焊條電弧焊

   時間:2014-03-11 13:28:40
焊條電弧焊簡介
        一、焊接電弧        電弧是……

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焊條電弧焊正文
        一、焊接電弧
        電弧是兩帶電導體之間持久而強烈的氣體放電現象。
        1.電弧的形成
        (1)焊條與工件接觸短路
        短路時,電流密集的個別接觸點被電阻熱Q=I2Rt所加熱,極小的氣隙的電場強度很高。
        結果:①少量電子逸出。②個別接觸點被加熱、熔化,甚至蒸發、汽化。③出現很多低電離電位的金屬蒸汽。
        (2)提起焊條保持恰當距離
        在熱激發和強電場作用下,負極發射電子並作高速定向運動,撞擊中性分子和原子使之激發或電離。
        結果:氣隙間的氣體迅速電離,在撞擊、激發和正負帶電粒子複合中,其能量轉換,發出光和熱。
        2.電弧的構造與溫度分佈
        電弧由三部分構成,即陰極區(一般為焊條端面的白亮斑點)、陽極區(工件上對應焊條端部的溶池中的薄亮區)和弧柱區(為兩電極間空氣隙)。
        3、電弧穩定燃燒的條件
        (1)應有符合焊接電弧電特性要求的電源
        a)當電流過小時,氣隙間氣體電離不充分,電弧電阻大,要求較高的電弧電壓,方能維持必需的電離程度。
        b)隨著電流增大,氣體電離程度增加,導電能力增加,電弧電阻減小,電弧電壓降低。但當降低到一定程度后,為了維持必要的電場強度,保證電子的發射與帶電粒子的運動能量,電壓須不隨電流增大而變化。
        (2)做好清理工作,選用合適葯皮的焊條。
        (3)防止偏吹。

        (4)電極的極性
        在焊接中,採用直流電焊機時,有正接和反接兩種方法。而大量使用的是交流電弧焊設備,電極的極性頻繁交變,不存在極性問題,
        1)正接——焊件接電源正極,焊條接負極。一般焊接作業均採用正接法。
        2)反接——焊件接電源負極,焊條接正極。一般焊接薄板時,為了防止燒穿,採用反接法進行焊接作業。
        二、焊條電弧焊的焊接過程
        1.焊接過程
        2.焊條電弧焊加熱特點
        (1)加熱溫度高,而且使局部加熱。焊縫附近金屬受熱極不均勻,可能造成工件變形、產生殘餘應力以及組織轉變與性能變化的不均勻。
        (2)加熱速度快(1500度/秒),溫度分佈不均勻,可能出現在熱處理中不應出現的組織和缺陷。
        (3)熱源是移動的,加熱和冷卻的區域不斷變化。
        三、電弧焊的冶金特點
        (1)反應區溫度高,使合金元素強烈蒸發和氧化燒損。
        (2)金屬熔池體積小,處於液態的時間很短,導致化學成分均勻,氣體和雜質來不及浮出而易產生氣孔和夾渣等缺陷。

 四、焊條
       1.焊條的組成
       手弧焊焊條由焊芯和葯皮兩部分組成。
       (1)焊芯
       ①作為電弧焊的一個電極,與焊件之間導電形成電弧;
       ②在焊接過程中不斷熔化,並過渡到移動的熔池中,與熔化的母材共同結晶形成焊縫;
       (2)焊條葯皮
       ①葯皮的作用
       a)對熔池造成有效的氣渣聯合保護;
       b)使熔池內金屬液脫氧、脫硫以及向熔池金屬中滲合金,提高焊縫的力學性能;
       c)起穩弧作用,以改善焊接的工藝性。
       ②葯皮的組成
       a)穩弧劑:主要使用易於電離的鉀、鈉、鈣的化合物。
       b)造渣劑:形成熔渣覆蓋在熔池表面,不讓大氣侵入熔池,且起冶金作用。
       c)造氣劑:分解出CO和H2等氣體包圍在電弧和熔池周圍,起到隔絕大氣、保護熔滴和熔池的作用。
       d)脫氧劑:主要應用錳鐵、硅鐵、鈦鐵、鋁鐵和石墨等,脫去熔池中的氧。
       e)合金劑:主要應用錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵和鎢鐵等鐵合金。
       f)粘結劑:常用鉀、鈉水玻璃。
       (3)焊條葯皮的種類
       a)酸性焊條——葯皮中含有多量酸性氧化物,如SiO2、TiO2、Fe2O3等。
       b)鹼性焊條——葯皮中含有多量鹼性氧化物,如CaO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。
       2.焊條的種類
       焊條共分為十大類,即結構鋼焊條、低溫鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、不鏽鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條和特殊用途焊條。
       3.焊條的選用原則
       (1)選擇與母材化學成分相同或相近的焊條
       (2)選擇與母材等強度的焊條
       (3)根據結構的使用條件選擇焊條葯皮的類型
       五、焊接接頭的金屬組織和性能的變化
       1.焊件上溫度的變化與分佈
       焊縫區金屬經受有償穩狀態開始被加熱大較高的溫度,然後在逐漸冷卻到常溫這樣一個熱循環。
       2.焊接接頭處的組織和性能的變化(以低碳鋼為例)
       3.焊接接頭的主要缺陷
       (1)氣孔
       氣孔是焊接時熔池中的氣泡在焊縫凝固時未能逸出而留下來形成的空穴。
       防治措施:
       a)烘乾焊條,仔細清理焊件的帶焊表面及附近區域;
       b)採用合適的焊接電流,正確操作。
       (2)夾渣
       夾渣是焊后殘留在焊縫中的熔渣。
       預防措施:
       a)仔細清理帶焊表面;
       b)多層焊時層間要徹底清渣;
       c)減緩熔池的結晶速度。
       (3)焊接裂紋
       a)熱裂
       熱裂是焊接過程中,焊接接頭的金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。
       預防措施:
       減小結構剛度、焊前預熱、減小合金化、選用抗裂性好的低氫型焊條等。
       b)冷裂
       焊接接頭冷卻到較低溫度時產生的焊接裂紋。
       預防措施:
       a)用低氫型焊條並烘乾、清除焊件表面的油污和鏽蝕;
       b)焊前預熱、焊后熱處理。
       (4)未焊透
       未焊透是焊接接頭根部未完全熔透的現象。
       產生原因:
       坡口角度或間隙太小、鈍邊過厚、坡口不潔、焊條太粗、焊速過快、焊接電流太小以及操作不當等所致。
       (5)未溶合
       未溶合是焊縫與母材之間未完全熔化結合的現象。
       產生原因:
       坡口不潔、焊條直徑過大及操作不當等造成。
       (6)咬邊
       咬邊是沿焊趾的母材部分產生的溝槽或凹陷的現象。
       產生原因:
       焊接電流過大、電弧過長、焊條角度不當等所致。
       六、焊接變形
       1.焊接應力與變形的原因
       焊接時局部加熱是焊件產生焊接應力與變形的根本原因。
       2.焊接變形的基本形式
       3.防止與減小焊接變形的工藝措施
       (1)反變形法
       (2)加余量法
       (3)剛性夾持法
       (4)選擇合理的焊接工藝
       4.減小焊接應力的工藝措施
       (1)選擇合理的焊接順序
       (2)預熱法
       (3)焊後退火處理

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