(一)、焊接電弧
電弧是兩帶電導體之間持久而強烈的氣體放電現象。
1.電弧的形成
(1)焊條與工件接觸短路
短路時,電流密集的自動焊接個別接觸點被電阻熱Q=I2Rt所加熱,極小的氣隙的電場強度很高。
結果:①少量電子逸出。②個別接觸點被加熱、熔化,甚至蒸發、汽化。③出現很多低電離電位的金屬蒸汽。
(2)提起焊條保持恰當距離
在熱激發和強電場作用下,負極發射電子並作高速定向運動,撞擊中性分子和原子使之激發或電離。
結果:氣隙間的氣體迅速電離,在撞擊、激發和正負帶電電離子切割機粒子複合中,其能量轉換,發出光和熱。
2.電弧的構造與溫度分布
電弧由三部分構成,即陰極區(一般為焊條端雷射追蹤面的白亮斑點)、陽極區(工件上對應焊條端部的溶池中的薄亮區)和弧柱區(為兩電極間空氣隙)。
3、電弧穩定燃燒的條件
(1)應有符合焊接電弧電特性要求的電源
①當電流過小時,氣隙間氣體電離不充分,電弧電阻大,要求較高的電弧電壓,方能維持必需的電離程度。
②隨著電流增大,氣體電離程度增加,導電能力增加,電弧電阻減小,電弧電壓降低。但當降低到一定程度後,為了維持必要的電場強度,保證電子的發射與帶電粒子的運動能量,電壓須不隨電流增大而變化。
(2)做好清理工作,選用合適藥皮的焊條。
(3)防止偏吹。
(4)電極的極性
在焊接中,采用直流電焊機時,有正接和反接兩種方法。而大量使用的是交流電弧焊設備,電極的極性頻繁交變,不存在極性問題,
①正接——焊件接電源正極,焊條接負極。一般焊接作業均采用正接法。
②反接——焊件接電源負極,焊條接正極。一般焊接薄板時,為了防止燒穿,采用反接法進行焊接作業。
(二)、焊條電弧焊的焊接過程
1.焊接過程
2.焊條電弧焊加熱特點
(1)加熱溫度高,而且使局部加熱。焊縫附近金屬受熱極不均勻,可能造成工件變形、產生殘餘應力以及組織轉變與性能變化的不均勻。
(2)加熱速度快(1500度/秒),溫度分布不均勻,可能出現在熱處理中不應出現的組織和缺陷。
(3)熱源是移動的,加熱和冷卻的區域不斷變化。
(三)、電弧焊的冶金特點
(1)反應區溫度高,使合金元素強烈蒸發和氧化燒損。
(2)金屬熔池體積小,處於液態的時間很短,導致化學成分均勻,氣體和雜質來不及浮出而易產生氣孔和夾渣等缺陷。
(四)、焊條
1.焊條的組成手弧焊焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。
(1)焊芯
①作為電弧焊的一個電極,與焊件之間導電形成電弧;
②在焊接過程中不斷熔化,並過渡到移動的熔池中,與熔化的母材共同結晶形成焊縫;
(2)焊條藥皮
①藥皮的作用
a)對熔池造成有效的氣渣聯合保護;
b)使熔池內金屬液脫氧、脫硫以及向熔池金屬中滲合金,提高焊縫的力學性能;
c)起穩弧作用,以改善焊接的工藝性。
②藥皮的組成
a)穩弧劑:主要使用易於電離的鉀、鈉、鈣的化合物。
b)造渣劑:形成熔渣覆蓋在熔池表面,不讓大氣侵入熔池,且起冶金作用。
c)造氣劑:分解出CO和H2等氣體包圍在電弧和熔焊接設備池周圍,起到隔絕大氣、保護熔滴和熔池的作用。
d)脫氧劑:主要應用錳鐵、矽鐵、鈦鐵、鋁鐵和石墨等,脫去熔池中的氧。
e)合金劑:主要應用錳鐵、矽鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵和鎢鐵等鐵合金。
f)粘結劑:常用鉀、鈉水玻璃。
(3)焊條藥皮的種類
①酸性焊條——藥皮中含有多量酸性氧化物,如SiO2、TiO2、Fe2O3等。
②堿性焊條——藥皮中含有多量堿性氧化物,如CaO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。
2.焊條的種類
焊條共分為十大類,即結構鋼焊條、低溫鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、不鏽鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條和特殊用途焊條。
3.焊條的選用原則
(1)選擇與母材化學成分相同或相近的焊條
(2)選擇與母材等強度的焊條
(3)根據結構的使用條件選擇焊條藥皮的類型
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