电焊工技术培训教材

电焊工技术培训教材内容摘要：

图 211 焊接位置 a)对接 b)角接 焊缝在结构上的位置不同时，对施焊的难易程度影响很大，从而也影响了焊接质量和生产率。 图 211 所示为对接与角接焊接空间位置。 一般把焊缝按空间位置的不同分 为四类：平焊、立焊、横焊和仰焊。 其中平焊操作方便，劳动强度小，焊接液滴不会外流，飞溅较少，易于保证质量，是最理想的操作空间位置，应尽可能地采用。 立焊和横焊焊接液滴有下流倾向，不易操作，而仰焊位置最差，液滴易万滴，操作难度大，不易保证质量。 所以应尽可能安排在平焊位置施焊。 焊接规范是指焊接过程中工艺参数值，要获得质量优良的焊接接头，就必须合理地选择焊接工艺参数。 工艺参数有：焊接电流；电源种类和极性；焊接速度、道数、层数；焊条直径；焊缝的长度、宽度、厚度和弧长等。 其中焊接电流是最重要的工艺参数，它直接影响焊接接头质量和生产率，其次是焊条直径、焊接速度和焊接层数等。 ⑴ 焊条直径与焊接电流的选择 手弧焊工艺参数的选择一般是先根据工 件厚度选择焊条直径，然后根据焊条直径选择焊接电流。 焊接电流的选择一般参考下列经验公式： (30 50)Id 式中 Ⅰ —— 焊接电流 （ A） d —— 焊条直径 （ mm） 按此式选择的焊接电流只是一个大概的数值，实际工作时还要根据工件厚度、接头型式、焊接位置、焊接种类、焊工技术等因素，通过试焊调整和确定。 还可以考虑如下因素来决定电流的大小： ① 焊件传热快时，使用电流要小；回路电阻高时，使用电流要大。 ② 如焊条直径不变，厚钢板比薄钢板的电流要大。 ③ 立焊与仰焊的电流，要 比平焊小 15 –20%；角焊电流要比平焊电流大。 ④ 快速焊接电流要大于一般焊速电流。 在焊接过程中也可根据下列情况粗略判断电流的大小：若电弧声很大，弧光很强，焊条有较大的爆裂声，熔化金属飞溅多，焊条熔化很快并且过于发热发红、熔池过大，药皮成块状脱落，焊缝下陷甚至烧穿等，都说明电流过大。 在焊接低碳钢时，工件厚度与焊条直径，焊条直径与焊接电流的对应值可参考下表。 表 23 低碳钢焊接电流、焊条直径的选择 工件厚度 δ /mm 2 3 4 ～ 8 8～ 12 焊条直径 d /mm ～ 2 ～ ～ 4 4～ 5 焊接电流 I /A 55～ 60 100～ 130 160～ 210 220～ 280 ⑵ 焊接速度的选择 焊接速度是指单位时间里完成的焊缝长度。 它对焊缝质量影响也很大。 焊接速度过 快，易产生焊缝的熔深浅、焊缝宽度小，甚至可能产生夹渣和焊不透的缺陷；焊接速度慢，焊缝熔深较深、焊缝宽度增加，特别是薄件易烧穿。 手弧焊时，焊接速度由焊工凭经验掌握，一般在保证焊透的情况下，应尽可能增加焊接速度。 ⑶ 焊弧长度的选择 焊弧长度是指焊接电弧的长度。 电弧过长，燃烧不稳定，熔深减小，空气易侵入熔池产生缺陷。 电弧长度超 过焊条直径者为长弧，反之为短弧。 因此，操作时尽量采用短弧才能保证焊接质量，即弧长 L = ～ 1d（ mm）。 一般多为 2～ mm。 所用焊接工艺参数是否正确，不但影响焊缝成形（图 212），而且影响焊接质量。 图 212 电流、焊速、弧长对焊缝形状的影响 a)电流、焊速合适 b)电流太小 c)电流太大 d)焊烟太慢 e)焊速太快 f)电弧太长 1弧坑 2焊波 ⑷ 焊缝层数的选择 焊缝的层数需根据焊件的厚薄、焊 件尺寸大小以及焊缝位置来决定。 从提 高生产率角度出 发，焊缝的层数最好少 一些。 图 213 所示为焊接工字梁时几种 接头型式和空间位置的实例。 在进行多 层焊时，第一层焊道所采用的焊条直径 不宜过大，过大会造成电弧过长，且不 能焊透，因此第一层焊道应采用直径为 3～ 4mm 的焊条，以后各层可以根据焊 图 213 工字梁的接头型式和焊接位置 件厚度，选用较大直径的焊条。 五、手弧焊的基本操作 焊接前接头处应除尽铁锈、油污，以便于引弧、稳弧和保证焊缝质量。 除锈要求不高时，可用钢丝刷；要求高时，应采用 砂轮打磨。 以对接和丁字形接头的平焊从左向右进行操作为例，图 214 所示。 操作者应位于焊缝前进方向的右侧；左手持面罩，右手握焊钳；左肘放在左膝上，以控制身体上部不作向下跟进动作；大臂必须离开肋部，不要有依托，应伸展自由。 (a) (b) 图 214 焊接时的操作姿势 a)平焊 b)立焊 引弧就是使焊条与焊件之间产生稳定的电弧，以加热焊条和焊件进行 焊接。 常用的引弧方法有划擦法和敲击法两种。 如 图 215 所示。 焊接时将焊条端部与 焊件表面通过划擦或轻敲后迅速将焊 条提起 2～ 4mm 距离，电弧即被引燃。 若焊条提起距离太高，则电弧立即熄 灭；若焊条与焊件接触时间太长，就 会粘条，这时可左右摆动拉开焊条重 (a) (b) 新引弧；若焊条与焊件经接触而未起 弧，往往是焊条端部有药皮等妨碍了 导电，这时就应将这些绝缘物清除，直到露出焊芯金属表面。 两种引弧方法的原理是短路热电子发射引燃。 划擦法像划火柴那样 使焊条摩擦焊件，不易粘条，便于掌握，但易损坏焊件表面，特别是位置狭窄或焊件表面不允许损伤时，不如敲击法好。 一般碱性焊条常用划擦法引弧，而酸性焊条两种引弧方法皆可。 焊接时，一般选择焊缝前端 10～ 20mm 处作为引弧的起点。 对焊接表面要求很光滑图 215 引弧方法 a)敲击法 b)划擦法 的焊件，可以另外引用引弧板引弧。 如果焊件厚薄不一致、高低不平、间隙不相等，则应在薄件上引弧向厚件施焊，从大间隙处引弧向小间隙处施焊，由低的焊件引弧向高的焊件处施焊。 焊条的操作运动简称为运条。 焊条的操作运动实际上是一种合成运动，即焊条同时完成的三个基本动作是：焊 条的前移运动；焊条向熔池的送进运动；焊条的横向摆动。 图 215 为运条的基本动作。 图 215 运条的基本动作 图 216 平焊的焊条角度 1向下送进 2沿焊接方向移动 3横向摆动 ⑴ 焊条的前移运动 焊条前移运动的速度称为焊接速度。 握持焊条前移时，首先应掌握好焊条与焊件之间的角度。 各种焊接接头在空间的位置不同，其角度有所不同。 平焊时，焊条应向前倾斜 70～ 80176。 (图 216)，即焊条在纵向平面内，与正在进行焊接的一点上垂直于焊缝轴线的垂线，向 前所成的夹角。 此夹角影响填充金属的熔敷状态、熔化的均匀性及焊缝外形、能避免咬边与夹渣、有利于气流把熔渣吹后覆盖焊缝表面以及对焊件有预热和提高焊接速度等作用。 ⑵ 焊条的送进运动 送进运动是沿焊件的轴线向 焊件方向的下移运动。 维持电弧是靠焊条均匀的送进， 以逐渐补偿焊条端部的熔化过渡到熔池内。 进给运动 应使电弧保持适当长度，以便稳定燃烧。 ⑶ 焊条的摆动 是指焊条在焊缝宽度方向上的 横向运动，其目的是为了加宽焊缝，并使接头达到 足够的熔深，同时可延缓熔池金属的冷却结晶时间， 有利于熔渣和气体浮出。 焊缝的宽度 和深度之比称 为 ―宽深比 ‖，窄而深的焊缝易出现夹渣和气孔。 手 弧焊的 ―宽深比 ‖为 2～ 3。 焊条摆动幅度越大，焊缝 就越宽。 焊接薄板时，不必过大摆动甚至直线运动 图 217 运条方法 即可，这时的焊缝宽度为焊条直径的 ～ 倍；焊接较厚的焊件，需摆动运条，焊缝 宽度可达直径的 3～ 5 倍。 根据焊缝在空间的位置不同，摆动运条方法的种类有：直线形、左右形、往复直线形、锯齿形、月牙形、三角形、圆圈形和八字形等。 如图 217所示。 综上所述，当引弧后运条时，要掌握好焊条角度、电弧长度和焊接速度。 同时 要注意：电流要合适、焊条要对正、电弧要低、焊速不要快、力求均匀。 （熄弧） 在焊接过程中，电弧的熄灭是不可避免的。 灭弧不好，会形成很浅的熔池，焊缝金属的密度和强度差，因此最易形成裂纹、气孔和夹渣等缺陷。 灭弧时将焊条端部逐渐往坡口斜角方向拉，同时逐渐抬高电弧，以缩小熔池，减小金属量及热量，使灭弧处不致产生裂纹气孔等。 灭弧时堆高弧坑的焊缝金属使熔池饱满地过渡，焊好后，锉去或铲去多余部分。 灭弧操作方法有多种，如图 218 所示。 其一是将焊条运条至接头的尾部，焊成稍薄的熔敷金属，将焊条运条方向反过来，然后将焊 条拉起来灭弧；其二是将焊条握住不动一定时间，填好弧坑然后拉起来灭弧。 (a) (b) 图 218 灭弧 a)在焊道外侧灭弧 b)在焊道上灭弧 、连接和收尾 ⑴ 焊缝的起头 焊缝的起头是指刚开始焊接的部分。 在一般情况下，因为焊件在未焊时温度低，引弧后常不能迅速使温度升高，所 以这部分熔深较浅，使焊缝强度减弱。 为此，应 在起弧后先将电弧稍拉长，以利于对端头进行必 要的预热，然后适当缩短弧长进行正常焊接。 如 图 219 所示。 ⑵ 焊缝的连接 手弧焊时，由于受焊条长度 的限制，不可能一根焊条完成一条焊缝，因而出 图 219 焊缝的起头 现了两段焊缝前后之间连接的问题。 应使后焊的焊缝和先焊的焊缝均匀连接，避免产生连接处过高、脱节和宽窄不一的缺陷。 常用的连接方式有以下几种。 ①后焊焊缝的起头与先焊焊缝的结尾相接； ②后焊焊缝的起头与先焊焊缝的起头相接； ③后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的结尾相接。 如图 220 所示。 ⑶ 焊缝的收尾 是指一条焊缝焊完 后，应把收尾处的弧坑填满。 当一条焊 缝结尾时，如果熄弧动作不当，则会 形 成比母材低的弧坑，从而使焊缝强度降 低，并形成裂纹。 碱性焊条因熄弧不当 而引起的弧坑中常伴有气孔出现，所以 不允许有弧坑出现。 因此，必须正确掌 握焊段的收尾工作，一般收尾动作有如 下几种。 ① 划圈收尾法 电弧在焊段收尾 处作圆圈运动，直到弧坑填满再拉断电 弧。 此方法最宜用于厚板焊接中。 ② 反复填补法 在焊段收尾处，在较短时间内，电弧反复熄灭和点燃数次，直到弧坑填满。 此方法多用于薄板和多层焊的底层焊中。 ③ 后移收尾法 电弧在焊段收尾处停住，同时改变焊条的方向 ，由位置 1 移至位置 2，待弧坑填满后 ， 再稍稍后移至位置 3，然后慢慢拉断电弧。 如图 221 所示。 此方法对碱性焊条较为适宜。 (a) (b) 图 221 焊段收尾方法 a)划圈收尾法 b)后移收尾法 六、焊接缺陷 所谓焊接缺陷，就是使焊接接头金属性能变坏。 焊接缺陷可分为外部缺陷与内部缺陷两大类。 外部缺陷可用肉眼或简单测量方法就可检查出来；内部缺陷是用眼和外部检查不出来的缺陷。 ⑴ 焊缝外形尺寸不符合要求 表现为焊缝表面高低不平，焊波粗劣；焊道宽度不均匀，焊缝时 宽时窄；焊缝的加强过高或过低；焊缝成形不良 等。 图 222 所示。 这些问题不仅使焊缝成形难看，还会影响焊缝与母材的结合，造成应力集中或不能保证接头图 220 焊接接头的几种情况 a)后焊焊缝的起头与先焊焊缝的结尾相接； b)后焊焊缝的起头与先焊焊缝的起头相接； c)后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的结尾相接。 强度，影响结构的安全使用。 主要原因是：焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊接电流过大或过小；焊条角度不合适及运条速度不均匀等。 图 222 焊缝尺寸不符合要求 a)高低不平、宽窄不齐 b)单边 c)余高过高 d)余高过低 ⑵ 焊瘤 在焊接过程中，熔化金属流敷在未熔化的母材上，或凝固在焊缝上所形成的金属瘤称为焊瘤，也称满溢。 焊瘤下面常有未焊透缺陷， 易造成应力集中，又影响焊缝外观。 管道内的焊瘤还会减小有效截面，甚至造成堵塞。 主要原因是焊接电源波动太大，电弧过长，焊速太慢，焊件装配间隙太大，运条不当，操作不熟练等。 (a) (b) (c) (d) 图 223 焊瘤 a)横焊时 b)搭接角焊时 c)T 接角焊时 d)堆焊时 ⑶ 咬边 焊缝的边缘被电弧而造成的沟槽或凹陷称为咬边，也称咬肉。 如图 224所示。 这使母材有效截面减少，因此不仅减弱了焊接接头强度，而且容易造成应力集 中，承载后可能在此处产生裂纹。 特别重要的焊件不允许存在咬边。 承受动载荷的焊件，母材的咬边深度不得大于。 承受静载荷的焊件也不得大于 1mm。 主要原因是：平焊时，焊接电流过大，电弧过长或运条速度不合适；角焊时，焊条角度或电弧长度不当。 图 2。