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焊接成形12节
第四章焊接成形
焊接成形是一种重要的材料加工工艺,它已广泛应用于机械制造、建筑、桥梁、交通运输、航空航天、石油化工、电力电子等工业部门。
据统计,全世界年产量45%以上的钢和大量非铁合金都是通过焊接而付诸使用的。
人们通过对焊接材料、焊接结构、焊接工艺、焊接设备等方面的研究,已将焊接技术发展成为一门独立的学科。
随着各种新材料的开发和计算机技术的广泛应用,焊接技术将会迈上一个新的台阶。
本章将主要介绍焊接原理、电弧焊、钎焊、电阻焊、焊接质量控制及焊接成形设备。
第一节焊接原理
一、焊接的本质与特点
1.焊接的物理本质
焊接是指同种或异种材质的被焊工件,通过加热或加压或二者并用,并且用或不用填充材料,使两分离工件的材质达到原子间的结合与扩散作用,从而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
由此可知,焊接与其他连接方式不同,不仅在宏观上形成永久性的接头,而且在微观上建立了组织上的内在联系。
固体材质在微观上是由各类键结合在一起的,就金属而言,是依靠金属键结合在一起的。
怎样才能实现焊接呢?
从理论上讲,就是当两个被焊接的固体金属表面接近到原子晶格间距时,就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程,从而形成金属键,达到焊接的目的。
然而,这只是理论上的条件,事实上即使是经过精细加工的表面,在微观上也会存在凹凸不平之处,更何况在一般金属的表面上还常常有氧化膜、油污和水分等吸附层。
这样,就会阻碍金属表面的紧密接触。
为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素,在焊接工艺上采取以下措施:
(1)对被焊接的材质施加压力,目的是破坏接触表面的氧化膜,使结合处增加有效的接触面积,从而达到紧密接触。
(2)对被焊材料加热(局部或整体),对金属来讲,使结合处达到塑性或熔化状态,此时接触面的氧化膜迅速破坏,降低金属变形的阻力;加热还会增加原子的振动能,促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。
每种金属实现焊接所必须的温度与压力之间存在一定的关系,对于纯铁来讲,如图4-1所示。
由图可见,金属加热的温度越低,实现焊接所需的压力就越大。
当金属的加热温度T
图4-1纯铁焊接时所需的温度及压力
Ⅰ—高压焊接区Ⅱ—电阻焊区Ⅲ—熔化焊区Ⅳ—不能实现焊接区
2.焊接成形的特点
(1)焊接是不可拆卸的永久性连接。
(2)可实现密封连接,因而可用于制造各类容器。
(3)可将大而复杂的结构分解为小而简单的坯料进行拼焊。
焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。
(4)可实现不同材料的连接成形,从而充分发挥各种材料的性能优势。
(5)焊接结构件比铆接件、铸件和锻件重量轻。
如采用焊接方法制造的船舶、车辆、飞机、飞船、火箭等运输工具,可以减轻自重,提高运载能力和行驶性能。
因焊接结构是不可拆卸的,更换修理部分零部件不便;并且焊接易产生残余应力,焊缝易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷而引起应力集中,降低承载能力,缩短使用寿命,甚至造成脆断。
因此,应特别注意焊接质量,否则易造成恶性事故。
二、焊接方法及热源的分类
1.焊接方法的分类
根据焊接过程的工艺特点,可将焊接分为三大类:
熔化焊、压力焊和钎焊。
其中熔化焊包括:
电弧焊(手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊)、等离子弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊。
压力焊包括:
电阻焊、摩擦焊、超声波焊、扩散焊、高频焊、爆炸焊等。
钎焊包括:
火焰钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、感应钎焊、电阻钎焊等。
不同的焊接方法通常采用不同的焊接热源。
2.焊接热源的种类及特性
(1)电弧热 利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源,它是焊接热源中应用最为广泛的一种,如手工电弧焊、埋弧焊、惰性气体保护焊(TIG、MIG)、活性气体保护焊(MAG、CO2焊)等。
(2)化学热 利用助燃和可燃气体(氧、乙炔等)或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为焊接热源(如气焊和热剂铸焊)。
(3)电阻热 利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源(如电阻焊和电渣焊)。
采用这种热源所实现的焊接方法,机械化和自动化的程度较高,但需要有强大的电力。
(4)高频感应热 利用高频感应所产生的二次电流作为热源,在局部集中加热,实质上也是电阻加热的另一种形式。
由于这种加热方式热量高度集中,故可实现很高的焊接速度,如高频焊管等。
(5)摩擦热 由机械摩擦而产生的热能作为焊接热源(摩擦焊)。
(6)等离子焰 电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流,它本身携带大量的热能和动能,利用这种能量作为焊接热源(等离子焊接、切割和喷涂)。
(7)电子束 利用高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面,使这种动能转化为热能作为焊接热源。
由于是在真空中焊接,故焊接质量很高。
同时因热能高度集中,使焊缝的深宽比可达40以上,所以焊接热影响区很窄。
(8)激光束 经过聚焦、能量高度集中的激光束作为焊接热源,是将光能转变成热能进行焊接。
每种热源都有其本身的特点,在生产上均有不同程度的应用。
然而,随着科学技术的进步,原有的焊接热源还在不断完善,如电弧、等离子弧、真空电子束和激光等;同时,还在大力开发新的焊接热源,如微波热、太阳能等。
各种焊接热源的最小加热面积、最大功率密度和正常焊接工艺参数条件下的热源温度等特性,如表4-1所示。
表4-1各种热源的主要特性
热源
最小加热面积/cm2
最大功率密度/(W/cm2)
温度/K
乙炔火焰
10-2
2×103
3400~3500
金属极电弧
10-3
104
6000
钨极氩弧
10-3
1.5×104
8000
埋弧焊
10-3
2×104
6400
电渣焊
10-2
104
2300
熔化极气体保护焊
10-4
104~105
等离子弧
10-5
1.5×105
18000~24000
电子束
10-7
107~109
激光
10-8
107~109
三、焊接温度场
所谓焊接温度场是指在焊接集中热源的作用下,被焊工件上(包括内部)各点在某一瞬时的温度分布。
它可以用实测的方法或数值模拟计算的方法来获得。
1.焊接传热的基本形式
焊接时焊件受集中热源的局部加热,焊件上各点温差很大,因此,必然要发生不同形式和不同程度的热交换。
对于焊接过程来说,传导、对流和辐射都存在。
至于以哪一种传热方式为主,要根据具体的焊接工艺方法来确定。
在电弧焊的条件下,电弧所产生的热能,主要是以辐射和对流的形式传给焊件,母材和焊条在获得热能以后,主要是以热传导的形式在内部进行扩散。
焊接传热过程研究的主要对象是焊件上的温度分布及其随时间变化的规律,也就是研究焊接件的温度场及其热循环,因此,主要是以热传导为主,适当考虑辐射和对流的作用。
2.焊接温度场的一般特征
焊接时焊件上各点的温度每一瞬时都在变化,而且是有规律地变化。
焊接温度场各点的温度不随时间而变动时,称为稳定温度场;随时间而变动时,称为非稳定温度场。
在绝大多数情况下,焊件上各点的温度是随时间变动的,因此焊接温度场应属非稳定温度场。
恒定热功率的热源固定作用在焊件上时(相当于补焊缺陷的情况),开始一段时间内,温度是非稳定的。
但经过一段时间之后便达到了饱和状态,形成了暂时稳定的温度场(即各点的温度不随时间而变),把这种情况称为准稳定温度场。
对于正常焊接条件下的移动热源,经过一定时间之后,焊件上同样会形成准稳定温度场,这时焊件上各点温度虽然随时间而变化,但各点以固定的温度跟随热源一起移动,也就是说,这个温度场与热源以同样的速度移动。
根据焊件的尺寸和热源的性质,焊接传热可以是三维(空间传热)、二维(平面传热)和一维(线性传热)。
对于厚大焊件在表面上堆焊,可以把温度场看成是三维的,这时可把热源看成是一个点(点热源),热的传播是沿三个方向,如图4-2a所示。
一次焊透的薄板,温度场可以看成是二维的,可以认为在板厚方向没有温差,把热源看成是沿板厚的一条线(线热源),热的传播为两个方向(X、Y),属于平面传热,如图4-2b。
细棒的电阻焊(或摩擦焊)对接、焊条或焊丝的加热,温度场均属一维。
如果温度在细棒截面上的分布是均匀的,如同一个均温的小平面进行热的传播(面热源),此时的传热方向只有一个(X),见图4-2c。
图4-2焊接温度场的分类
a)三维温度场b)二维温度场c)一维温度场
3.影响焊接温度场的因素
影响焊接温度场的因素很多,其中主要的有以下几个方面:
(1)热源的性质焊接热源有许多种,如电弧、气体火焰、摩擦热、电渣焊的熔渣电阻热等等。
热源的性质不同,焊接时的温度场也不同。
以电弧焊为例,由于自由电弧和压缩电弧的热能集中情况不一样,焊接温度场的形状也不一样。
电子束焊接时,能量极其集中,所以它的温度场范围很小,温度梯度很大;而氧乙炔气焊时,热源作用面积较大,因此,温度场的范围也较大,温度梯度也较小。
在电弧焊条件下,25mm以上的钢板焊接时,就可以认为是点状热源;而100mm以上大厚度工件电渣焊时,却只能认为是线状热源。
(2)焊接工艺参数同样的焊接热源,由于焊接工艺参数不同,焊接温度场也不同。
1)焊接速度υ的影响如图4-3a所示,当热源能量(功率)q=常数时,随着焊接速度υ的增加,某一温度的等温线所包围的范围显著缩小,即其宽度和长度都变小,用等温线表示的温度场的形状变得细长。
2)热源能量q的影响如图4-3b所示,当υ=常数时,随着q的增大,某一温度的等温线所包围的范围也随之增大。
当焊接线能量E=q/υ为常数时,同时增大q和υ,则此时会使等温线包围的范围被拉长,如图4-3c所示。
图4-3焊接工艺参数对温度场的影响
(3)被焊金属的热物理性质金属材料的热物理性质不同,也会影响焊接温度场的分布。
材料的各种热物理性能参数都是温度的函数。
焊接时的温度变化很大,温度分布极不均匀,因此给焊接温度场的精确计算带来了一定的困难。
在焊接温度场的计算中,为使问题简化,材料的热物理性能参数一般可采用在温度变化范围内的平均值。
对于焊接工程中常遇到的典型金属材料,其热物理性能参数可参阅表4-2所示。
表4-2某些金属材料热物理性能参数的平均值
热物理性能参数
单位
焊接条件下选取的平均值
低碳钢、低合金钢
不锈钢
铝
纯铜
λ
W/(cm·℃)
0.378~0.504
0.168~0.336
2.65
3.78
c
J/(g·℃)
0.652~0.756
0.42~0.50
1.0
1.32
cρ
J/(cm3·℃)
4.83~5.46
3.36~4.2
2.63
3.99
a=λ/cρ
cm2/s
0.07~0.10
0.05~0.07
1.0
0.95
α
J/(cm·s·℃)
(0~1500℃)
(0.63~37.8)×10-3
—
—
—
H
J/g
(0~1500℃)
1331.4
—
—
—
由于各种材料的热物理性能不同,特别是λ、cρ等会使焊接温度场发生很大的变化。
以10mm厚焊件上焊接为例,在同样焊接线能量(E=21kJ/cm)条件下,由于金属材料不同,焊接温度场的分布将有很大的差别,如图4-4所示。
由图中可以看出,焊接铬镍奥氏体不锈钢时,相同的等温线范围(如600℃)要比低碳钢焊接时为大,这是因为奥氏体不锈钢的热扩散性能比低碳钢差(铬镍奥氏体钢的λ=0.252W/cm·℃;低碳钢的λ=0.42W/cm·℃),因此,焊接不锈钢和耐热钢时,
所选用的焊接线能量E应比焊接低碳钢时要小。
相反,由于铜和铝的热扩散性极好,相同等温线的范围很小,因此焊接铜和铝时应选用比焊接低碳钢更大的线能量。
(4)焊件的板厚及形状焊件的板厚、几何形状和所处的状态(包括环境温度、预热及后热等)对传热过程有很大的影响,因此也影响温度场的分布。
1)板厚焊接结构如图4-5所示,热源作用在Z=0表面的Ο点上,传热方向为X、Y、Z(三维空间传热)。
这种情况下相当于点状热源,热的传播为半球体形,一般视为半无限体。
根据经验,认为25mm厚度以上的低碳钢焊件(或20mm厚以上的不锈钢焊件),在手工电弧焊的条件下可视为厚大焊件。
2)薄板焊接结构传热方向为X、Y(平面传热),热源为线状。
手弧焊8mm厚以下的低碳钢或5mm厚以下的不锈钢可视为薄板,温度的分布如图4-6所示。
图4-5厚大焊件表面移动点热源的温度场
(q=4200J/sv=0.1cm/sa=0.1cm2/sλ=0.42J/(cm·s·℃))
图4-6薄板焊接时的温度场分布
(q=4200J/sv=0.1cm/sλ=0.42J/(cm·s·℃))
四、焊接接头的组织与性能
1.焊接热循环
在焊接加热和冷却过程中,焊缝及其附近的母材上某点的温度随时间变化的过程叫焊接热循环。
它是描述焊接过程中热源对被焊金属的热作用。
距焊缝不同距离的各点所经历的热循环是不同的,如图4-7所示。
焊接热循环的主要参数有:
加热速度、加热的最高温度、在相变温度以上的停留时间、冷却速度或冷却时间。
对于低碳钢,温度在1100℃以上为过热区,500-800℃为相变温度区,t8/5为相应的冷却时间。
图4-7距焊缝不同距离各点的热循环
(低碳钢,板厚20mm,手弧焊)
由图4-7可见,焊缝及其附近的母材上各点在不同时间经受的加热和冷却作用是不同的。
在同一时间各点所处的温度也不同,导致组织和性能的不同。
焊接热循环的特点是加热和冷却速度很快,对易淬火钢,易导致马氏体相变;对其它材料,易产生焊接应力、变形及裂纹。
受焊接热循环的影响,焊缝附近的母材中组织或性能发生变化的区域,称为焊接热影响区。
熔化焊焊缝和母材的交界线叫熔合线,熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区,叫熔合区,也称半熔化区。
因此,焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区组成,如图4-8所示。
2.焊缝的组织和性能
热源移走后,熔池焊缝中的液体金属立刻开始冷却结晶,从熔合区中许多未熔化完的晶粒开始,以垂直溶合线的方式向熔池中心生长为柱状树枝晶(见图4-8)。
这样,低熔点物质将会被推向焊缝最后结晶部位,形成成分偏析。
宏观偏析的分布与焊缝成形系数(焊缝宽度比焊缝深度)有关,当焊缝成形系数较小时,易形成中心线偏析,从而产生热裂纹。
熔池液体金属凝固为焊缝金属的结晶过程,称为一次结晶。
如在其后的冷却过程中固态的焊缝金属继续发生组织转变,则叫作二次结晶(如低碳钢一次冷却结晶形成奥氏体,二次结晶时奥氏体发生珠光体加铁素体的组织转变)。
当钢中含碳量较高时,特别是合金含量高时,二次结晶有可能发生奥氏体向马氏体的转变,形成淬硬组织。
焊缝金属的宏观组织形态是柱状晶,晶粒粗大,成分偏析严重,组织不致密。
但是,由于焊接是小熔池炼钢,冷却快,化学成分控制严格,碳、磷、硫等含量低,通过渗合金调整焊缝的化学成分,使其有一定的合金元素,这样焊缝金属的强度可与母材相当。
3.热影响区与熔合区的组织和性能
热影响区各点的最高加热温度不同,其组织变化也不同。
低碳钢的热影响区如图4-9所示,图4-9a为焊接接头各点最高加热温度曲线及室温下的组织图,图4-9b为简化的铁碳相图,图4-9c为热循环图。
低碳钢的热影响区可分为:
图4-9低碳钢焊接热影响区的组织与温度分布的关系
a)热影响区的组织分布b)铁碳状态图c)热循环
(图中Tm—峰值温度TG—晶粒长大温度)
(1)过热区温度在1100℃以上,晶粒粗大,塑性差,易产生过热组织,是热影响区中性能最差的部分。
(2)正火区温度在850~1100℃,冷却时奥氏体发生珠光体加铁素体的组织转变,晶粒细小,性能好。
(3)部分相变区因加热到700~850℃时,存在铁素体加奥氏体两相,其中铁素体在高温下长大,冷却时不变,最终晶粒较粗大。
而奥氏体发生珠光体加铁素体的转变,使晶粒细化。
此区晶粒大小不均,性能较差。
易淬火钢的热影响区为淬火区(AC3以上区域),部分淬火区(AC1至AC3区域)。
由于焊后冷却速度快,易产生淬硬组织。
对于焊前是调质的合金钢,热影响区为淬火区、部分淬火区和软化区(AC1至高温回火区的区域)。
其中淬火区机械性能严重下降,易引起冷裂纹。
熔合区成分不均,组织为粗大的过热组织或淬硬组织,是焊接接头中性能最差的部位。
五、焊接缺陷
焊接接头的不完整性称焊接缺陷。
主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷等,如图4-10所示。
这些缺陷减少焊缝截面,降低承载能力,产生应力集中,降低疲劳强度,引起构件断裂。
其中危害最大的是焊接裂纹和气孔。
图4-10常见的焊接缺陷
1.焊接裂纹
(1)热裂纹
1)热裂纹的特征 热裂纹如发生在焊逢区,在焊缝结晶过程中形成,叫结晶裂纹。
如发生在热影响区,在加热到过热温度时因晶间低熔点杂质发生熔化而产生,叫液化裂纹,热裂纹的微观特征是沿晶界开裂,所以又称晶间裂纹。
因热裂纹在高温下形成,所以有氧化色彩。
2)热裂纹产生的原因 一般认为,产生热裂纹的原因有两个:
1晶间存在液态薄膜 在焊接过程中,焊缝结晶的柱状晶形态,会导致低熔点杂质偏析,从而在晶间形成一层液态薄膜。
在热影响区的过热区,如晶界存在较多的低熔点杂质,也会形成晶间液态薄膜。
2接头中存在拉应力 由于液态薄膜还未建立强度,在拉应力的作用下很容易开裂,从而产生热裂纹。
3)热裂纹的防止 热裂纹是由于冶金因素和力的因素引起的。
因此,防止热裂纹也从这两方面考虑,主要采取下列措施:
①限制钢材和焊条、焊剂中的低熔点杂质,如硫和磷含量。
Fe和FeS易形成低熔点共晶,其熔点为988℃,很容易产生热裂纹。
②适当提高焊缝成形系数,防止中心偏析的产生。
一般认为焊缝成形系数为1.3~2较合适。
3调整焊缝化学成分,避免低熔点共晶的产生,缩小结晶温度范围,改善焊缝组织,细化焊缝晶粒,提高塑性,减少偏析。
一般认为含碳量控制在0.10%以下,热裂纹敏感性大大降低。
4采取工艺措施以减少焊接内应力,如采用小线能量、焊前预热、合理的焊缝布置等。
5施焊时填满弧坑,以减小应力。
(2)冷裂纹
1)冷裂纹的形态和特性 焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹,常见冷裂纹的形态有三种,如图4-11所示。
图4-11焊接冷裂纹的形态
1焊道下裂纹在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹,常平行于熔合线发展,如图4-11a。
2焊趾裂纹沿应力集中的焊趾处形成的焊接冷裂纹,在热影响区扩展,如图4-11b。
3焊根裂纹沿应力集中的焊缝根部所形成的焊接冷裂纹,向焊缝或热影响区扩展,如图4-11c。
冷裂纹的特征是无分支,通常为穿晶型,表面冷裂纹无氧化色彩。
最主要、最常见的冷裂纹是延迟裂纹,即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹。
2)延迟裂纹的产生原因 下列因素是产生延迟裂纹的主要原因:
1焊接接头(焊缝、热影响区及熔合区)的淬火倾向严重,产生淬火组织,导致接头性能脆化。
2焊接接头含氢量较高,并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子,造成非常大的局部压力,使接头脆化。
3存在较达的拉应力。
因氢的扩散需要时间,所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。
由于是氢所诱发的,也叫氢致裂纹。
3)防止延迟裂纹的措施
①选用碱性焊条或焊剂,减少焊缝金属中氢的含量,提高焊缝金属塑性。
②焊前清理一定要严格,焊条、焊剂要烘干,焊缝坡口及附近母材要去油水;除锈,减少氢的来源。
③工件焊前预热,焊后缓冷,可降低焊后冷却速度,避免产生淬硬组织,并可减少焊接残余应力。
④采取减小焊接应力的工艺措施,如对称焊,小线能量的多层多道焊等。
⑤焊后立即进行去氢(后热)处理,加热到250℃,保温2~6h,使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。
⑥焊后进行消除应力的退火处理。
2.气孔
焊缝中气孔的产生是由于在熔池液体金属冷却结晶时,原来在高温下溶解在焊缝液体金属中大量的气体,随温度的下降导致溶解度的降低而析出。
如图4-12所示,氢和氮在室温下几乎不溶入铁,但在1500℃以上的高温下,氮、氢在铁中的溶解度增大约40倍。
这样在焊缝快速冷却下,气体来不及逸出熔池表面,由此导致气孔的产生。
焊逢气孔有三种:
图4-12氮、氢的溶解度随温度的变化
(1)氢气孔高温时,氢在液体中的溶解度很大,大量的氢溶入焊缝熔池中,而焊缝熔池在热源离开后快速冷却,氢的溶解度急速下降,析出氢气,产生氢气孔。
(2)一氧化碳气孔当熔池氧化严重时,熔池存在较多的FeO,在熔池温度下降时,将发生如下反应:
FeO+C→Fe+CO↑
此时,若熔池已开始结晶,则CO将来不及逸出,便产生CO气孔。
熔池氧化愈严重,含碳量愈高,越易产生CO气孔。
(3)氮气孔熔池保护不好时,空气中的氮溶入熔池而产生。
(4)防止气孔的方法焊条、焊剂要烘干,焊丝和焊缝坡口及其两侧的母材要清除锈、油和水;焊接时采用短弧焊,采用碱性焊条;CO2焊时,采用药芯焊丝;采用低碳材料等都可减少和防止气孔的产生。
第二节电弧焊
电弧焊是利用电弧作为焊接热源来进行焊接的。
常用的电弧焊方法有:
手工电弧焊、埋弧自动焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、CO2气体保护焊、等离子弧焊等,下面分别予以介绍。
一、手工电弧焊
1.手工电弧焊的原理、特点和应用
(1)手工电弧焊的原理手工电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法。
手工电弧焊时,利用焊条与工件之间产生的电弧将焊条和工件局部加热熔化,焊芯端部熔化后的熔滴和熔化的母材融合在一起形成熔池。
焊条药皮熔化后形成熔渣并产生气体,在气、渣的联合保护下,有效地排除了周围空气的有害影响,通过高温下熔渣与熔池液态金属之间的冶金反应,得到优质焊缝。
手工电弧焊过程如图4-13所示。
当焊条向前移动时,焊条和工件在电弧热作用下继续熔化形成新的熔池,原先的熔池液态金属则逐步冷却结晶形成焊缝,覆盖在熔池表面的熔渣也随之凝固形成渣壳。
图4-13手工电弧焊过程示意图
(2)手工电弧焊的特点手工电弧焊因电弧能量易于控制,适合于所有位置上的焊接,尤其适合于结构形状复杂、小零件、短焊缝和不规则焊缝的焊接。
手工电弧焊设备一般较简单,所以设备投资少,且操作灵活,便于掌握和维护。
它的主要缺点是生产效率低、劳动强度大、劳动条件差。
(3)手工电弧焊的应用目前,手工电弧焊广泛用于船舶、车辆、桥梁、建筑、锅炉、压力容器、石油化工、矿山机械、起重机械、冶炼设备、机械制造等行业的结构工程和产品制造中。
由于焊条有多种类型,因此,手工电弧焊可焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等多种材料。
此外,还能对某些镍基合金、铜基合金、铸铁等进行焊接,并可实现耐磨、耐蚀、耐热合金的堆焊。
2.电焊条
(1)焊条的组成焊条是指涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极,它由药皮和焊芯两部分组成。
1)焊芯焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。
它的主要作用是导电、产生电弧,以形成焊接热源,并且作为焊缝的填充金属。
焊芯的直径一般为2~5mm。
2)药皮压涂在焊芯表面上的涂料层称为药皮。
药皮中含有多种矿物质,起着造气、造渣、对熔池机械保护、合金化和改善焊接工艺性能的作用。
药皮成分决定了渣系特征,使焊条分为碱性焊条和酸性焊条两类。
酸性焊条工艺性能好,而焊接质量较差;碱性焊条焊接质量高而工艺性能相对较差。
(2)焊条分类及其型号、牌号焊条按用途划分(俗称牌号),有结构钢焊条(J)、钼和铬钼耐热焊条(R)、低温钢焊条(W)、
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