焊接工艺相关知识

好。但这种直流弧焊机结构复杂，价格比交流弧焊机贵得多，维修较困难，使用时噪音大。现在，这种弧焊机已停止生产正在淘汰中。

图4-5 直流弧焊机 2）整流式直流弧焊机

整流式直流弧焊机的结构相当于在交流弧焊机上加上整流器，从而把交流电变成直流电。它既弥补了交流弧焊机电弧稳定性不好的缺点，又比旋转式直流弧焊机结构简单，消除了噪音。它己逐步取代旋转式直流弧焊机。

3) 逆变式弧焊变压器：

逆变是指将直流电变为交流电的过程。它可通过逆变改变电源的频率，得到想要的焊接波形。 其特点是：

提高了变压器的工作频率，使主变压器的体积大大缩小，方便移动；提高了电源的功率因数；有良好的 动特性；飞溅小，可一机多用，可完 成多种 焊接。其原理框图如下：

图 4-6 逆变电源的基本原理框图

4.1.3 电焊条的分类与保管

1．电焊条分类、组成和作用

手工电弧焊用焊条的种类很多。按我国统一的焊条牌号，共分为十大类：如结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条等，其中应用最广的是结构钢焊条。

焊条由焊条芯和药皮组成，如图4-5所示。焊条焊芯的作用之一是作为电极导电，同时它也是形成焊缝金属的主要材料，因此焊条芯的质量直接影响焊缝的性能，其材料都是特制的优质钢。焊接碳素结构钢的焊条芯一般是0.08%C的低碳钢，应用最普遍的有H08和H08A。其含碳量及硫、磷有害杂质都有极严格的限制。常用的焊条直径（即焊条芯的直径）为2.5~6毫米，长度在350~450mm。

药皮是压涂在焊条芯表面上的涂料层，焊接时形成熔渣及气体，药皮对焊接质量的好坏同样起着重要的作用。药皮的主要作用是：

（1）保持电弧稳定燃烧；以改善焊接工艺，保证焊接质量。

（2）对焊缝进行机械保护；药皮在焊接时产生大量的气体和熔渣，隔绝空气的有害影响，对焊缝金属起到保护。

（3）脱去焊缝金属的有害杂质（如氧、氢、硫、磷等）。 （4）向焊缝金属渗入有益的合金元素；以改善焊缝质量。

结构钢焊条按熔渣的性质，可把焊条分为酸性和碱性两类。如果熔渣中的酸性氧化物比碱性氧化物多，这种焊条就叫做酸性焊条；反之，则称为碱性焊条。通常酸性焊条的焊接质量较碱性焊条的差。碱性焊条由于焊缝中含氢较少，所以塑性、韧性好，但飞溅大，对油、水分敏感；而酸性焊条抗裂性差，但工艺性好，熔敷速度快。

图 4-7 电焊条的结构 2．电焊条的牌号与保管

典型酸性焊条牌号有J422（E4303）等，碱性焊条牌号有J507(E5015)等。牌号中的“J”表示结构钢焊条，牌号中三位数字的前两位“42”或“50”表示焊缝金属的抗拉强度等级，分别为420MPa（42Kgf/mm ）或500MPa（50Kgf/mm ）；最后一位数表示药皮类型和焊接电源种类，1~5为酸性焊条，2表示钛钙型药皮，使用交流或直流电源均可，7为低氢钠性焊条，只能用于直流电源反接。

电焊条的保管应保存在干燥的地方，避免受潮。特别是碱性焊条，每次使用前都要经烘干处理后才能使用。

4.1.4 焊接接头与坡口 1.接头型式

在焊接前，应根据焊接部位的形状、尺寸、受力的不同，选择合适的接头类型。常见的接头型式有对接、搭接、丁字接和角接等，如图4-8所示。

图 4-8 常见的接头型式 2.坡口型式

在焊接时为确保焊件能焊透，必须开一定形状的坡口。焊件厚度小于6mm时，只需在接头处留一定的间隙，就能保证焊透。但在焊较厚的工件时，就需要在焊接前，把焊件接头处加工成一定的形状，以确保焊透。对接接头是采用最多的一种接头型式，这种接头常见的坡口型式有“Y”型坡口、双“Y”型坡口当板厚达到20-60mm时，为减少焊接量并减小变形通常开“U”型坡口、双“U”型坡口机组和型坡口，为防止焊接时烧穿，坡口处均应留一定的钝边。如图4-9所示。

图 4-9 对接接头的坡口型式

4.1.5 焊条电弧焊的工艺规范 1.备料

按图纸要求对原材料画线，并裁剪成一定形状和尺寸。注意选择合适的接头型式，当工件较厚时，接头处还要加工出一定形状的坡口。

2.焊接规范的选择

焊条电弧焊的焊接规范，主要就是对焊接电流的大小类型和焊条直径的选择。根据所焊接工件的材质选择焊条牌号，至于焊接速度和电弧长度，通常由焊工根据焊条牌号和焊缝所在空间的位置，在施焊过程中适度调节。 （1）焊条直径

为提高生产率，通常选用直径较粗的焊条，但一般不大于6mm。工件厚度在4 mm以下的对接焊时，一般均用直径小于等于工件厚度的焊条。可参考表4.1。大厚度工件焊接时，一般接头处都要开坡口，在焊打底层焊时，可采用2.5～4mm直径的焊条，之后的各层均可采用5~6 mm直径的焊条。立焊时，焊条直径一般不超过5毫米；仰焊时则不应超过4毫米。 表4-1 焊条直径与板厚的关系

焊件厚度/mm 焊条直径/mm ＜4 ≤板厚 4～8 φ3.2～4 9～12 φ4～5 ＞12 φ5～6 （2）焊接电流

焊接电流的大小主要根据焊条直径来确定。焊接电流太小，焊接生产率较低，电弧不稳定，还可能焊不透工件。焊接电流太大，则会引起熔化金属的严重飞溅，甚至烧穿工件。

对于焊接一般钢材的工件，焊条直径在3-6mm时，可由下列经验公式求得焊接电流的参考值: I=(30-55)d

I —— 焊接电流（A）； d —— 焊条直径（mm）；

此外，电流大小的选择，还与接头型式和焊逢在空间的位置等因素有关。立焊、横焊时的焊接电流应比平焊减少10 - 15%；仰焊则减少15 - 20%。

图4-10 多层焊的焊缝和焊接顺序 3．焊缝层数