課題二焊條電弧焊

本單元要點(diǎn):主要介紹與電弧焊有關(guān)的基礎(chǔ)理論，鋼板的對(duì)接焊、薄板焊接厚板焊接、對(duì)接立焊等。第一節(jié)焊條電弧焊原理

（一）焊條電弧焊的原理及特點(diǎn)

1、焊條電弧焊的基本原理

原理焊條電弧焊（也稱手工電弧焊）是利用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。它利用電弧產(chǎn)生的高溫熔化焊條和焊件，使兩塊分離的金屬熔合在一起，從而獲得牢固的接頭，其原理如圖5-1所示。

圖5-1焊條電弧焊的原理示意圖3、電焊條（1）組成由藥皮和焊芯兩部分組成。

（2）作用

焊芯在焊接過程中既是導(dǎo)電的電極，同時(shí)本身又熔化填充金屬，·與熔化的母材共同形成焊縫金屬。藥皮是壓涂在焊條芯表面上的涂料層，焊接時(shí)形成熔渣及氣體。藥皮的主要作用是：(1)保護(hù)作用(2)冶金作用(3)改善焊接工藝性能4、焊條電弧焊設(shè)備焊條電弧焊的電源設(shè)備分三類：包括交流電弧焊電源、直流弧焊電源、逆變弧焊電源。5、高效焊條電弧焊方法下面介紹目前我國已推廣應(yīng)用的幾種高效焊條電弧焊的方法。1.高效焊條和專用焊條1）高效率鐵粉焊條2）立向下焊專用焊條2.高效率重力焊接法3.焊條電弧焊單面焊雙面成形焊縫熔合區(qū)過熱區(qū)正火區(qū)部分相變區(qū)第二節(jié)焊接接頭的組織及力學(xué)性能

（一）焊接接頭的組成焊接接頭焊接工件上溫度的變化各點(diǎn)處：常溫—————較高溫度———————常溫

固態(tài)

液態(tài)

固態(tài)（二）焊縫的組織和性能1、焊縫的組織焊縫組織是由熔池金屬結(jié)晶得到的柱狀的鑄造組織。焊接熔池的結(jié)晶首先從熔合區(qū)中處于半熔化狀態(tài)的晶粒表面開始，晶粒沿著與散熱最快的方向的相反方向長大，因受到相鄰的正在長大的晶粒的阻礙，向兩側(cè)生長受到限制，因此，焊縫中的晶體是方向指向熔池中心的柱狀晶體，焊縫中的鑄態(tài)組織，晶粒粗大，組織不致密，但是，由于焊接熔池小，冷卻快，焊條藥皮、焊劑或焊絲在焊接過程中的冶金處理作用，使得焊縫的金屬的化學(xué)成分優(yōu)于母材，硫、磷含量較低，所以容易保證焊縫金屬的性能不低于母材，特別是強(qiáng)度容易達(dá)到。2、焊縫形狀與焊接質(zhì)量的關(guān)系焊縫形狀是焊件熔化區(qū)橫截面的形狀，它可用焊縫熔深s、焊縫熔寬c和余高h(yuǎn)三個(gè)參數(shù)來描述，如圖4－7所示。合理的焊縫形狀要求s、c和h之間有適當(dāng)?shù)谋壤?。生產(chǎn)中常用焊接成形系數(shù)（φ＝c／s）和余高系數(shù)（＝c／h）來表征焊縫成形的特點(diǎn)。熔焊較適宜的成形系數(shù)為1～2。為了保證焊縫的強(qiáng)度，對(duì)一般焊縫允許有適當(dāng)?shù)挠喔撸ǔ?duì)接接頭允許h=0～3mm，對(duì)于重要角接構(gòu)件，也應(yīng)焊出余高后再打磨成凹形。

圖4－7焊縫的橫截面焊縫寬度焊縫余高焊縫的熔深焊接參數(shù)決定焊縫輸入的能量，是影響焊縫成形的主要工藝參數(shù)。焊接參數(shù)對(duì)焊縫熔深s、焊縫熔寬c和余高h(yuǎn)的影響如圖4-8所示。焊接電流主要影響焊縫熔深s；電弧電壓主要影響焊縫熔寬c；焊接速度的快慢主要影響母材的熱入，提高焊速焊縫熔深s、焊縫熔寬c、余高h(yuǎn)均減少。圖4－8焊接參數(shù)對(duì)焊縫熔深s、焊縫熔寬c和余高h(yuǎn)的影響a)焊接電流的影響；b)焊接電壓的影響；c)焊接速度的影響。（四）低碳鋼接頭的熱影響區(qū)

熱影響區(qū)：受焊接熱循環(huán)的影響，焊縫附近的母材因焊接熱作用發(fā)生組織或性能變化的區(qū)域。低碳鋼的熱影響區(qū)分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。

圖4－10低碳鋼焊接接頭的組織示意圖（1）過熱區(qū)：緊靠熔合區(qū)

加熱溫度：1100℃～1490℃（1100℃～固相線）

組織：粗大的過熱組織。

特點(diǎn)：寬度為1～3mm，塑性和韌性下降。焊接剛度大的結(jié)構(gòu)時(shí)，該區(qū)易產(chǎn)生裂紋。（2）正火區(qū)：緊靠著過熱區(qū)

加熱溫度：850℃～1100℃（AC3至1100℃）

組織：均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體組織（近似于正火組織）

特點(diǎn)：寬度約1.2～4.0mm，力學(xué)性能優(yōu)于母材。（3）部分相變區(qū)

加熱溫度：AC1～AC3之間

組織：F+P（F粗、細(xì)不均）相變的F，變細(xì)??；未相變的F，變粗大特點(diǎn)：部分組織發(fā)生相變，晶粒不均勻，力學(xué)性能稍差

綜上所述，熔合區(qū)和過熱區(qū)是焊接接頭中的薄弱部分，對(duì)焊接質(zhì)量有嚴(yán)重影響，應(yīng)盡可能的減小之。

第三節(jié)電焊條一）電焊條分類、組成和作用分類：（1）焊條按熔渣的化學(xué)性質(zhì)分為兩大類1）酸性焊條：熔渣呈酸性，藥皮中含大量SiO2、TiO2、MnO等氧化物。2）堿性焊條：熔渣呈堿性，藥皮的主要成分為CaCO3和CaF2。（2）焊條按用途共分為十大類：如結(jié)構(gòu)鋼焊條、耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條、銅及銅合金焊條、特殊用途焊條等，其中應(yīng)用最廣的是結(jié)構(gòu)鋼焊條。

二）焊條的型號(hào)主要介紹常用的低碳鋼和低合金鋼焊條型號(hào)的編制方法。1、低碳鋼焊條型號(hào)的編制(1)型號(hào)的第一字母“E”表示焊條(electrode)；(2)“E”后面的兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為MPa；(3)“E”后面的第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置；(4)“E”后面的第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)表示焊接藥皮類型及電流種類;(5)“E”后面的第五位有時(shí)附加“R”表示耐吸潮焊條；附加“M”表示耐吸潮和力學(xué)性能有特殊規(guī)定的焊條；附加“-1”表示沖擊韌性有特殊規(guī)定的焊條。低碳鋼焊條型號(hào)舉例：

2、低合金鋼焊條型號(hào)（1）“E”后面的兩位數(shù)字焊條系列有50、55、60、70、75、85六種，分別表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值490MPa（50Kgfmm2）、540MPa（55Kgfmm2）、590MPa（60Kgfmm2）、690MPa（70Kgfmm2）、740MP（75Kgfmm2）、830MPa（85Kgfmm2）；；（2）“E”后面的第五位為后綴字母，表示熔敷金屬的化學(xué)成分分類代號(hào)。A1表示碳鉬鋼焊條；B1、B2、B3、B4、B5表示鉻鉬鋼焊條；D1、D2、D3表示錳鉬鋼焊條；G、M、M1、W表示其它合金焊條；（3）“E”后面的第六位為附加的化學(xué)元素符號(hào)，如不具有化學(xué)成分時(shí)，該項(xiàng)省略；（4）對(duì)于E50××—×、E55××—×、E60××—×型低氫焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分分類后綴字母，或附加化學(xué)成分后面加字母“R”時(shí)，表示耐吸潮焊條。四）焊條的選用和保管

1、選用原則（1）考慮母材的力學(xué)性能、化學(xué)成分和物理性能（2）考慮船體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件受力情況