焊条电弧焊技术的特点与发展

焊条电弧焊技术

姓名：胡晓波 学号：0741126065指导老师：孙宝寿

宁波大学科学技术学院

摘要：焊接技术是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术。随着科学技术的发展，焊接技术越来越受到各行各业的密切关注，并广泛应用于机械、冶金、建筑、桥梁、船舶、汽车、电力、电子、锅炉和压力容器、航空航天、军工和军事装备等产业部门。特别是焊条电弧焊技术，由于使用上非常灵活，无论是在焊接车间内，还是在野外施工现场，应用都非常普遍。

关键词：焊接电弧 电弧组成 焊条 原则 电焊过程 趋势

Abstract: Welding technology is indispensable in modern industrial production, advanced manufacturing

technology. With the development of science and technology, welding technology, more and more close attention to all walks of life, and is widely used in machinery, metallurgy, architecture, bridges, ships, automobiles,

electricity, electronics, boilers and pressure vessels, aerospace, military and military equipment and other industrial sectors. Particular electrode arc welding technology, the use of very flexible, both in the welding workshop, or in the field of construction site, applications are very common.

Keywords: principle of the welding arc welding arc welding process trend component

一、焊接电弧

焊接电弧是指由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。实际上，电弧是在一定条件下电荷通过两级检的气体空间的一种导电过程。当焊条的一端与焊件接触时，通常情况下气体是不导电的，焊接引弧时，焊条和焊件瞬间接触形成造成短路，产生高温，使相接触的金属很快熔化并产生金属蒸汽。当焊条迅速提起2-4mm时，在电场的作用下，热的金属发射大量的电子，电子碰撞气体使之电离，正 负离子和电子分别奔向二级，在它们运动过程中和到达两极时不断碰撞和复合，使动能变为热能，产生了大量的光和热。其宏观表现是强烈而持久的放电现象，即电弧。 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。

1）阴极区：在阴极的端部，是向外发射电子的部分。发射电子需消耗一定的能量，因此阴极区产生的热量不多，放出热量占电弧总热量的36%左右。其平均温度为2400K。

2）阳极区：在阳极的端部，是接收电子的部分。由于阳极受电子轰击和吸入电子，获得很大能量，因此阳极区的温度和放出的热量比阴极高些，约占电弧总热量的43%左右。平均温度为2600K。

3）弧柱区：位于阳极区和阴极区之间的气体空间区域，长度相当于整个电弧长度。它由电子、正负离子组成，产生的热量约占电弧总热量的21%左右。但弧柱中心温度高达6000 到8000K。

焊接电弧的极性及应用：由于直流电焊时，焊接电弧正、负极上热量不同，所以采用直流电源时有正接和反接之分。所谓正接是指焊条接电源负极，焊件接电源正极，此时焊件获得热量多，温度高，熔池深，易焊透，适于焊厚件；所谓反接是指焊条接电源正极，焊件接电源负极，此时焊件获得热量少，温度低，熔池浅，不易焊透，适于焊薄件。如果焊接时使用交流电焊设备，由于电弧极性瞬时交替变化，所以两极加热一样，两极温度也基本一样，不存在正接和反接的问题。

引弧的示意图；1：焊条 2：焊件 3:阴极区 4: 阳极区 5：弧柱

二、焊条

焊条是在金属焊芯外将涂料均匀、向心地压涂在焊芯上。焊芯即焊条的金属芯，为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质（如硫、磷等)的含量，应有严格的限制，优于母材。在焊接过程中焊条作为电极形成电弧，并在电弧热的作用下熔化、过渡到熔池中，形成焊缝金属。因此焊条必须具备以下特点：引弧容易、对熔化金属有良好的保护作用、便于形成合乎要求的焊缝。所以，它的组成不仅有作为填充金属主要来源的焊芯，而且还有作为引弧、稳弧等作用的药皮。焊芯焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯，焊芯是组成焊缝金属的主要材料。它的主要作用是导电、产生电弧和维持电弧燃烧，并作为填充金属与母材熔合成一体，组成焊缝。为了保证焊缝质量，焊芯必须由专门生产的金属丝制成，这种金属丝称为焊丝，它具有一定的直径和

长度，焊芯的直径称为焊条直径，焊芯的长度即焊条长度

。

焊条的结构组成图

三、焊条的选用原则

1）低碳钢和低合金钢构件，一般要求焊缝金属与母材等强度。因此可根据钢材的强度等级来选用相应的焊条。

2)同一强度等级酸性焊条与碱性焊条的选定，应依据焊件结构形状（简单或复杂）、钢板厚度、载荷性质（静载或动载）和钢材的抗裂性能而定。

3）低碳钢与低合金钢焊接，可按异种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。

4)铸钢件的含碳量一般比较高，而且厚度大，形状复杂，容易产生焊接裂纹。一般应选用碱性焊条，并采取相应的工艺措施进行焊接。

5)焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条，以保证焊缝的主要化学成分和性能与母材相同。

四、焊接过程

首先将工件和焊钳分别接到电焊机的二个

电极上，并用焊钳加持焊条。焊接时，将焊条与工件瞬时接触，然后将焊条提到一点的距离（2到4mm），于是在焊条端部与工件之间便产生了明亮的电弧。电弧热将工件接头和焊条熔化形成熔池。焊条上的药皮熔化或燃烧，产生大量的气体和液态熔渣，可有效地防止空气侵入熔池，对熔池金属起保护作用。当焊条不短持续向前移动时，焊条与焊件之间不短的产生心、新的熔池，旧熔池则不短冷却凝固，从而形成连续不断的焊缝。是工件牢

固地链接在一起。

五、现代焊接技术发展的重要特点

现代焊接诞生至今仅百余年，充分显示出生命力，二十世纪来，尤其是近二三十年，科学技术以空前速度向前发展。如等离子物理、电子束、红外线、真空、超声、声学乃至计算机技术、微电严技术、自动控制技术、材料科学与工程断裂力学、检测技术等许多观代科学技术的新成就。都在焊接上获得应用。奠定了焊接技术发展的基础。增强了焊接技术本身的能力。扩大了焊接技术的内涵和外延。因而焊接作为一门科学技术，无论在理论上、应用上都在日新月异地发展。现代科学技术的新成就已日益渗透到焊接科学枝术领域，促进了现代焊接技术发展的—个重要特点。焊接技术已经在能源、交通、化工、炼油、冶金、建筑、压力容器、机械，电子、航天、航空等几乎所有的民用和军用工程和制造领域都得到广泛的应用。在一些部门中，焊接占有相当重要的地位。在很大程度上对工业发展速度和产品质量起到重要的甚至关键性的作用。从某种意义上讲，工业先进的国家莫不以焊接技术先进作为其现代化的显著标志之一。焊接技术在国民经济中日益重要的作用，也是当代焊接技术发展的—个重要特点。

参考文献

【1】周继烈 姚建华 机械制造工程实训 科技出版社，2008 78

【2】机械工程师手册编委会 机械工程师手册第三版 机械工业出版社

【3】张文明 《焊条焊接技术》 辽宁科学技术出版社

【4】王英杰 《金属工艺学》机械工业出版社2008年06月

【5】 《现代焊接》 2007年第一期

致谢