1、手工电弧焊手工电弧焊 主要内容n任务一 平敷焊n任务二 对接焊接n任务三 角焊n任务四 对接横焊n任务五 对接立焊n任务六 仰面焊任务一任务一 平敷焊平敷焊1.手工电弧焊的焊接过程手工电弧焊的焊接过程 手工电弧焊（焊条电弧焊）是利用焊条和焊件之间的电弧热使金属和母材熔化形成焊缝的一种焊接方法 焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条、焊件、电弧构成回路。焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条、焊件、电弧构成回路。一、概述一、概述二、二、 焊接电弧焊接电弧 电弧引燃有两种方法：一是高频高压引弧法，主要用于钨极惰性气体保护焊二是接触短路引弧法，用于手工电弧焊等 三、常用弧焊设备与使用弧焊变压器弧焊整流器 弧焊整流器
2、是一种将工业交流电经变压器降压，并经整流元件整流变为直流电，再以直流或交流的形式输出而对焊接回路供电的一种弧焊电源 。使用直流弧焊电源焊接时，工件与电源输出端正、负极的接法，称为电源的极性 焊接薄板时采用反接，以防止烧穿，获得良好的工艺性 采用反接，以减少飞溅现象和减小气孔倾向，并能使电弧稳定性良好。直流反接 注意电网电压、相数与焊机铭牌标示相符。 接地。 电源线和焊接电缆线的导线截面积和长度要合适。 焊机摆放位置。 焊前要仔细检查各部接线是否正确。 在焊接过程中，不得随意打开机壳顶盖。 改变焊接接法时应在切断电源的情况下进行。 防止焊机受潮。 及时切断焊机电源。四、电焊条 焊条规格以焊芯直径
3、来表示。其长度依焊条规格材料、涂层类型等不同而不同，通常在200500mm之间。 焊芯就是被涂层覆盖的金属芯，其作用是传导电流，产生电弧，并且在熔化后作为填充金属与被熔化的母材熔合形成焊缝。 焊芯金属约占整个焊缝金属的50-70，因此焊芯的化学成分直接影响焊缝质量。焊芯用钢丝为焊接专用钢丝，经特殊冶炼制成，单独规定了其牌号和化学成分。 如用于埋弧焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法中作为填充金属时，称为焊丝。 焊芯的化学成分焊芯的化学成分 焊芯中通常含有碳（C）、锰(Mn)、硅(S0、铬(Cr)、镍(Ni)、硫(S)、磷(P)等合金元素，其中硫（S)、磷(P)元素为有害杂质，降低焊缝的力学性
4、能，因此其含量越少越好，通常不超过004，焊接重要结构时，不得超过003。其他几种成分如含量适当，一般来说是对钢有益的合金元素，可提高焊缝的力学性能。但含量过高时则会带来不利影响，降低焊接质量。焊芯的分类及牌号焊芯的分类及牌号涂涂 层层压涂在焊芯表面上的涂料层称为涂层压涂在焊芯表面上的涂料层称为涂层(又称药皮又称药皮) 保护作用焊接时，涂层熔化后产生大量的气体，使熔化金属与空气隔离开来，形成一个很好的保护层。涂层熔化后形成熔渣，覆盖着熔滴和熔池。这样不仅隔离开空气中的氧气、氮气，保护焊缝金属，而且降低了焊缝冷却速度，促进熔池中气体逸出，减少气孔生成，并改善焊缝成形和结晶。 冶金作用涂层中加有脱
5、氧剂，通过熔渣与熔化金属的化学反应，减少氧、硫等有害杂质对焊缝金属的危害，使焊缝获得符合要求的力学性能。渗合金作用改善焊接工艺性能在涂层中加入低电离电位的物质，可以提高电弧燃烧的稳定性；焊接时，在焊条端头形成一小段涂层套管，套管使电弧热量更集中，使电弧燃烧更稳定，并可减少飞溅，有利于熔滴向熔池过渡，提高了熔敷效率。涂层的作用涂层的作用 焊条涂层的组成成分相当复杂，每种涂层配方中通常有710余种之多。按其在焊接过程中所起的作用不同，可分为以下几种： (1)稳弧剂。稳弧剂的主要作用是改善焊条引弧性能和提高焊接电弧稳定性。一般多采用碱金属及碱土金属的化合物，如钾、钠、钙的化合物。 (2)造渣剂。造渣
6、剂的主要作用是能形成具有一定物理、化学性能的熔渣，产生良好的保护作用和冶金处理作用涂层的成分涂层的成分(6)稀释剂。稀释剂的主要作用是降低焊接熔渣的粘度，增加熔渣的流动性。(7)粘结剂。粘结剂的主要作用是将涂层牢固地粘结在焊芯上。(8)增塑剂。增塑剂的主要作用是改善涂料的塑性和润滑性，使之易于用机器压涂在焊芯上。 (3)造气剂。造气剂的主要作用是造成保护气氛，同时也有利于熔滴过渡。 (4)脱氧剂。脱氧剂的主要作用是对熔渣和焊缝金属脱氧。 (5)合金剂。合金剂的主要作用是向焊缝金属中掺人必要的合金成分。 习惯上按焊条药皮的化学成分不同又可分为酸性氧化物焊条和碱性氧化物焊条两大类。(1)酸性氧化物
7、焊条 一般称为酸性焊条，其药皮中主要含有TiO2、FeO和SiO2等酸性氧化物，所以焊条药皮的氧化性较强。酸性焊条的主要特点是工艺性能良好，成形美观，对油、锈和水分的敏感性不大，抗气孔能力强。 焊条按其用途分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条等 2)碱性氧化物焊条 一般称为碱性焊条，药皮中主要含有CaCO3、CaF2、MnO2和MgCO3等碱性氧化物，并含有较多的铁合金作为脱氧剂和渗合金剂，使焊条具有足够的脱氧能力。碱性焊条主要特点是焊缝金属的抗裂性良好，力学性能特别是冲击韧性较高。由于焊缝金属扩散氢含量低，亦称之为低氢型焊条。但碱性焊条主
8、要缺点是工艺性能差，易吸潮，对油、锈、水分等脏物敏感性强，脱渣性极差等。 组成各种型号药皮的酸性氧化物和碱性氧化物在焊接时汇同合金元素蒸发氧化，变成各种有毒物质，呈气溶胶状态逸出，有碍人的身体健康，尤其是碱性焊条比酸性焊条危害性大。 碳素钢焊条型号根据熔敷金属的力学性能、涂层类型、焊接位置和焊接电流划分。 按照熔敷金属抗拉强度不同，碳素钢焊条形成两个系列，即FA3系列(熔敷金属抗拉强度)420MPa)和E50系列(熔敷金属抗拉强度490MPa)。2焊条型号编制方法焊条型号编制方法1)碳素钢焊条型号的编制方法低合金钢焊条型号根据熔敷金属的力学性能、化学成分、涂层类型、焊接位置和焊接电流划分。2）
9、低合金钢焊条型号编制方法3 3焊条的使用焊条的使用钛型焊条的应用酸性焊条与碱性焊条的性能比较1）焊条涂层的类型与适用范围）焊条涂层的类型与适用范围2）焊条的选用原则）焊条的选用原则 工件的力学性能和化学成分。 工件的使用性能与工作条件。 工件的结构特点和受力状态。 施工条件及设备。 改善工艺性能 降低成本，提高生产率 1焊接接头焊接接头（1）焊接接头的组织和性能用各种焊接方法连接的接头叫焊接接头 焊缝、热影响区、熔合区焊缝金属的组织和性能焊缝金属的组织和性能熔合区的组织和性能熔合区的组织和性能液态金属液态金属高温固态金属高温固态金属低温固态金属低温固态金属一次结晶二次结晶偏析焊缝一次结晶过程中
10、，由于冷却速度快，焊缝金属的不同化学成分来不及扩散，因此，元素合金分布是不均匀的，这种现象称为偏析 。 熔合区紧邻焊缝金属，温度在固相线与液相线之间。熔合区很窄，金属处于部分熔化状态，晶粒粗大，化学成分与组织很不均匀，冷却后的组织为过热组织 热影响区的组织和性能热影响区的组织和性能（2）焊接接头形式 在手工电弧焊中，由于焊件厚度、结构形状以及使用条件和质量要求不同，其接头形式也不相同。焊接接头的形式很多，其基本形式可分为4种 2焊接坡口焊接坡口 根据设计或工艺需要，在焊件待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽，称为坡口。 3焊缝焊缝 根据焊缝所在空间位置的不同，焊缝可分为平焊缝、横焊缝、立焊
11、缝、仰焊缝4种形式 根据结合形式的不同，焊缝主要分为对接焊缝和角接焊缝，另外还有塞焊缝和端接焊缝。 根据焊缝的连续情况，焊缝可分为连续焊缝和断续焊缝，且大部分应用连续焊缝。 对接焊缝各部分的名称如图对接焊缝各部分的名称如图角接焊缝各部分的名称如图角接焊缝各部分的名称如图1焊钳焊钳焊钳是用来夹持焊条并传导焊接电流以进行焊接的工具，常用焊钳的型号有300A、500A两种。焊接电缆是连接焊接电源与焊钳、工件的导线，其作用是传导焊接电流。2焊接电缆焊接电缆3焊条保温筒焊条保温筒4敲渣锤和钢丝刷敲渣锤和钢丝刷 敲渣锤和钢丝刷的作用主要是清理焊缝表面、焊缝层间的焊渣及焊件上的铁锈、油污 。5角向磨光机角向
12、磨光机 实际上是一种小型电动砂轮机，主要用于打磨坡口和焊缝头处，如换上同直径钢丝轮，还可以用来除锈。6扁铲扁铲扁铲用于清除焊渣、飞溅物和焊瘤等 三、三、 任务实施任务实施1面罩面罩 面罩是用来保护面部、颈部的一种遮蔽工具，以防止焊接时的飞溅、弧光及熔池和焊件高温的灼伤 。2工作服工作服 工作服是防止弧光及火花灼伤人体的防护用品，在穿着时应扣好纽扣，扣好袖口、领口、袋口，上衣不要束在裤腰内 3焊工手套焊工手套 焊工手套是保护焊工手臂和防止触电的专用护具。工作中不要戴手套直接拿灼热焊件和焊条头，破损时应及时修补或更换。4护脚护脚5工作鞋工作鞋 焊工工作鞋是用来防止脚部烫伤、触电的，应使用绝缘、抗热
13、、不易燃、耐磨损、防滑的材料制作。6口罩口罩口罩是用来减少焊接烟尘吸入危害的防护用品。7平光防护眼镜平光防护眼镜在清理焊渣时，应佩戴平光防护眼镜，以防止灼热焊渣进入眼内。1焊条的选择焊条的选择（1）焊条型号的选择根据焊缝金属的化学成分和力学性能进行选择。（2）焊条直径的选择 焊件厚度焊件厚度 焊件厚度/mm1.5234561212焊条直径/mm1.523.23.244546 焊缝位置焊缝位置在焊件厚度相同的条件下，焊接平焊缝的焊条直径应大些。 焊接层数焊接层数 在进行多层焊道焊接时，第一层焊道应选用直径较小的焊条焊接，一般直径为2.5mm或3.2mm的焊条 2焊接电流的选择焊接电流的选择（1）
14、焊条直径与焊接电流的关系焊条直径/mm1.62.02.53.24.05.0焊接电流/A254040655080100130 160210 220270I=（3545）d （2）焊接位置与焊接电流的关系（3）焊道与焊接电流的关系 在其他焊接条件相同的情况下，平焊可选择偏大的焊接电流，横焊、立焊、仰焊的焊接电流应小些，约小10%20%。通常焊接打底焊道时，使用的焊接电流应小些，便于焊接操作和保证焊接质量焊接填充焊道时，使用较大的焊接电流，以提高效率，保证熔合良好焊盖面焊道时使用的焊接电流应小些，以防止咬边，获得美观的焊缝成形。3电弧电压的选择电弧电压的选择 手工电弧焊的电弧电压与电弧长度成正比。在
15、焊接过程中，电弧不宜过长，平焊时一般取焊条直径的0.51倍。在立焊、仰焊时电弧长度比平焊时更短些，以利于熔滴过渡，防止熔池下淌。4焊接速度的选择焊接速度的选择 焊接过程中焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间内完成的焊缝长度，称为焊接速度 。手弧焊手弧焊1小时小时1米米1.2米米 5焊接层数的选择焊接层数的选择中厚板焊接时，需开坡口，然后进行多层焊。根据实际经验，每层厚度约等于焊条直径时生产率较高，也容易操作。焊层厚度过大时，对焊缝金属塑性有不利影响，因此焊层厚度最好不超过45mm。6能量的选择能量的选择熔化焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量，称为线能量 线能量与焊接电流和电弧电压成正比
16、，与焊接速度成反比。手工电弧焊时引燃电弧的过程称为引弧。常用的引弧方法有划擦引弧法和直击引弧法 焊接操作时，焊工左手持面罩，右手握焊钳 焊条工作角焊条工作角焊条轴线在和焊条前进方向垂直的平面内的投影与工件表面间的夹角为90 1焊道的起头焊道的起头 起头时焊件温度较低，所以起点处熔深较浅，可在引弧后将电弧稍微拉长，对起头处预热，然后再适当缩短电弧进行正式焊接 2运条运条常有以下运条方法 3焊道的连接焊道的连接（1）尾头相接尾头相接是以先焊焊道尾部接头的连接形式，这种接头形式应用最多 （2）头头相接头头相接是从先焊焊道起头处续焊接头的连接方式 （3）尾尾相接尾尾相接就是后焊焊道从接口的另一端引弧，
17、焊到前焊道的结尾处，焊接速度略慢些，以填满弧坑，然后以较快的焊接速度再向前焊一小段再熄弧 （4）首尾相接 首尾相接是后焊焊道的结尾与先焊焊道的起头相连接，利用结尾时的高温重复熔化先焊焊道的起头处，将焊道焊平后快速收尾。4焊道的收尾焊道的收尾焊道的收尾是指一条焊道结束时如何收弧 （1）划圈收尾法焊条移至焊道终点时，利用手腕动作使焊条尾端作圆圈运动，直到填满弧坑后再拉断电弧。此法适用于厚板焊接，对于薄板则容易烧 （2）反复断弧收尾法 焊条移至焊道终点时，反复在弧坑处熄弧，一引弧一熄弧多次，直至填满弧坑。此法适用于薄板和大电流焊接，但碱性焊条不宜采用，否则易出现气孔。 （3）回焊收尾法 焊条移至焊道
18、收尾处即停止，但不熄弧，适当改变焊条角度，焊条由位置1转到位置2，填满弧坑后再转到位置3，然后慢慢拉断电弧，碱性焊条常使用此方法熄弧。案例：手工电弧焊焊接不锈钢排气管案例：手工电弧焊焊接不锈钢排气管排气管材料为90mm200mm1Cr18Ni9Ti不锈钢。焊件为1.2mm厚的钢管。不锈钢的特点是散热较慢，电导率不高，防锈能受加热影响较大。根据已知条件编制一套完整的焊接工艺流程电源电源类型及极性焊条焊条的型号、直径、长度焊接工艺参数电流，电压、速度、层数等焊接施工步骤焊前准备、施工流程焊接质量检查检查方法及处理意见任务二对接平焊任务二对接平焊【学习目标】1.能够根据对接平焊的特点合理选择焊接工艺
19、参数2.能够正确使用焊机及工具进行对接平焊的操作3.培养良好的安全与卫生习惯n当需要焊接连接的两块板件处于平焊位置时，所采用的焊接方法称为平对接焊。n采用平对接焊时，为了焊透接缝，n薄板件（板厚小于2mm）可不开坡口；n中厚板件（板厚36mm）需开I型坡口；n厚板件（板厚大于6mm）需开V形、X形或U型坡口。一、一、 任务分析任务分析二、二、 相关知识与技能相关知识与技能1装配及定位焊装配及定位焊项目无垫板有垫板焊件厚度/mm33.53.563446装配间隙/mm0122.50223焊件的装配间隙用定位焊缝来保证，定位焊缝是指焊前为装配和固定焊件接头的位置而焊接的短焊缝，其长度和间距取决于板厚
20、。焊件厚度/mm定位焊缝尺寸长度/mm间距/mm3451050100461015100150对定位焊的要求如下。 焊接时定位焊缝被熔化，成为焊缝的一部分，所以定位焊缝所用的焊条应和正式焊接时使用的焊条相同。 为防止出现未焊透缺陷，定位焊时电流比正式焊低10%15%。 定位焊缝的余高应低些，以防止正式焊接后余高过高，遇有交叉焊缝时，定位焊缝离交叉处50mm以上。 如定位焊缝开裂，必须将裂纹处焊缝铲除后重新定位焊。 定位焊后，如接口不平齐，应校正后再正式焊接。2焊接操作焊接操作焊接下面选用3.2mm的焊条，电流为90120A，直线运条，短弧焊接。为获得较大熔深和焊缝宽度，运条速度稍慢些，使熔深达到
21、板厚的2/3，焊缝宽度为58mm，余高小于1.5mm，如图所示。焊接时，焊缝的起点、连接、收尾与平敷焊相同。焊条的角度如图1-37所示。 如发现熔渣与熔化金属混合不清，可把电弧稍拉长些，同时增大焊条前倾角，并向熔池后面扒送熔渣，这样熔渣被推到熔池后面，可防止产生夹渣缺陷。薄板焊接时，易产生烧穿、焊缝成型不良、焊后变形大等缺陷，因此操作时应注意以下几点。装配间隙不超过0.5mm，剔除接头处后刺。定位焊缝应短，近似点状，间距也应小些。宜采用短弧快速直线或直线往复式运条方式，以防止烧穿。最好采用下坡焊，即将焊件的一边垫起，使其倾斜1520，这样可提高焊速，减小熔深，防止烧穿。焊接后应进行校正。 1打
22、底层（第一层）焊道打底层（第一层）焊道选用较小直径焊条（一般为3.2mm）。间隙较小时，采用直线形运条法；间隙较大时，采用直线往复运条法，以防烧穿。2其他层焊道其他层焊道将焊渣清除干净，选用直径4mm的焊条。第二层焊道采用直线形或小锯齿形运条，其余各层采用锯齿形运条，摆动范围逐渐加宽。注意每层焊道不要太厚，以防熔渣流到熔池前面而造成夹渣。 在有些焊接结构中，不能采用双面焊接，只能从焊缝一面进行焊接，而又要求完全焊透，这种熔透焊道焊接法即为单面焊双面成形技术。 1打底层的焊接打底层的焊接（1）断弧焊法 断弧焊法焊接时，电弧时燃时灭，靠调节电弧燃、灭时间长短来控制熔池温度，工艺参数选择范围较宽，是
23、目前常用的一种打底层方法 （2）连弧焊法 用连弧焊法进行打底层焊接时，电弧连续燃烧，采用较小的根部间隙，选用较小的焊接电流，焊接时电弧始终处于燃烧状态并做有规则的摆动，使熔滴均匀过渡到熔池。连弧焊法背面成形较好，热影响区分布均匀，焊接质量较高，是目前推广使用的一种打底层焊接方法。2其他各层的焊接其他各层的焊接 选用直径为4mm的焊条，填充层电流为150170A，盖面层为140160A，弧长2mm，层间严格清渣。盖面层施焊时，电弧的1/3弧柱将坡口边缘熔合1.52mm，并在坡口边缘稍停，以防止咬边。任务三 角焊 【学习目标】1能够根据角焊的特点合理选择焊接工艺参数2能够正确使用焊机及工具进行角焊
24、的焊接操作3能够培养良好的安全与卫生习惯在焊接结构中，除大量采用对接接头外，还广泛采用T形接头、搭接接头和角接接头等形式，这些接头形成的焊缝叫角焊缝，对角焊缝横焊位置的焊接叫做横角焊。角焊时不仅要保证焊缝接头质量，还要使焊角尺寸符合要求，以保证接头的强度。焊接时根据焊脚尺寸选择焊接方式。焊脚尺寸小于8mm时，采用单层焊；焊脚尺寸为810mm时，采用多层焊；焊脚尺寸大于10mm时，采用多层多道焊。二、相关知识与技能（一）单层焊由于角焊焊接热量向3个方向扩散，散热快，不易烧穿，所以焊接电流比同厚度板对接平焊大10%左右。焊条的工作角度，当两板等厚时为45，厚度不等时应偏向薄板一侧（电弧偏向厚板），
25、以使两板温度趋于均匀，如图1-43所示 对于焊脚尺寸为58mm的焊缝，可采用斜锯齿形或斜圆圈形运条法，但要注意各点的运条速度不一样，否则易产生咬边、夹渣、边缘熔合不良等缺陷。T形接头平角焊斜圆圈形运条方法如图1-44所示，在a处要慢些，以保证横板的熔深；由a到b稍快，以防熔化金属下淌；在b处稍作停留，以保证熔化金属与立板熔合良好，防止咬边 （二）多层焊焊脚尺寸为810mm时，可采用两层两道焊法。焊第一层：选用直径3.2mm的焊条，焊接电流稍大些（100120A），以获得足够的熔深。采用直线形运条，注意收尾时把弧坑填满或略高些，以防在第二层收尾时因焊缝温度增高而产生弧坑过低现象。焊第二层：在焊接
26、第二层之前，必须将第一层熔渣清除干净。如有夹渣，应用小直径焊条修补，然后再进行第二层焊接，以保证层间熔合紧密。选用直径4mm的焊条，焊接电流不宜过大，否则易产生咬边。采用斜圆圈形运条方法，如第一层有咬边时，在咬边处稍作停留，以弥补第一层的咬边缺陷。（三）船形焊在实际生产中，焊件如能转动，可将T形接头翻转45，使焊条在垂直面内进行施焊，叫船形焊，如图1-45所示。船形焊时，熔池处于水平位置，相当于平焊，焊缝质量好，而且易于操作。焊接时可采用较大直径的焊条和较大电流，采用月牙形或锯齿形运条方法。焊第一层仍用小直径焊条及稍大电流，其他各层与开坡口的平对接焊操作相似。任务四 对接横焊 【学习目标】1能
27、够根据对接横焊的特点合理选择焊接工艺参数2能够正确使用焊机及工具进行对接横焊的焊接操作3能够培养良好的安全与卫生习惯 对接横焊是焊件处于垂直位置而接口处于水平位置的焊接操作 横焊的技术特点。二、相关知识与技能二、相关知识与技能（一）不开坡口的横焊操作（一）不开坡口的横焊操作1装配及定位焊当焊件厚度小于5mm时，一般不开坡口，但应预留有宽度为板厚1/2左右的间隙，采用双面焊接。首先将待焊处用角磨机打磨至露出金属光泽，用与正式焊接相同的焊条，在焊件两端头10mm处进行定位焊。2正面焊接正面焊接 在定位焊的背面进行焊接。 选用直径3.2mm的焊条，焊接电流比对接平焊时小10%15%。 运条方式：当焊
28、件较薄时，可采用往复直线形运条；当焊件较厚时，可采用短弧直线形或小斜圆圈形运条方法。采用小斜圆圈形运条时，圆圈倾斜约45。当熔渣超前时，要用焊条前沿轻轻拨掉，以防熔滴金属随之下淌。注意注意3背面焊接背面焊接背面焊接方法与正面焊接基本相同。（二）开坡口的横焊操作（二）开坡口的横焊操作一般可开V形、U形坡口，坡口间隙为23mm，钝边为13mm 对于开坡口的焊件，应采用多层焊或多层多道焊，其焊道排列如下: 焊道焊条运条方式打底焊道3.2mm直线往返第二焊道4mm斜圆圈背面封底焊道3.2/较大电流直线往返开坡口多层多道焊横焊的焊条工作角度【学习目标】1能够根据对接立焊的特点合理选择焊接工艺参数2能够正
29、确使用焊机及工具进行对接立焊的焊接操作3能够培养良好的安全与卫生习惯 任务五 对接立焊 当所连接的两块板件均处于垂直位置，且焊缝也处于垂直位置时，所实施的焊接操作称为对接立焊。 对接立焊操作比平焊操作困难，主要原因是熔池及熔滴在重力作用下易下淌，产生焊瘤及焊缝两侧咬边，焊缝成形不如平焊时美观。但立焊时，熔池内熔渣在重力作用下容易下淌，便于熔化金属和熔渣的分离，清渣较容易。 对接立焊操作时，根据焊件与焊工距离的不同，焊工可以采取立式或蹲式两种操作姿势。二、相关知识与技能二、相关知识与技能 对接立焊操作方法有两种：一种是由下向上施焊，称为向上立焊；另一种是由上向下施焊，称为向下立焊。目前生产中应用
30、最广泛的是向上立焊。（一）向上立焊法（一）向上立焊法 焊接时应选用较小直径（2.54mm）的焊条，较小的焊接电流（比平对接焊小10%15%），这样熔池体积小，冷却凝固快，可以减少和防止熔化金属下淌。 采用短弧焊接，电弧长度不大于焊条直径，利用电弧吹力托住熔池，同时短弧操作利于熔滴过渡。 焊条工作角度为90，前倾角为1030，即焊条向焊接方向的反方向倾斜，这样电弧吹力对熔池产生向上的推力，防止熔化金属下淌。 为便于右手操作和观察熔池情况，焊工身体不要正对焊缝，要略向左偏。（二）（二）I形坡口的对接立焊方法形坡口的对接立焊方法1跳弧法2灭弧法无论用跳弧法还是灭弧法进行焊接，在起头时，当电弧引燃后，
31、应将电弧稍微拉长，以对焊缝接头进行预热，然后再压低电弧进行焊接。在施焊过程中要注意熔池形状，如发现椭圆形熔池的下部边缘由比较平直的轮廓逐渐鼓肚变圆时，表示温度稍高或过高，如图1-54所示，此时应立即灭弧，降低熔池温度，避免产生焊瘤。待熔池冷却后，再继续引弧施焊。（三）向下立焊法（三）向下立焊法向下立焊法只适用于薄板和不甚重要结构的焊接，因为向下立焊比向上立焊熔化金属及熔渣更易下坠，焊缝易产生夹渣和气孔等缺 焊接电流应适中，保证熔合良好。 焊接时，焊条应垂直于焊件表面，用直击法引弧，运条时采用较大的焊条前倾角，为3040，利用电弧吹力托住熔池，防止熔池下淌。 采用直线形运条法，尽量避免横向摆动，
32、但有时也可稍作横向摆动，以利于焊缝两侧与母材熔合良好。任务六 仰面焊 【学习目标】1能够根据仰面焊的特点合理选择焊接工艺参数2能够正确使用焊机及工具进行仰面焊的焊接操作3能够培养良好的安全与卫生习惯焊条位于焊件下方，焊工仰视焊缝进行焊接，称为仰焊一、任务分析一、任务分析二、相关知识与技能二、相关知识与技能 几种基本焊接位置中，仰焊是最难操作的一种焊接位置 。（一）角接仰焊（一）角接仰焊（二）（二）I形坡口对接仰焊形坡口对接仰焊 第一层采用直线形或直线往复形运条方法，以后各层用斜圆圈形或斜三角形运条法，使用短弧小电流操作 焊接时选用直径3.2mm的焊条，焊接电流比平焊时小10%15%，焊条工作角
33、度为90，焊条前倾角为1020 知识与能力拓展知识与能力拓展 电弧作为电弧焊的能量来源，能有效而简便地把弧焊电源输送的电能转换成热能和机械能，供焊接使用。 电弧具有良好的热特性，即它能放出强烈的光，产生大量的热，并且电弧的温度高，热量集中，足以熔化所有金属，因此是一种理想的焊接热源。 （一）焊接电弧的物理基础（一）焊接电弧的物理基础 电弧焊中，气体粒子电离和阴极电子发射是产生带电粒子的两个基本物理过程，同时也伴随着激励、解离、扩散、复合、负离子产生等过程。 1气体粒子电离气体粒子电离（1）热电离气体粒子受热的作用而产生电离的过程称为热电离。（2）场致电离在两电极的电场作用下，气体中的带电粒子被
34、加速，当带电粒子的动能达到一定数值时，有可能与中性粒子发生碰撞而使之产生电离，这种电离称为场致电离 （3）光电离中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程称为光电离。光电离只是电弧中产生带电粒子的一种次要途径。2阴极电子发射阴极电子发射阴极表面受到一定的外加能量作用，其表面的自由电子逸出的过程称为电子发射 （1）热发射阴极表面因受热的作用而产生的电子发射过程称为热发射。热发射的强度受材料沸点影响。 （2）场致发射当阴极金属表面空间存在一定强度的正电场时，金属内部的电子将受到电场力的作用，当此力达到一定程度时，电子便会逸出金属表面，这种电子发射现象称为场致发射。 （3）光发射当金属表面受到强光
35、辐射的作用，金属内的自由电子能量达到一定程度而逸出金属表面的现象称为光发射。光发射在阴极电子发射中居次要地位 （4）粒子碰撞发射电弧中高速运动的粒子（主要是正离子）碰撞金属表面时，把能量传递给金属表面的电子，使电子能量增加而逸出金属表面的现象称为粒子碰撞发射 3电弧中的其他物理过程电弧中的其他物理过程。当中性气体粒子受到外加能量的作用，不足以使电子完全脱离原子或分子时，电子从较低的能级跃迁到较高的能级，使中性粒子处于一种不稳定的状态，称为激励。电弧中的带电粒子从密度高的地方向密度低的地方移动而趋向均匀的现象称为扩散。电弧空间的正负带电粒子（正离子、负离子和电子），在一定条件下相遇而结合成中性粒
36、子的过程称为复合。在一定条件下，有些中性原子或分子能与电子结合形成负离子，从而使电弧导电能力及电弧稳定性下降。（二）焊接电弧的结构及特性（二）焊接电弧的结构及特性1焊接电弧的结构焊接电弧的结构 阴极区 阳极区 弧柱区2焊接电弧的静特性焊接电弧的静特性（1）电弧静特性曲线 电弧稳定燃烧时，在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧电压随焊接电流的变化关系称为电弧静特性（又称伏安特性），表示它们关系的曲线叫做电弧静特性曲线。 下降特性区。当电流较小时（图1-59中ab段），随着电流的增大，电压降低，所以称为下降特性区。 平特性区。当电流稍大时，随着电流增大，电压几乎不变，因此称为平特性区（图1-
37、59中bc段）。 上升特性区。当电流较大时，随着电流增大，电压升高，因此称为上升特性区（图1-59中cd段）。（2）不同焊接方法的电弧静特性 手工电弧焊。焊接时，焊接电流一般不超过500A，其静特性曲线表现为下降特性区（ab段）和平特性区（bc段）。 钨极惰性气体保护焊。一般在小电流焊接时，其静特性曲线表现为下降特性区（ab段）；大电流焊接时，表现为平特性区（bc段）。 埋弧自动焊。正常焊接时其静特性曲线表现为平特性区（bc段），大电流焊接时表现为上升特性区（cd段）。 熔化极气体保护焊。因焊接电流大，其静特性为曲线表现上升特性区（cd段）。（3）电弧静特性的影响因素 电弧长度的影响。因电弧电
38、压与电弧长度成正比，所以随电弧长度的增加，电弧静曲线平行上移。 介质种类的影响。不同的气体介质，其物理性能不同，会对电弧电压产生显著影响，而改变电弧静特性曲线的位置。例如氩弧焊，在氩气中加入氢气后，电弧电压升高，电弧静特性曲线上移。 气体介质压力的影响。介质压力增大，电弧电压升高，电弧静特性曲线上移。3焊接电弧的稳定性焊接电弧的稳定性 焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧而不产生断弧、漂移和磁偏吹等的程度。 焊工操作技术。如焊接操作中电弧长度控制不当，将会产生断弧。 弧焊电源 焊接电流。焊接电流越大，电弧的温度越高，弧柱区气体电离程度和热发射作用越强，则电弧燃烧越稳定。 焊条涂层。焊条涂层中含
39、电离电位较低的物质（如钾、钠、钙的氧化物）越多，气体电离程度越好，导电性越强，则电弧燃烧越稳定。反之，则越不稳定。 电弧长度。电弧长度过短，容易造成短路；电弧长度过长，电弧就会发生剧烈摆动，从而破坏焊接电弧的稳定性，并且飞溅大。 焊接表面状况、气流、电弧偏吹等。焊接处不清洁，如有油脂、水分、锈蚀等存在时电弧稳定性差。气流、大风、电弧偏吹等会降低电弧燃烧的稳定性。4焊接电弧的偏吹焊接电弧的偏吹 在正常情况下，电弧有一定的刚直性，即其中心轴线总是在正常情况下，电弧有一定的刚直性，即其中心轴线总是和焊条电极轴线一致，且随焊条轴线的变化而改变，我们常利和焊条电极轴线一致，且随焊条轴线的变化而改变，我们
40、常利用电弧的这一特性来控制焊缝的成形用电弧的这一特性来控制焊缝的成形 有时会因气流干扰、焊条偏心、磁场的作用等原因，电弧中有时会因气流干扰、焊条偏心、磁场的作用等原因，电弧中心偏离电极轴线，这种现象称为电弧偏吹心偏离电极轴线，这种现象称为电弧偏吹 焊条涂层厚度不均焊条涂层厚度不均 气流干扰。气流干扰。 磁偏吹。磁偏吹。电弧偏吹的原因主要有以下几点。电弧偏吹的原因主要有以下几点。（三）电弧焊的熔滴过渡（三）电弧焊的熔滴过渡 在手工电弧焊焊接时，焊条端部受热熔化，形成液态金属在手工电弧焊焊接时，焊条端部受热熔化，形成液态金属滴，并通过电弧空间过渡到熔池中，这种液态金属滴称为熔滴滴，并通过电弧空间过
41、渡到熔池中，这种液态金属滴称为熔滴 熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程叫做熔滴过渡。熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程叫做熔滴过渡。1熔滴过渡的作用力熔滴过渡的作用力（1）重力）重力（2）表面张力）表面张力附着在焊条端部的液态熔滴与焊条端部界面间存在有表面张力附着在焊条端部的液态熔滴与焊条端部界面间存在有表面张力 （3）电弧气体的吹力）电弧气体的吹力（4）电磁收缩力）电磁收缩力（5）极点压力）极点压力 在手工电弧焊中，焊条涂层的熔化速度比焊芯稍慢，因此在焊条末端形成一小段尚未熔化的喇叭形涂层部分，常称为套管。 在套管内，存在有大量的气体，这些气体大部分由涂层中造气剂在熔化时分解所产生。这些气体在高
42、温作用下体积急剧膨胀，沿套管方向形成挺直而稳定的气流，熔滴在气流作用下被吹入熔池 沿焊条的径向，焊条和熔滴上受到从四周向中心的电磁力，称为电磁收缩力，其大小与焊接电流大小成正比 在电场作用下，电子向阳极高速运动，正离子向阴极高速运动。这些带电质点撞击在两极辉点上，产生机械压力，称为极点压力，它阻碍熔滴过渡 （6）等离子流力）等离子流力（7）短路爆破力）短路爆破力 电弧从燃烧状态过渡到短路状态，电弧电流迅速上升，熔滴温度急剧升高，使液柱汽化爆断，产生较大的冲击力，导致飞溅产生，焊接中应设法减小这种力。 等离子流力的大小与等离子流速度分布相对应。电弧轴线处的等离子流速度最高，等离子流力也最大。 熔
43、滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。熔滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。 1.重力重力 2.表面张力表面张力 3.电弧气体吹力电弧气体吹力 4.电磁收缩力电磁收缩力 5.斑点压力斑点压力 6.等离子流力等离子流力 7.短路爆破力短路爆破力 在不同的焊接条件下，力的种类、大小不同，形成了不同的熔滴过渡形式在不同的焊接条件下，力的种类、大小不同，形成了不同的熔滴过渡形式传统上，通常将传统上，通常将熔滴过渡熔滴过渡熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊缝成形和冶金过程均有熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊缝成形和冶金过程均有影响。影响。2熔滴过渡的形式熔滴过渡的形式规律：随
44、着电流的增加，熔滴过渡的体积减小、频率加快。规律：随着电流的增加，熔滴过渡的体积减小、频率加快。关于熔滴过渡技术的最新发展关于熔滴过渡技术的最新发展（四）母材熔化与焊缝成形（四）母材熔化与焊缝成形1金属熔化 电弧焊时，用于加热、熔化的热量主要是电弧热和电阻热。熔化极电弧焊时，焊丝熔化主要靠阴极区（正接）或阳极区（反接）所产生的热量及焊丝自身的电阻热。弧柱区产生的热量对焊丝的加热、熔化作用较小。非熔化极电弧焊时，填充焊丝主要靠弧柱区产生的热量熔化 2焊缝的形成过程焊缝的形成过程 电弧焊中，母材金属和焊丝金属受电弧热作用被熔化。随着电弧的前移，处于电弧正下方的母材依次被加热、熔化，此时，焊丝端头形
45、成的熔滴在电弧力、重力等作用下进入熔化的母材，共同形成具有一定形状和尺寸的熔池 3焊缝形状与焊缝质量的关系焊缝形状与焊缝质量的关系焊缝形状受焊接电流、电弧电压等参数的影响。通常以焊缝横截面的熔深（s）、熔宽（c）和余高（h）来表示焊缝形成情况。常用成形系数（=c/s）和余高系数（=c/h）来表征它们之间的关系 4焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、电流种类和极性等 （1）焊接电流对焊缝成形的影响焊接电流主要影响焊缝熔深。其他条件一定时，随着电流的增大，电弧力和电弧对工件的热输入量及焊丝的熔化量增大，焊缝熔深和余高增加，而熔宽几乎不变，
46、成形系数减小。（2）电弧电压对焊缝成形的影响电弧电压主要影响焊缝熔宽。其他条件一定时，随电弧电压的增大，熔宽显著增加，而熔深和余高略有减小，熔合比稍有增加。（3）焊接速度对焊缝成形的影响焊接速度的快慢主要影响母材的热输入量。其他条件一定时，提高焊接速度，单位长度焊缝的热输入量及焊丝金属的熔敷量均减小，故熔深、熔宽和余高都减小，熔合比几乎不变。提高焊接速度是提高生产率的主要途径之一。要保证一定的焊缝尺寸，必须在提高焊接速度的同时相应地提高焊接电流和电弧电压。（4）电流种类和极性对焊缝成形的影响电流种类和极性对焊缝形状的影响与焊接方法有关。熔化极气体保护焊和埋弧焊采用直流反接时，焊件（阴极）产生热
47、量较多，熔深、熔宽都比直流正接大。交流焊接时，熔深、熔宽介于直流正接与直流反接之间。在钨极氩弧焊或酸性焊条电弧焊中，直流反接熔深小；直流正接熔深大；交流焊接介于上述两者之间。（5）焊丝直径和伸出长度、钨极端部形状对焊缝成形的影响当焊接电流、电弧电压及焊接速度给定时，焊丝直径越细，电流密度越大，对焊件加热越集中；同时电磁收缩力增大，焊丝熔化量增多，使得熔深、余高均增大。焊丝伸出长度增加，电阻增大，电阻热增加，焊丝熔化速度加快，余高增加，熔深略有减小。焊丝电阻率越高，直径越细，伸出长度越长，这种影响越大。钨极氩弧焊时，钨极端部几何尺寸越小，电弧越集中，电弧力越大，熔深越深。（6）电极倾角对焊缝成形
48、的影响电弧焊时，根据电极倾斜方向和焊接方向的关系，分为电极前倾和电极后倾两种。电极前倾时，熔宽增加，熔深、余高均减小。前倾角越小，这种现象突出。电极后倾时，情况刚好相反。焊条电弧焊时，多数采用电极后倾法，倾角一般在6580之间较为合适。（7）焊件倾角对焊缝成形的影响（8）坡口和间隙对焊缝成形的影响余高和熔合比随坡口或间隙尺寸的增大而减小 不同的焊件材料，其热物理性能不同。相同条件下，导热性好的材料，熔化单位体积金属所需热量多，在热输入量一定时，它的熔深和熔宽就小。材料的密度或液态黏度越大，则电弧对熔池液态金属的排开越困难，熔深越浅。其他条件相同时，焊件厚度越大，散热越多，熔深和熔宽越小。（9）
49、焊件材料和厚度对焊缝成形的影响（10）焊剂、焊条药皮和保护气体对焊缝成形的影响当焊剂密度小、颗粒度大或堆积高度小时，熔深和余高较小，熔宽也较小。焊条药皮的作用与焊剂相似 焊接电流焊接电流(主要影响熔深主要影响熔深)：I熔深熔深 、熔宽稍、熔宽稍、余高、余高电弧电压电弧电压(主要影响熔宽主要影响熔宽)：U熔宽熔宽 、熔深、熔深、余高、余高焊接速度：增加，则熔深、熔宽、余高均减小焊接速度：增加，则熔深、熔宽、余高均减小5焊缝成形缺陷及产生原因焊缝成形缺陷及产生原因（1）焊缝外形尺寸不符合要求（2）咬边焊趾处被熔化的母材因填充金属不足而产生缺口的现象称为咬边（3）未焊透 熔焊时，焊接接头根部未熔透，或在焊道与母材之间、焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分，称为未焊透 形成未焊透的主要原因是焊接电流过小、焊速过高、坡口尺寸不合适及焊丝偏离焊缝中心等。（4）焊瘤 熔焊时，熔化的金属流到焊缝以外未熔化的母材上而形成金属瘤的现象称为焊瘤，也称满溢。焊瘤主要是由填充金属量过多引起的 （5）焊穿及塌陷 焊缝上形成穿孔的现象，称为焊穿。 熔化的金属从焊缝背面漏出，使焊缝下面下凹，背面凸起的现象，称为塌陷 。 （6）弧坑 焊缝收尾处下陷的现象称为弧坑。 形成弧坑的主要原因是熄弧时电流过大或熄弧过快而造成填充金属不足 。
