電焊工操作技術要領圖解

本書重點介紹了當前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用的焊條電弧焊技術，主要內(nèi)容包括焊接工藝基礎知識、焊接操作原理、焊接缺陷等相關知識，以及操作訓練題和自測評分表，扼要地介紹了未來推廣普及的手工氣體保護焊焊接操作要領、手工氣割的基本操作方法和步驟。本書圖文并茂，形象逼真，通俗易懂，言簡意賅，在眾多焊接書籍中獨具特色。它將成為廣大焊接技術愛好者的良師益友，也可作為各類焊接培訓機構(gòu)的參考書和教學用書。

隨著工業(yè)技術的發(fā)展和改革開放的不斷深入，我國城鄉(xiāng)建設急需大量的技能人才，職業(yè)技能培訓是提高勞動者素質(zhì)、增強勞動者就業(yè)能力的有效措施。為滿足廣大青年學習技術、掌握操作技能的要求，以及社會力量辦學單位和農(nóng)村舉辦短期職業(yè)培訓班的需求，特別是滿足下崗職工轉(zhuǎn)崗和農(nóng)民工進城務工的需求，我們組織編寫了這套淺顯易懂、圖文并茂的培訓教材。

本套培訓教材本著以職業(yè)活動為導向，以職業(yè)技能為中心的指導思想，以國家勞動和社會保障部頒布的職業(yè)資格鑒定標準中的初級（國家資格5級）內(nèi)容為主，涉及少量的中級（國家資格4級）內(nèi)容，以實用、夠用的原則，突出技能操作，以圖解的形式，配以簡明的文字來說明具體的操作過程與操作工藝，有很強的針對性和實用性，克服了傳統(tǒng)培訓教材中理論內(nèi)容偏深、偏多、抽象的弊端，增添了“四新”知識，突出了理論與實踐的結(jié)合。讓學員既學到真本事，又可應對技能鑒定考試，體現(xiàn)了科學性和實用性。

本套培訓教材介紹的內(nèi)容是從業(yè)者應掌握的基本知識和基本操作技能，書中提供的典型實例都是成熟的操作工藝，便于學習者模仿和借鑒，減少了學習的彎路，使其能更方便、更好地運用到實際生產(chǎn)中去，是學習者從業(yè)和就業(yè)的良師益友。

本套培訓教材在編寫過程中，參考了國內(nèi)外有關著作和研究成果，邀請了部分技術高超、技藝精湛的高技能人才進行示范操作，在此謹向有關參考資料的作者、參與示范操作的人員以及幫助出版的有關人員、單位表示最誠摯的謝意。

本書參加編寫的人員有：胡玉文第二章中的第四節(jié)一、二，第六節(jié)部分，第八、九、十、十一節(jié)，第四章；郭新照第二章中的第一、二、三節(jié)，第四節(jié)中的三、四、五，第五節(jié)，第六節(jié)部分，第七節(jié)；張云燕第一章，第三章，第五章；王利繪圖；劉玉強照相；張增國、范鵬章為本書主審。

由于編者水平有限，編寫時間倉促，疏漏不當之處在所難免，敬請專家和讀者朋友批評指正。

                                                                                                                                          編者

●第一章 焊接基礎

【學習要求】

1、了解焊接的分類及特點；掌握焊條電弧焊的特點。

2、理解焊接電弧的構(gòu)造、溫度分布；掌握焊接電源的極性及應用。

3、了解藥皮的作用、類型，常用焊條型號的含義；掌握酸性、堿性焊條的性能及工藝特點。

4、掌握焊接接頭和焊接位置的基本形式。

5、掌握焊接工藝參數(shù)的選擇方法。

6、了解焊接殘余變形的基本形式及焊接結(jié)構(gòu)的合理設計方法。

7、掌握焊條電弧焊常用弧焊設備的種類、使用及維護。

8、了解常用工具的使用方法。

第一節(jié) 焊接工藝知識

一、焊接的概念及分類

焊接就是通過加熱或加壓，或兩者并用，用或不用填充材料，使焊件達到原子結(jié)合的一種加工工藝方法。

焊接與其它連接方法相比較具有節(jié)省金屬材料、減輕結(jié)構(gòu)重量、簡化加工與裝配工序、接頭的致密性好、能承受高壓、易實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率和質(zhì)量、改善勞動條件等一系列特點。

目前常用的焊接方法分類如圖（1-1）。

焊條電弧焊是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法（又稱稱手工電弧焊）。操作時，焊條和焊件分別作為兩個電極，利用焊條與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱量來熔化焊件金屬，冷卻后形成焊縫（圖1-2）。焊條電弧焊是一種發(fā)展比較早的電弧焊方法，目前仍然是應用最廣泛的一種焊接方法。其特點是：設備簡單、維護方便、成本低；工藝靈活、適應性強；對焊件的裝配要求較低；勞動強度高、生產(chǎn)效率低。

1、焊接電弧的構(gòu)造：焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成（圖1-4）。

（1）陰極區(qū)：陰極區(qū)是從陰極表面起靠近陰極的地方，區(qū)域很窄。陰極區(qū)主要是向弧柱區(qū)提供電子流和接受弧柱區(qū)送來的正離子流，陰極區(qū)溫度一般達2130°－3230°，放出熱量占焊接總熱量的36%左右。

（2）陽極區(qū)：陽極區(qū)是從陽極表面起靠近陽極的地方，區(qū)域較陰極區(qū)寬。陽極區(qū)主要是接受弧柱區(qū)流過來的電子流和向弧柱區(qū)提供正離子流，陽極區(qū)溫度一般達2330～3980℃，放出熱量占焊接總熱量的43%左右。

（3）弧柱區(qū)：弧柱區(qū)是在陰極區(qū)和陽極區(qū)中間的區(qū)域，弧柱區(qū)的長度占電弧長度的絕大部分?；≈鶇^(qū)起著電子流和正離子流的導電通路的作用，弧柱區(qū)的中心溫度可達5730～7730℃，放出熱量占焊接總熱量的21％左右。

2、焊接電源的極性及應用：因電弧溫度有差異，當焊件與焊鉗的正、負極接法不同時，其溫度也不相同。在使用直流弧焊電源時，應考慮選擇電源的極性問題，以保證電弧穩(wěn)定燃燒和焊接質(zhì)量。

四、焊條

焊條是涂有藥皮的供焊條電弧焊使用的熔化電極（圖1-6、圖1-7）。

壓涂在焊芯表面上的涂料層稱藥皮；焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊條端部未涂藥皮的焊芯部分長為10－35mm ，是焊條夾持端，供焊鉗夾持并利于導電。在焊條前端藥皮有45°左右傾角，將焊芯金屬露出，便于引弧。常用的焊條直徑有Ф2.5mm、Ф3.2mm、Ф4.0mm三種。

1、焊芯：焊接時焊芯有兩個作用：一是傳導焊接電流，產(chǎn)生電弧把電能轉(zhuǎn)化成熱能；二是焊芯本身熔化，作為填充金屬與液體的母材金屬熔合形成焊縫，同時起調(diào)整焊縫中合金元素成分的作用。焊條電弧焊時，焊芯金屬約占整個焊縫金屬的50%～70% 。

2、焊條藥皮：焊條藥皮具有氣保護、渣保護、冶金處理滲合金、改善焊接工藝性能等作用。常用的焊條藥皮類型是鈦鈣型和低氫鈉型。焊接生產(chǎn)中經(jīng)常使用的E4303焊條，其藥皮是鈦鈣型，E5015焊條的藥皮是低氫鈉型。

3、◎焊條的分類：按焊條藥皮熔化后的熔渣性質(zhì)，焊條分酸性焊條和堿性焊條兩大類。一般金屬材料的焊接主要選用酸性焊條。酸性焊條引弧容易，電弧穩(wěn)定，可用交直流電源焊接，脫渣性好，對鐵銹、油污、水分等不敏感。焊接時飛濺小，煙塵較少。焊縫金屬機械性能一般，其主要適用于對焊縫連接要求不高的低碳鋼板。堿性焊條電弧的穩(wěn)定性較差，只能采用直流電源焊接，脫渣性較差，焊接時飛濺較大，煙塵較多。焊縫金屬的塑性、沖擊韌性和抗裂性能較好，其一般用于對焊接質(zhì)量要求較高的金屬材料。

4、常用焊條型號的含義：

一根焊條應盡量一次焊完，避免焊縫接頭過多而降低質(zhì)量。

焊條殘頭有藥皮部分的長度一般應小于20mm，以免浪費焊條。

焊條必須在干燥、通風良好的室內(nèi)倉庫中存放。焊條應離地存放在架子上，離地面距離不小于300mm，嚴防焊條受潮。

五、焊接接頭

采用焊接的方法連接的接頭稱為焊接接頭。它包括焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)三部分。焊縫尺寸的表示方法(如圖1-8)。

六、焊接位置

焊接時，焊件接縫所處的空間位置稱為焊接位置。焊接位置分為平焊位置、橫焊位置、立焊位置、仰焊位置四種形式（圖1-10）。

坡口的作用是為了保證焊縫根部焊透，保證焊接質(zhì)量和連接強度，同時調(diào)整基本金屬與填充金屬的比例。根據(jù)設計或工藝的需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽稱為坡口。

1、焊接接頭坡口的基本形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口四種。

（1）I形坡口：用于較薄鋼板的對接焊接，厚度在5～6mm以下的鋼板可以采用I形坡口（圖1-11）。

（2）V形坡口：形狀簡單，加工方便，是最常用的坡口形式。

常用于厚度在6～40mm工件的焊接（圖1-12）。

以上四種坡口只是基本的坡口形式，工作可根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)確定。

3、對坡口鈍邊和間隙的要求：留鈍邊的目的是防止燒穿，留根部間隙的目的是保證焊透。鈍邊和間隙的尺寸必須配合好，應根據(jù)焊縫位置、焊件厚度、坡口形式及操作方法進行合理選擇。

八、焊接工藝參數(shù)

焊接工藝參數(shù)（焊接規(guī)范）是為了保證焊接質(zhì)量而選取定的各個參數(shù)的總稱。焊條電弧焊的工藝參數(shù)通常包括焊條牌號、焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度和焊接層數(shù)等。焊接工藝參數(shù)選擇的正確與否，直接影響焊縫的形狀、尺寸、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是焊接工作應該注意的首要問題。

1、焊條直徑的選擇：焊條直徑主要根據(jù)焊件厚度、焊接位置、接頭形式、焊接層數(shù)等進行選擇。焊接位置不同時，選取焊條直徑也不同。平焊時，可選用直徑較大的焊條；立焊時，焊條直徑最大不超過Ф5mm；而仰焊、橫焊一般不超過Ф4mm。在進行多層焊時，為了保證根部焊透，第一層采用小直徑焊條進行打底，以后各層根據(jù)板厚情況選用較大直徑焊條。對于根部不要求完全焊透的搭接接頭、T形接頭，可以選用大直徑的焊條，以提高生產(chǎn)效率。

2、焊接電流的選擇：焊接時流經(jīng)焊接回路的電流稱為焊接電流。焊接電流大時，飛濺和煙霧較大，焊條藥皮易發(fā)紅和脫落，且易產(chǎn)生咬邊、焊瘤、燒穿等缺陷；電流太小時，則引弧困難，電弧不穩(wěn)定，熔池溫度低，焊縫窄而高，熔合不好，易產(chǎn)生夾渣、未焊透、未熔合等缺陷（圖1-15）。焊接電流的選擇主要根據(jù)焊條直徑、焊接位置、焊接層數(shù)等進行選擇。

I＝（35—55）×d

式中：I為焊接電流（A）；d為焊條直徑（mm）。

（2）根據(jù)焊接位置選擇焊接電流：當焊接位置不同時，所用的焊接電流大小也不同。平焊時，由于運條和控制熔池中的熔化金屬都比較容易，可選用較大的焊接電流。立焊時，所用的焊接電流比平焊時小10%～15%；而橫焊、仰焊時，焊接電流比平焊時要減小15%～20%；使用堿性焊條時，比使用酸性焊條焊接的電流要減小10%。

（3）根據(jù)焊接層數(shù)選擇焊接電流：通常情況下，焊接打底焊道時，使用較小的焊接電流，有利于保證焊接質(zhì)量；焊接填充焊道時，通常采用較大的焊接電流；而蓋面焊接時，為了防止咬邊和獲得美觀的焊縫成形，使用適中的焊接電流。

3、電弧電壓的選擇：電弧兩端之間的電壓降即電弧電壓。當焊條和母材一定時，主要由電弧長度來確定。電弧長，則電弧電壓高；電弧短，則電弧電壓低。

焊接過程中為保證焊接質(zhì)量應該使用短弧焊接。所謂短弧，一般認為是焊條直徑的0.5～1.0倍。即

L=（0.5—1.0）d

式中：L為電弧長度（mm）；d為焊條直徑（mm）。

4、速度的選擇：焊接速度是指單位時間內(nèi)完成的焊縫長度。焊接速度可由焊工根據(jù)具體情況靈活掌握，以保證焊縫外形尺寸符合要求、熔合良好為原則。

5、焊接層數(shù)的選擇：中厚板焊接時，要開坡口，然后進行多層多道焊。采用多層焊和多層多道焊時，每層焊縫不宜過厚，一般每層焊縫的厚度不應大于4mm。

九、焊接應力與變形

由焊接熱過程引起的應力與變形就是焊接應力和焊接變形。焊接殘余變形按其變形的基本形式可分為縱向變形、橫向變形、彎曲變形、角變形、波浪變形、扭曲變形等（圖1-16）。

焊接殘余變形的根本原因是焊后焊縫的縱向和橫向應力。

焊接應力按其作用方向分縱向應力和橫向應力。

合量的設計方案是控制焊接殘余變形與應力的重要措施。焊接結(jié)構(gòu)在設計時要考慮以下方面：在保證結(jié)構(gòu)有足夠強度的前提下，盡量減小焊縫的數(shù)量和尺寸；對稱布置焊縫；必要時預先留出收縮余量；適當采用沖壓結(jié)構(gòu)，減少焊接結(jié)構(gòu)；將焊縫布置在最大工作應力之外；留出裝焊夾具的位置等。

第二節(jié) 常用設備及工具

一、電焊機

焊條電弧焊常用的電焊機有交流電焊機（弧焊變壓器）和直流電焊機（弧焊整流器）兩種。

ZX5-400型弧焊整流器的外形及接線如圖1-24、25。焊接電流的調(diào)節(jié)方法是借助調(diào)節(jié)面板上的焊接電流控制開關來進行。沿順時針轉(zhuǎn)動時，焊接電流增加；沿逆時針轉(zhuǎn)動時，焊接電流減小（圖1-26）。3、小型電焊機簡介：

（1）簡易弧焊變壓器，如圖1-27。其特點是輕巧緊湊，便于移動，價格低廉，可使用220V和380V兩種電壓，適用于維修等工作量較小的場合使用。

（2）BX6－140型（抽頭式）、BX1-160型（動鐵芯式）焊機，如圖1-28、29。其特點是外形美觀，輕巧緊湊，移動方圖便，價格較低，可使用220V和380V兩種電壓，適用于工作量不大的焊接加工及生產(chǎn)。

（3）BX1-180型（動鐵芯式）焊機，如圖1-30。其特點是功率較大，移動較方便，價格較低，可使用220V和380V兩種電壓，適用于工作量較大的焊接加工生產(chǎn)。

類似小型焊機的種類繁多，另外還有小型直流焊機，使用性能比交流焊機要好，但價格較高，建議根據(jù)實際情況選用。

二、電弧焊設備的正確使用

弧焊電源是供電設備，在使用過程中要注意操作者的安全，不要造成人身觸電事故，要注意到對弧焊電源的正常運行和維護保養(yǎng)，不應發(fā)生損壞弧焊電源的事故。為了正確地使用弧焊電源，應注意如下幾個方面： 1、應盡可能要放在通風良好、干燥、不靠近高溫和空氣粉塵多的地方。2、接線和安裝應由專門的電工負責，焊工不應自行動手。3、弧焊變壓器和弧焊整流器必須接地，以防機殼帶電。4、弧焊電源接入電網(wǎng)時，必須使兩者電壓相符合。5、啟動弧焊電源時，電焊鉗和焊件不能接觸，以防短路。6、應按照弧焊電源的額定焊接電流和負載持續(xù)率來使用，不要使弧焊電源因過載而被損壞。7、經(jīng)常保持焊接電纜與弧焊電源接線柱的接觸良好，要用專用接線鼻，注意緊固螺母（圖1-31），不得將線芯曲卷直接接在焊機上（圖1-32）。8、調(diào)節(jié)焊接電流和變換極性接法時，應在空載下進行。9、露天使用時，要防止灰塵和雨水侵入弧焊電源內(nèi)部。10、弧焊電源移動時不應受劇烈振動，以免影響工作性能。11、要保持弧焊電源的清潔，應定期清理內(nèi)部的灰塵。12、當弧焊電源發(fā)生故障時，應及時進行檢查和修理。13、工作完畢或臨時離開工作場地時，必須及時切斷弧焊電源。

三、常用工具簡介

1、焊鉗：焊鉗是用以夾持焊條并傳導電流以進行焊接的工具，焊鉗應能夾緊焊條，更換焊條方便，并且質(zhì)量輕，便于操作，安全性高。焊鉗構(gòu)造如圖1-33、34。

2、焊帽：焊帽是為了防止焊接時產(chǎn)生的飛濺、弧光及其它輻射對焊工面部及頸部損傷的一種遮蔽的工具。焊帽分手持式和頭盔式兩種（圖1-35）。焊帽上裝有用以遮蔽焊接有害光線的護光遮光鏡片，一般視力較好者，宜用色號大些和顏色深些的護目玻璃，以保護視力。為保護護目鏡片不被焊接時的飛濺損壞，可在外面加上兩片無色透明的防護白玻璃。3、磨光機（圖1-36）：用于磨削平面及除銹，如圖1-37。焊接前的坡口鈍邊磨削，如圖1-38。工件組對時，對較長的工件進行磨削，如圖1-39。焊點的清除、修改，如圖1-40、圖1-41。另外，還用于多層焊時層間缺陷的磨削和一些焊縫表面缺陷等的磨削工作等。

5、其它輔助工具：手錘、敲渣錘、鏨子、鋼絲刷、鋼卷尺、鋼板尺、角尺，主要用于對焊件的清理除銹、校正、裝配、清渣等（圖1-43）。

1、什么是焊接？焊接同其它連接方法相比較，具有什么優(yōu)點？

2、什么是焊條電弧焊？焊條電弧焊有什么特點？

3、焊接電弧有哪幾部分組成？各部分的溫度分布如何？

4、電弧電壓與電弧長度有何關系？

5、焊芯和焊條藥皮在焊接過程中各具有什么作用？

6、簡述酸性、堿性焊條的工藝性能特點。

7、解釋常用焊條E4303、E5015焊條型號的含義。

8、常用焊接接頭形式有哪些？焊接接頭有哪幾部分組成？

9、焊接位置分幾種？

10、開坡口的作用是什么？坡口有哪些基本形式？選擇坡口的原則是什么？

11、焊條電弧焊時如何選擇焊條？

12、焊條電弧焊時如何選擇焊接電流？根據(jù)實際經(jīng)驗如何判斷焊接電流的合適？

13、焊接殘余變形有幾種基本形式？

14、產(chǎn)生焊接殘余變形的根本原因是什么？

15、如何合量的設計焊接結(jié)構(gòu)以減少焊接殘余變形與應力？

16、BX1-315型、BX3－300型弧焊變壓器如何調(diào)節(jié)焊接電流？

17、ZX5-400型弧焊整流器如何調(diào)節(jié)焊接電流？ 20、如何正確使用弧焊電源？

19、焊條電弧焊的常用工具有哪些？各具有什么作用？