焊接实验指导书要点.pdf

《焊接实验指导书要点.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接实验指导书要点.pdf（18页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 实验一焊条电弧焊基本操作（4 学时） 一、实验目的 1、掌握焊条电弧焊的基本操作技能。 2、了解焊条电弧焊常用设备、工具和辅具的使用方法。 3、了解焊接位置对焊接规范参数的基本要求。 4、了解焊条电弧焊安全与防护技术。 二、实验设备器材及实验材料 1、焊接设备：ZX7-250 、ZX7-400 逆变直流焊机。 2、焊接材料： 2.5 、mm、 3.2mm 、 4.0mm 的 J422，12mm 厚低碳钢板。 3、焊接辅助工具及防护用品：焊钳、面罩、工作服、敲渣锤、钢丝刷、焊条保温桶等。 三、实验原理 （一）焊接设备及辅助器件 1、焊条电弧焊

2、基本原理 焊条电弧焊是利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化并融合在一 起形成熔池，随后熔融态的熔池逐步冷却结晶形成焊缝，从而获得牢固焊接接头的工艺方法。焊接 过程中，药皮不断地分解、熔化而生成气体及溶渣，保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域，防 止大气对熔化金属的有害污染。焊条芯在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，组成焊缝的填充金属。 2、焊条电弧焊设备及辅助器件 焊条电弧焊的整个装置是由弧焊电源、电缆和焊钳组成。弧焊电源、电缆、焊钳、焊条、电弧 和焊件组成了焊条电弧焊的焊接回路。 图1-1 焊条电弧焊的装置组成 1、焊条电弧焊设备 弧焊电源 （1）对弧焊电源的基本要求

3、弧焊电源是焊条电弧焊的主要设备，它的作用是为焊接电弧稳定燃烧提供所需要的、合适的电 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 流和电压，它必须具备电弧所要求的电气性能和工艺性能。 1）对弧焊电源电气性能的要求 外特性要求 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。从电 弧稳定性方面考虑，要求电源应具有陡降外特性。 调节特性要求 当焊件的材质、厚度、几何形状或焊接材料规格发生变化时，焊接参数也应做相应的变化。因 此，要求弧焊电源能够通过调节，得出不同的外特性曲线

4、，以适应这种需要，这种性质叫弧焊电源 的调节特性。焊条电弧焊最理想的调节特性是要求空载电压随焊接电流的减小而增大，随焊接电流 的增大而减小。 动特性要求 焊接电弧对弧焊电源而言是一个动负载，要求弧焊电源应具有良好的动态特性。 2）对弧焊电源工艺特性的要求 为保证电弧的稳定燃烧和焊接过程的顺利进行，得到良好的焊接接头，弧焊电源在性能和结构 方面应满足如下要求： 保证引弧容易空载电源越高越有利于引弧，但为了保证人身安全和经济性，要求空载电压 一般不超过 100V，特殊情况要超过，必须具有自动防触电装置； 保证电弧稳定燃烧； 保证焊接参数稳定（主要是指焊接电流和电弧电压的稳定）； 焊接参数能能够调节

5、，以适应焊接不同性质和厚度的材料； 使用时节省电能，结构简单、紧凑、制造容易、消耗材料少，成本低； 使用安全、可靠、方便，性能良好，容易维修。 （2）弧焊电源的种类 焊条电弧焊所用电源一般分为交流弧焊电源、直流弧焊电源和逆变电源三大类。 表1-1 弧焊电源的特点及应用 名称特点及应用 交流弧焊电源（弧焊变压器） 结构简单、易造易修、成本低、磁偏吹小、噪声小、效率高等；但电弧稳定性 较差，功率因数较低。 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 直流弧焊电源 弧焊发电机 坚固、耐用，电弧燃烧稳定；但损耗较大、效率低、噪声大、成本高、质量大、 维修难。电动机驱动的直流弧焊发电机，属于国

6、家规定的淘汰产品。 弧焊整流器 制造方便、价格较低、空载损耗小和噪声小等优点，且大多数可以远距离调节 焊接参数，能自动补偿电网电压波动对输出电压、电流的影响。可以作各种弧焊方 法的电源。 弧焊逆变电源 具有高效、节能、质量轻、体积小、功率因数高和焊接性能好等优点。可用于 各种弧焊方法，是一种最有发展前途的新型焊接电源。 3、焊条电弧焊设备辅助器件 焊条电弧焊设备辅助器件包括焊钳、接地夹钳、焊接电缆、焊接面罩、焊条保温筒等。 （ 1）焊钳 电焊钳又称焊把，是用以夹持焊条、传导电流的工具。有300A、500A二两种规格，要求具有良 好的绝缘性与隔热能力。焊条位于水平、45 、90 等方向时焊钳都能

7、夹紧焊条，并保证更换焊条安 全方便、操作灵活。 （ 2）接地夹钳 接地夹钳是将焊接导线或接地电缆接到工件上的一种器具。接地夹钳必须能形成牢固的连接， 又能快速且容易地夹到工件上。对于低负载持续率来说，弹簧夹钳可能是合适的。但在使用大电流 时，可能需要螺丝夹钳，以使夹钳不过热并形成良好的连接。 （ 3）焊接电缆 焊接电缆是焊接回路的一部分，利用焊接电缆将焊钳和接地夹钳接到电源上。焊接电缆应具有 最大的挠度，以便能够容易操作，特别是焊钳的操纵，同时应耐磨耐擦伤。 （ 4）焊接面罩 焊接面罩是防止焊接飞溅、弧光及高温对焊工面部及颈部灼伤的一种工具。面罩一般分为手持 式和头盔式两种。要求选用耐燃或不燃

8、的绝缘材料制成，罩体应遮住焊工的整个面部，结构牢固， 不漏光。滤光片按亮度的深浅不同分为不同型号，号数越大，颜色越深。 （ 5）焊条保温筒 焊条保温筒的作用是保温焊条，防止受潮。特别是使用低氢型焊条焊接重要结构时，焊条必须 先进烘箱烘焙，烘干温度和保温时间因材料和季节而异。焊条从烘箱内取出后，应储存在焊条保温 筒内，在施工现场逐根取出使用。 （ 6）其他 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 清渣锤、钢丝刷、扁铲、锉刀、角向磨光机、风铲和焊缝尺寸测量器等。 4、电焊条 （ 1）对电焊条的基本要求 1）电弧容易引燃，在焊接过程中能够稳定燃烧； 2）药皮应均匀熔化，无成块脱落现象。

9、其熔化速度稍慢于焊芯的熔化速度，从而有利于金属熔 滴过渡； 3）焊接过程中不应有较大烟雾和过多飞溅； 4）保证熔敷金属具有一定的抗裂性以及所需的力学性能和化学成分； 5）焊后焊缝成形正常，焊渣容易清除。 （ 2）电焊条的构成 电焊条由焊芯和药皮两部分组成。 图1-2 焊条组成示意图 1-焊芯， 2-药皮， 3-夹持端， 4-引弧端 （ 3）电焊条的分类 电焊条的分类方法很多，可分别按用途、熔渣的酸碱度、焊条药皮的主要成分、焊条性能特征 等不同角度对电焊条进行分类。 1）按用途或焊芯化学成分分类 表1-2电焊条按用途和焊芯化学成分分类 序 号 焊条分类 （按用途分类） 代号 焊条分类 （按化学成

10、分分类） 代号 1 2 3 结构钢焊条 钼及铬钼耐热钢焊条 低温钢焊条 结（ J） 热（ R） 温（ W） 碳钢焊条 低合金钢焊条 E E 4 铬不锈钢焊条铬（ G）不锈钢焊条E 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 铬镍不锈钢焊条奥（ A） 5 6 7 8 9 10 堆焊焊条 铸铁焊条 镍及镍合金焊条 铜及铜合金焊条 铝及铝合金焊条 特殊用途焊条 堆（ D） 铸（ Z） 镍（ Ni） 铜（ T） 铝（ L ） 特（ TS） 堆焊焊条 铸铁焊条 镍及镍合金焊条 铜及铜合金焊条 铝及铝合金焊条 - ED EZ ENi TCu TAl - 2）按熔渣的酸碱性分类 主要是根据焊接熔渣

11、的碱度，即按熔渣中碱性氧化物与酸性氧化物的比例来划分。 酸性焊条 药皮中含有大量的TiO2、SiO2等酸性造渣物及一定数量的碳酸盐等，熔渣氧化性强，熔渣碱度 系数小于 1。酸性焊条焊接工艺性好，电弧稳定， 可交、 直流两用， 飞溅小、 熔渣流动性和脱渣性好， 熔渣多呈玻璃状，较疏松、脱渣性能好，焊缝外表美观。但酸性焊条的药皮中含有较多的二氧化硅、 氧化铁及氧化钛，氧化性较强，焊缝金属中的氧含量较高，合金元素烧损较多，合金过渡系数较小， 熔敷金属中含氢量也较高，因而焊缝金属塑性和韧性较低。 碱性 (低氢型 )焊条 药皮中含有大量的碱性造渣物(大理石、 萤石等 )，并含有一定数量的脱氧剂和渗合金剂

12、。碱性焊 条主要靠碳酸盐(如CaCO3等)分解出 CO2作保护气体，弧柱气氛中的氢分压较低，而且萤石中的氟化 钙在高温时与氢结合成氟化氢(HF)，降低了焊缝中的含氢量，故碱性焊条又称为低氢型焊条。碱性 渣中 CaO数量多，熔渣脱硫的能力强，熔敷金属的抗热裂纹的能力较强。而且，碱性焊条由于焊缝 金属中氧和氢含量低，非金属夹杂物较少，具有较高的塑性和冲击韧性。碱性焊条由于药皮中含有 较多的萤石，电弧稳定性差，一般多采用直流反接，只有当药皮中含有较多量的稳孤剂时，才可以 交、直流两用。 碱性焊条一般用于较重要的焊接结构，如承受动载荷或刚件较大的结构。 3）按焊条药皮类型分类 表1.3 电焊条按药皮类

13、型分类 药皮类型电源种类主要特点 钛型直流或交流 药皮中含氧化钛35%以上，焊条工艺性能良好，电弧稳定，引弧方便,飞溅很小，熔 深很浅，熔渣覆盖性良好，脱渣容易，焊缝波纹特别美观，可全位置焊接。尤宜于薄板焊 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 接，但焊缝塑性和抗裂性稍差。 钛钙型直流或交流 药皮中含氧化钛30%以上，钙、镁的碳酸盐20%以下，焊条工艺性能良好，熔渣流 动性好，熔深一般，电弧稳定，焊缝美观，脱渣方便，适用于全位置焊接。 钛铁矿型直流或交流 药皮中含钛铁矿30% ，焊条熔化速度快，熔渣流动性好，熔深较深，脱渣容易，焊 波整齐，电弧稳定，平焊、平角焊工艺性能较好，立

14、焊稍次，焊缝有较好的抗裂性。 氧化铁型直流或交流 药皮中含多量氧化铁和较多的锰铁脱氧剂，熔深大，熔化速度快，焊接生产率高，电 弧稳定，再引弧方便。立焊、仰焊较困难,飞溅稍大，焊缝抗裂性能较好，适用于中厚板 焊接。由于电弧吹力大，适于野时操作。 纤维素型直流或交流 药皮中含 15%以上的有机物，30%左右的氧化钛，焊接工艺性能良好，电弧稳定， 电弧吹力大，熔深大，熔渣少，脱渣容易。可作立向下焊、深熔焊或单面焊双面成型焊 接，立、仰焊工艺性好，适用于薄板结构、油箱管道、车辆壳体等焊接。 低氢型直流或交流药皮组分以碳酸盐和萤石为主，焊条使用前须经300400烘焙。短弧操作，焊接工 艺性一般， 可全位

15、置焊接，焊缝有良好的抗裂性和综合力学性能。适宜于焊接重要的焊接 结构。 低氢型直流 石墨型 药皮中含有多量石墨，通常用于铸铁或堆焊焊条。采用低碳钢焊芯时，焊接工艺性能 较差，飞溅较多，烟雾较大，熔渣少，适用于平焊。采用有色金属焊芯时，能改善其工艺 性能，但电流不宜过大。 盐基型 药皮中含多量氯化物和氟化物，主要用于铝及铝合金焊条。吸潮性强，焊前要烘干。 药皮熔点低，熔化速度快。采用直流电源，焊接工艺性较差，短弧操作，熔渣有腐蚀性， 焊后常用热水清洗。 4）按焊条性能分类 按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而制造的专用焊条。如：超低氢焊条、低尘低毒 焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、

16、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。 5、电焊条的选用 焊条的选用须在确保焊接结构安全、可靠使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、 板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技 术经济效益等综合考查后，有针对性的选用焊条，必要时还需进行焊接性试验。焊条的选用原则如 下： （ 1）同种钢材焊接时焊条选用要点 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 1）考虑焊缝金属力学性能和化学成分 对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母 材的焊条；对于合金结构钢，有时还要求合金成分与母材相同或

17、接近。在焊接结构刚性大、接头应 力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元 素的含量偏高时，焊缝中容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条。 2）考虑焊接构件使用性能和工作条件 对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧 度和塑性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐 蚀特征选用不锈钢类焊条或其它耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其它特殊条件下工作的焊接件， 应选用相应地耐热钢、低温钢、堆焊或其它特殊用途焊条。 3）考虑焊接结构特点及受力条件 对结构形状复杂、刚性大的

18、厚大焊接件，由于焊接过程中产生很大的内应力，易使焊缝产生裂 纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢焊条。对受力不大、焊接部位难以清理干净的焊件，应选用对铁 锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。对受条件限制不能翻转的焊件，应选用适于全位置焊接的焊 条。 4）考虑施工条件和经济效益 在满足产品使用性能要求的情况下，应选用工艺性好的酸性焊条。在狭小或通风条件差的场合， 应选用酸性焊条或低尘焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量采用高效率焊条，如铁粉焊 条、高效率重力焊条等，或选用底层焊条、立向下焊条之类的专用焊条，以提高焊接生产率。 （ 2）异种钢焊接时焊条选用要点 1）强度级别不同的碳钢+低合金钢或低合

19、金钢+低合金高强钢 一般要求焊缝金属或接头的强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用的焊条强度应能保证焊 缝及接头的强度不低于强度较低侧母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不低于强度较高 而塑性较差侧母材的性能。因此，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊 接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热 处理等。 2）低合金钢 +奥氏体不锈钢 应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬、镍含量较高的、塑性、抗裂 性较好的25-13 型奥氏体钢焊条，以避免因产生脆性淬硬组织而导致的裂纹。但应按焊接性较差的 不锈钢确定焊接

20、工艺及规范。 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 3）不锈复合钢板 应考虑对基层、覆层、过渡层的焊接选用三种不同性能的焊条。对基层（碳钢或低合金钢）的 焊接，选用相应强度等级的结构钢焊条；覆层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈 钢焊条。关键是过渡层（即覆层与基层交界面）的焊接，必须考虑基体材料的稀释作用，应选用铬、 镍含量较高、塑性和抗裂性好的25-13 型奥氏体焊条。 6、焊条的保管及使用 （ 1）焊条的烘干 焊条在存放时会从空气中吸收水分而受潮，受潮严重的焊条在使用时往往会使工艺性能变坏， 造成电弧不稳、飞溅增大、烟尘增多等不利现象，并且还会影响焊缝内部质量，

21、易产生气孔、裂纹 等缺陷。因此焊条（特别是碱性焊条）在使用前必须烘干。 酸性焊条由于药皮中含有结晶水物质和有机物，烘干温度不能太高，一般规定为75150，保 温 l2h；碱性焊条在空气中极易吸潮且药皮中没有有机物，因此，烘干温度较酸性焊条高些，一般 为 350400，保温 12h。焊条累计烘干次数一般不宜超过3 次。 （2）焊条的储存、保管 1）焊条必须分类、分型号、分规格存放，避免混淆。 2）焊条必须存放在通风良好、干燥的库房内。重要焊接结构使用的焊条特别是低氢型焊条， 最好储存在专用的库房内。库房内应设置温度计、湿度计，室内温度在5以上，相对湿度不超过 60 . （ 3）焊条必须放在离地面

22、和墙壁的距离均在0.3m 以上的木架上，以防受潮变质。 （二）焊条电弧焊基本操作 1、引弧操作工艺 （1）操作姿势一般采用蹲式操作。蹲姿要自然，两脚夹角为70 85 ，两脚距离约为240 260 mm。持焊钳的胳膊半伸开，要悬空无依托操作，如图1-3 所示。 （ 2）引弧方式 1）划擦引弧法首先将焊条前端对准焊件引弧处，然后扭动手腕，使焊条在焊件表面轻微划擦 一下，划擦后，焊条提起2-4mm，即产生电弧。引燃电弧后，电弧长度保持在1-3mm。这种引弧方 法类似划火柴，易于掌握。 2）直击引弧法首先将焊条前端对准焊件引弧处，然后手腕向下转动，使焊条在焊件表面轻微 碰击一下， 再迅速将焊条提起2-

23、4mm， 即产生电弧。 引燃电弧后， 手腕放平， 电弧长度保持在1-3mm， 使电弧稳定燃烧。 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 图 1-3 操作姿势 2、运条 电弧引燃后，就开始正常的焊接过程。为获得良好的焊，缝成形，焊条得不断地运动。焊条的 运动称为运条。运条是电焊工操作技术水平的具体表现。焊缝质量的优劣、焊缝成形的好坏，主要 由运条来决定。运条由三个基本运动合成，分别是焊条的送进运动、焊条的横向摆动运动和焊条的 沿焊缝移动运动。 沿焊条中心线向熔池送进，既是为了向熔池添加填充金属，也是为了在焊条熔化后，继续保 持一定的电弧长度，因此，焊条的送进速度应与熔化速度相同。否

24、则，会发生断弧或焊条粘在焊件 上的现象。 焊条沿焊接方向移动，目的是控制焊道成形。若焊条移动速度太慢，则焊道会过高、过宽、 外形不整齐，焊接薄板时甚至会发生烧穿等缺陷。若焊条移时太快。则焊条和焊件熔化不均，造成 焊道较窄，甚至发生未焊透等缺陷。 焊条的横向摆动，是为了对焊件输入足够的热量、排渣、排气等，并获得一定宽度的焊缝或 焊道。 上述三个动作组成焊条有规则的运动，焊工可根据焊接位置、接头型式、焊条直径与性能，焊 接电流大小以及技术熟练程度等因素来掌握。运条的关键是平稳、均匀，焊条的几个角度不能随意 改变。 运条方法： 为了控制熔池温度，使焊缝具有一定的宽度和高度，在生产中经常采用下面几种运

25、条手法。 表 1-4 焊条电弧焊运条方式 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 3、焊道的连接 在操作时，由于受焊条长度的限制或操作姿势的变换，一根焊条往往不可能完成一条焊道。因 此，出现了焊道前后两段的连接问题。焊道的连接一般有以下几种方式，如图1-4 所示。 图 1-4 焊道的连接 接头方式（a） ，使用最多，接头的方法是在先焊焊道弧坑稍前处（约10mm）引弧。电弧长 度比正常焊接略微长些（碱性焊条电弧不可加长，否则易产生气孔，然后将电弧移到原弧坑的23 处） ，填满弧坑后，即向前进入常焊接。如果电弧后移太多，则可能造成接头过高。后移太少，将造 成接头脱节，产生弧坑未填满的

26、缺陷。焊接接头时，更换焊条的动作越快越好。因为在熔池尚未冷 却时进行接头，不仅能保证质量，而且焊道外表面成美观。 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 接头方式（b） ，要求先焊焊道的起头处要略低些，接头时在先焊焊道的起头略前处引弧，并 稍微拉长电弧，将电弧引向先焊焊道的起头处，并覆盖它的端头，待起头处焊道焊平后再向先焊焊 道相反的方向移动。 接头方式（c） ，是后焊道从接口的另一端引弧，焊到前焊道的结尾处，焊接速度略慢些，以 填满焊道的弧坑，然后以较快的焊接速度再向前焊一小段后熄弧。 接头方式（ d） ，是后焊的焊道结尾与先焊的焊道起头相连接，要利用结尾时的高温重复熔化先 焊

27、焊道的起头处，将焊道焊平后快速收弧。 4、收尾 电弧中断和焊接结束时，应把收尾处的弧坑填满。若收尾时立即拉断电弧，则会形成比焊件表面 低的弧坑。 在弧坑处常出现疏松、裂纹、气孔、夹渣等现象，因此焊缝完成时的收尾动作不仅是熄灭电弧， 而且要填满弧坑。收尾动作有以下几种： 划圈收尾法。焊条移至焊缝终点时，作圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。主要适用于厚 板焊接的收尾。 反复断弧收尾法。收尾时，焊条在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。此法一 般适用于薄板和大电流焊接，但碱性焊条不宜采用，因其容易产生气孔。 回焊收尾法。焊条移至焊缝收尾处立即停止，并改变焊条角度回焊一小段。此法适用于碱性 焊

28、条。 当换焊条或临时停弧时，应将电弧逐渐引向坡口的斜前方，同时慢慢抬高焊条，使得熔池逐渐 缩小。当液体金属凝固后，一般不会出现缺陷。 5、焊接电流与焊接速度的选择 各种焊条直径常用的焊接电流范围可参考表1-5。 表 1-5 焊接电流的选择 焊条直径 /mm 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 5.8 焊接电流 /A 2540 4070 7090 100130 160200 200270 260300 表 1-6 焊条直径与焊件厚度的关系 焊件厚度 /mm 2 3 4-5 6-12 13 焊条直径 /mm 2.5 3.2 3.2-4 4-5 4-6 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实

29、验指导书-焊接部分 焊接速度是指单位时间所完成的焊缝长度。它对焊缝质量影响也很大。焊接速度由焊工凭经验 掌握，在保证焊透和焊缝质量前提下，应尽量快速施焊。工件越薄，焊速应越高。 四、实验步骤 1、引弧 （ 1）引弧堆焊首先在焊件的引弧位置用粉笔画直径13 mm 的一个圆，然后用直击引弧法在 圆圈内撞击引弧。引弧后，保持适当电弧长度，在圆圈内作划圈动作23 次后灭弧。待熔化的金属 凝固冷却后，再在其上面引弧堆焊，这样反复操作直到堆起高度约为40 mm 为止。 （ 2）定点引弧先在焊件上按图纸要求划线，然后在直线的交点处用划擦引弧法引弧。引弧后， 焊成直径13 mm 的焊点后灭弧。这样不断重复操作

30、完成若干个焊点的引弧训练。 2、采用酸性焊条的平敷焊工艺 采用酸性和碱性焊条进行钢板的平敷焊，运条时做到焊条轴向送进、沿焊接方向移动及横向摆 动三个基本动作相互配合。 3、收弧 五、实验报告要求 （一）实际操作 1、焊条电弧焊的引弧方法有哪些？ 2、焊条电弧焊的运条动作有哪些？焊缝成形有何区别？ （二）实验体会 1、焊条电弧焊的操作体会。 （三）思考题 焊接材料为低碳钢，厚度为 4mm，焊接形式为平对接，应选择什么样的破口？焊条直径和焊接 电流分别为多少？ 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 实验二焊条电弧焊焊接参数对焊缝成形的影响（2 学时） 一、实验目的 1、掌握焊接参数

31、的选择原则。 2、验证焊条电弧焊工艺参数对焊缝成形的影响。 二、实验设备器材及实验材料 1、焊接设备：逆变直流电焊机。 2、焊接材料： 3.2mm J422 （ E4303）焊条和 12mm 厚低碳钢板。 3、焊接辅助工具及防护用品：焊钳、面罩、工作服、敲渣锤、钢丝刷、焊条保温桶等。 4、测量工具：游标卡尺。 三、实验原理 1、焊缝的成形 焊缝的形状对焊缝质量和焊件的使用性能有很大影响，因此保证合适的焊缝形状是焊接工艺试 验首先要解决的问题。焊缝的形状通常用熔深H、熔宽 B 和余高 a 三个参数表示，其中最重要的是 熔深。合理的焊缝形状要求上述三个参数之间合理的匹配。在生产上常采用成形系数来表

32、示熔深 和熔宽的关系： B/H 值大表示焊缝宽而浅；反之，表示窄而深。 值过大时，焊缝可能焊不透；过少时，熔深中 的杂质难以浮出，容易出现焊接缺陷。手弧焊时，的适宜范围为12。 成形系数的大小直接影响热源的使用效率和热影响区的大小，而且影响焊缝金属的结晶的方向， 对杂质成分的偏析、成分的不均匀性和裂纹气孔敏感性有着直接影响。 另外改变焊缝的形状可以调整熔合比 。在焊接合金钢时， 调整熔合比 常常是防止焊缝冶金缺 陷，特别是降低裂纹的敏感性，提高焊缝机械性能的一条重要途径。 2、焊接电流、电弧电压和焊接速度 焊接电流、 电弧电压和焊接速度是对焊缝成形影响最大的三个参数，在正常使用的规范范围内，

33、变化规律如下： 焊接电流增大，焊缝的熔深和余高增大，熔宽没有多大变化（或略增大），电弧电压增大，熔宽 增大，熔深、余高减小。 焊接速度增大，线能量q/v 减小，单位长度焊缝上填充金属量减小，熔宽、熔深、余高均减小。 为了获得良好的焊缝成形，焊接电流、电弧电压和焊接速度要配合得当。如在增大焊接电流时 也要适当提高电弧电压，做到大电流配大电压，小电流配小电压，这样电弧才可能最稳定。在提高 焊接速度时，也要相应的提高焊接电流和电弧电压，这样既可提高生产效率，又能保证焊缝成形。 四、实验内容及步骤 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 1、将焊条烘干。 2、根据表 1-1 推荐的参数，

34、进行平板敷焊。记录焊接电流、焊接速度，并观察参数稳定性，焊 后观察焊缝成形。 表 2-1 推荐规范参数 参数 焊条直径（ mm） 焊接电流 I（A） 焊接速度 V（m/h） 3.2 100130 80 3、在上述规范参数的基础上，保持焊接电流不变，在焊接过程中改变焊接速度的大小，取5 个数值，每个数值保持焊接100mm，记录焊接速度，观察参数稳定性和焊缝成形。 4、对每条焊缝的每个数值段进行标号，用卡尺测量每段焊缝的熔宽和余高测量三个值，取其 平均值。 5、用砂轮切割机对焊缝取样，制备金相试样，用卡尺测每条焊缝的H。 五、实验报告要求 （一）实验数据整理 将实验中所测数据整理，填入表1-2 中

35、。 （二）实验结果分析 1、分析各参数对焊缝形成的影响 2、对实验中观察到的现象进行描述分析。 （三）思考题 你测得的数据是否完全符合规律，不符合规律的原因是什么？ 表 2-2 实验数据 焊缝焊接电流焊接速度焊接电压熔宽余高 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 实验二CO2保护焊焊接参数对焊缝成形的影响（2 学时） 一、实验目的 1、了解 CO2焊短路过渡的特点。 2、了解焊接规范参数对CO2焊短路过渡电弧稳定性的影响。 3、了解 CO2焊规范参数对焊缝成形的影响。 4、掌握 CO2焊机的使用操作方法。 二、实验设备器材及实验材料 1、 CO2气体保护焊焊机及送丝机构。 2、

36、 CO2气瓶、减压阀及流量计。 3、测量工具：游标卡尺。 4、低碳钢钢板： 12mm。 5、焊丝： =1.2mm 的 H08Mn2Si 焊丝。 三、实验原理 （一）短路过渡特点 短路过渡是在小电流低电压时，熔滴未长成大滴就与熔池短路，在表面张力及电磁收缩力的作 用下，熔滴向母材过渡，在这种过渡过程中，电弧燃烧是不连续的，电弧交替的出现燃弧与熄弧， 引起焊接电流与电压周期性变化。 （二） CO2焊短路过渡电弧电源系统与规范的调节方法 1、电弧 -电源系统 焊接电弧要稳定工作，必须使电弧静特性与电源外特性相交于稳定工作点。在 CO2焊中， 由于 所用焊丝一般较细，电流密度较大，加上保护气流对电弧的

37、冷却作用，其电弧工作在U 曲线的上升 阶段，电源一般采用平特性或缓降从而提高电弧的自调节作用的灵敏度，保证焊接规范的稳定。 2、规范参数调节方法 一个短路过渡周期电压平均值等于电源电压。因此调节平均弧压主要是靠调节电源外特性来实 现，调节电流的大小主要是调节送丝速度。因此，短路过渡电弧的稳定工作点是电源外特性曲线与 送丝速度的交点，但其交点所决定的电弧静特性曲线是短路过渡的平均弧长。 （三）短路过渡电弧的稳定性 1、短路过渡电弧稳定性评定的指标 在短路过渡焊接时，焊接过渡稳定性可用短路频率来表示，短路频率越高，焊接过程越稳定。 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 因为频率高，

38、意味着每次从焊丝向母材过渡的金属量少，熔滴细小、飞溅少。因此电弧的稳定性可 以用短路过渡频率来衡量。 2、影响电弧稳定性的因素有两方面：焊接电源特性和焊接规范参数 （1）电源的静、动特性的选择 电源外特性的特性由于 CO2焊电弧的静特性是上升的，所以缓降， 平硬外特性电源都可以满足 电弧 电源系统稳定工作。目前细丝CO2焊一般采用平特性电源。因为平特性电源配合等速送丝 焊机使用，具有弧长变化时，电弧自调作用强；短路电流大，引弧容易；以及电流、电压可以分别 调节，规范参数调节方便等优点。 对电源动特性要求短路过渡时，电弧处于燃弧 短路 再引燃的周期变化中，电源的电 参数也需要进行燃弧 短路 空载

39、的快速交替变化，故要求电源有良好的动特性。电源动特性 的主要参数有电流增长速度di/dt，短路电流峰值Im及空载电压恢复速度du/dt。整流器型的平特性电 源具有较大的di/dt 及 Im值，而 du/dt 也足够大，能满足焊接要求，但采用不同的工艺条件时对di/dt 往往有不同的要求，常采用改变回路电感的办法来调节di/dt。 （ 2）规范参数的合理选择与匹配 焊接规范主要包括焊接电流、电压、电流的种类与极性、焊接速度、 焊丝伸出长度， 气流量等。 1）电弧电压 电弧电压标志着弧长的大小，又决定着焊缝的宽度。CO2焊中，电弧电压的调节是通过调节焊 接电源的输出电压来实现的，弧压增加则弧长增加

40、。若弧压过低，则电弧覆盖面窄且电弧集中，此 时熔深窄而深，所得焊道表面过凸；若弧压过高时，则焊缝变宽，余高扁平且熔深变浅。 2）焊接电流 焊接电流不但是加热和熔化焊材的主要因素，而且还决定着焊接的熔深。它与电弧电压匹配得 当时，可获得稳定的焊接过程，且飞溅小，焊缝成形好。若焊接电流过小，则电弧不稳，且不能熔 化焊丝，而此时送丝断续，且使固体焊丝和母材发生抵触，从而堵丝；若焊接电流过大，则会使熔 深加大，但却引起严重的飞溅。 3）焊接速度 焊接速度与焊接电压一样，都是决定熔深、焊道形状和熔敷金属量的重要因素。焊速过慢会发 生熔敷金属大量堆积、流动现象，对于薄件易烧穿，焊速过快，将产生未熔合、未焊

41、透现象，焊缝 成形高低不平，间断不连续，同时产生咬边和大颗粒飞溅。焊速的选择受送丝速度的影响，究竟多 大，要通过试焊后观察焊道的成形情况来确定。 4）焊丝伸出长度 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 由于短路过渡焊时所用焊丝直径都比较小，因此焊丝伸出长度产生的电阻热便不可忽略。若伸 出长度过短，则喷嘴至工件距离太近，飞溅金属易堵塞喷嘴，甚至发生焊道与喷嘴粘连；若伸出长 度过大，则焊丝易过热而成段熔断，飞溅严重，且使熔深变浅，发生未熔合现象，同时使气体保护 效果变差。根据经验，不同直径的焊丝，其伸出长度由下式决定： Ls10Ds 其中： Ls 伸出长度； Ds 焊丝直径 5）气

42、体流量 短路焊接气体流量一般在此515L/min ，在大电流、高速焊、焊丝伸出较长及室外作业等情况 下，气体流量应适当增大，以使气体有足够的挺度，提高其抗干扰能力。但是气体流量过大会使保 护气紊乱度增大，反而使外界气体卷入，保护效果变差，气孔增多。 6）电源极性 CO2焊一般采用直流反极性。因为反极性时飞溅小，电弧稳定，成形好，且焊缝金属含氢量低， 熔深大。 （四）短路过渡焊缝成形的特点 短路过渡时由于电弧是在燃弧熄弧周期性变化之中，电弧的热与力也发生周期性变化。燃弧 阶段电弧热剧烈加热母材，形成熔池，电弧在复燃瞬间，短路峰值电流大，与电流平方成正比的电 磁力也很大，对熔池产生冲击力，使熔池下

43、凹。熄弧阶段电弧热消失，只靠电阻热加热母材，对母 材的加热作用减弱，熔池温度降低，产生冷却和凝固、轮廓缩小。因而使母材在短路过渡焊时处于 加热 冷却的交替过程中。因为CO2焊焊丝熔化速度大，熔化金属多，CO2电弧的弧根收缩对熔 池的加热面积小，使得熔池的体积小，温度降低，周期性短路，液体金属流动性差，表面张力大， 对固体未熔化金属的润湿性差。因此短路过渡焊缝成形特点一是熔池小，焊缝熔深浅，适合于焊接 薄板及全位置焊；二是焊缝余高大。当规范匹配不当时，还会出现山峰状突起，使母材与焊缝连接 处过渡不圆滑，影响了焊缝质量。 控制和减小余高的主要是规范调节和控制，即提高燃弧时间比 。提高的方法有：提高

44、电弧 电压或改变电感值，有一合适值。此外，为减小余高，还可以采用缩短焊丝伸长以减小焊丝熔化 量以及焊枪前倾等方法。 四、实验内容及步骤 （一）了解焊机的使用方法。 （二）焊接 1根据推荐的参数，进行焊接。 青岛滨海学院金属材料实验教学中心实验指导书-焊接部分 表 3-1 典型规范参数 板厚 （mm） 焊丝直径 （mm） 电流 （A） 电压 （U） 焊速 （m/min） 干伸长 （mm） 气流量 （L/min ） 6 1.2 140 22 15 15 2、焊接时观察电弧及熔滴过渡现象，包括电弧燃烧现象及稳定程度、焊丝端部形状、 电弧长度、 飞溅形式、颗粒的大小。 3、焊接结束后，观察焊缝成形情况。 （三）工艺试验 在上述规范的基础上，单因素调变一个参数如电压、电流等，固定其他参数，观察其对电弧稳 定性的影响，观察其对焊缝成形的影响。 （四）焊缝成形的测定 将所焊焊缝进行编号，用卡尺量出每条焊缝的B、a，每条焊缝测量三次，取平均值。 五、实验报告要求 1、分析各主要参数对短路电弧稳定性的影响。 2、分析各主要参数对焊缝成形的影响。 表 3-2 实验数据记录 序号 焊接电流 (A) 焊接电压 （V） 飞溅稳定性 气体流量 L/min 焊接速度 m/min 熔宽余高