3.3　焊條電弧焊設備及工具

焊條電弧焊主要是由電弧焊機及一些焊接工具等組成的。

3.3.1　焊條電弧焊的設備

電弧焊機（簡稱電焊機）是手工電弧焊用的主要設備，按焊接電源的不同，分為直流弧焊機（簡稱直流焊機）和交流弧焊機（簡稱交流焊機）兩大類；按供給的焊頭數(shù)，可分為單頭焊機和多頭焊機；按焊機結構的不同，又可分為旋轉式直流焊機、交流焊機、硅整流焊機等。目前，使用最廣泛的電焊機主要有以下類型。

（1）直流弧焊機

直流弧焊機有旋轉式和整流式兩種形式。直流弧焊機具有引弧容易、電弧穩(wěn)定、穿透力強、飛濺少等優(yōu)點。旋轉式直流弧焊機，由焊接發(fā)電機和三相感應電動機組成。感應電動機以電能作為動力，驅動焊接發(fā)電機，獲得焊接電流。整流式弧焊機由于沒有旋轉部分，因而還具有噪聲小、空載能耗小、效率高、成本低、制造和維護容易等優(yōu)點，故應用廣泛。整流式弧焊機按其調節(jié)裝置作用原理不同可分為硅整流式弧焊機、晶閘管整流式弧焊機等。

硅整流式弧焊機由焊接變壓器、整流器和轉換開關等組成。焊接時，通過焊接變壓器將高壓交流電變?yōu)楹附铀璧牡蛪弘姡倮霉枵髌鲗⒔涣麟娮優(yōu)橹绷麟姡┖附佑谩Ｈ鏩XG1-250和ZXG1-400型弧焊機屬于動圈式硅整流式弧焊機，電焊機型號的最后數(shù)字250及400表示該型號焊機的額定焊接電流分別為250A及400A。該類焊機的焊接電流調節(jié)分為粗調和細調，粗調是旋轉轉換開關，通過改變焊接變壓器一次、二次繞組的串、并聯(lián)來實現(xiàn)的；細調借助于手柄、旋轉螺桿帶動二次繞組上下移動，以改變焊接變壓器一次、二次繞組耦合間距來改變焊接電流的大小。

晶閘管整流式弧焊機主要由焊接變壓器、晶閘管整流器、控制和調節(jié)系統(tǒng)等組成。晶閘管整流式弧焊機是利用晶閘管的整流特點來獲得弧焊機所需要的外特性的，它具有良好的網(wǎng)絡補償效果，外特性及動特性容易控制，且電弧穩(wěn)定、噪聲小、空載損耗小、體積小、重量輕、成本低、功率因數(shù)高、省電，以及調節(jié)性能好和便于實現(xiàn)自動化焊接的優(yōu)點，所以目前使用越來越普遍。圖3-25為ZX5-400型晶閘管式弧焊機外形圖，型號中的最后數(shù)字400表示該整流器額定焊接電流為400A。使用時先按下啟動按鈕，待其正常運行后，旋轉電位調節(jié)旋鈕，將焊接電流調至所需要的數(shù)值，即可進行正常的焊接。

（2）交流弧焊機

交流弧焊機是一種具有陡降外特性的降壓變壓器，采用交流電焊接，雖然電弧穩(wěn)定性差，但由于其結構簡單、制造方便、成本低廉、使用可靠和維修方便等優(yōu)點，因而應用普遍，為焊接低碳鋼焊件最常用的焊接設備。由于交流弧焊機所得到的焊接電流是交流電，因而其輸出端無正、負極之分，焊接時不會產生磁偏吹，但交流弧焊機不能用于藥皮類型為低氫鈉型、高纖維素鈉型等焊條的焊接。

交流弧焊機的形式較多，BX1-330型交流弧焊機是常用的焊機之一，是一種有三只鐵芯柱的單相漏磁式降壓變壓器，其額定焊接電流為330A。圖3-26（a）為其外形結構，（b）為其結構原理圖，中間為可動鐵芯，兩邊為固定鐵芯，其中一邊繞有一次線圈。二次線圈分為兩部分，一部分繞在一次線圈外面，另一部分兼作電抗線圈，繞在另一側固定鐵芯柱上，并且可以調節(jié)線圈的圈數(shù)。弧焊機上裝有接線板，可對電流進行粗調節(jié)，轉動手柄可以使中間可動鐵芯前后移動，進行電流的細調節(jié)。

BX6-120型交流弧焊機屬于交換抽頭式弧焊機，外形尺寸較小，質量輕，易搬運，適用于流動性較大的焊接或維修工作。但該弧焊機的額定負載持續(xù)率為20％，如果連續(xù)長時間使用，為保護弧焊機不因過熱而損壞，熱繼電器動作，自動切斷電源停止工作，待弧焊機冷卻后再自動恢復。該弧焊機的焊接電流調節(jié)分為9擋，其調節(jié)是通過特殊的旋轉開關改變兩個一次繞組的匝數(shù)分配而獲得不同的焊接電流的。

3.3.2　焊條電弧焊的工具

手工電弧焊必備的焊接工具和輔具包括焊接電纜、焊鉗、面罩、焊接用手套和絕緣鞋、屏風板和鋼絲刷、敲渣錘等。

（1）焊接電纜

焊接電纜是用以實現(xiàn)焊鉗、焊件對焊接電源的連接，以傳導焊接電流。電纜外表應有良好的絕緣層，不允許導線裸露。外皮如有破損，應用絕緣膠布包好，以防破損處引起短路和發(fā)生觸電等事故。

焊接電纜的選用主要依據(jù)焊接電流來選擇，表3-19供選用時參考。

（2）焊鉗

焊鉗用來夾持焊條并傳導電流以進行焊接的工具，其外形如圖3-27所示。

焊鉗應具有良好的導電性、絕緣性和隔熱性，要求能迅速、牢固地夾持焊條和松開焊條，使用輕便、靈活。采用的規(guī)格有300A和500A兩種。

（3）面罩

面罩是用來擋住飛濺的金屬和電弧中的有害光線，以保護眼睛和頭部。一般有頭盔式和手持式兩種，如圖3-28所示。面罩上的護目玻璃片是用來降低電弧光的強度和過濾紅外線和紫外線，操作者通過護目玻璃觀察熔池，掌握焊接過程。為了防止護目玻璃被飛濺金屬損壞，必須在護目玻璃前另加普通玻璃。護目玻璃的顏色深淺，以看清焊接熔池為宜。國產護目玻璃常用牌號及性能見表3-20。

（4）焊接用手套和絕緣鞋

手套和絕緣鞋屬勞動保護用品。手套為長袖。袖長以不妨礙肘關節(jié)活動為準。絕緣鞋要求厚底、高幫，能絕緣、隔熱。焊工用手套和絕緣鞋要能有效地阻擋弧光的灼傷和飛濺熔渣的傷害，以及防止觸電。

（5）屏風板

屏風板的作用有兩個：一是使作業(yè)區(qū)與外界或其他操作者隔開，防止弧光和飛濺物傷害他人，或引起火災；二是防止風吹引起電弧不穩(wěn)。屏風板可因地制宜，作成各種形式。

（6）鋼絲刷

鋼絲刷是用來清除焊接處的銹皮、污物等的工具。

（7）錘子、扁鏟、敲渣錘

這些工具都是用來清除焊渣的輔助工具。其中，敲渣錘的錘頭兩端常根據(jù)實際需要磨成圓錐形和扁鏟形。

3.3.3　電弧焊機的使用及維護

電焊機是電焊工接觸最多的設備，正確地使用和合理維護好電焊機，能保證電焊機的焊接性能穩(wěn)定，同時延長其使用壽命。

（1）電焊機應具備的條件

直流電和交流電都可以作為焊接電源。但是，焊接電源必須滿足電弧及焊接過程特點所提出的要求。

①容易引弧。引弧過程首先是將焊條與焊件接觸，然后將焊條稍稍提起，此時焊條與焊件之間，必須要有足夠高的電壓，才能引燃電弧。因此，對焊機的第一個要求就是要有一定的引弧（或叫空載電壓）。對直流電來說，引弧電壓不應低于40～60V，交流電的引弧電壓，不應低于60～70V，但不得大于80V，以免使焊工發(fā)生危險。

②焊接過程穩(wěn)定。在焊接過程中，由于焊件的不平和焊條的抖動，電弧的長度是免不了要有變動的。弧長變動時，焊接電源的電流的改變應當很少。同時，電焊機的電壓必須與弧長的變動相適應。也就是在弧長伸長時，電焊機的電壓則相應迅速提高。弧長縮短時，電焊機的電壓則相應迅速下降。這樣才能保證焊接過程的穩(wěn)定進行。另外，在焊接過程中，由于焊條熔化的金屬不斷向焊件輸送，經(jīng)常會造成短路現(xiàn)象。為了不使電弧中斷，從短路（焊條金屬滴過渡，是成串狀連續(xù)的，焊條與焊件間被金屬液串聯(lián)時，形成短路，電弧熄滅）到開路（焊條金屬滴下落，焊條與焊件間造成空隙），電焊機的電壓應當迅速升高，這樣電弧才能很快地重新燃燒起來。電焊機從短路（電壓為零）升到25V時，所需時間不應超過0.25s。

③電焊機的短路電流不應太大，否則一方面對電焊機造成過載，同時使液體金屬飛濺增加，焊件形狀變壞，降低焊接質量。

④為了適應焊接不同形體、大小和材質的焊件，電焊機應當具有良好的調節(jié)電流的特性。

⑤電焊機應具有足夠的功率，以便使用不同直徑的焊條，焊接不同厚度的工件。

（2）電焊機的使用注意事項

①電焊機應放在通風良好、干燥的地方，不應靠近高溫區(qū)，放置要平穩(wěn)。放在露天作業(yè)場所時，應防止雨、雪、塵埃的侵入。硅整流焊機要特別注意硅元件的保護和冷卻，嚴禁在不通風的情況下進行焊接工作。

②電焊機接入電網(wǎng)時，必須注意兩者的電壓是否相符。

③啟動焊機時，焊鉗和焊件不能接觸，以防短路。

④調節(jié)電流及極性接法時，應在空載情況下進行。

⑤應按焊機的額定焊接電流來使用，嚴禁過載。

⑥焊接過程中，如偶有短路現(xiàn)象，不允許時間過長，特別是硅整流焊機在短路時容易燒壞硅元件。

⑦直流焊機的電刷和整流片應接觸良好，當電刷磨損或損壞時，應及時更換。

⑧接線柱處，電纜應接觸良好，不許松動。焊機外殼應接地良好，以確保安全。

⑨要定期清掃灰塵，保持焊機清潔。

⑩焊接時如發(fā)生故障，應及時停止焊接，并進行檢修，在檢修或不進行焊接時，應切斷電源。

（3）電焊機常見故障及排除方法

表3-21～表3-23給出了旋轉式直流電焊機、交流電焊機和硅整流電焊機的常見故障和排除方法。