焊接课件之焊条电弧焊方法与设备使用.ppt
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- 焊接 课件 焊条 电弧焊 方法 设备 使用
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1、焊条电弧焊方法与设备使用 焊条电弧焊是药皮焊条手工电弧焊的简称。是用手上焊条电弧焊是药皮焊条手工电弧焊的简称。是用手上操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。GB/T3375-94把原来的把原来的“手工电弧焊手工电弧焊”改称为焊条电弧改称为焊条电弧焊。焊。焊条电弧焊,设备简单,操作灵活,应用很广,但劳动焊条电弧焊,设备简单,操作灵活,应用很广,但劳动强度大,生产率低,但仍是最基本的焊接方法。强度大,生产率低,但仍是最基本的焊接方法。第一节第一节 焊条电弧焊的原理及特点焊条电弧焊的原理及特点 利用焊条与工件间燃烧的电弧热熔化焊条端部和工件的局部,利用焊条与工件间燃烧的电弧热熔
2、化焊条端部和工件的局部,在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴经弧柱过渡到工件已经局在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴经弧柱过渡到工件已经局部熔化的金属中,并与之融合一起形成熔池,随着电弧向前移动,部熔化的金属中,并与之融合一起形成熔池,随着电弧向前移动,熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。当焊接过程稳定以后,熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。当焊接过程稳定以后,一个形状和体积均不变化的熔池随焊接电弧向前移动,形成一条一个形状和体积均不变化的熔池随焊接电弧向前移动,形成一条连续的焊缝。连续的焊缝。一、基本原理一、基本原理 焊接过程中,焊芯既是导电的一极,又作填充金属;药皮焊接过程中,焊芯既是
3、导电的一极,又作填充金属;药皮经高温分解和熔化生成经高温分解和熔化生成熔熔渣和渣和气气体,对熔滴和熔池起保护作用体,对熔滴和熔池起保护作用和冶金反应作用;某些药皮加入金属粉末为焊缝提供附加的填和冶金反应作用;某些药皮加入金属粉末为焊缝提供附加的填充金属。充金属。电弧中心的温度在电弧中心的温度在5000以上,电弧电压在以上,电弧电压在1640 V范围,焊接电流在范围,焊接电流在20一一500A之间。上图是电弧区的详图。之间。上图是电弧区的详图。2、对、对接头的装配要求较低接头的装配要求较低,手工操作控制弧长、焊条角度及,手工操作控制弧长、焊条角度及焊接速度,但对焊工操作技术要求高,焊接焊接速度,
4、但对焊工操作技术要求高,焊接质量质量一定程度上一定程度上取决于焊工的操作水平取决于焊工的操作水平;3、可焊材料广可焊材料广,除难熔或极易氧化的金属外,大部分工业用,除难熔或极易氧化的金属外,大部分工业用的金属均能焊接;的金属均能焊接;4、生产率低、劳动强度大生产率低、劳动强度大,熔敷速度慢,焊条尺寸一般已固,熔敷速度慢,焊条尺寸一般已固定,其直径在定,其直径在1.6-8mm范围,长度在范围,长度在200-600mm之间,焊之间,焊接电流一般在接电流一般在500A以下。每焊完一根焊条,必须更换焊条,以下。每焊完一根焊条,必须更换焊条,并残留下一截焊条头,而末被充分利用,焊后还须清渣。并残留下一截
5、焊条头,而末被充分利用,焊后还须清渣。二、特点二、特点三、适用范围与局限性三、适用范围与局限性1、可焊工件厚度范围、可焊工件厚度范围 1mm以下薄板不宜用;多层焊的厚度虽不限制,但效率以下薄板不宜用;多层焊的厚度虽不限制,但效率低,填充量大,经济性下降,一般多用在低,填充量大,经济性下降,一般多用在3-40mm之间。之间。2、可焊金属范围、可焊金属范围 能焊金属:碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及能焊金属:碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及其合金;能焊但可能需预热、后热或两者兼用的:铸铁、高强其合金;能焊但可能需预热、后热或两者兼用的:铸铁、高强度钢、淬火钢等;不能焊的:低熔点金属
6、如锌、铅、锡及其合度钢、淬火钢等;不能焊的:低熔点金属如锌、铅、锡及其合金;难熔金属如钨、钼、钽等,活性金属如钛、铌、锆等。金;难熔金属如钨、钼、钽等,活性金属如钛、铌、锆等。3、最合适的产品结构和生产性质、最合适的产品结构和生产性质 结构复杂的产品,结构上具有很多短或不规则、具有各种结构复杂的产品,结构上具有很多短或不规则、具有各种空间位置及其它不易实现机械化或自动化焊接的焊缝;单件或空间位置及其它不易实现机械化或自动化焊接的焊缝;单件或小批量的焊接产品多采用;在安装或修理部门因焊接位置不定,小批量的焊接产品多采用;在安装或修理部门因焊接位置不定,焊接工作量相对较小,亦宜采用。焊接工作量相对
7、较小,亦宜采用。弧焊电源是电焊机的核心部分,是对焊接电弧提供电能的弧焊电源是电焊机的核心部分,是对焊接电弧提供电能的一种专业设备。对其要求:从经济角度出发,要求结构简单轻一种专业设备。对其要求:从经济角度出发,要求结构简单轻巧,制造容易,消耗材料少,节省电能,成本低;从使用角度巧,制造容易,消耗材料少,节省电能,成本低;从使用角度出发,要求方便、可靠、安性能良好和容易维修。出发,要求方便、可靠、安性能良好和容易维修。焊接电源的电气特性和结构方面,还具有不同于一般电力焊接电源的电气特性和结构方面,还具有不同于一般电力电源的特点。主要原因是弧焊电源的负载是电弧,电源的电气电源的特点。主要原因是弧焊
8、电源的负载是电弧,电源的电气性能要求适应电弧负载的特性。性能要求适应电弧负载的特性。弧焊工艺对焊接电源有如下的要求:弧焊工艺对焊接电源有如下的要求:保证引弧容易保证引弧容易 保证电弧稳定保证电弧稳定 保证焊接规范稳定保证焊接规范稳定 具有足够宽的焊接规范调节范围具有足够宽的焊接规范调节范围一、对焊条电弧焊设备的要求:一、对焊条电弧焊设备的要求:第二节第二节 焊条电弧焊设备及工具焊条电弧焊设备及工具 因而焊接电源的电气特性应考虑如下因而焊接电源的电气特性应考虑如下3各方面:电源外特性、各方面:电源外特性、电源调节性、电源动特性,此外,对于特殊环境(高原、水下和电源调节性、电源动特性,此外,对于特
9、殊环境(高原、水下和野外)的适应性。野外)的适应性。1、电源外特性形状的要求、电源外特性形状的要求电源:对负载提供电能的装置;电源:对负载提供电能的装置;弧焊电源:对焊接电弧提供电能的装置;弧焊电源:对焊接电弧提供电能的装置;电源外特性:电源内部参数一定的情况下,改变负载时,电源外特性:电源内部参数一定的情况下,改变负载时,电源输出的电压的稳定值电源输出的电压的稳定值Uy与输出的电流的稳定值与输出的电流的稳定值Iy之间的之间的关系曲线关系曲线Uy=f(Iy)称为电源的外特性;称为电源的外特性;直流时,直流时,Uy和和Iy为平均值,交流电源则为有效值。为平均值,交流电源则为有效值。焊条电弧焊电极
10、尺寸较大,电流密度低。在电弧稳定燃焊条电弧焊电极尺寸较大,电流密度低。在电弧稳定燃烧的情况下,负载静特性处于水平段。故也要求电源外特性烧的情况下,负载静特性处于水平段。故也要求电源外特性曲线与电弧静特性曲线相交,即要求焊条电弧焊电源具有下曲线与电弧静特性曲线相交,即要求焊条电弧焊电源具有下降的外特性。降的外特性。陡降特性稳定,但短路电流小,不陡降特性稳定,但短路电流小,不利于引弧,提出外拖特性焊接电源。利于引弧,提出外拖特性焊接电源。2、电源空载电压的要求、电源空载电压的要求(1)保证引弧容易:引弧时,需要焊条或焊丝与工件接)保证引弧容易:引弧时,需要焊条或焊丝与工件接触,因两者之间往往存在锈
11、污等杂质,需要高的空载电压触,因两者之间往往存在锈污等杂质,需要高的空载电压击穿接触面,实现导通;电离在初始阶段需要高的电场。击穿接触面,实现导通;电离在初始阶段需要高的电场。(2)保证电弧稳定燃烧:)保证电弧稳定燃烧:U0(1.82.25)Uf(3)经济性:材料多、质量大、效率低)经济性:材料多、质量大、效率低(4)保证人身安全。)保证人身安全。原则:保证引弧容易和电弧稳定,采用原则:保证引弧容易和电弧稳定,采用尽可能低尽可能低的空载电的空载电压。压。交流弧焊电源:交流弧焊电源:U0=5570V直流弧焊电源:直流弧焊电源:U0=4585V一般规定空载电压不得超过一般规定空载电压不得超过100
12、V,特殊情况要超过,必须,特殊情况要超过,必须具有自动防触电装置。具有自动防触电装置。上述空载电压的范围是针对下降特性的电弧电源而言的。上述空载电压的范围是针对下降特性的电弧电源而言的。某些电源采用平特性进行焊接,如熔化极自动焊、半自动焊,某些电源采用平特性进行焊接,如熔化极自动焊、半自动焊,具有更低的空载电压;具有更低的空载电压;带有引弧、稳弧装置的电源可以有更低的空载电压;带有引弧、稳弧装置的电源可以有更低的空载电压;特殊场合,锅炉、小容器,电压低(特殊场合,锅炉、小容器,电压低(42V),主要为),主要为了安全,需要引弧装置;了安全,需要引弧装置;3、对电源调节特性的要求、对电源调节特性
13、的要求 被焊金属的材料、坡口及厚度不同,要求有不同的焊接被焊金属的材料、坡口及厚度不同,要求有不同的焊接工艺参数。工艺参数。手工电弧焊时,由于电流的调节范围不大,所以,即使手工电弧焊时,由于电流的调节范围不大,所以,即使焊接电压不变,也能保证良好的焊缝成形,所以,焊条电焊接电压不变,也能保证良好的焊缝成形,所以,焊条电弧焊电源的调节主要指的是调节焊接电流。弧焊电源的调节主要指的是调节焊接电流。电流比较小,空载电压比较低,调节不理想,主要是小电电流比较小,空载电压比较低,调节不理想,主要是小电流时,空载电压低,不易引弧和保证电弧稳定燃烧;流时,空载电压低,不易引弧和保证电弧稳定燃烧;空载电压不变
14、,依靠调节陡降程度来调节电流,效果比较好。空载电压不变,依靠调节陡降程度来调节电流,效果比较好。空载电压随着电流的增大而减小。空载电压随着电流的增大而减小。a不佳不佳b较好较好c理想理想4、对焊接电源动特性的要求、对焊接电源动特性的要求动特性:电弧负载发生变化时,焊接电源输出电压和电流的响动特性:电弧负载发生变化时,焊接电源输出电压和电流的响应过程。可以用弧焊电源与时间的关系表征,它表明焊接电源应过程。可以用弧焊电源与时间的关系表征,它表明焊接电源对负载的瞬态改变的适应能力。对负载的瞬态改变的适应能力。引弧过程:空载引弧过程:空载短路短路负载负载熔滴过渡:负载熔滴过渡:负载短路短路负载负载 焊
15、接过程从一个稳态过渡到另外一个稳态,这就是焊接过程从一个稳态过渡到另外一个稳态,这就是动特性的实质。动特性的实质。动特性好:引弧、重新引燃电弧容易、稳定、飞溅少。动特性好:引弧、重新引燃电弧容易、稳定、飞溅少。二、常用电焊机简介二、常用电焊机简介国产焊机大致分国产焊机大致分3类:类:弧焊变压器、直流弧焊发电机和弧焊整流器弧焊变压器、直流弧焊发电机和弧焊整流器。1、弧焊变压器、弧焊变压器与普通的电力变压器相比,区别:为保证电弧引燃并能稳定燃与普通的电力变压器相比,区别:为保证电弧引燃并能稳定燃烧和得到陡降的外特性,必须具有较大的漏感,而普通变压器烧和得到陡降的外特性,必须具有较大的漏感,而普通变
16、压器则很小;具有较高的空载电压和较大的电感;外特性可调。则很小;具有较高的空载电压和较大的电感;外特性可调。BX6交流弧焊机交流弧焊机弧焊变压器分类:弧焊变压器分类:串联电抗器式串联电抗器式分体式分体式同体式同体式增强漏磁式增强漏磁式动铁心动铁心动绕组动绕组抽头式抽头式2 2、直流弧焊发电机(、直流弧焊发电机(AXAX系列)系列)(已淘汰)(已淘汰)由一台电动机和一台弧焊发电机组成的机组。由一台电动机和一台弧焊发电机组成的机组。特点:耗电量大,用材料多,噪音。国家规定停止生产该特点:耗电量大,用材料多,噪音。国家规定停止生产该类焊机。类焊机。基本原理:依靠电枢上的导体切割磁极和电枢间隙空间的基
17、本原理:依靠电枢上的导体切割磁极和电枢间隙空间的磁力线而产生电流。磁力线而产生电流。一般的发电机电枢的电阻比较小,发电机一般是平的外特一般的发电机电枢的电阻比较小,发电机一般是平的外特性。焊接需要下降的外特性!性。焊接需要下降的外特性!3、弧焊整流器、弧焊整流器 (1)硅弧焊整流器()硅弧焊整流器(ZXG系列)系列)(2)晶闸管式焊整流器()晶闸管式焊整流器(ZX5系列)系列)4、弧焊逆变器(、弧焊逆变器(ZXZX7 7系列)系列)特点:特点:省料、质量轻、体积小:传统弧焊电源用工频传送电能,省料、质量轻、体积小:传统弧焊电源用工频传送电能,而逆变电机使用几千到几万而逆变电机使用几千到几万Hz
18、的频率传送电能。制作变压的频率传送电能。制作变压器的用料与频率成反比,因而逆变电机的重量为普通电机器的用料与频率成反比,因而逆变电机的重量为普通电机的的1/5到到1/10,体积为原来的,体积为原来的1/3左右。左右。高效节能:变压器处于开关状态,变压器采用铁损小的材高效节能:变压器处于开关状态,变压器采用铁损小的材料。从而效率高,可达料。从而效率高,可达80-90%;主电路有电容,从而功率;主电路有电容,从而功率因数高。因数高。北京北京“时代时代”ZX7逆变电弧焊机逆变电弧焊机四者的性能特点比较四者的性能特点比较弧焊变压器弧焊变压器:结构简单、使用可靠、易维修、成本低、效率高;:结构简单、使用
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