输电线路钢管电杆角钢塔焊接技术Word文档下载推荐.docx

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电弧焊过程如图1-3所示。

它是以焊条与焊件作为二个电极，利用两电极之间产生的电弧热量熔化金属，使两块金属熔合成正体。

图1-3中被焊的金属制件称为焊件，焊件本身金属称为基本金属。

焊条熔化所形成的熔滴过渡到熔池上的金属称为焊着金属。

焊接时，可以清楚看到，因电弧的吹力作用，使焊件的熔化金属的底部形成一个陷槽，这陷槽称为熔池（冷却后形成弧坑）。

由于电弧的热作用。

焊条和焊件继续熔化，焊着金属和基本金属不断熔合而构成熔化状态的焊缝金属，待冷却凝固后即形焊缝。

焊接后，焊缝表面覆盖着一层渣壳称为焊渣。

焊条熔化的末端至熔池表面距离称为弧长（电弧长度）。

从基本金属表面至熔池底部的距离称为熔深（溶透深度）

5、电弧的稳定性

电弧的稳定性是指电弧燃烧过程中，电弧能维持一定的长度，不偏吹，不摇摆，不熄灭。

电弧燃烧稳定与否，对焊接质量影响很大，不稳定的电弧造成焊缝质量低劣，电弧不稳定的原因除技术不熟练外，还有以下几种原因：

1）焊接电源的影响

2）焊条药皮的影响

3）气流的影响

4）焊接处不清洁

5）磁吹偏

6、结构钢焊接焊条的选择

焊缝金属抗拉强度等级

牌号

焊缝金属kg/（mm2）

抗拉强度等级

屈服强度等级

结42X

42

30

结50X

50

35

7、焊条的合理选用和保存

焊条的种类很多，各有其应用范围，使用是否恰当对焊接质量，劳动生产率及产品成本都有很大影响。

通常应根据焊件的化学成份，机械性能，抗裂性，耐腐蚀性以及高温，低温性能等要求。

同时，必须根据焊件结构形状，工作条件，受力情况以及焊接设备等方面进行综合考虑选用。

对于异种钢如低碳钢与普通低合金钢，或都不同牌号的普通低合金钢焊接时，一般选用与强度较低的焊件相应的焊条。

焊接低碳钢或普通低合金钢时，为了提高生产率，可选用结503铁重高效率焊条。

对于如耐蚀钢，低温钢等有特殊性能要求钢种焊接，则应选用专用焊条。

焊条的保存也很重要，焊条应保存在干燥的通风良好的仓库内。

要防止焊条受潮变质，并应设专用焊条储藏发放间和专用烘箱，以便随时烘干发放。

如焊条钢芯发现生锈，焊条药皮变质，这样的焊条应降级使用，严重都应予以报废。

8、手工电弧焊焊机分类：

旋转式焊机（焊接发电机）

8.1、按焊接电流种类分

整流式焊机（硅焊接整流器）

1）直流电焊机

2）交流电焊机

8.2、按供给焊头数分

1）单头电焊机

2）多头电焊机

8.3、按电焊机结构不同可分：

1）旋转式直流电焊机

3）硅整流式直流电焊机

9、手工电弧焊用工具

9.1、电焊钳

9.2、面罩和护目玻璃

9.3、焊接电缆

焊接电缆的作用是传导焊接电流。

对焊接电缆有下列要求：

9.3.1、一般要求使用紫钢软线，并具有一定的截面积和足够的导电能力；

9.3.2、要容易弯曲和柔软性好，便于电工操作，降低劳动强度；

9.3.3、绝缘性良好，以免产生短路而损坏电流机。

电焊机有二根电缆，一根接到焊钳上，一根接到焊件上。

连接焊件电缆也可用金属板代替，但与焊机接线柱的连接必须采用一根较短的电缆，然后再与具有足够导电截面的金属板连接，以保证良好导电。

焊接电缆的长度应根据工作时的具体情况选定，但不要过长。

电缆的截面积大小应根据焊接电流大小决定，见下表：

焊接电缆截面积选择

最大焊接电流（A）

200

300

450

600

焊接电缆截面积（mm2）

25

70

95

9.3.4、焊接辅助工具

1、焊条箱（桶）

2、钢丝刷

3、尖头锒头

4、相应的劳保品等

10、焊接接头形式及坡口准备

10.1、对接接头坡口形式

10.2、丁字接头坡口形式：

10.3、焊缝形式及表示法：

手工电弧焊适用的焊接规范

焊缝空间位置

焊缝横断面形式

焊件厚度或焊脚尺寸（mm）

每一层焊缝

其他层次焊缝

封底焊缝

焊条直径（mm）

焊接电流（A）

平对接焊缝

4-5

4

160-200

160-210

5

200-260

220-250

5-6

3.2

100-130

180-210

≥6

220-280

220-260

≥12

平角接焊缝

100-120

≥8

220-230

埋弧焊概述

埋弧焊又称焊剂层下电弧焊，它可分为自动和半自动两种，埋弧焊的焊缝形成过程如图1所示。

焊丝1末端和焊件7产生电弧2后，电弧的幅射热使焊丝末端周围的焊剂5熔化，局部被蒸发，焊剂蒸气将电弧周围熔化的焊剂—熔渣4排出，形成一个封闭空间，使电弧与外界空气隔绝，电弧在此空间内继续燃烧，焊丝便不断熔化，并以滴状落下，与焊件被熔化的液态金属混合形成焊接熔池3。

随着焊接过程的进行，电弧向前移动，焊接熔池也随之冷却而凝固，形成焊缝6。

比重较轻的熔渣浮在熔池的表面，冷却后成为渣壳8。

图1、埋弧焊时焊缝形成过程

1—焊丝2—电弧3—熔池金属4—熔渣

5—焊剂6—焊缝7—焊件8—渣壳

1、埋弧焊接与手工电弧焊接的比较

1.1、生产效率高14-18g/A时（8-12g/A时）

1.2、焊缝质量好

1.3、节省焊接材料和电能

1.4、焊件变形小

1.5、改善劳动条件

2、埋弧焊机种类

2.1、按电焊机电流容量有300、500、2*500、1000、1500。

2.2、按焊丝给送方式有：

均匀调节式、等速给送式两种

3、焊剂与焊丝配合选择

3.1、焊接低碳钢（Q235）选用焊剂431和焊丝H08A

3.2、焊接低合金钢（Q345）选用焊剂431和焊丝H08MnA、H10Mn2。

4、焊件坡口及焊件清理

4.1、焊件坡口

在自动焊件对接焊缝中，由于使用较大电流，电弧具有较强的穿透能力，焊接厚度不大的焊接容易穿透。

当焊件厚度水于14mm时，可按手工电弧焊坡口形式予以开坡口。

4.2、焊件清理

4.2.1、焊件焊缝边缘清除氧化铁。

4.2.2、清除焊缝边缘污物，油污，水份等。

4.2.3、清除焊缝边缘锈层等。

5、自动埋弧焊主要参数有：

5.1、焊接电流

5.2、电弧电压

5.3、焊接速度

5.1.1、当焊接电流增大时，由于熔深较深，而熔宽不大，所得到的焊缝形状系数便较小。

这样的焊缝，对熔池中气体和杂物的上浮和溢出都是十分不利的，对焊缝结晶方向也是不利的，容易促使气孔、夹渣和裂缝的生成。

为了改善这一情况，在增加焊接电流的同时，必须相应的提高电弧电压，以保证得到合理的焊缝形状。

5.2.1、适当的增加电弧电压，对提高焊缝质量是有利的，但应与增加焊接电流相配合。

单纯的过份增加电弧电压，会使熔深变小，造成焊件的未焊透。

而且焊剂熔化量大，耗费多，焊缝表面焊波粗糙，所得到的焊缝形状见下图：

5.3.1、焊接速度的变化，将直接影响电弧热量的分配情况，也就是影响线能量数值的大小，并影响电弧柱的倾斜程度，这时焊缝形状的影响是非常显著的，当其他条件不变时，随着焊接速度的增加，焊缝的线能量减少，熔宽明显的变窄，而增强量则稍有增加。

过份的增加焊接速度后，由于电弧对焊件的加热不足，会造成焊接的未焊透和焊缝边缘的未熔合现象。

5.3.2、焊丝直径对焊缝形装的影响：

随着焊丝直径的增加，电弧的摆动作用加强，焊缝的熔宽增加，而熔深则稍有下降。

当焊接电流不变时，随着焊丝直径的变细，电流密度则增加，熔深也便相应地增加。

故使用同样大小的电流时，小直径焊丝可以得到较大的熔深。

当焊接件要求一定的熔深时，使用小直径焊丝，还可以节省电能。

5.3.3、焊丝的倾斜和焊件摆放不平，均产生焊缝形状影响，请注意。

5.3.4、其他因素对焊缝形状的影响。

5.3.4.1、焊丝伸出长度的影响。

5.3.4.2、电流种类和极性的影响。

5.3.4.3、焊剂的影响。

5.3.4.4、装配间隙和坡口的影响。

5.4、船形焊接规范：

船形焊的焊接规范

焊角高度

（mm）

焊丝直径

焊接电流

（A）

电弧电压

（V）

焊接速度

m/h

6

2

450-475

34-36

40

8

3

550-600

575-625

10

600-650

23

650-700

12

15

725-775

36-38

20

775-825

18

气体保护焊电弧焊

1、气体保护电弧焊的基本原理。

气体保护电弧焊简称气电焊。

气电焊是利用气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。

焊接过程中，它直接依靠氢、氮或二氧化碳等气体，在电弧周围造成局部保护层，防止有害于熔滴和熔池的气体侵入，保证了焊接过程的隐定性，从而获得了高质量的焊缝。

气体保护电弧焊见图1，目前主要采用三种不同的方式进行：

一是采用二根不熔化电极（钨极）的间接电弧焊，如氢原子焊；

二是采用一根不熔化电极（钨极）的直接电弧焊如钨极氩弧焊；

三是采用一根或多根熔化电极（金属极）的直接电弧焊，如熔化极氩弧焊，氮弧焊，二氧化碳气体保护焊以及多丝熔化极气体保护焊等。

气体保护电弧焊示意图

a—不熔化电极的间接电弧焊；

b—不熔化电极的直接电弧焊；

c—熔化电极的直接电弧焊

各图中的：

1—电弧，2—保护气体，3—电极，4—喷咀，5—透丝滚轮

2、气体保护电弧焊的优点

2.1、采用明弧焊，不仅熔池可见性好，操作方便，而且适宜进行全位置焊接。

因此，容易实现焊接过程自动化和半自动化，从而提高生产效率。

2.2、由于电弧在气体压力下热量集中，焊接熔池热影响力较小，变形及裂纹倾向不大，特别适用薄板焊接。

2.3、采用氩气等惰性保护气体焊接化学性能较活泼的金属和合金时，具有很高的焊接质量。

但是，气体保护目前存在的最大困难是，不宜在有风的地方焊接，这是应用气体电焊更广泛应用的最大障碍。

3、常用保护气体的种类及其性质

焊接中常用的保护气体有以下几种：

惰性气体，如氩气和氦气。

原性气体，如氢气和氮气。

氧化性气体，如二氧化碳和水蒸气。

混合气体，如氩气和氦气，氩气与二氧化碳气，二氧化碳与氧气等。

气体电弧焊所使用的保护气体必须有良好的保护性能，保证电弧的稳定性，制取要方便，并保证气体有较高的纯度。

气体还必须无毒，使用的安全可靠，目前，气电焊常用的几种保护气体纯度技术指标列于下表

常用保护气体纯度技术参数

气体名称

分子式

指标名称

指标含量（体积%）

纯氧

He

氦

≮99.99

氖

≯0.1

氮

≯0.01

氧

≯0.001

二氧化碳

≯0.0001

甲烷

纯氩

Ar

氩

≯0.0015

氢

≯0.0005

总碳量

水份

≯30mg/m3

N2

≥99.99

≤0.001

CO2

＞99.00

＜0.1

水分

＜1-2g/m3

H2

≥99.00

≤0.15

≤1.5g/m3

4、气体保护电弧焊设备的基本要求

气体保护电弧焊使用的设备主要有：

手工、自动及半自动焊三种。

手工气电弧焊设备主要由焊接电源，焊轮，供气系统，冷却系统等部分组成。

而自动及半自动气电焊设备是在手工电气焊设备基础上，增加焊接小车（或转动设备）和焊丝送给机构等。

4.1、焊接电源

4.1.1、气电焊可能以采用直流，交流或脉冲电源。

其中不熔化电极气电焊一般选用陡降外特性的交流或直流电源，而熔化电极气电焊一般选用平硬或上升外特性直流电源。

当采用钨极氩弧焊焊接薄板，或者在熔化电板气电焊时，为了控制熔滴过渡，还可以选用脉冲电源。

4.2、焊轮

4.2.1、在气电焊设备中，焊轮是主要组成部件，它是传导电流，输送保护气体以及夹住钨极（或导送焊丝）的重要装置。

为此，对焊轮提出如下要求：

4.2.1.1、焊轮结构要简单轻巧，使用灵活及维修方便。

4.2.1.2、能获得隐定的气层流，防止焊接区和熔池氧化。

4.2.1.3、焊轮必须装有绝缘手柄，并要求喷嘴不带电。

4.2.1.4、在大电流焊接中，焊花应通水冷却。

4.3、对熔化电极气电焊控制系统的要求

4.3.1、提前送气和滞后停气。

4.3.2、空载时可以调正焊丝伸出长度

4.3.3、采用等速或变速的方式给送焊丝。

4.3.4、焊接电源应和焊丝同时或提前接通。

4.3.5、为了避免焊丝伸出过长或粘住熔池，焊接电流必须在停送焊丝后，维持一定时间才能切断（焊丝返烧）。

5、气体保护电弧焊的分类

5.1、按气体种类分为：

氮弧焊、氩弧焊、氢原子焊、氮弧焊、二氧化碳气体保护焊、混合气体保护电弧焊等。

5.2、按电极形式分为：

不熔化电极（钨极）和熔化电极（金属极）的气体保护电弧焊。

5.3、按操作方法分为：

手工、自动和半自动气体保护电弧焊。

二氧化碳气体保护焊

1、概述

1.1、CO2焊的基本原理

CO2焊是以CO2作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产生的电弧来熔化金属的一种熔化极气电焊

CO2焊的焊接过程见图5-59。

焊丝由送丝机构通过软管径导电嘴送出，而CO2气体从喷嘴内以一定的流量喷出，这样当焊丝与焊件接触引燃电弧时，连续给送的焊丝末端和熔池被CO2气体层流所保护，防止空气对熔池金属的有害作用，从而保证获得高质量的焊缝。

2、CO2焊的种类

2.1、CO2焊分类见图5-60。

3、CO2焊的优点

CO2焊所以能获得迅速地堆积和应用，主要有下列优点。

3.1、成本低

采用廉价的CO2气体和焊丝代替焊剂和焊条，而且电能消耗小，所以成本比自动埋弧焊和手工电弧焊都低，CO2焊所需要的成本为自动埋弧焊的40%。

为手工电弧焊的37-42%。

3.2、质量好

由于加弧热量集中，焊接速度快，所以焊缝的热影响区和焊件变形小，同时产生的裂缝的倾向也较小，因此特别适用于薄板焊接。

3.3、生产效率高

由于焊丝给送自动化，焊接时电流密度大，而且熔敷系数高，因此，提高生产率。

另外，焊后没有焊渣，特别进行多层焊时，节省了清渣时间。

3.4、抗锈能力强

CO2焊时，采用高锰高硅型焊丝，由于焊丝含有较多的硅、锰脱氧元素，它具有较强的还原和抗锈能力，因此，焊缝不易产生气孔，所以，适用于低碳钢，低合金高强度钢以及其他合金钢的焊接。

3.5、操作性能好

因为是明弧焊，所以，能清楚地看到焊接过程情况，可以，随时发现问题，同时，它具有手工电弧焊的灵活性，适宜进行全位置焊接。

因此，提高了焊接自动化程度。

4、CO2焊应用范围

CO2焊不仅用于低碳钢，低合金高强钢，耐热钢以及不锈钢等材料的焊接，而且，还用于磨损零件，如曲轴，锻模的堆焊，铸钢件以及其他焊件缺焊的补焊。

由于CO2焊具有许多优越性，所以，近几拾年来在国内获得了广泛地重视，特别是细丝（φ0.6-1.2mm）CO2焊，已普遍用于汽车、机车、造船以及航空等工业部门。

近几年来又进一步研究了粗丝（φ1.6mm以上）CO2焊，CO2电磁振动堆焊，CO2气与氩气混合气体保护焊和管状焊丝CO2焊等方法，并在生产中得到初步应用。

5、CO2气体保护焊接过程冶金特性

CO2焊是利用CO2气体保护焊接熔池，从而防止空气的有害作用。

CO2气体氧化性的气体，焊接时，在电弧高温下，方被分解成一氧化碳及氧等气体。

6、CO2焊接电源特性

为了保证电弧的稳定燃烧，CO2焊目前都采用直流焊接电源。

CO2焊时，由于电流密度大（电流密度≥75A/mm2）和保护气体对弧柱的冷却作用强，所以CO2焊电弧静特性是上升的，为了使电弧能稳定的燃烧，并保证电弧具有较强的自动调节作用，一般要求采用平硬或上升外特性的焊接电源。

7、CO2焊用气体和焊丝

7.1、CO2气体

焊接用的CO2气体是由钢瓶的液态CO2气化而来，其容量为40升的钢瓶，每瓶可装25kg液态CO2，满瓶压力约为50-70kg/cm2，瓶内压力随着室温升高而增大。

为了在外表上加以区别，同时防止钢瓶腐蚀，CO2气瓶应涂成黑色，并写上黄色“二氧化碳”字样。

焊接用的CO2气体须具较高的强度，只允许有少量的氧、氮以及水份等杂质。

CO2气体中杂质的增加，会降低焊缝的机械性能和产生气孔，因此，焊接用CO2气体纯度，一般要求不低于99.5%（见上表）当发现CO2气体纯度较低时，必须采取提高气体纯度措施，如倒立钢瓶排水和吸收水份措施。

在使用CO2气体时，不能将钢瓶内的气体全部用完，由于CO2气体水气含量与气体压力有关，气体压力越低，其气体内水气含量越大。

当瓶内气体压力从50kg/cm2降至5kg/cm2时，CO2气体内水气含量增加三倍。

当使用压力低的CO2气体焊接时，焊缝容易产生气孔。

因此要求瓶内压力剩留不小于10kg/cm2，这样，还可以提高再装灌气的气体纯度。

7.2、焊丝

从CO2焊冶金特点中可以看出，为了保证焊缝具有较高的机械性能和消除气孔的产生，必须采用含有足够脱氧无素的高硅、高锰合金焊丝。

目前使用的部分焊丝列于表5-13

7.2.1、主要使用的焊丝有：

H08MnsiA、H08MnZsiA、H04MnZsiTiA、H08Cr3MnZMoA

H10MnsiMO和H14CrMOVA等种，其中H08MnsiA焊丝一般用于低碳钢的焊接。

H08MnZsiA和H04MnZsiA焊丝较多的脱氧无素和一定含量的合金元素，一般用于低合金钢和低合金高强度钢的焊接，尤其焊丝H04MnZsiTiA比H08MnZsiA性能优越，飞溅少，焊缝机械性能高以及抗气孔性能好。

H08Cr3MnZMoA焊丝，一般用于贝氏体钢的焊接。

H14CrMoVA焊丝，它不仅有很强的还原能力，而且含有大量的合金元素，所以被用来焊接机械性能要求很高的焊缝。

对各种金属材料，应根据焊件的设计强度和节约的原则，选择不同化学成份的焊丝，以满足焊接工艺和焊缝机械性能的要求。

焊丝表面的清理及挺直强度，对焊接过程的稳定性和焊接质量有很大的影响。

若采用未清理的焊丝焊接，会使焊缝产生气孔和降低机械性能，所以，焊丝表面必须预先进行清理，不准有油污及铁锈。