焊条电弧焊平敷焊操作技巧与注意事项

任务描述

1.理解焊条电弧焊的原理，了解焊条电弧焊的特点及应用。

2.了解焊条的型号及牌号，了解焊条的选用及保管。

3.掌握焊条电弧焊的平敷焊操作技术。

任务分析

由于焊条电弧焊是在弧焊电源的控制下进行的，因此在实际操作之前，必须熟知焊条电弧焊的原理和特点，了解焊条的型号及牌号，了解焊条的选用及保管方法，并能在老师的指导下，进行平敷焊操作，为掌握焊条电弧焊的操作方法奠定坚实的基础。

相关知识

一、焊条电弧焊的原理

焊条电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。操作时，焊条和工件分别作为两个电极，利用焊条和工件之间产生的焊接电弧的热量来熔化工件金属，冷却后形成焊缝。它是目前焊接生产中使用最广泛的焊接方法。焊条电弧焊原理如图2-1所示。

焊接时，将焊条与工件接触短路后，立即提起焊条，引燃电弧。焊接电弧的热量将焊条和工件局部熔化，熔化后的焊芯以熔滴的形式过渡到焊缝中，与局部熔化的工件熔合后形成熔池。焊条的药皮在熔化过程中产生气体和液态熔渣，产生的气体笼罩在熔池周围，起隔绝空气的作用，保护液态金属不被氧化。液态熔渣密度较小，浮在液态金属表面，冷却后形成焊渣，在焊缝冷却后可以用敲渣锤去除。同时，产生的气体、熔渣与工件发生一系列冶金反应，从而改善焊缝的性能。随着焊条沿焊接方向移动和焊条向下不断送进，熔池金属逐渐冷却，形成焊缝。

图2-1 焊条电弧焊原理

二、焊条电弧焊的特点及应用

1.焊条电弧焊的特点

（1）设备简单、工艺灵活 焊条电弧焊使用的交流焊机和直流焊机的结构都比较简单，轻便而且易于移动，维护保养也较方便，焊接中不需要辅助气体保护。对于不同的焊接位置、接头形式、工件厚度及焊缝类型，焊条所能达到的位置均能进行方便的焊接。对一些不易实现机械化焊接的焊缝，焊条电弧焊操作起来更加方便。

（2）易于分散焊接应力和控制焊接变形 在焊接过程中，工件由于受到局部不均匀加热，因此焊后都存在着焊接应力和变形。结构复杂、刚度较大或焊缝集中的工件，其焊接应力和焊接变形问题更为突出。对于焊条电弧焊，可以采用适当的焊接工艺（如对称焊、分段跳焊等）来减小和控制焊接应力与变形。

（3）焊缝质量依赖性强、生产率低 焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技术、现场发挥。在进行焊条电弧焊时要经常更换焊条，而且每焊完一条焊道后均要求清渣，焊接过程是依靠焊工的手工操作完成的，因此生产率低、劳动强度大。

2.焊条电弧焊的应用

焊条电弧焊的接头性能可以达到被焊金属的性能。焊条电弧焊能用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢及耐热钢、铸铁、高合金钢及有色金属等，此外，还可以用于异种钢的焊接和各种金属材料的堆焊等。

三、焊条

1.焊条的分类

按照焊条的用途，可以将焊条分为结构钢焊条（碳钢和低合金钢焊条）、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍和镍合金焊条、铜和铜合金焊条、铝和铝合金焊条以及特殊用途焊条。

如果按照焊条药皮熔化后熔渣的特性来分类，则可将焊条分为酸性焊条和碱性焊条。酸性焊条药皮的主要成分为酸性氧化物，如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等。碱性焊条药皮的主要成分为碱性氧化物，如大理石、萤石等。

2.焊条的型号与牌号

我国的焊条型号与牌号都是按照材料类别与用途分类编制的。其中，型号分为8大类，牌号分为11大类。其编制方法和含义都有所差异。

焊条型号和牌号都是焊条的代号。焊条型号是指国家标准规定的各类焊条的代号，牌号则是焊条制造厂对作为产品出厂的焊条规定的代号。焊条牌号虽然不是国家标准，但是考虑到多年使用已成习惯，现在生产中仍得到广泛应用。

（1）焊条的型号 焊条的型号是根据熔敷金属的化学成分、力学性能、药皮类型、焊接位置和电流种类划分的。

1）碳钢和低合金钢焊条型号。国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》（GB/T 5117—2012）和《热强钢焊条》（GB/T 5118—2012）分别规定了碳钢焊条和低合金钢焊条型号。首先用字母“E”表示焊条；字母“E”后面紧临的两位数字为熔敷金属最小抗拉强度代号；字母“E”后面的第三和第四两位数字表示焊接位置、电流类型及药皮类型，见表2-1；最后是熔敷金属的化学成分代号，可为“无标记”或短画线“-”及后面的字母、数字或字母和数字的组合。

表2-1 碳钢焊条和低合金钢焊条型号中第三和第四位数字组合的含义

碳钢焊条型号举例如下：

低合金钢型号举例如下：

2）不锈钢焊条型号。国家标准《不锈钢焊条》（GB/T 983-2012）规定，不锈钢焊条型号根据熔敷金属的化学成分、药皮类型、焊接位置等划分。

首先，用字母“E”表示焊条；“E”后面的数字表示熔敷金属的化学成分分类代号；数字后的字母“L”表示碳含量较低，“H”表示碳含量较高，若有特殊要求的化学成分，则该化学成分用元素符号表示，放在后面；短画线“-”后面的第一位数字表示焊接位置，第二位数字表示药皮类型和电流类型，见表2-2。

表2-2 焊接电流、药皮类型及焊接位置

不锈钢焊条型号举例如下：

E 308 L -15

（2）焊条的牌号 按照《焊接材料产品样本》规定，焊条牌号由汉语拼音字母和三位数字组成。其中，汉语拼音字母表示按用途分的焊条类别，前两位数字表示各大类中的若干小类，第三位数字表示药皮类型和电流种类。焊条牌号中的汉字（或汉语拼音字母）含义见表2-3。牌号中第三位数字的含义见表2-4。

表2-3 焊条牌号中汉字（相应拼音字母）的含义

表2-4 焊条牌号中第三位数字的含义

1）结构钢焊条牌号。“J”表示结构钢焊条；第一、二位数字表示熔敷金属抗拉强度等级；第三位数字表示药皮类型和电流种类。例如，J422表示熔敷金属抗拉强度最小值为420MPa，药皮类型为钛钙型，交、直流两用的结构钢焊条。

2）不锈钢焊条牌号。不锈钢焊条包括铬不锈钢焊条和铬镍不锈钢焊条。在不锈钢牌号中，“G”表示铬不锈钢焊条，“A”表示铬镍不锈钢焊条；第一位数字表示熔敷金属主要化学成分等级，见表2-5；第二位数字表示同一熔敷金属主要化学成分组成等级中的不同编号，对同一药皮类型焊条，按0、1、…、9顺序排列；第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类。例如，A137表示熔敷金属中铬的质量分数为18%，镍的质量分数为8%，编号为3，药皮类型为低氢钠型，采用直流反接的铬镍奥氏体不锈钢焊条。

表2-5 不锈钢焊条牌号中第一位数字的含义

（续）

3）钼和铬钼耐热钢焊条牌号。“R”表示钼和铬钼耐热钢焊条；第一位数字表示熔敷金属主要化学成分等级，见表2-6；第二位数字表示同一熔敷金属主要化学成分等级中的不同编号，对同一药皮类型焊条，按0、1、…、9顺序排列；第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类。例如，R407表示熔敷金属中铬的质量分数为2.5%，钼的质量分数为1%，编号为0，药皮类型为低氢钠型，采用直流反接的钼和铬钼耐热钢焊条。

表2-6 钼和铬钼耐热钢焊条牌号中第一位数字的含义

4）堆焊焊条牌号。“D”表示堆焊焊条；第一位数字表示焊条的用途、组织或熔敷金属的主要化学成分，见表2-7；第二位数字表示同一用途、组织或熔敷金属主要化学成分中的不同牌号顺序，对同一药皮类型焊条，按0、1、…、9顺序排列；第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类。例如，D127表示普通常温用，编号为2，药皮类型为低氢钠型，采用直流反接的堆焊焊条。

表2-7 堆焊焊条牌号中第一位数字的含义

5）低温钢焊条牌号。“W”表示低温钢焊条；第一、二位数字表示低温钢焊条工作温度等级，见表2-8；第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类。例如，W707表示工作温度等级为-70℃，药皮类型为低氢钠型，采用直流反接的低温钢焊条。

表2-8 低温钢焊条牌号中第一、二位数字的含义

另外，对于不同特殊性能的焊条，可在焊条牌号后缀主要用途的汉语拼音字母如压力容器用焊条为J506R，底层焊条为J506D，立向下焊条为J506X等。

（3）焊条型号与牌号的对照

1）常用碳钢焊条型号与牌号对照见表2-9。

表2-9 常用碳钢焊条型号与牌号对照

2）常用低合金钢焊条型号与牌号对照见表2-10。

表2-10 常用低合金钢焊条型号与牌号对照

3）常用不锈钢焊条型号与牌号对照见表2-11。

表2-11 常用不锈钢焊条型号与牌号对照

四、焊条的选用与保管

1.焊条的选用原则

（1）考虑焊件的力学性能、化学成分

1）对于低碳钢、中碳钢和低合金钢，可按其强度等级来选用相应强度的焊条。当焊接结构刚度大、受力情况复杂时，应选用强度比焊接结构强度低一级的焊条。这样，焊后可保证焊缝既有一定的强度，又有一定的塑性，以避免因结构刚度过大而使焊缝撕裂。

对于不锈钢、耐热钢等材料，在选择焊条时，应从保证焊接接头的特殊性能出发，要求熔敷金属的主要合金成分与母材相近或相同。

2）对于异种钢的焊接，如低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。

3）选择酸性焊条还是碱性焊条，主要取决于焊接结构、钢材厚度（即刚度的大小）、焊件载荷（静载荷还是动载荷）和钢材的抗裂性及得到直流电源的难易程度等。一般来说，塑性、冲击韧度和抗裂性能要求较高，在低温条件下工作的焊缝都应选用碱性焊条。当受条件限制而无法清理低碳钢焊件坡口处的铁锈、油污和氧化皮等脏物时，应选用对铁锈、油污和氧化皮敏感性小，抗气孔性能较强的酸性焊条。

（2）考虑焊件的工作条件及使用性能

1）由于承受动载荷和冲击载荷的焊件，除要满足强度要求外，还要保证焊缝具有较高的塑性和韧性，因此应选用塑性和韧性指标较高的低氢型焊条。

2）对于接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征，选用相应的不锈钢焊条或其他耐腐蚀焊条。

3）对于在高温或低温条件下工作的焊件，应选用相应的耐热钢或低温钢焊条。

（3）考虑简化工艺、提高生产率、降低成本 在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用规格大、效率高的焊条。在使用性能基本相同时应尽量选择价格较低的焊条。

除根据上述原则选用焊条外，有时为了保证焊件的质量还需通过试验来选用焊条。另外，为了保障焊工的身体健康，在允许的情况下应尽量多采用酸性焊条。

2.焊条的保管

1）焊条必须在干燥、通风良好的仓库中存放。存放焊条的仓库内不允许放置有害气体和腐蚀性介质，应保持整洁，配置温度计、湿度计和去湿机。库房的温度与湿度必须符合一定的要求：当温度为5～20℃时，相对湿度应在60%以下；当温度为20～30℃时，相对湿度应在50%以下；当温度高于30℃时，相对湿度应在40%以下。

2）当仓库内无地板时，焊条应放在架子上。架子的高度应不小于300mm，与墙壁之间的距离应不小于300mm。架子下应放干燥剂，严防焊条受潮。

3）应按种类、牌号、批次、规格及入库时间对焊条进行分类堆放，每垛应有明确的标注，避免混乱。

4）特种焊条的储存与保管条件高于一般焊条，应将其堆放在专用仓库内或指定的区域。受潮或包装破损的焊条未经处理不准入库。

5）对于受潮、药皮变色及焊芯有锈迹的焊条，必须将其烘干并进行质量评定，各项性能指标满足要求时方可入库。

6）一般焊条的出库量不能超过两天的用量，已经出库的焊条必须由焊工保管好。

7）焊条的烘干。一般酸性焊条的烘干温度为100～150℃，烘干时间为1～2h；碱性焊条由于极易吸潮，因此烘干温度较酸性焊条高，一般为350～400℃，烘干时间为1～2h。焊条累计烘干次数一般不宜超过三次。焊条的烘干时间和烘干温度应按标准要求进行选择，并做好记录。如果烘干温度过高，则焊条中的一些成分会发生氧化，过早分解，从而失去保护作用；如果烘干温度过低，则焊条中的水分在焊接时可能形成气孔、裂纹等缺陷。

需要指出的是，在烘干焊条时还要注意温度、时间的配合问题，烘干温度与烘干时间相比，烘干温度较为重要。

任务准备

1）工件：Q235钢，长×宽×厚为300mm×200mm×6mm。

2）焊接材料：E4303型焊条，直径为3.2mm或4.0mm。

3）焊接设备：BX1—330型或BX3—300型交流弧焊机。

4）防护用品及辅助工具。

①防护用品：焊钳、防护面罩、焊接电缆、焊工手套、绝缘胶鞋、工作服和平光眼镜。

②辅助工具：敲渣锤、錾子、钢丝刷、锉刀、烘干箱、焊条保温筒。(www.xing528.com)

5）清理工件：用钢丝刷、砂纸清理焊件表面的铁锈、油污等。

6）画线：在工件上，用粉笔画出焊缝位置线（线与线间的距离为20mm）。

7）调节电流：在100～200A范围内调节合适的焊接电流。

任务实施

1.操作要领

（1）运条

1）运条一般分为三个基本运动：沿焊条中心线向熔池送进；沿焊接方向移动；横向摆动。运条动作如图2-2所示。

焊条向熔池方向送进的目的是在焊条不断熔化的过程中保持弧长不变。焊条下送速度应与焊条的熔化速度相同，否则，会发生断弧或焊条与工件粘住现象。

焊条沿焊接方向移动的目的是控制焊道成形。若焊条向前移动得过快，则会出现焊道较窄、未焊透等缺陷；若焊条向前移动得过慢，则会出现焊道过高、过宽甚至烧穿等缺陷。

图2-2 运条动作

1—沿焊条中心线向熔池送进 2—沿焊接方向移动 3—横向摆动

焊条横向摆动的目的是得到一定宽度的焊道。其摆动幅度根据工件厚度、坡口大小等因素决定。

只有三个动作相互协调，才能焊出满意的焊缝。

2）运条方法。焊条电弧焊常用的运条方法示意图如图2-3所示。焊条电弧焊常用的运条方法的特点及应用见表2-12。

图2-3 焊条电弧焊常用的运条方法示意图

表2-12 焊条电弧焊常用的运条方法的特点及应用

（2）起头 刚开始焊接时，由于工件的温度很低，引弧后又不能迅速地使工件温度升高，所以起点部位的焊道较窄，余高略高，甚至会出现熔合不良和夹渣缺陷。

为了解决上述问题，可以在引弧后稍微拉长电弧，对始焊处预热，再从距离始焊点10mm左右处引弧，并回焊到始焊点，逐渐压低电弧，同时使焊条做微微的摆动，从而达到所需要的焊道宽度，然后再进行正常的焊接。

图2-4 焊道的连接方式

（3）焊道的连接 一条完整的焊缝是由若干根焊条焊接而成的，每根焊条焊接的焊道应有完好的连接。焊道的连接方式一般有四种，如图2-4所示。

图2-4a所示的连接方式应用最多。其操作方法是：在先焊的焊道弧坑前约10mm处引弧，将拉长的电弧缓慢地移回原弧坑处，当新形成的熔池外缘与原弧坑外缘相吻合时，压低电弧，微微转动焊条填满弧坑后，使焊条立即向前移动进行正常焊接。

图2-4b～d所示的连接方式应用较少，一般用于长焊缝分段焊接。其操作方法与图2-4a所示基本相同，即利用长弧预热，适时而准确地压弧，以保证接头平滑。

（4）收尾 收尾是指一条焊道焊接结束时的熄弧操作。如果收尾不当，则会出现过深的弧坑，甚至产生弧坑裂纹。常用的收尾方法有三种：

1）划圈收尾法。当焊至结尾处时，使焊条做圆圈运动，直到填满弧坑后再熄弧。此方法适于厚板焊接，若用于薄板，则有烧穿工件的危险。

2）回焊收尾法。当焊至终点时，不马上熄弧，而是按照来的方向，向回焊一小段（约5mm），待填满弧坑后，慢慢拉断电弧。碱性焊条常用此方法。

3）反复断弧收尾法。当焊至终点时，使焊条在弧坑处做数次熄弧、引弧的反复动作，直到填满弧坑为止。此方法适于薄板焊接。

2.焊接操作

焊条电弧焊平敷焊焊件图如图2-5所示。

图2-5 焊条电弧焊平敷焊焊件图

1）以工件上所画的焊缝位置线作为运条的轨迹，采用直线形运条法和正圆圈形运条法运条。焊条角度如图2-6所示。

2）进行起头、接头、收尾操作。

3）每条焊缝焊完后，清理焊渣，分析焊接中的问题，再进行另外一条焊缝的焊接。

图2-6 焊条角度

师傅说现场

1）调节电流应在焊机空载状态下进行。

2）通过训练应能区分熔渣和熔化的金属；通过变换不同的弧长、运条速度、焊条角度来了解这些因素对焊道成形的影响，积累焊接经验。

检查评议

焊条电弧焊平敷焊操作评分表见表2-13。

表2-13 焊条电弧焊平敷焊操作评分表

（续）

提示：

1）在焊接操作过程中，必须做好安全保护措施，若有异常情况，必须立即切断电源。

2）必须在教师的监护指导下操作，不得违反焊工安全操作规程。

问题防治

问题：在引弧过程中，焊条与工件粘在一起。

原因：在引弧时，焊条没有及时抬起，脱离工件，导致焊条与工件粘在一起，造成短路。

解决措施：用力左右摇晃焊条，若通过晃动不能将其取下，则应该立即将焊钳与焊条脱离，待焊条冷却后，就很容易将其扳下来。

想一想

常用的运条方法有哪些？各适用于什么场合？

扩展知识

焊条电弧焊常见焊接缺陷的产生原因及防止措施见表2-14。

表2-14 焊条电弧焊常见焊接缺陷的产生原因及防止措施

（续）

考证要点

一、填空题

1.用____操纵焊条进行焊接的电弧焊方法称为焊条电弧焊。

2.____是指国家标准规定的各类焊条的代号。

3.焊道的常用收尾方法有____、____、____。

4.运条一般分为三个基本运动：____、____、____。

5.常见焊接缺陷有____、____、____、____、____、____、____、____、____。

6.在进行焊条电弧焊时，焊条和工件分别作为两个____，利用焊条和工件之间产生的____来熔化工件金属，冷却后形成焊缝。

7.焊条的型号是根据____、____、____、____和____划分的。

8.一般来说，对塑性、冲击韧度和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝都应选用____焊条。

二、选择题

1.在碳钢和低合金钢焊条型号中，字母“E”表示焊条，字母后的两位数字表示____。

A.熔敷金属抗拉强度代号 B.焊条的焊接位置

C.焊接电流种类 D.焊条药皮类型

2.焊接厚板时，常用的收尾方法为____。

A.划圈收尾法 B.回焊收尾法

C.反复断弧收尾法 D.直接收尾法

3.由于焊接参数选择不当或操作不正确，而在母材上沿熔合线方向产生的沟槽或凹陷叫做____。

A.气孔 B.裂纹 C.咬边 D.夹渣

4.____是产生气孔的重要因素。

A.铁锈和水分 B.焊接电流过大 C.焊接速度过慢 D.坡口钝边过大

5.汉语拼音字母J表示____焊条。

A.结构钢 B.不锈钢 C.堆焊 D.钼和铬钼耐热钢

6.焊接电流过大或焊接速度过慢会造成____焊接缺陷。

A.未焊透 B.烧穿或焊瘤 C.夹渣 D.裂纹

三、判断题

1.碱性焊条只能采用直流电源焊接，酸性焊条不可采用直流电源焊接。 （ ）

2.对塑性、韧性、抗裂性能要求较高的焊缝，宜选用酸性焊条来焊接。 （ ）

3.焊接薄板时宜采用圆圈形运条法。 （ ）

4.焊接时为维持一定的弧长，焊接速度应等于焊条熔化速度。 （ ）

5.收尾是指一条焊道焊接结束时的熄弧操作。如果收尾不当，则会出现过深的弧坑，甚至产生弧坑裂纹。 （ ）

6.焊接时横向摆动焊条是为了得到一定宽度的焊道。其摆动幅度根据工件厚度、坡口大小等因素确定。 （ ）

四、简答题

1.焊条电弧焊的特点是什么？

2.焊条在储运、保管、使用时应注意哪些问题？

3.焊条的选用原则是什么？

4.横焊、立焊各应采用何种运条方法？