第1章　焊條電弧焊基本知識(shí)

1.1　焊條電弧焊的基礎(chǔ)知識(shí)

1-1　試述焊接的定義及其作用？

焊接是用加熱或加壓，或加熱又加壓的方法，在使用或不使用填充金屬的情況下，使兩塊焊件連接在一起達(dá)到原子間結(jié)合，形成不可拆卸永久接頭的一種加工工藝方法。

焊接是制造業(yè)不可缺少的手段之一，不僅可以用于各類(lèi)金屬的連接，以及部分金屬材料與非金屬材料之間的連接，而且還可以用于陶瓷、工程塑料、云母、石墨、玻璃等非金屬材料的連接。

焊接結(jié)構(gòu)早已幾乎取代了鉚接結(jié)構(gòu)，焊接結(jié)構(gòu)已部分代替鑄、鍛結(jié)構(gòu)。近年來(lái)興起的以焊接熔敷方法直接制造某些特殊零件，進(jìn)一步拓寬了焊接的應(yīng)用領(lǐng)域。

焊接是鋼鐵材料的“裁縫”，在非鐵材料的應(yīng)用遠(yuǎn)小于鋼鐵材料。焊接的主要服務(wù)對(duì)象是鋼鐵材料的連接。全世界40％～50％的鋼鐵材料須經(jīng)過(guò)焊接加工環(huán)節(jié)形成產(chǎn)品。

1-2　常用的焊接方法分為哪幾類(lèi)？

金屬的焊接，按其工藝過(guò)程的特點(diǎn)分有熔焊、壓焊和釬焊三大類(lèi)。

①熔焊　焊接過(guò)程中，將待焊處的金屬母材局部加熱至熔化狀態(tài)，不施加壓力完成焊接的方法。金屬材料的熔焊需要滿(mǎn)足兩個(gè)基本條件：一是有一個(gè)能量集中、溫度足夠高的加熱熱源；二是必須采取有效的隔離空氣，防止空氣侵入熔化金屬的保護(hù)措施。常見(jiàn)的熔焊方法有：電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等。

②壓焊　焊接過(guò)程中，必須對(duì)焊件施加壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法稱(chēng)為壓焊。壓焊的主要特征是必須對(duì)焊件局部加壓（或同時(shí)加熱），使焊件待焊表面產(chǎn)生塑形變形。在這個(gè)過(guò)程，待焊工件表面的油污、銹蝕物或氧化物被擠碎或清除，從而呈現(xiàn)純凈的表面，為被焊表面形成原子或分子之間的結(jié)合或擴(kuò)散創(chuàng)造條件。常用的壓焊方法有電阻焊（對(duì)焊、點(diǎn)焊、縫焊）、摩擦焊、旋轉(zhuǎn)電弧焊、超聲波焊等。

③釬焊　焊接過(guò)程中，采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法稱(chēng)為釬焊。常用的釬焊方法有火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊、鹽浴釬焊和真空釬焊等。

1-3　何謂電弧焊？其應(yīng)用范圍如何？

電弧焊是利用電弧放電（俗稱(chēng)電弧燃燒）所產(chǎn)生的熱量將焊接材料與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫，從而獲得牢固接頭的焊接過(guò)程。電弧焊主要用于熔化焊，用于釬焊的則稱(chēng)電弧釬焊。

電弧焊可應(yīng)用于絕大部分金屬材料的焊接，在焊接生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，是目前使用最廣的一種焊接方法。

1-4　何謂焊條電弧焊？

焊條電弧焊是以手工操縱焊條，利用焊條和工件之間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材進(jìn)行電弧焊的焊接方法，俗稱(chēng)手工電弧焊。焊條電弧焊的符號(hào)標(biāo)記為“E”，數(shù)字標(biāo)記為“111”。

1-5　試述焊條電弧焊的工藝原理？

焊接時(shí)，將焊條與工件接觸短路后立即提起焊條，引燃電弧。電弧的高溫將焊條和工件局部加熱到熔化狀態(tài)，焊條端部熔化后的熔滴和局部熔化的母材融合在一起形成熔池。隨著電弧向前移動(dòng)，熔池液態(tài)金屬逐步冷卻結(jié)晶，形成焊縫連接焊件的一種電弧焊方法，其焊接過(guò)程基本原理如圖1-1所示。由圖可知，焊條藥皮在電弧高溫作用下燃燒，產(chǎn)生保護(hù)氣體，形成熔渣，保護(hù)熔池和凝固的焊縫金屬不受大氣污染。所形成的熔渣有助于改善焊縫成形，形成平整光滑的焊縫表面。焊條藥皮熔化過(guò)程中，還對(duì)熔化金屬具有脫氧作用，使之形成致密的焊縫金屬。此外，焊條藥皮通過(guò)冶金反應(yīng)對(duì)焊縫金屬還具有滲合金的作用。

1-6　焊條電弧焊具有哪些優(yōu)點(diǎn)？

①適應(yīng)性強(qiáng)，使用面廣　適用于大多數(shù)工業(yè)用金屬和合金的焊接。

②方便靈活，可達(dá)性強(qiáng)　焊條電弧焊適用于焊接單件或小批量的產(chǎn)品，短的和不規(guī)則的、空間任意位置的焊縫。

③設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便　與其他熔焊方法相比，焊條電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)便宜，并且輕便，很少需要輔助設(shè)備（如氣路、水路系統(tǒng)、送絲機(jī)構(gòu)、軌道及夾持系統(tǒng)等）。

④不需要輔助氣體防護(hù)　焊條不但能提供填充金屬，而且在焊接過(guò)程中能夠產(chǎn)生保護(hù)熔池和熔滴的保護(hù)氣體，且具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力。

⑤可達(dá)到滿(mǎn)意的焊接質(zhì)量　與氧乙炔焊相比，具有電弧溫度高、焊速快、熱影響區(qū)范圍小、接頭組織狀態(tài)和力學(xué)性能較優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)。與埋弧焊相比，具有焊接熱輸入小，接頭力學(xué)性能、尤其是塑性有所改善的優(yōu)點(diǎn)。與氣體保護(hù)焊相比，受氣流干擾的影響較小。

1-7　焊條電弧焊具有哪些缺點(diǎn)？

①對(duì)焊工操作技術(shù)要求高　焊條電弧焊的焊接質(zhì)量，除靠選用合適的焊條、焊接工藝參數(shù)和焊接設(shè)備外，主要靠焊工的操作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)保證，焊接質(zhì)量在一定程度上決定于焊工操作技術(shù)。

②生產(chǎn)效率低和勞動(dòng)條件差　主要靠焊工手工操作，并且焊接工藝參數(shù)選擇范圍小，而且要經(jīng)常更換焊條，并殘留下一截焊條頭而未被充分利用，焊后需清渣等，生產(chǎn)效率低。焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度大，且焊工始終處于高溫烘烤和有毒的煙塵環(huán)境中，勞動(dòng)條件差。

③不適于特殊金屬和薄板的焊接　對(duì)于活潑金屬（如鈦、鋯等）和難熔金屬（如鉬、鉭等），由于保護(hù)作用不足難以防止這些金屬的氧化，焊接質(zhì)量達(dá)不到要求。對(duì)于低熔點(diǎn)金屬，如鉛、錫、鋅及其合金等，由于電弧的溫度高，焊接質(zhì)量也很差。對(duì)于壁厚小于1mm的工件，焊接時(shí)易燒穿，因此焊條電弧焊也不適合。

1-8　焊條電弧焊應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？

①可焊工件厚度范圍：鋼板厚度≥1mm，1mm以下的薄板不適合焊條電弧焊。

②可焊金屬范圍：能焊的金屬有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼、銅及其合金；能焊但可能需要預(yù)熱、后熱或兩者兼用的金屬有鑄鐵、高強(qiáng)鋼、淬火鋼等；不能焊的金屬有低熔點(diǎn)金屬（如Zn、Pb、Sn及其合金）及難熔金屬（如Ti、Nb、Zr等）。

③最適合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)性質(zhì)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品、具有各種空間位置、不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化焊接的焊縫；單件或小批量的焊接產(chǎn)品及安裝或修理部門(mén)。