常用焊接设备及材料基础知识

一、焊接材料

（一）手工电弧焊焊接材料

1、焊条的组成焊条就是涂有药皮的供电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成。

（l）焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能；二是焊芯本身熔化为填充金属与母材金属熔合形成焊缝。

用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢钢丝、合金结构钢钢丝和不锈钢钢丝三类。

（2）药皮。压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。在光焊条外面涂一层由各种矿物等组成的药皮，能使电弧燃烧稳定，焊缝质量得到提高。

药皮中要加入一些还原剂，使氧化物还原，以保证焊缝质量。

由于电弧的高温作用，焊缝金属中所含的某些合金元素被烧损（氧化或氮化），这样会使焊缝的机械性能降低。通过在焊条药皮中加人铁合金或纯合金元素，使之随着药皮的熔化而过渡到焊缝金属中去，以弥补合金元素烧损和提高焊缝金属的机械性能。

改善焊接工艺性能使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高。

总之，药皮的作用是保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和机械性能，并使焊条具有良好的焊接工艺性能。

2、焊条的分类

（l）按焊条的用途分：

l）低碳钢和低合金高强度钢焊条（简称结构钢焊条）。

2）不锈钢焊条。

3）堆焊焊条。

4）低温钢焊条。

5）铸铁焊条。

6）镍及镍合金焊条。

7）铜及铜合金焊条。

8）铝及铝合金焊条。

（2）按焊条药皮熔化后的熔渣特性分：

l）酸性焊条。

一般用于焊接低碳钢和不太重要的钢结构。

2）碱性焊条。

碱性熔渣的脱氧较完全，又能有效地消除焊缝金属中的硫，合金元素烧损少，所以焊缝金属的机械性能和抗裂性均较好，可用于合金钢和重要碳钢结构的焊接。

3、焊条的选用通常应根据组成焊接结构钢材的化学成分、机械性能。焊接性和工作环境（有无腐蚀介质、高温或是低温）等要求，以及焊接结构的形状。受力情况和焊接设备（是否有直流电焊机）等方面进行综合考虑，以决定选用哪种焊条。在选用焊条时应注意下列原则：

（l）焊件的机械性能、化学成分。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。

在焊条的强度确定后再决定选用酸性还是碱性焊条时，主要决定于焊接结构具体形状的复杂性，钢材厚度的大小，焊件载荷的情况（静载还是动载）和钢材的抗裂性以及得到直流电源的难易等。一般来说，对于塑性、冲击韧性和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝都应选用碱性焊条；当受某种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和抗气孔性能较强的酸性焊条。

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。

（2）焊件的工作条件及使用性能。珠光体耐热钢一般选用与钢材化学成分相似的焊条，或根据焊件的工作温度来选取。

（3）简化工艺、提高生产率和降低成本。

4、焊接参数的选择方法电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。

（1）焊条直径的选择。焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝位置及焊接层次等因素。在不影响焊接质量的前提下，为了提高劳动生产率，一般倾向于选择大直径的焊条。

（2）焊接电流的选择。主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊缝空间位置及焊接层次等因素来决定，其中，最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置。

（3）电弧电压的选择。电弧电压是由电弧长来决定。电弧长，则电弧电压高；电弧短，则电弧电压低。

（4）焊接层数的选择。在中、厚板焊条电弧焊时，往往采用多层焊。

（5）电源种类和极性的选择。直流电源，电弧稳定，飞溅小，焊接质量好，一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构的焊接上。其他情况下，应首先考虑用交流焊机。

一般情况下，使用碱性焊条或薄板的焊接，采用直流反接；而酸性焊条，通常选用正接。

（二）碳弧刨割条工作时只需交、直流弧焊机，不用空气压缩机。

（三）埋弧焊焊接材料

1、焊丝根据所焊金属材料的不同，埋弧焊用焊丝有碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝。高合金钢焊丝、各种有色金属焊丝和堆焊焊丝。按焊接工艺的需要，除不锈钢焊丝和有色金属焊丝外，焊丝表面均镀铜，以利于防锈并改善导电性能。

同一电流使用较小直径的焊丝时，可获得加大焊缝熔深、减小熔宽的效果。当工件装配不良时，宜选用较粗的焊丝。

2．焊剂埋弧焊焊剂按用途分为钢用焊剂和有色金属用焊剂，按制造方法分为熔炼焊剂、烧结焊剂和陶质焊剂。

（1）焊剂应满足下列基本要求：

l）具有良好的冶金性能。

2）具有良好的工艺性能。

（2）焊剂的分类。埋弧焊焊剂除按其用途分为钢用焊剂和有色金属用焊剂外，通常还按制造方法、化学成分、化学性质和颗粒结构等分类。

l）按制造方法分为：熔炼焊剂、烧结焊剂和陶质焊剂。

2）按化学成分分为：碱性焊剂、酸性焊剂和中性焊剂。

（3）焊剂和焊丝的选配。

低碳钢的焊接可选用高锰高硅型焊剂，配合H08MnA焊丝，或选用低锰、无锰型焊剂配H08MnA和H10MnZ焊丝。低合金高强度钢的焊接可选用中锰中硅或低锰中硅型焊剂配合与钢材强度相匹配的焊丝。

耐热钢、低温钢、耐蚀钢的焊接可选用中硅或低硅型焊剂配合相应的合金钢焊丝。铁素体、奥氏体等高合金钢，一般选用碱度较高的熔炼焊剂或烧结、陶质焊剂，以降低合金元素的烧损及掺加较多的合金元素。

二、焊接设备

（一）气焊设备气焊设备包括氧气瓶、乙炔发生器（或溶解乙炔瓶）以及回火保险器等；气焊工具包括焊炬、减压器以及胶管等。

焊炬按气体的混合方式分为射吸式焊炬和等压式焊炬两类；按火焰的数目分为单焰和多焰两类；按可燃气体的种类分为乙炔用、氢用和汽油用等；按使用方法分为手工和机械两类。

射吸式焊炬也称为低压焊炬，它适用于低压及中压乙炔气（0.001－0.1MPa），目前国内应用较多。等压式焊炬仅适用于中压乙炔气。

（二）埋弧焊设备埋弧焊设备由焊接电源、埋弧焊机和辅助设备构成。

埋弧焊电源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊机按其自动化程度可分为半机械化（半自动）焊机和机械化（自动）焊机；按用途可分为通用和专用焊机；按电弧自动调节方式可分为等速送丝和均匀调节式焊机；按焊丝数目可分为单丝、双丝和多丝焊机；按行走机构形式可分为小车式、门架式和伸缩臂式等。

常用的机械化埋弧焊机有等速进丝和变速进丝两种，一般由机头、控制箱、导轨（或支架）组成。

（三）CO2气体保护焊设备半自动CO2气体保护焊设备主要由焊接电源、供气系统、送丝机构和焊枪等组成。

供气系统主要由CO2气瓶及预热器、干燥器以及气体流量计、减压器和气阀等部件组成。干燥器分为高压（气体未减压前进行干燥）和低压（气体经减压后进行于燥）两种，其主要作用是吸收CO2气体中的水分和杂质。通常，气路中只接高压干燥器。

半自动焊的送丝方式有推进式、拉丝式、推拉式和加长推丝式四种，目前应用最多的是推进式送丝系统。

CO2气体保护焊设备还应有控制系统。

（四）惰性气体保护焊设备手工惰性气体保护焊设备包括焊枪、焊接电源与控制装置、供气和供水系统四大部分。

（五）等离子弧焊设备等离子弧焊设备主要包括焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统和水路系统。

（六）电阻焊设备电阻焊设备是指采用电阻加热原理进行焊接操作的一种设备，由机械装置、供电装置和控制装置等组成。