浅析手工电弧焊方法

2022-09-10

手工电弧焊是指用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。在各种电弧焊方法中应用最广泛。

1 手工电弧焊的焊接过程

手弧焊时焊接电源的输出端两根电缆分别与焊条、工件连接, 组成了包括电源、焊接电缆、焊钳、地线夹头、工件和焊条在内的闭合回路, 即焊接回路。

手弧焊的焊接过程是从电弧引燃时开始的。炽热的电弧将焊条端部和电弧下面的工件表面熔化, 在焊件上形成具有一定几何形状的液体金属部分叫做熔池, 熔化的焊条芯以滴状通过电弧过渡到熔池中, 与熔化的工件互相熔合, 冷却凝固后即形成焊缝。显然, 熔池金属是由熔化了的焊件与焊芯共同组成。焊接时焊条药皮分解, 熔化后形成气体与熔渣, 对焊接区起到保护作用, 并使熔池金属脱氧、净化。随着电弧沿焊接方向前移, 工件和焊芯不断熔化而形成新的熔池, 原有熔池则因电弧远离而冷却, 凝固后形成焊缝, 从而将两个分开的焊件连接成一体。

2 手工电弧焊的特点

(1) 操作灵活。手弧焊所用设备简单, 便于移动且焊钳轻巧, 不受操作场地条件限制。凡是焊条能够到达的任何位置接头, 都可以用手弧焊焊接。

(2) 对接头的装配要求较低。由于手弧焊过程由手工操纵, 焊接时焊工可根据接缝处的变化适时调整电弧位置和运条手势, 修正焊接工艺参数, 以保证跟踪接缝和焊透。

(3) 可焊材料广。手弧焊不仅可以焊接低碳钢、低合金结构钢, 还可用于高合金的不锈钢、耐热钢以及有色金属的焊接。此外, 利用手弧焊堆焊技术, 还可以制造出具有耐蚀或耐磨等特殊性能的表面层。

(4) 生产率高、劳动强度大。手弧焊由于受焊条长度、直径与焊接电流的限制, 生产率比其它电弧熔化焊要低些, 劳动强度也较大。

3 焊条

3.1 焊条的组成与作用

焊条是供手工电弧焊用的熔化电极, 由焊芯和药皮两部分组成。

(1) 焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯, 焊芯的作用一是传导电流维持电弧二是熔化后作为填充金属进入焊缝。焊芯在焊缝金属中约占50%~70%, 焊芯的成分直接决定了焊缝的成分与性能。

(2) 药皮。焊条药皮是压涂在焊芯表面的涂层, 含有矿物质、有机物、铁合金和化工产品等四类原料。它的主要作用是使电弧容易引燃并且稳定燃烧, 保护熔池内金属不被氧化, 保证焊缝金属脱氧、脱硫、脱磷、去氢等;添加合金元素, 保证焊缝金属具有合乎要求的化学成分和力学性能。

3.2 焊条选用原则

(1) 等性能原则。焊接低碳钢或低合金钢时, 一般都要求对于焊缝金属与母材等强度;焊接耐热钢、不锈钢等主要考虑熔敷金属的化学成分与母材相当。

(2) 结构特点。对于形状复杂或厚大的构件, 应选用、抗拉性好的低氢焊条;对于立焊、仰焊焊缝较多的构件, 应选用适于全位置施焊的焊条;对于坡口位置不便于清理的构件应选用对水锈不敏感的酸性焊条。

(3) 工作条件。既考虑焊件的工作条件状况来选用焊条。在动载或腐蚀、高温、低温等条件下工作的焊件, 应优先选用“等性能”的碱性焊条。

(4) 其它。在满足上述原则的前提下, 还应结合现场施工条件、生产批量以及经济性等因素, 综合考虑后确定应选用焊条的具体型号。

4 焊接工艺参数

焊接工艺参数又称焊接工艺规范, 是焊接时为保证焊接质量而选定的有关参量的总称。焊接工艺参数主要包括焊条类型及焊接电流I、焊条直径d、焊接速度v、电弧长度、电弧电压U及焊接层数等。

(1) 焊接电流。焊接电流主要根据焊条直径选择。适当增大焊接电流能提高劳动生产率, 增大熔深;但电流过大, 不仅容易使焊缝咬边和烧穿, 熔深过大会加剧焊缝热裂倾向和使接头组织过热, 性能下降, 而且金属飞溅加剧药皮过热失效, 甚至焊芯被烧红或不规则熔断。电流过小, 容易引起夹渣和未焊透, 同样会降低接头性能。

(2) 焊条直径。焊条直径的大小与焊件厚度、焊接位置及焊接层数有关。一般焊件厚度大时应采用大直径焊条;平焊时, 焊条直径应大些;多层焊在焊第一层时应选用较小直径的焊条。

(3) 焊接速度。焊接速度一般由焊工根据焊缝尺寸和焊条特点自行掌握, 不应过快或过慢, 应以焊缝的外观与内在质量均达到要求为适宜。

(4) 电弧长度。电弧长度在焊条电弧焊过程中, 是靠手工操作来掌握的。电弧过长, 会使电弧不稳定, 熔深减小, 飞溅增加, 还会使空气中的氧和氮侵入熔池内, 降低焊缝质量, 因此电弧长度应尽量短些。

(5) 电弧电压。焊接过程中应尽量采用短弧, 电弧电压在25V~30V为宜。否则, 将使电弧燃烧不稳、保护不良、飞溅加大、熔深变小;还会引起焊不透、咬边、熔宽过大和气孔等缺陷。

(6) 焊接层数。无论是角接还是坡口对接, 均要根据板厚和焊道厚度、宽度安排焊接层数以完成整个焊缝。多层焊时由于后焊焊道对先焊焊道有回火作用, 可改善接头的组织和力学性能。

总之, 焊接工艺参数的选择, 应在保证焊接质量的条件下, 尽量采用较大直径焊条和较大电流进行焊接, 以提高劳动生产率。