工藝要求
根據 標準中對焊條電弧焊的要求,當焊條直徑增大1mm以上、由低氫型焊條改為非低氫型焊條、焊條(焊絲)熔敷金屬抗拉強度等級(鋼號)變化、坡口形狀的變化超出規程規定和坡口尺寸變化超出規定允許偏差、板厚變化超出規定的適用範圍、有襯墊改為無襯墊、清焊根改為不清焊根、規定的最低預熱溫度下降攝氏度以上、最高層間溫度增高50攝氏度以上、當熱輸入有限制時,熱輸入增加值超過10%,改變施焊位置,有以上變化需重新做焊接工藝評定。
焊接電弧
焊接電弧是指由焊接電源供給的,具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間,在氣體介質中產生的強烈而持久的放電現象。如下圖所示。當焊條的一端與焊件接觸時,造成短路,產生高溫,使相接觸的金屬很快熔化並產生金屬蒸汽。當焊條迅速提起2-4mm時,在電場的作用下,陰極表面開始產生電子發射。這些電子在向陽級高速運動的過程中,與氣體分子、金屬蒸汽中的原子相互碰撞,造成介質和金屬的電離。
由電離產生的自由電子和負離子奔向陽極,正離子則奔向陰極。在它們運動過程中和到達兩極時不斷碰撞和複合,使動能變為熱能,產生了大量的光和熱。其巨觀表現是強烈而持久的放電現象,即電弧。
焊接電弧
焊接電弧由陰極區、陽極區和弧柱區三部分組成。
1)陰極區:在陰極的端部,是向外發射電子的部分。發射電子需消耗一定的能量,因此陰極區產生的熱量不多,放出熱量占電弧總熱量的36%左右。
2)陽極區:在陽極的端部,是接收電子的部分。由於陽極受電子轟擊和吸入電子,獲得很大能量,因此陽極區的溫度和放出的熱量比陰極高些,約占電弧總熱量的43%左右。
3)弧柱區:是位於陽極區和陰極區之間的氣體空間區域,長度相當於整個電弧長度。它由電子、正負離子組成,產生的熱量約占電弧總熱量的21%左右。弧柱區的熱量大部分通過對流、輻射散失到周圍的空氣中。
電弧中各部分的溫度因電極材料不同而有所不同。如用碳鋼焊條焊碳鋼焊件時,陰極區的溫 度約為2400k,陽極區的溫度約為2600k,電弧中心的溫度高達5000-8000k。
焊接電弧的極性及套用:由於直流電焊時,焊接電弧正、負極上熱量不同,所以採用直流電源時有正接和反接之分。所謂正接是指焊條接電源負極,焊件接電源正極,此時焊件獲得熱量多,溫度高,熔池深,易焊透,適於焊厚件;所謂反接是指焊條接電源正極,焊件接電源負極,此時焊件獲得熱量少,溫度低,熔池淺,不易焊透,適於焊薄件。如果焊接時使用交流電焊設備,由於電弧極性瞬時交替變化,所以兩極加熱一樣,兩極溫度也基本一樣,不存在正接和反接的問題。
電源設備及工具
(一)弧焊機
按產生電流種類不同,可分為直流弧焊機和交流弧焊機兩大類。
(1)、交流弧焊機實際上是符合焊接要求的降壓變壓器,如圖16-3所示。它將220V或380V的電源電壓降到60-80V(即焊機的空載電壓),從而既能滿足引弧的需要,又能保證人身安全。焊接時,電壓會自動下降到電弧正常工作時所需的工作電壓20-30V,滿足了電弧穩定燃燒的要求。輸出電流是交流電,可根據焊接的需要,將電流從幾十安培調到幾百安培。它具有結構簡單、製造方便、成本低、節省材料,使用可靠和維修容易等優點,缺點是電弧穩定性不如直流弧焊機,對有些種類的焊條不適用。
(2)、直流弧焊機又可分為兩類:直流弧焊發電機和弧焊整流器。
直流弧焊發電機是由交流電動機和直流發電機組成,如右圖所示,電動機通過帶動發電機運轉,從而發出滿足焊接要求的直流電。其特點是能得到穩定的直流電,因此,引弧容易,電弧穩定,焊接質量好,但是構造複雜,製造和維修較困難,成本高,使用時噪音大。因此,一般只用在對電流有特殊要求的場合。