX1-330型弧焊变压器,调节焊接电流时,应先切断电源。

    2、焊机的并联运行    当一台焊机的电流不够用时,可用两台焊机

进行并联运行,见图2-11

    弧焊变压器并联运行时的注意事项:

1) 空载电压相同的焊机,不论型号、容量是否相同,都可并联应用。

2) 空载电压不同的焊机不能并联使用。因并联时,在空载情况下各

弧焊变压器间出现不均衡环流。如需并联,必须设法改装焊机,使彼此之

间的空载电压相同,或者加装空载自动开关。

3) 并联运行中的弧焊变压器要注意负载电流协调分配,最好两台焊

机各自的输出电流相同。  

4) 并联时,应将两台弧焊变压器的初级绕组接在网路同一相,次级

绕组也必须同相相联,见图2-11。检查接线是否正确时,可先将两台弧焊

变压器次级绕组任意两个接线端相联,然后用电压表或110v灯泡接其余

两接线端。若电压表指示为零或灯泡不亮,则接法正确;否则,不正确,

需调换接线端。

3、焊接电流的远距离控制    当需要远距离控制焊接电流时,要加

装一些机电装置。例如,BX2型同体式弧焊变压器,要由原来的手动式

改为电流遥控,方法是拆除调节杆上的手柄,加装由小功率电动机

0.2-0.3Kw)拖动的蜗轮蜗杆减速器,使动铁心均匀移动(约每秒数毫

米)。

    三、弧焊发电机的使用

    1、焊机启动    弧焊发电机应采用启动器启动焊机。启动器通常附

设在焊机上,有0Y△三个位置,见图2-12。开始时,启动手柄在0

处,此时焊工应轻轻将手柄从0扳到Y处,焊机电枢开始转动,待电枢运

转正常后(发出均匀的嗡嗡声),再将手柄扳到△处,焊机即转入正常工

作状态。启动时应注意切不可直接将手柄从0扳到△或停留在Y处就开始

焊接。

2、极性选择    采用弧焊变压器作弧焊电源时,由于输出电流为交流电,焊机两端极性不断变化,所以没有必要考虑极性接法。弧焊发电机由于输出电流为直流电,焊机输出端的极性固定,不同的极性连接焊件和焊钳,就出现两种不同的接法,即正接法和反接法,见图2-13。

正接法——焊件接正极,焊钳接负极。

反接法——焊件接负极,焊钳接正极。

手弧焊时,采用正接法还是反接法,主要从能否满足电弧稳定燃烧的条件来考虑。例如,当采用型号为E5015的焊条时,应采用反接法。

当焊机上的极性模糊不清时,可用下列方法进行鉴别:

1)直流电压表鉴别法    将弧焊发电机输出端两极接于量程大于100V的直流电压表的正、负两接线柱上。若表针沿顺时针方向转动,则说明焊机与电压表正极相接的一极是正极,另一端则是负极。

2)碳棒鉴别法    将碳极与焊件分别接于弧焊发电机的两输出端,并引弧。如果电弧燃烧稳定,并且将电弧拉得很长(4050mm)也不熄灭,熄弧后碳棒端面光滑,则说明是正接,即碳棒接的一端为负极。若电弧引燃后不稳定,稍一拉长就熄灭,碳棒易发红,熄弧后碳棒端面不整齐,即说明是反接,即碳棒接的一端为正极。

3、电流的远距离调节    当出现下列情况时,往往需要对焊接电流进行远距离调节:

1) 大型结构、船体等的焊接中,有时焊机与焊工操作地点距离较远,

往返调电流不方便。

2) 管子、管道的安装,环焊缝上的各种焊接位置分别为仰、立、平焊,所需焊接电流值不同,在操作中需要随时调节焊接电流。

3) 为避免噪声和改善焊机附近的环境卫生,有时将弧焊发电机移至室外或集中到专门房间中放置。但焊机的启动、停车和调节电流,希望在焊工操作地点进行。

弧焊机发电机远距离调节电流的方法有:

1)将焊机上已有的小功率的激磁可调变阻器拆移,并用较细的导线引至焊接地点。

2)这里焊机的输出回路中串联镇定变阻器,放在焊工操作场所附近,改变镇定变阻器上的闸刀位置,调节电流。

四、弧焊整流器的使用

弧焊整流器由于有整流部分,所以使用时应注意硅元件、控制部分的运行特点。

1) 弧焊整流器极性、陡降外特性相同的即可并联运用。它不会因空载电压不同而引起串流,因为被整流元件彼此阻断(除非彼此空载电压相差太悬殊,以至于一台的电压高于另一台元件的反电压)。

2)要特别注意硅元件的保护和冷却,使用时应同时开动焊机内的冷

却风扇,进行冷却。

3)硅元件和有关电子线路,要保持清洁干燥。长期停用后,再用时要作外部或内部(先轻载通电)干燥处理。

4)磁放大器铁心为冷轧硅钢片等高导磁材料制成,不能强烈振击,以防磁性能变坏。

根据焊机的负载持续率选用焊接电流

一、焊机的负载持续率

一台焊机能输出的电流值主要是由焊机发热来决定的。因为发热严重时,温升过高,焊机会被烧毁,因而必须对温升有一定限制,通常最高不得超过6080。焊机的温升一方面取决于焊接电流的大小,同时也取决于负荷的状态,即:是长时间连续通电,还是间歇的通电。取相同的焊接电流,如果长时间连续焊接,焊机的温升显然要高一些;间歇的焊接,则焊机的温升就要低一些。为了让焊机的温升不超过允许的数值,连续焊接时,焊机的输出 电流应小一些;而在断续焊时,焊机的输出电流可以大一些。

负载持续率就是用百分数来表示焊机的某种负荷状态,连续焊接时,焊机内不断有焊接电流通过,其负载持续率为100%。但是这种负荷状态在手工电弧焊时是不会出现的,因为手工电弧焊总是处于断断续续焊接的负荷状态。因此,实际焊接时,焊机的负载持续率需要经过计算,其计算方法如下:

              在选定的工作周期内焊机负载的时间

负载持续率=                                         

                   选定的工作时间周期

我国有关标准规定,对于500A以下的焊机选定的工作周期为5min。计算负载持续率时,只要在每个5min内测量出焊机输出焊接电流的时间(即电弧燃烧的时间),代入上式,即得出负载持续率。

手工电弧焊时,在5min的时间周期内,总有一段时间用来换焊条、打渣等,电弧燃烧的时间少于5min,所以负载持续率总小于100%。我国规定手工电弧焊机的额定负载持续率为60%,标牌上规定的额定电流,即是在额定负载持续率下允许使用的焊接电流。

二、焊接电流值的选用

根据负载持续率,可以选用选用电流的最大值。显然,负载持续率比额定负载持续率大时,允许使用的焊接电流应比额定电流小;反之,当负载持续率比额定负载持续率小时,允许使用的焊接电流可比额定电流大些。我国出产的焊机铭牌上皆标定出不同负载持续率时,允许使用的焊接电流值。

不同负载持续率时电流值的对照表,见表2-4,根据表中的数据可以合理地使用焊机。

           2-4    负载持续率和焊接电流的对照表        

负载持续率①      100      80      60      40      20

%)                                                   

                  116     130     150     183     260

电流值            230     257     300     363     516

(A)            387     434     500     610     868

                  775     868    1000    1222    1735    

① 表中60%为额定负载持续率。

查表方法举例:电流值之第3行说明额定电流为500A之焊机,如果使用的工作电流为610A,其负载持续率应按40%使用,即每5min之内通焊接电流的时间总和应不超过5×40%=2min。也就是说,如果按照610A使用焊机,就应保证焊机在5min内至少有3min“休息”时间(此“休息”时间内,初级电源不切断),才不致使焊机超载造成温升过高。

●焊机维护保养

一、弧焊变压器的维护保养

正确维护和精心保养,可以保证焊机有良好的工作性能和较长的寿命。弧焊变压器的保养措施如下:

1)使用新焊机或启用长久未用的焊机之前,应事先检查焊机有无损坏之处,并按产品说明书或有关技术要求(JB807-80)进行检验。

2)焊机初、次级的绝缘电阻,应分别在0.50.2MΩ以上。若低于此值,应作干燥处理,损坏处需要修复。

3)从焊机连接到焊件上的焊接电缆,应采用橡皮绝缘多股软电缆。

4)焊机离焊件超过10m时,必须适当加大两根焊接电缆的截面,使焊接电缆通过电流时的电压降不超过4V,否则引弧及电弧燃烧稳定性会受到影响。

5)工作中应使用规定截面尺寸的焊接电缆,不得任意缩小。不允许使用铁板搭接来代替电缆,否则将因接触不良或电压降过大而使电弧不稳定,影响焊接质量。

6)焊机和电缆的接头处必须拧紧,否则不良的接触不但会造成电能消耗,还会导致焊机过热,甚至将接线板烧毁。目前可采用电缆连接器进行连接。

7)焊接电缆在使用中应尽量拉直,防止盘成圈状。

8)使用中应经常注意焊机的声音、温升是否正常,发现异常应及时修理。

9)应经常清扫焊机内部,不要有灰尘和铁屑等,并经常检查焊机的接头是否拧紧,保证接触良好。

二、弧焊发电机的维护保养

弧焊发电机的电气、机械旋转等部分较为复杂,应根据其特点经常节约维护保养。弧焊发电机的保养措施如下:

1、保持焊机内、外清洁    焊机的表面要经常擦扫干净,绕组内部及焊机各间隙中的灰尘要吹净。绕组和整流子上的油渍、污物要用四氯化碳和汽油的混合物及时擦洗干净。

2、整流子铜头的维护

1)整流子表面要保证光滑,发现粗糙时,要及时用砂布在运转中磨光。如果表面发现缺口,可把砂布卷在平板上,借电机的运转来磨平表面。若表面有轴向沟槽,则可用与整流子外形相似的磨面来磨修。如果表面有凹陷和不圆正的情形,应把电枢卸下,在车床上把铜头表面车去一刀。

2)铜头经长期运转或修复后,槽中的云母片常会高出或与表面平齐,必须将云母片刻低。此事通常可用两侧面磨平的手工锯条来进行,见图2-14。刻低时,要使锯片和云母表面垂直,慢慢地向后移动,刻成平坦的沟槽。

3、电刷的使用与维护

1)电刷在整流子表面应有适当的均匀压力,使所有的电刷都承受均匀的负载电流。

2)电刷表面磨损和破坏时,要及时更换和原电刷一样的新电刷。电刷圆弧的处理方法是将电刷嵌入夹子内,再把弹簧压在上面,使砂布麻面朝电刷,背面紧贴在整流子上,然后上下移动,来回磨电刷,见图2-15。不可按图中所示的不正确方向磨,防止把电刷摸成圆边,见图2-16。磨电刷可采用较细的砂纸,磨后应把铜头吹净。

4、轴承的维护    轴承应经常保持清洁与滑润,要定期检查,必要时更换新的。

弧焊发电机的保养周期,见表2-5

               2-5    弧焊发电机的保养周期                

维护部位          维护内容                       时间      

换向器     清除灰尘、碳屑等                     每周一次   

焊机整体    内外除尘                             每周一次  

  电刷      检查压力是否正常,接触是否良好,火花情况       每周一次  

换向器      检查是否有烧灼痕迹、云母片高出等     半年一次  

  电刷      更换损坏或磨损过多的电刷             半年一次  

焊机整体    机壳解体,去除绕组内部及焊机各部件

            之间的灰尘,清除绕组上的油污         一年一次  

  轴承      检查磨损情况,更换润滑油             一年一次  

三、弧焊整流器的维护保养

1) 焊机在装运和安装过程中切忌震动,以免影响工作性能。

2) 焊机严禁在不通风的情况下进行工作,以免烧毁硅整流元件。

其余维护保养与弧焊变压器相同。

 

 

课题3      焊条

焊条的分类

要点    焊条的组成、型号,药皮的类型以及酸、碱性焊条的操作性能

●焊条的组成

一、焊芯及药皮

涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极,叫做焊条。焊条由药皮和焊芯两大部分所组成,见图3-1。焊条端部有一段没有药皮的夹持端,被焊钳夹住后可以传导电流(药皮不导电),焊条末端的药皮磨成锥形,便于焊接时引弧。

焊条上端药皮处印有该焊条的型号或牌号,以便焊工使用时识别。

1、焊芯    碳素结构钢和低合金结构钢焊接用的焊条,其焊芯材料为低碳钢。常用牌号为H08A,含义如下:

H08A

           优质钢SP0.03%

           平均含碳量C0.8%

           焊接(汉语拼音)用实芯焊丝

H08A焊芯的化学成分,见表3-1。碳在焊接过程中会引起飞溅,并使焊缝产生气孔和裂纹,所以必须限制焊芯中碳的含量。

    3-1    H08A焊芯的化学成分(%)       

   C     Mn        Si         S        P     

0.10  0.300.55   0.03    0.03   0.03     

焊芯的长度与焊芯的直径(即焊条的直径)有关,见表3-2。焊芯直径越细,电阻越大,焊接时由于电流通过焊芯所产生的电阻热也越大,使药皮发红变质,所以其长度就越短。生产中常用的焊芯直径是2.53.24.05.0mm个四种。

 

 

 

 

 

   3-2    焊芯的直径与长度  (mm           

焊芯直径         焊芯长度                       

 1.6      200  250                              

 2.0           250  300                         

 2.5           250  300                         

 3.2                     350  400              

 4.0                     350  400              

 5.0                          400  450         

 6.0                         400  450         

 8.0                                    500  650

2、药皮    在焊接过程中药皮的作用是:

1) 使电弧稳定燃烧,见图3-2

2) 产生熔渣和气体,防止空气中的氧、氮侵入焊缝金属,见图3-3

以提高焊缝质量。

3) 产生的熔渣覆盖在焊缝上,使焊缝表面成形良好,见图3-4

4) 通过熔渣与熔化金属之间的化学反应,能增加焊缝金属中合金元素的含量,改善和提高焊缝金属的力学性能。   

二、酸性焊条和碱性焊条

焊条药皮是由一定数量及用途的矿石、矿物、铁合金、化工材料、有机物混合而成,其中大部分是金属和非金属氧化物。如果药皮的成分以酸性氧化物为主(如氧化钛、硅砂)的,称为酸性焊条,生产中常用的是钛钙型焊条;如果药皮的成分以碱性氧化物为主(如氧化钙)的,称为碱性焊条,生产中常用的是以碳酸盐和萤石为主的低氢型焊条。

酸性焊条和碱性焊条的操作性能比较,见表3-3

            3-3    酸性焊条和碱性焊条操作性能比较                  

酸性焊条                              碱性焊条                       

1、 电弧稳定,可采用交、直流电源进行   1、电弧不够稳定,除E4316E5016

焊接(大多数情况下用交流电源焊接)    外均需用直流反接电源进行焊接。

2、对水、锈产生气孔的敏感性不大       2、对水、锈产生气孔的敏感性较大

3、焊前对焊件表面的清洁工作要求不高   3、焊前对焊件表面的清洁工作要求

4、焊前需经75-150烘焙1h            4、焊前需经350-450℃烘焙1-2h   

5、焊接电流大                         5、焊接电流较小,较同直径的酸性

                                      焊条小10%左右                 

6、可长弧操作                         6、需短弧操作,否则易引起气孔  

7、脱渣较方便                         7、坡口内第一层脱渣较困难,以后

                                      各层脱渣较容易                  

8、焊接时烟尘较少                     8、焊接时烟尘较多              

 

焊条的分类与型号表示

一、焊条的分类

根据所焊材料的不同,焊条可分为低碳钢及低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条(包括奥氏体不锈钢焊条和铬不锈钢焊条两大类)、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍和镍合金焊条、铜和铜合金焊条以及铝和铝合金焊条九类。

各类焊条按主要性能的不同又可分为若干型号,各型号焊条有多种牌号的产品,国标中规定的各型号焊条的性能标准是设计焊接结构、检验和验收焊条以及检验焊接产品质量的依据。而制造厂在焊条说明书及焊条产品样本中所列的各项性能数据,则是各牌号焊条出厂时的检验结果,往往超过国标中相应焊条性能标准,因此这些数据一般不作为焊条性能检验验收的依据,而是作为设计和使用该焊条时的参考。

二、结构钢焊条型号的编制方法

根据GB5117-85“碳钢焊条”、GB5118-85“低合金钢焊条”的规定,焊条型号编制方法如下:字母E表示焊条;前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值;第三位数字表示焊条的焊接位置,01表示焊条适用于全位置焊接(平、立、仰、横),2表示焊条适用于平焊及平角焊,4表示焊条适用于向下立焊;第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。低碳钢和低合金钢用的焊条型号见表3-4

   3-4   低碳和低合金钢用焊条型号                            

焊条型号   药皮类型          焊接位置          电流种类        

               E43系列——熔敷金属抗拉强度420Mpa            

E4300      特殊型                          

E4301      钛铁矿型                        交流或直流正、反接

E4303      钛钙型                                               

E4310      高纤维钠型    平、立、仰、横    直流反接             

E4311      高纤维钾型                      交流或直流反接       

E4312      高钛钠型                        交流或直流正接       

E4313      高钛钾型                        交流或直流正、反接   

E4315      低氢钠型                        直流反接             

E4316      低氢钾型                        交流或直流反接       

E4320      氧化铁型           平焊         交流或直流正接      

E4322                         平           交流或直流正、反接   

E4323    铁粉钛钙型  

E4324      铁粉钛型      平、横角焊        交流或直流正、反接    

E4327    铁粉氧化铁型                      交流或直流正接        

E4328      铁粉低氢型                      交流或直流反接        

                E50系列——熔敷金属抗拉强度490Mpa           

E5001      钛铁矿型  

E5003        钛钙型                        交流或直流正、反接  

E5011      高纤维钾型                      交流或直流反接      

E5014        铁粉钛型    平、立、仰、横    交流或直流正、反接  

E5015        低氢钠型                      直流反接            

E5016        低氢钾型

E5018      铁粉低氢型                       交流或直流反接      

E5024        铁粉钛型                      交流或直流正、反接                     

E5027    铁粉氧化铁型    平、、横角焊       交流或直流正接      

E5028                                      

E5048      铁粉低氢型                      交流或直流反接      

 

注:1、直径不大于4.0mmE5014E5015E5016E5018型焊条及直径不大于5.0mm的其它型号的焊条,可适用于立焊和仰焊。

    2E4322型焊条适宜单道焊。

焊条型号举例如下:

1

    E  43  0  3

                    表示焊条药皮为酸性钛钙型,可用交、直流进行焊接

                    表示焊条适用于全位置焊接

                    表示熔敷金属抗拉强度的最小值(420Mpa

                    表示结构钢焊条

 

2

    E  50  1  5

                    表示焊条药皮为碱性低氢型可用直流反接进行焊接

                    表示焊条适用于全位置焊接

                    表示熔敷金属抗拉强度的最小值(90Mpa

                    表示结构钢焊条

 

作业二    焊条的选用

要点    焊条的正确选用

●训练1    根据母材的化学成分和力学性能选用焊条

一、结构钢(低碳钢、中碳钢、普通低合金钢)焊条的选用

采用结构钢制造的焊接结构,大多要求焊缝金属与母材等强度,此时可按结构钢的强度选择相应强度等级的焊条。选择时应注意以下两点:

1)钢材的强度等级是按屈服点划分的,而结构钢焊条的强度等级系指其抗拉强度的最低保证值,两者是不一致的。通常应选择抗拉强度保证值与母材相同或稍高的焊条。

2)焊缝强度不是比母材高出愈多愈好,而应等于或稍高于母材。如果焊缝强度过高,往往使焊缝的塑性下降,反而有害。当焊接接头不要求焊缝与其等强度时,可选用抗拉强度较低的焊条。

二、合金结构钢焊条的选用

合金结构钢焊接时,通常均不要求焊缝金属的合金成分与该钢种的合金成分相同或相近,而主要考虑等强度。但如果母材是耐热钢、耐腐蚀钢时,从保证焊接接头的耐热、耐腐蚀性能出发,则要求焊缝金属的主要合金成分与母材相同或相近。此时,应根据母材的化学成分选用焊条。

三、根据母材抗裂性要求选用焊条

母材成分中,如果含CSP等杂质较高时,很容易在焊缝中形成裂纹,此时应选用抗裂性较好的碱性焊条。

●训练2    根据焊件的工作条件、使用性能和几何形状选用焊条

一、载荷性质

在承受动载荷或冲击载荷情况下,除了要求保证抗拉强度外,还对焊缝金属的塑性和冲击韧度有较高的要求,推荐使用碱性焊条。

二、工作介质

若焊件是在腐蚀介质中工作的不锈钢件或其它耐腐蚀材料,必须根据介质种类、浓度、工作温度等情况,选择或按设计规定采用相应的不锈钢焊条或其它耐腐蚀焊条。

三、几何形状

根据焊件几何形状的复杂程度、刚性的大小、焊接坡口制备情况以及焊接部位所处的位置选用焊条,应遵循下列原则:

1)形状复杂或大厚度的焊件,由于焊缝金属在冷收缩时会产生较大的应力,易形成裂纹,因此应选用抗裂性较高的焊条,如碱性焊条。

2)某些难以清理干净的焊接部位,应选用氧化性强,对铁锈、氧化皮和油垢敏感性较小的酸性焊条,以免产生气孔等缺陷。

3)焊接部件因受条件限制不能翻转时,必须选用能在任何空间位置(全位置)进行焊接的焊条。

●训练3    根据工地设备和劳动条件选用焊条

一、根据工地设备状况选用焊条

1)在没有直流焊机的工作场所,不能选用仅限用直流电源的碱性焊条,应选用交流焊条或交、直流两用的碱性焊条。

2)对于某些焊件,若选用一般焊条,则需要焊前预热或焊后热处理;工作场所如没有这种设备时也可选用特殊焊条,可免去预热或焊后热处理。例如,焊接Cr5Mo 钢管常采用Cr25Ni13型不锈钢焊条。

二、根据焊工劳动条件和劳动生产率选用焊条

1)由于碱性焊条施焊时,所排放的有毒烟尘比酸性焊条多,因此在酸性焊条和碱性焊条都能满足要求的情况下,应尽量采用酸性焊条。

2)在满足使用性能和操作性能的前提下,应当选用粗直径、效率高的焊条,如铁粉焊条。

 

作业三    焊条的现场检验和保管

●训练1    焊条的现场检验

一、焊条的工艺性能试验

焊接前,焊工应将焊条在一块平板上先进行试焊,质量优良的焊条其工艺性能应达到如下要求:

1)易引燃电弧,断火后再引弧也十分方便,在焊接过程中电弧能平稳地燃烧。

2)焊接过程中药皮能均匀地熔化,无成块脱落现象,药皮前端形成的套筒不应妨碍焊条均匀熔化。

3) 焊接过程中不应有过多的烟雾或过大、过多的飞溅。

4) 熔渣流动性良好,能均匀地覆盖住焊缝,焊缝外表成形正常,熔

渣清除容易。

5)焊条在说明书规定的电流范围内施焊,无严重发红且生成气孔的现象。

6)焊缝金属不允许有裂纹、密集或连续的气孔或夹渣。

二、焊条外观尺寸检验

利用游标卡尺和直尺检验焊条的直径偏差和长度偏差,应符合表3-5的要求。

 

 

3-5  焊条尺寸偏差   (mm                         

焊条直径      直径偏差           长度偏差            

2.0        

2.5        

3.2          ≤±0.05         ≤±2.0

4.0        

5.0                                                   

 

焊条夹持端的长度和偏差值,应符合表3-6的要求。

     3-6    焊条夹持端长度及偏差                  

焊条直径       夹持端长度            极限偏差       

2.5             15         

>2.5;<6.0        20                  ±5

≥6.0             25                                 

焊条药皮的引弧端应制成倒角,焊芯端面应露出,以保证易于引弧。对于各种碱性焊条,沿长度方向的露芯长度不应大于焊芯直径的1/2或1.6mm两者的较小值;其它型号焊条,沿长度方向的露芯长度不应大于焊芯直径的2/3或2.4mm两者的较小值。

三、焊条药皮强度检验

1)焊条药皮应均匀、紧密地包覆在焊芯周围,整根焊条药皮上不应有影响焊接质量的裂纹、气泡、杂质及剥落等缺陷。

2)焊条药皮应具有足够的强度。检验方法是,将受检焊条置于水平位置,然后使它自由落到厚度大于14mm的水平、光滑的钢板上,见图3-5。受检焊条的破裂只允许在焊条两端。受检焊条的下落高度根据焊条直径的不同而有所不同,焊条直径〈4 mm时,下落高度为1m;焊条直径4mm时,下落高度为0.5m

四、焊条偏心度检验

焊条的偏心度应在公差的允许范围之内。若偏心度过大,焊接时会使电弧产生偏弧以及药皮成块脱落,影响焊缝质量。偏心度的计算公式如下:           

焊条偏心度=T1-T2/[1/2T1+T2]*100%

式中:T1——焊条断面药皮层最大厚度+焊芯直径;

      T2——同一断面药皮层最小厚度+焊芯直径,见图3-6

合格标准:直径不大于2.5mm的焊条,偏心度不应大于7%;直径为3.2mm4.0mm的焊条,偏心度不应大于5%;直径不小于5.0mm的焊条,偏心度不应大于4%

训练2    焊条的保管

一、焊条保管的重要性

焊条药皮极易吸收空气中的水分而返潮。如果焊条药皮的含水量超过一定程度,将会严重影响焊条操作时的工艺性能和焊缝质量。如药皮中水分过多,焊接时会引起飞溅,且在焊缝中形成气孔,焊接某些合金钢时还会促使形成延迟裂纹。同时,水分过多,也会引起焊芯产生黄斑、锈蚀等现象。因此,加强焊条保管对于保证焊接质量具有十分重要的意义。

二、焊条的贮存和保管方法

1)焊条必须在干燥、通风良好的室内仓库中存放,焊条贮存库内,不允许放置有害气体和腐蚀性介质,室内应保持整洁。

2)焊条应存放于架子上,架子离地面的距离应不小于300mm,离墙壁距离不小于300 mm,室内应放置去湿剂,严防焊条受潮。

3)堆放焊条时应按种类、牌号、批次、规格、入库时间分类堆放。每垛应有明确标注,避免混乱。

4)焊条在供给使用单位之后,至少在六个月内能保证继续使用。焊条的发放应做到先入库的先使用。

5)特种焊条的贮存和保管制度,应严于一般焊条,应堆放在专用仓库或指定区域内。受潮或包装损坏的焊条未经处理不许入库。

6)对于受潮、药皮变色、焊芯有锈迹的焊条须经烘干1后进行质量评定。若各项性能指标满足要求时方可入库。

7)焊条一次出库量一般不能超过两天的用量,已经出库的焊条,焊工必须保管好。

8)焊条贮存库内应设置温度计、湿度计。存放碱性焊条的室内温度应不低于5,相对空气湿度应低于60%

9)存放一年以上的焊条,在发放前应重新做各种性能试验,符合要求时方可发放,否则不应出库。

10)焊条在使用前应严格按规定进行烘干。烘干后的焊条应放在100-150℃保温筒内,保温筒必须接于焊机的输出端,随用随取。

11)碱性焊条在常温下防止不得超过4h,超过后应重新烘干,重复烘干次数不宜超过3次。

12)烘干焊条时,禁止将焊条突然高温炉内,或从高温炉内突然取出冷却,防止焊条因骤冷、骤热而发生药皮开裂脱皮现象。

13)烘干焊条时,焊条不应成垛或成捆的堆放,应铺放成层状,每层焊条的堆放不能太厚,一般为1-3层,避免焊条烘干时受热不均和潮气不易排出。

14)焊条烘干时应做记录,记录上应有牌号、批号、温度和时间等项内容。

 

 

课题4    手工电弧焊操作技能

作业一    平敷焊操作技能

●要点    包括引弧、运条、焊道连接、收尾等操作技能

●训练1    平敷焊的焊前准备

一、焊机、焊条、焊件和辅助工具

焊前,焊工必须穿戴好劳动防护用品,包括工作帽、工作服、护脚和焊工手套。然后选用合适的护目玻璃色号(参见表1-4)。并牢记焊工操作时应遵循的安全操作规程,在作业中贯彻始终。

1、焊机    为了熟悉掌握各类焊机的性能,应选用交、直流弧焊机各一

             台,其参考型号是BX1-330AX-320ZXG-300。焊机由电工接好电源线和接地线,,并用测电笔测量机壳的带电情况,然后由焊工本人接好焊机输出焊接电缆线,连接焊件的电缆线可固定在一块方钢上,见图4-1,便于使用时移动。最后启动焊机进行空载运行,观察接于焊机上的电压表,如指针指示出空载电压值,即表示焊机运转正常,可以进行焊接。

                 2、焊条    酸、碱性焊条具有不同的焊接工艺性能,焊工都应掌握,所以选用E4303(酸性焊条)和E5015(碱性焊条)两种型号的焊条,直径分别为2.5-5mm。焊条使用前应放在焊条烘箱内按规定的温度进行烘干,使用时取出放在焊条保温筒内,将筒盖盖紧,保温筒接在焊机输出端上,并放在焊接位置附近。在正式焊接前,应对焊条进行现场检验,检验合格后即可进行试焊。

                 3、焊件    采用Q235-A低碳钢板,厚6-8mm,长*宽为300*150mm。钢板表面用角向磨光机打磨至露出金属光泽,再用划针在钢板表面每间隔30mm划一条直线,并打上样冲眼作为标记。

                 4、辅助工具和量具的准备    焊工操作作业区附近应备錾子、清渣锤、焊缝万能量规、钢丝刷等辅助工具和量具。

                 二、选择焊接工艺参数

                 焊接时,为保证焊接质量而选定的诸物理量(例如焊接电流、电弧电压、焊接速度和线能量等)的总称,叫做焊接工艺参数。

                 手工电弧焊时主要的焊接工艺参数是焊条直径、焊接电流、电弧电压和焊接速度。焊接时,焊接工艺参数可以有一定范围的波动,正确选择适当的焊接工艺参数是保证焊缝质量的重要措施。

                 1、焊条直径    平敷焊时,焊条直径决定于焊件厚度,见表4-1,即焊件越厚,选择的焊条直径越粗。但是,在操作培训时,可以用较细的焊条在较厚钢板上进行平敷焊。

                 2、焊接电流    焊接电流是最重要的焊接工艺参数。焊接电流过小,会作成电弧燃烧不稳定,产生夹渣;焊接电流太大,会使焊条发热、药皮发红脱落、焊缝产生咬边,甚至将焊件烧穿。平敷焊时,焊接电流值决定于焊条直径,见表4-2

         4-2    焊接电流与焊条直径(低碳钢)的关系        

焊条直径(mm    2.5        3.2        4.0        5.0       

             焊接电流(A)     60-80      100-130    160-210    200-270   

                 3、电弧电压    弧焊时,电弧电压值主要决定于电弧长度。电弧长,则电压高;电弧短,则电压低。弧长增加时,电弧飘动不稳、飞溅大、保护效果差、恶化焊缝表面的成形,特别是采用E5015焊条焊接时,还容易焊缝中产生气孔,所以应尽量采用短弧焊。手工电弧焊由于是手工操作,弧长难以保持稳定,所以电弧电压并不是焊前所选定的一个焊接工艺参数。据实测,采用直径为4mm的焊条平敷焊时,当焊接电流采用160-170A时,合适的电弧电压值约为20-24V(可以从接于焊机上的电压表上读出)。

                 4、焊接速度    指单位时间内完成的焊缝长度。对手工电弧焊来说,即焊条向前移动的速度,它直接影响焊缝的几何尺寸,焊接速度慢,焊成的焊道宽而高;反之,焊接速度快,焊成的焊道窄而矮。手工电弧焊时,焊接速度由焊工的手操纵,所以也不是焊前所选定的一个焊接工艺参数。据实测,手工电弧焊时合适的焊接速度为140-160mm/min

                 因此,焊工在进行平敷喊练习时,应根据所选用的焊件厚度,选择对应直径的焊条,再根据焊条的直径选择相应的焊接电流,而电弧电压和焊接速度则无法预先进行选择,在练习过程中摸索掌握其合适值。

                 ●训练2    平敷焊的操作技术

                 一、平敷焊的操作特点

用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法,叫做手工电弧焊,见表4-2。操作时,焊工左手持面罩,右手拿焊钳,焊钳上夹持焊条,在焊条与焊件间产生电弧后,利用电弧的高温(约6000-8000K)熔化焊条金属和母材金属,熔化的两部分金属熔合在一块成为熔池。焊条移动后,熔池冷却成为焊缝,通过焊缝将两块分离的母材牢固结合在一起,实现焊接。

根据焊接部位所在的空间位置,焊工操作时可以采用坐、蹲、立、靠、仰等各种姿势,见图4-3。手工电弧焊可在室内、野外、高空以及平、横、立、仰等各种位置进行焊接。手工电弧焊设备简单,操作方便灵活,对于各种不规则形状的焊件均能进行焊接。且由于焊钳小,所以焊接时可达性好,适合于焊接用其它焊接方法难于达到的焊接部位。

将焊件置于平焊位置,在焊件上堆敷焊道的操作方法,叫平敷焊。它不是将两块分离的钢板焊接在一起,成为一个整体,而仅仅是在一块钢板的表面用熔化焊条的方法堆敷出一条焊道,这是手工电弧焊一种最基本的操作方法。通过平敷焊的练习,焊工应熟练的掌握手工电弧操作中的各种基本动作和选择相应的焊接工艺参数,熟悉各种常用焊机及辅助工具的使用方法,为以后的各种手工电弧焊操作技能打下坚实的基础。

二、引弧

手工电弧焊时,引燃焊接电弧的过程,叫做引弧。引弧时,首先把焊条端部与焊件轻轻接触,然后很快将焊条提起,这时电弧就在焊条末端与焊件之间建立起来。常用的引弧方法有划擦引弧法和直击引弧法两种,见图4-4

划擦引弧法是先将焊条末端对准焊件,然后象划火柴似的将焊条在焊件表面轻轻划擦一下,引燃电弧,再迅速将焊条提升到使弧长保持2-4mm高度的位置,并使之稳定燃烧。这种引弧方法的优点是电弧容易引燃,操作简便,引弧效率高。缺点是容易损坏焊件的表面,造成罕见表面有电弧划伤的痕迹在焊接正式产品时应该少用。

直击引弧法一 将焊条末端垂直的在焊件起焊处轻微碰击,然后迅速将焊条提起,电弧引燃后,立即使焊条末端与焊件保持2-4mm,使电弧稳定燃烧。这种引弧方法的优点是不会使焊件表面造成划伤缺陷,又不受焊件表面的大小及焊件形状的限制,所以是正式生产时采用的主要引弧方法。缺点是引弧成功率低,焊条与焊件往往要碰击几次才能使电弧引燃和稳定燃烧,操作不易掌握。

引弧时的注意事项:

1)培训焊工应该分别用E4303E5015两种焊条在Q235-A钢板上练习引弧,在规定的时间内,引燃电弧的成功率越多,引弧的位置越准确,说明引弧的熟练程度越高。

2)引弧过程中最常见的现象是焊条末端与焊件粘在一起,焊工无法提起焊条产生电弧,这时焊机处在短路状态下工作,会发出较大的嗡嗡声,如果时间较长,会导致焊机的过载与烧坏,并且焊条中由于通过较大的电流而使药皮迅速发红,严重时焊芯会发软变弯。产生这种现象的原因是焊条与焊件接触以后焊条没有迅速提起,此时应将焊条左右扭摆几下,即可将焊条脱离焊件,如仍不奏效,可立即将焊钳脱开焊条。脱开后,焊工不应立即用手将焊条扳下,以免高温焊条烫伤手指。

3)练习引弧时,焊工可以发现采用E5015焊条引弧时焊条粘住现象要比零售E4303焊条引弧时多得多,这是碱性焊条的普遍现象,也就是说,碱性焊条的引弧比酸性焊条要困难一些。

4)焊工在练习引弧时,可以将E4303E5015两种焊条分别用交、直流弧焊机进行练习。从中可以发现,E4303焊条可以同时用交流或直流弧焊机节约引弧,而E5015焊条只能用直流弧焊机进行引弧,采用交流弧焊机时电弧无法引燃,这是因为E5015焊条药皮中含有萤石,恶化了电弧燃烧的稳定性。因此,E5015焊条一定要采用直流弧焊机进行焊接。

三、运条

运条是整个焊接过程中最重要的环节,它会直接影响到焊缝的外表成形,是衡量焊工操作水平的重要标志之一。

运条分三个基本动作:沿焊条中心线向熔池送进、沿焊接方向移动和横向摆动,见图4-5。练习平敷焊时焊条可不做横向摆动。

焊条向熔池方向送进的目的是随着焊条的熔化来维持弧长不变。焊条下送速度太慢,会使电弧逐渐拉长,直到断弧;如果下送速度太快,会使电弧逐渐缩短,直至焊条与熔池发生接触短路,同样导致电弧熄灭。

焊条沿焊接方向移动,随着焊条的不断熔化,逐渐形成一条焊道。若焊条移动速度太慢,则焊道会过高、过宽,外形不整齐,焊接薄板时甚至会产生烧穿现象;若焊条的移动速度太快,则焊条与焊件会熔化不均,焊道较窄。焊条移动时,应与前进方向成70°——80°的夹角,以使熔化金属和熔渣推向后方,否则如果熔渣流向电弧的前方,则会造成夹渣等缺陷。

运条的这两个动作不能机械地分开,而应融合在一起,才能焊出外形美观的焊缝。

运条的关键是要平稳和均匀。这一点可在连接于焊机上的电流表和电压表上观察到:如果运条时两表指针来回仅做微小摆动,则表示运条动作十分均匀;如果两表指针大幅度的来回摆动,则表示运条动作还不够熟练,需要进一步练习。

四、焊道的连接

焊接长焊道时,由于受焊条长度的限制,一根焊条不能焊完整条焊道。为了保证焊道的连续性,要求每根焊条所焊的焊道相连接,此连接处就称为焊道的接头。

实践指出,焊缝经X射线探伤后,在接头处往往会发现夹渣、气孔等缺陷,因此接头的质量对于整条焊道来说,显得非常重要,也是焊工练习的重点。

焊道的连接有四种方式,见图4-6

第一种连接方式用得最多。连接的方法是在先焊焊道前面约10mm处引弧,弧长比正常焊接稍长些,然后将电弧移到原弧坑的2/3处,添满弧坑后,即可进入正常焊接,图4-7为从先焊焊道末尾处接头的方法。如果电弧后移太多,则可能造成接头过高;后移太少,将造成接头脱节,弧坑添不满。

第二种连接方式要求先焊焊道的起头处要略低些,连接时在先焊焊道的起头略前处引弧,并稍微拉长电弧,将电弧引向先焊焊道的起头处,并覆盖其端头,待起头处焊道焊平后再向先焊焊道相反的方向移动,图4-8为先焊焊道端头处接头的方式。

第三种连接方式是后焊焊道从接口的另一端引弧,焊到前焊道的结尾处,焊接速度略南些,以添满焊道的弧坑,然后以较快的焊接速度再略向前、熄弧,图4-9为焊道接头的熄弧。

第四种连接方式是后焊焊道结尾与先焊的焊道起头相连接,再利用结尾时的高温重复融化先焊焊道的起头处,将焊道焊平后快速收尾。

五、焊道的收尾

焊道的收尾是指一根焊条焊完后如何熄弧。焊接过程中由于电弧的吹力,熔池呈凹坑状,并且低于已凝固的焊道。因此,如果收尾时立即拉断电弧,则会产生一个低于焊道表面甚至低于焊件平面的弧坑,过深的弧坑使焊道收尾处强度降低,甚至产生裂纹。所以收尾动作不仅是熄弧,还要添满弧坑。

成用焊道的收尾方法有下列三种:

1、划圈收尾法    焊条移至焊道终点时,利用手腕动作(臂不动)作圆圈运动,直到添满弧坑后再拉断电弧,见图4-10。此法使用于厚板焊接,用于薄板则有烧穿的危险。

2、反复断弧收尾法    焊条移至焊道终点时,在弧坑上需做数次反复熄弧——引弧,直至添满弧坑为止,见图4-11,此法使用于薄板焊接,但碱性焊条不宜用此法,因为容易在弧坑处产生气孔。

3、回焊收尾法    焊条移至焊道收尾处即停止,但未熄弧,此时适当改变焊条角度,见图4-12,即焊条由位置1转到位置2,待添满弧坑后再转到位置3,然后慢慢拉断电弧。碱性焊条长用此法熄弧。

六、平敷焊才做的注意事项

平敷焊操作时,根据所用焊条的性质不同,可分别采用交流或直流两种弧焊电源。酸性焊条(如E4303)可同时采用交、直流两种弧焊电源,但碱性焊条(如E5015)则必须采用直流弧焊电源。采用不同的弧焊电源,会给操作带来不同的影响,其中主要的是电流的极性和电弧的磁偏吹。

1、电流的极性

使用E5015型的碱性焊条焊接时,都采用直流反接,其原因是:

1)电弧燃烧稳定    碱性焊条采用正接和反接时电弧的形状很不相同,见图4-13。实践证明,采用正接时电弧燃烧不稳定,飞溅很大,电弧噪音很暴躁,有经验的焊工可以直接用耳朵听得出来;采用反接时,电弧燃烧稳定,飞溅很小,而且声音平静均匀,焊道成形良好。

2)抗气孔性好    碱性焊条采用直流正接时,很容易在焊道中产生气孔。但是采用同样的焊条改用直流反接时,焊道中的气孔就大为减少。通常认为这是由于正接时焊道中含氢量较高,而氢是产生气孔的重要原因之一。

3)生产率高    采用直流电源时,由于正极温度比负极温度高,所以采用反接时,焊条接正极,熔化速度快,焊接效率高。

2、焊接电弧的偏吹    焊接时,因气流的干扰、焊条的偏心和磁场的作用,常会使焊接电弧的中心偏离焊条的中心线,这种现象称为电弧偏吹。电弧偏吹不仅使电弧燃烧不稳定,飞溅加大,熔滴下落时失去保护,还会严重恶化焊缝的成形。

1)气流的影响    在室外进行焊接作业,由于电弧是一个柔性体,气体的流动将使

            电弧偏离焊条轴线方向。特别是在大风中或狭小通道内进行焊接时,空气的流速快,会作成电弧的偏吹,严重时甚至无法进行焊接。为防止气流所引起的电弧偏吹,在焊接作业区四周应设置挡风装置,保护电弧不受气流的侵入。

                2)焊条偏心的影响    焊条因制造工艺不良产生偏心时,会使电弧燃烧后药皮熔化不均,电弧偏向药皮薄的一侧,形成偏吹,见图4-14。所以焊工在施焊前应仔细检查焊条的偏心度。

                3)磁场的影响——磁偏吹    焊接时,如采用直流弧焊电源进行施焊,则焊接电弧将会因焊接回路中所产生的电磁力的作用而偏向一边,形成偏吹,这种片吹叫磁偏吹。

                在下列情况下焊接时,经常会产生磁偏吹现象:

                1)连接焊件的焊接电缆不在焊条轴线的下方时,会产生磁偏吹,见图4-15。当连接电缆在焊条的左侧时,电弧偏向右方(图4-15a);当连接电缆在焊条的右侧时,电弧偏向左方(图4-15c);当连接电缆在焊条轴线正下方时,则不产生偏吹(图5-15b .

2) 如果电弧附近有铁磁性物质存在,电弧将偏向铁磁性物质一侧,引起偏吹,见图4-16

3)当焊条移动到即将离开焊件时,电弧有被焊件拉住的现象,产生偏瑞,见图4-17

防止电弧磁偏吹的方法:

1)采用交流弧焊电源进行焊接时,磁偏吹的现象要比采用直流弧焊电源时小得多,通常可不予考虑。因此,对于交、直流两用的酸性焊条,如E4303,最好选用交流弧焊电源。

2)由于磁偏吹的强烈程度随着电流的增加而激烈增加,因此,为了防止磁偏吹,在保证电弧稳定燃烧的基础上,可以适当见减小焊接电流值。

3)将连接焊件的电缆导线同时接于焊件两侧,可以减少磁偏吹,见图4-18

4)在操作时适当调整焊条角度,使焊条向偏吹一侧倾斜(图4-19),可以在一定程度上克服磁偏吹。

焊接电弧磁偏吹的大小和方向与电流的极性无关,所以不能用改变极性的方法来防止磁偏吹。