課題二焊條電弧焊

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

（一）焊條電弧焊的原理及特點

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行焊接的電弧焊方法。它利用電弧產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電的電極，同時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，焊接時形成熔渣及氣體。藥皮的主要作用是：(1)保護作用(2)冶金作用(3)改善焊接工藝性能4、焊條電弧焊設備焊條電弧焊的電源設備分三類：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晶得到的柱狀的鑄造組織。焊接熔池的結晶首先從熔合區(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，特別是強度容易達到。2、焊縫形狀與焊接質量的關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三個參數來描述，如圖4－7所示。合理的焊縫形狀要求s、c和h之間有適當的比例。生產中常用焊接成形系數（φ＝c／s）和余高系數（＝c／h）來表征焊縫成形的特點。熔焊較適宜的成形系數為1～2。為了保證焊縫的強度，對一般焊縫允許有適當的余高，通常對接接頭允許h=0～3mm，對于重要角接構件，也應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決定焊縫輸入的能量，是影響焊縫成形的主要工藝參數。焊接參數對焊縫熔深s、焊縫熔寬c和余高h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均減少。圖4－8焊接參數對焊縫熔深s、焊縫熔寬c和余高h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：寬度為1～3mm，塑性和韌性下降。焊接剛度大的結構時，該區(qū)易產生裂紋。（2）正火區(qū)：緊靠著過熱區(qū)

加熱溫度：850℃～1100℃（AC3至1100℃）

組織：均勻細小的鐵素體和珠光體組織（近似于正火組織）

特點：寬度約1.2～4.0mm，力學性能優(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、細不均）相變的F，變細小；未相變的F，變粗大特點：部分組織發(fā)生相變，晶粒不均勻，力學性能稍差

綜上所述，熔合區(qū)和過熱區(qū)是焊接接頭中的薄弱部分，對焊接質量有嚴重影響，應盡可能的減小之。

第三節(jié)電焊條一）電焊條分類、組成和作用分類：（1）焊條按熔渣的化學性質分為兩大類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：如結構鋼焊條、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，其中應用最廣的是結構鋼焊條。

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

2、低合金鋼焊條型號（1）“E”后面的兩位數字焊條系列有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成分分類代號。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元素符號，如不具有化學成分時，該項省略；（4）對于E50××—×、E55××—×、E60××—×型低氫焊條的熔敷金屬的化學成分分類后綴字母，或附加化學成分后面加字母“R”時，表示耐吸潮焊條。四）焊條的選用和保管

1、選用原則（1）考慮母材的力學性能、化學成分和物理性能（2）考慮船體結構和構件受力情況