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电焊

电焊是指利用电能,通过加热或加压,或两者并用,并且用或不用填充材料,使焊件达到原子结合的焊接方法。用于电焊的加工设备叫电焊机 [1]

电焊是利用焊条通过电弧高温融化金属部件需要连接的地方而实现的一种焊接操作。其工作原理是:通过常用的220V或380V电压,通过电焊机里的变压器降低电压,增强电流,并使电能产生巨大的电弧热量融化焊条和钢铁,而焊条熔融使钢铁之间的融合性更高。电弧焊是应用最广泛的焊接方法,包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。因电弧焊使用电源,其产生的高温电弧容易引发火灾爆炸,危险I生较大。 [2]

电焊是材料连接加工中的一种经济、适用、技术先进的方法。用电焊几乎可实现任何两种金属材料,以及某些金属材料与非金属材料之间的焊接;可实现以小拼大,制成大型的、经济合理的结构;可以在结构的不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特点;电焊件具有气密性好、重量轻的特点;用电焊还可实现超薄、超细材料之间的焊接。 [1]

电焊是在19世纪末随着电力工业的发展而发展起来的。

1885年俄国H.H.别纳尔多斯发现了碳极电弧。

1887年美国E.汤姆森(Elihu Thomson)发明了用于薄板焊接的电阻焊。

20世纪初,手弧焊已进入实用阶段。20年代美国制成了自动电弧焊机。

1930年美国发明了埋弧焊。

40年代和50年代初,钨极和熔化极惰性气体保护焊,以及二氧化碳气体保护焊相继在美国和苏联问世,促进了气体保护电弧焊的应用和发展。

1951年苏联发明了电渣焊,成为大厚度焊件的高效焊接方法。

50年代中,超声波焊、摩擦焊和扩散焊又相继在美国和苏联问世。50年代末和60年代中出现的等离子弧焊、电子束焊和激光焊标志着高功率密度熔焊的发展,使得许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。

如今电焊已广泛用于机械、电子、建筑、船舶、航天、航空、能源等各工业部门中。电焊钢结构件的重量已占世界钢产量的约45-。铝和铝合金的焊接结构的比重也在不断增加。展望未来,一方面是新的电焊方法、电焊设备和电焊用材料将得到进一步开发,焊接工艺性能和焊接质量将提高和改善;另一方面焊接过程的机械化自动化水平将会进一步提高,焊接机器人和焊接机械手将进一步推广。 [1]

焊接方法根据焊接时加热和加压情况的不同,通常分熔焊压焊钎焊三类。

熔焊是在焊接过程中将焊件接缝处金属加热到熔化状态,一般不加压力而完成焊接的方法。熔焊时,热源将焊件接缝处的金属和必要时添加的填充金属迅速熔化形成熔池,熔池随热源的移动而延伸,冷却后形成焊缝。利用电能的熔焊,根据电加热的方法不同,分为电弧焊电渣焊电子束焊激光焊几种。熔焊的适用面很广,在各种焊接方法中用得最普遍,尤其是其中的电弧焊。

压焊是在加压条件下(加热或不加热)使焊件接缝连接在一起的焊接方法。在压焊过程中一般不加填充金属。压焊根据焊接机理的不同可分为电阻焊高频焊扩散焊摩擦焊超声波焊等。其中以电阻焊应用最广。多数压焊方法没有熔化过程,没有像熔焊那样有有益合金元素烧损和有害元素浸入焊缝的问题。但压焊的施焊条件苛刻,适用面较窄。

钎焊是用熔点比焊件低的材料(钎料)熔化后粘连焊件,冷却后使焊件接缝连接在一起的焊接方法。 [1]

电焊操作是在面罩下观察和进行的。由于视野不清,工作条件较差,因此要保证焊接质量,不仅要有较为熟练的操作技术,还应高度集中注意力。

焊接前,应把工件接头两侧20mm范围内的表面清理干净(如消除铁锈、油污、水分),并使焊条芯的端部金属外露,以便进行短路引弧。引弧方法有敲击法和划擦法两种,其中划擦法比较容易掌握,适合初学者引弧操作。

一、引弧

(1)划擦法。先将焊条对准焊件.再将焊条像划火柴似的在焊件表面轻轻划擦,引燃电弧,然后迅速将焊条提起2~4mm,并使之稳定燃烧。

(2)敲击法。将焊条末端对准焊件,然后手腕下弯,使焊条轻微碰一下焊件,再迅速将焊条提起2~4mm,引燃电弧后手腕放平,使电弧保持稳定燃烧。这种引弧方法不会使焊件表面划伤,又不受焊件表面大小、形状的限制,所以它是焊接过程中主要采用的引弧方法。但这种引弧方法操作不易掌握,需提高熟练程度。

二、运条

运条是焊接过程中最重要的环节,它直接影响焊缝的外表成形和内在质量。电弧引燃后,在正常操作面上焊条有几个基本运动:朝熔池方向逐渐送进、沿焊接方向逐渐移动、横向摆动。

(1)直线形运条法。采用这种运条方法焊接时,焊条不做横向摆动,沿焊接方向做直线移动。它常用于Ⅰ形坡口的对接平焊,多层焊的第一层焊或多层多道焊。

(2)直线往复运条法。采用这种运条方法焊接时,焊条末端沿焊缝的纵向做来回摆动。它的特点是焊接速度快,焊缝窄,散热快。它适用于薄板和接头间隙较大的多层焊的第一层焊。

(3)锯齿形运条法。采用这种运条方法焊接时,焊条末端做锯齿形连续摆动及向前移动,并在两边稍停片刻。摆动的目的是为了控制熔化金属的流动和得到必要的焊缝宽度,以获得较好的焊缝成形。这种运条方法在生产中应用较广,多用于厚钢板的焊接,平焊仰焊立焊的对接接头和立焊的角接接头。

(4)月牙形运条法。采用这种运条方法焊接时,焊条的末端沿着焊接方向做月牙形的左右摆动。摆动的速度要根据焊缝的位置、接头形式、焊缝宽度和焊接电流值来决定。同时需在接头两边停留片刻,这是为了使焊缝边缘有足够的熔深,防止咬边。这种运条方法的特点是金属熔化良好,有较长的保温时间,气体容易析出,熔渣也易于浮到焊缝表面上来,焊缝质量较高,但焊出来的焊缝余高较高。这种运条方法的应用范围和锯齿形运条法基本相同。

(5)三角形运条法。采用这种运条方法焊接时,焊条末端做连续三角形运动,并不断向前移动。按照摆动形式的不同,可分为斜三角形和正三角形两种,斜三角形运条法适用于焊接平焊和仰焊位置的T形接头焊缝和有坡口的横焊缝,其优点是能够借焊条的摆动来控制熔化金属,促使焊缝成形良好。正三角形运条法只适用于开坡口的对接接头和T形接头焊缝的立焊,特点是能一次焊出较厚的焊缝断面,焊缝不易产生夹渣等缺陷,有利于提高生产效率。

(6)圆圈形运条法。采用这种运条方法焊接时.焊条末端连续做正圆圈或斜圆圈形运动,并不断前移。正圆圈形运条法适用于焊接较厚焊件的平焊缝,其优点是熔池存在时间长,熔池金属温度高,有利于溶解在熔池中的氧、氮等气体的析出,便于熔渣上浮。斜圆圈形运条法适用于平、仰位置T形接头焊缝和对接接头的横焊缝,其优点是利于控制熔化金属不受重力影响而产生下淌现象,有利于焊缝成形。

三、焊缝收尾

(1)划圈收尾法。焊条移至焊道的终点时,利用手腕的动作做圆圈运动,直到填满弧坑再拉断电弧。该方法适用于厚板焊接,用于薄板焊接会有烧穿危险。

(2)反复断弧法。焊条移至焊道终点时,在弧坑处反复熄弧、引弧数次,直到填满弧坑为止。该方法适用于薄板及大电流焊接,但不适用于碱性焊条,否则会产生气孔。 [3]

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