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焊条电弧焊工艺
学习
目标
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能够根据产品的技术条件，合理选择焊条电弧焊焊接工艺参数。
1.短路过渡
电流较小，电弧电压较低，弧长比较短，熔滴未长成大滴就与熔池接触形成液态金属短路，电弧熄灭，金属熔滴过渡到熔池中去。随后，电弧重新引燃，如此交替。
短路过渡过程：电弧燃烧形成熔滴→熔滴长大并与熔池短路熄弧→液桥缩颈而断开过渡→电弧复燃四个阶段周期性交替进行。
形成条件：细丝(φ≤1.6mm)气保焊、低电压小电流；碱性焊条
实质：熔化速度与送丝速度不一致
短路过渡示意图
T-短路周期
t1-燃弧时间
t2-短路时间
t3-电压恢复时间
Imin-最小电流
Imax-短路电流峰值电流
Ua-平均电压
Ia-平均电流
电流较小，熔滴不能很快长大，电弧向焊丝传递的热量减小，焊丝熔化速度减慢，送丝速度不变，熔滴接触熔池（造成短路）
短路电弧熄灭，电压急剧下降，短路电流迅速上升，在电弧收缩力和其他电弧力的共同作用下，形成缩颈；缩颈逐渐变细；
短路电流上升到一定数值时，缩颈爆断，熔滴过渡到熔池；
电压恢复到空载电压，电弧重新引燃
1.短路过渡
特点：
通过对短路过渡电弧燃烧及熄灭时间进行调节，就可调节对焊件的热输入量，控制焊缝形状（主要是焊缝厚度）。
短路过渡时，焊接过程中的平均电流较小，而短路电流峰值又相当大，有利于薄板焊接或全位置焊接。
短路过渡时，一般使用小直径的焊丝或焊条，电流密度较大，因而焊接速度快；短路过渡的电弧弧长较短，焊件加热区较小，可减小焊接接头热影响区宽度和焊接变形量，提高焊接接头质量；
2.滴状过渡：属于自由过渡（焊丝端头和熔池之间不发生直接接触）
①粗滴过渡
条件：电流较小，电弧电压较高，弧长较长，使熔滴不易与熔池短路。
重力克服表面张力作用。
电弧稳定性和焊缝质量都比较差。（熔滴存在时间长，尺寸大，飞溅大）
高电压小电流MIG焊。
2.滴状过渡
②细滴过渡
条件：高弧压，大电流
电磁收缩力增大，表面张力减小
熔滴存在的时间短，熔滴细化，过渡频率增加
电弧稳定性比较高，飞溅少，焊缝质量高
CO2细丝大电流，生产中广泛应用
3.渣壁过渡：熔滴沿着熔渣壁面流入熔池的一种过渡形式
常出现在埋弧焊和焊条电弧焊。
焊条电弧焊时，熔滴过渡形式：渣壁过渡、粗滴过渡、细滴过渡和短路过渡。
过渡形式取决于药皮成分和厚度、焊接参数、电流种类和极性等。
厚药皮焊条电弧焊，焊芯比药皮熔化速度快，焊条端部形成一定角度的药皮套筒
焊接工艺参数，是指焊接时为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊接电流、电弧电压、焊接速度等）的总称，过去又称焊接规范。
焊条电弧焊的焊接工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否，直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率。因此，选择合适的焊接工艺参数是焊接生产中一个十分重要的问题。
1.焊接电源的种类与极性选择
交流电源焊接，电弧稳定性差。直流电源焊接，电弧稳定，飞溅小，但磁偏吹较交流严重。低氢型焊条稳弧形差，必须采用直流电源。小电流焊接薄板时，也常用直流电源，因为引弧容易、电弧稳定。
直流电弧焊时，焊件的极性有正极性和反极性。所谓的正极性是指焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法，也称正接；反之称为反极性或反接。对于交流电源来说，极性是交变的，所以不存在。
1.焊接电源的种类与极性选择
极性的选择，主要根据焊条的性质和焊件所需的热量来决定。当阳极和阴极的材料相同时，由于阳极区温度高于阴极区，因此使用酸性焊条（如E4303）焊接厚板时，可采用直流正接，以获得较大的熔深；而在焊接薄板时，则采用直流反接，可以防止烧穿。
1.焊接电源的种类与极性选择
重要结构焊接，一般使用碱性低氢钠型焊条（如E5015）,无论焊接薄板或厚板，均采用直流反接，这样可以减少飞溅和气孔，并使电弧稳定燃烧。
2.焊条直径
为了提高生产率，应尽可能选用较大直径的焊条，但是直径过大会造成未焊透或焊缝成形不良，因此必须正确选择。一般根据工件厚度选择，同时还要考虑接头形式、施焊位置和焊接层数，对于重要结构还要考虑焊接热输入的要求。
厚度较大的焊件选择直径较大的焊条；相反，薄焊件应选用小直径的焊条。
焊件厚度 ≤1.5 2 3 4～5 6～12 ≥12
焊条直径 1.6 2 3.2 3.2～4 4～5 4～6
2.焊条直径
板厚相同，焊接平焊缝的焊条应比其他位置大一些，立焊最大不超过5mm，而仰焊和横焊最大不超过4mm，这样可形成较小的熔池，减少熔化金属的下淌。
进行多层焊时，如果第一层焊缝所采用的焊条直径过大，会造成因电弧过长而焊不透，因此为了防止根部焊不透，第一层焊条直径应选用较小的，以后各层可根据焊件厚度，选用较大直径的焊条。
搭接接头、T形接头因不存在全焊透问题，所以应选用较大的焊条直径来提供生产率。
3.焊接电流
焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，直接影响焊接质量和生产率。
焊接电流过小会使电弧不稳，造成未焊透、夹渣以及焊缝成形不良等缺陷；焊接电流过大易产生咬边、焊穿、增加工件变形和金属飞溅量，也会使焊接接头的组织由于过热而发生变化。总的原则是保证焊接质量的前提下，尽量用较大的焊接电流以提高生产率。
确定焊条电弧焊的焊接电流的大小要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置、母材性质和施焊环境等因素综合考虑。其中最主要的是焊条直径和焊接位置。
3.焊接电流
对于一定直径的碳钢酸性焊条焊接电流大小与焊条直径的关系，一般可根据经验公式来选择：I=(35～55)d
焊条直径相同，平焊时，运条和控制熔池液态金属都较容易，可选择较大的电流。但其他位置，为了避免熔化金属从熔池中流出，要使熔池尽可能小些，通常立焊、横焊的电流比平焊时小10%～15%，仰焊时的焊接电流比平焊时小15%～20%。
其他条件相同，碱性焊条电流应比酸性的小10～15%，否则焊缝易形成气孔；不锈钢电阻大，药皮易发红，电流应比碳钢的小15%～20%。
3.焊接电流
焊接打底层时，特别是单面焊双面成形时，为保证背面焊接质量，通常选用较小的焊接电流；焊接填充层时为提高效劳，保证熔合良好，常选用较大的焊接电流；焊接盖面层，为了防止咬边和保证焊缝成形，使用的焊接电流应比填充层稍微小些。
焊条直径/mm 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.0
焊接电流/A 25～40 40～65 50～80 100～130 160～210 200～270 260～300
4.焊接电压
电压主要由电弧长度来决定。电弧长，电弧电压高；反之就低。焊接时电弧电压由焊工根据具体情况灵活掌握。
因此，焊接时力求使用短弧焊接，弧长一般为焊条直径的0.5～1.0倍，相应的电压为16～25V。在立焊、仰焊时弧长应比平焊更短，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下淌。碱性焊条焊接时弧长应比酸性的短，以利于电弧的稳定和防止气孔。
5.焊接速度
焊接速度是单位时间内完成的焊缝长度。直接决定生产率。应均匀，既要保证焊透又不能烧穿，同时还要保证焊缝宽度和高度符合图样设计要求。
过快，熔化能量不够，易造成未熔合、焊缝成形不良等缺陷；过慢，使高温停留时间增长，焊接接头的晶粒变粗，力学性降低，同时使工件变形量增大。当焊接较薄工件时，易形成烧穿。
在保证不焊穿和成形良好的条件下，应尽量采用较大的焊条直径、焊接电流和低的电弧电压，并根据实际情况适当提高焊接速度，以提高焊接生产率。
6.焊接层数
中厚板的焊接通常要开坡口并采用多层焊或多层多道焊。层数增多对提高焊缝缝的塑韧性有利，因为后焊道对前焊道有回火作用，使热影响区显微组织变细，尤其对易淬火钢效果明显。但层数增多，生产效率下降，往往变形也增加。层数过少，每层焊缝厚度过大，接头易过热引起晶粒粗化，反而不利。对质量要求较高的焊缝，一般每层厚度以不大于4～5mm为宜。
焊接层数主要根据钢板厚度、焊条直径、坡口型式和装配间隙等来确定，可作如下近似估算：
n=δ/d
判断题
（ ）1.焊条电弧焊的焊接电流过大宜产生咬边、烧穿，增加焊件的变形和金属飞溅。
（ ）2.重要结构件焊接，一般使用碱性焊条，无论厚板还是薄板，均采用直流反接。
（ ）3.搭接接头因不存在全焊透的问题，所以采用较大直径的焊条，以提高效率。
（ ）4.为了保证根部焊透，对多层焊的第一层焊道应采用较大直径的焊条来进行。
（ ）5.多层焊时，每层焊缝厚度不易过大，否则对焊缝金属的塑形不利。
（ ）6.在相同板厚的情况下，焊接平焊缝用的焊条直径要比焊接立焊、横焊用的焊条直径要大。
（ ）7.焊接立焊和仰焊时，电弧的长度要比平焊时短些。
（ ）8.碱性焊条焊接时，电弧长度要比酸性焊条焊接时短些
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