1、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。 1 第一節 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232、焊條電弧焊的特點設備簡單、操作靈活待焊接頭裝配要求低可焊金屬材料種類多焊接生產率低焊縫質量依賴性強43、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

2、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5 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6焊縫熔合區過熱區正火區部分相變區第二節 焊接接頭的組織及力學性能 （一）焊接接頭的組成焊接接

3、頭焊接工件上溫度的變化各點處： 常溫較高溫度常溫 固態 液態 固態7 在焊接過程中，母材因受熱的影響(但未熔化)而發生金相組織和力學性能變化的區域稱為熱影響區。熔焊焊縫和母材的交界線叫熔合線，熔合線兩側有一個很窄的焊縫與熱影響區的過渡區，叫熔合區，也叫半熔化區。因此，焊接接頭由焊縫、熔合區和熱影響區組成。 8 （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中處于半熔化狀態的晶粒表面開始，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，

4、焊縫中的鑄態組織，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。9 2、焊縫形狀與焊接質量的關系 焊縫形狀是焊件熔化區橫截面的形狀，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47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（cs）和余高系數（ch）來表征焊縫成形的特點。 熔焊較適宜的成形系數為12。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=03mm，對于重要角接構件

5、，也應焊出余高后再打磨成凹形。 圖47 焊縫的橫截面焊縫寬度焊縫余高焊縫的熔深10 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48 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。 11 （三）熔合區的特征熔合區，又稱半熔化區，是焊縫與母材的交界區 加熱溫度：14951538（固、液相線之間）組織：（未熔化但因過熱而長大的）

6、粗晶組織和（部分新 結晶的）鑄態組織。特點：該區很窄，組織不均勻，強度下降，塑性很差，是 產生裂紋及局部脆斷的發源地。12 （四）低碳鋼接頭的熱影響區 熱影響區：受焊接熱循環的影響，焊縫附近的母材因焊接熱作用發生組織或性能變化的區域。 低碳鋼的熱影響區分為過熱區、正火區和部分相變區。 圖410 低碳鋼焊接接頭的組織示意圖（1）過熱區：緊靠熔合區 加熱溫度：11001490（1100固相線） 組織：粗大的過熱組織。 特點：寬度為13mm，塑性和韌性下降。焊 接剛度大的結構時，該區易產生裂紋。（2）正火區 ：緊靠著過熱區 加熱溫度：8501100（AC3至1100） 組織：均勻細小的鐵素體和珠光體

7、組織（近似 于正火組織） 特點：寬度約1.24.0mm，力學性能優于母材。（3）部分相變區 加熱溫度：AC1AC3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：部分組織發生相變，晶粒不均勻，力學 性能稍差 綜上所述，熔合區和過熱區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。13 第三節 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

8、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。 14二）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定的焊 條；附加“-1”表示

9、沖擊韌性有特殊規定的焊條。15 低碳鋼焊條型號舉例： 162、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 （50 Kgfmm2）、540MPa（55 Kgfmm2）、590MPa（60 Kgfmm2）、690MPa（70 Kgfmm2）、740MP（75Kgfmm2）、 830MPa（85 Kgfmm2）； ；（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

10、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。17 三）常用焊條牌號的編制 主要介紹最常用的第一大類焊條，即結構鋼焊條。 結構鋼焊條（包括碳鋼焊條和低合金焊條）的牌號用“J”字表示，“J”后面的第一、第二位數字表示焊縫金屬的抗拉強度等級，其系列見表5-2；第三位數字表示焊條藥皮類型和焊接電源種類，見表5-3；數字后面的符號表示焊條的特殊性能見表5-4，常用焊條牌號和型號的對照見表5-5。 造船行業專用結構鋼焊條通常在其牌號前加“C”，即“造船專用”，如CJ322,CJ422,CJ506等。18 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