第1章　焊條電弧焊基本知識

1.1　焊條電弧焊的基礎知識

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到原子間結合，形成不可拆卸永久接頭的一種加工工藝方法。

焊接是制造業不可缺少的手段之一，不僅可以用于各類金屬的連接，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。

焊接結構早已幾乎取代了鉚接結構，焊接結構已部分代替鑄、鍛結構。近年來興起的以焊接熔敷方法直接制造某些特殊零件，進一步拓寬了焊接的應用領域。

焊接是鋼鐵材料的“裁縫”，在非鐵材料的應用遠小于鋼鐵材料。焊接的主要服務對象是鋼鐵材料的連接。全世界40％～50％的鋼鐵材料須經過焊接加工環節形成產品。

1-2　常用的焊接方法分為哪幾類？

金屬的焊接，按其工藝過程的特點分有熔焊、壓焊和釬焊三大類。

①熔焊　焊接過程中，將待焊處的金屬母材局部加熱至熔化狀態，不施加壓力完成焊接的方法。金屬材料的熔焊需要滿足兩個基本條件：一是有一個能量集中、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措施。常見的熔焊方法有：電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等。

②壓焊　焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法稱為壓焊。壓焊的主要特征是必須對焊件局部加壓（或同時加熱），使焊件待焊表面產生塑形變形。在這個過程，待焊工件表面的油污、銹蝕物或氧化物被擠碎或清除，從而呈現純凈的表面，為被焊表面形成原子或分子之間的結合或擴散創造條件。常用的壓焊方法有電阻焊（對焊、點焊、縫焊）、摩擦焊、旋轉電弧焊、超聲波焊等。

③釬焊　焊接過程中，采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于母材熔點的溫度，利用液態釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現連接焊件的方法稱為釬焊。常用的釬焊方法有火焰釬焊、感應釬焊、爐中釬焊、鹽浴釬焊和真空釬焊等。

1-3　何謂電弧焊？其應用范圍如何？

電弧焊是利用電弧放電（俗稱電弧燃燒）所產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程。電弧焊主要用于熔化焊，用于釬焊的則稱電弧釬焊。

電弧焊可應用于絕大部分金屬材料的焊接，在焊接生產中占主導地位，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生的電弧熱熔化母材進行電弧焊的焊接方法，俗稱手工電弧焊。焊條電弧焊的符號標記為“E”，數字標記為“111”。

1-5　試述焊條電弧焊的工藝原理？

焊接時，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，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，熔池液態金屬逐步冷卻結晶，形成焊縫連接焊件的一種電弧焊方法，其焊接過程基本原理如圖1-1所示。由圖可知，焊條藥皮在電弧高溫作用下燃燒，產生保護氣體，形成熔渣，保護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。焊條藥皮熔化過程中，還對熔化金屬具有脫氧作用，使之形成致密的焊縫金屬。此外，焊條藥皮通過冶金反應對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點？

①適應性強，使用面廣　適用于大多數工業用金屬和合金的焊接。

②方便靈活，可達性強　焊條電弧焊適用于焊接單件或小批量的產品，短的和不規則的、空間任意位置的焊縫。

③設備簡單，維護方便　與其他熔焊方法相比，焊條電弧焊設備簡單，價格相對便宜，并且輕便，很少需要輔助設備（如氣路、水路系統、送絲機構、軌道及夾持系統等）。

④不需要輔助氣體防護　焊條不但能提供填充金屬，而且在焊接過程中能夠產生保護熔池和熔滴的保護氣體，且具有較強的抗風能力。

⑤可達到滿意的焊接質量　與氧乙炔焊相比，具有電弧溫度高、焊速快、熱影響區范圍小、接頭組織狀態和力學性能較優等優點。與埋弧焊相比，具有焊接熱輸入小，接頭力學性能、尤其是塑性有所改善的優點。與氣體保護焊相比，受氣流干擾的影響較小。

1-7　焊條電弧焊具有哪些缺點？

①對焊工操作技術要求高　焊條電弧焊的焊接質量，除靠選用合適的焊條、焊接工藝參數和焊接設備外，主要靠焊工的操作技術和經驗保證，焊接質量在一定程度上決定于焊工操作技術。

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

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

1-8　焊條電弧焊應用在哪些場合？

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；能焊但可能需要預熱、后熱或兩者兼用的金屬有鑄鐵、高強鋼、淬火鋼等；不能焊的金屬有低熔點金屬（如Zn、Pb、Sn及其合金）及難熔金屬（如Ti、Nb、Zr等）。

③最適合的產品結構和生產性質：結構復雜的產品、具有各種空間位置、不易實現機械化或自動化焊接的焊縫；單件或小批量的焊接產品及安裝或修理部門。