手工電弧焊的基本原理

1、手工電弧焊的基本原理手工電弧焊是利用電弧放電時所產(chǎn)生的熱量作為熱源，加熱、熔化焊條和焊件并使之相互熔合，形成牢固接圖2-1手工電弧焊示意1-焊件;2-焊條;3-電纜;4-焊鉗;5- 焊藥；6-焊芯；7-電??；8-熔滴頭的焊接過程。因此，手工電弧焊是 一種熔化焊接方法。如圖 2-1所示1. 焊接電弧所謂電弧，是指兩電極之間的氣 體介質(zhì)產(chǎn)生強烈而持久的放電現(xiàn)象。 焊條和焊件就是電極。其實質(zhì)是一種 局部氣體導(dǎo)電現(xiàn)象。電弧放電的同時，會產(chǎn)生高熱和強光 這就是電弧的光、熱特性。使焊條和焊件之間開始產(chǎn)生電弧的操作叫做引弧。弓I 弧時，先將焊條與焊件接觸，見圖2-2 (a)。由于粗糙的接觸面，通電時便產(chǎn)生大

2、量的電阻熱，使焊條末端和焊件迅 速熔化，見圖2-2 (b)。緊接著迅速將焊條提起 13mm，這瞬間先是大量電流從熔化的金屬細頸通過，見圖 2-2 (c)，使細頸液態(tài)金屬溫度劇烈升高，當焊條與焊件完全分開，其間的空氣已強烈受熱而發(fā)生電離。初步電離的氣體在電場作用下產(chǎn)生“電子雪崩”現(xiàn)象，此時焊條與工件之間的空氣間隙已完全被 擊穿而產(chǎn)生電弧，見圖2-2 (d)。圖2-2 焊接電弧的產(chǎn)生過程由于開始引弧時，兩電極及其間的氣隙尚未充分加熱，為加強氣體的電離作用，電極間須有較高的電壓，以 便傳遞具有較大動能的電子，這個電壓稱為空載電壓，一般為55- 90V (直流焊機)或60-80V (交流焊機)；隨后，

3、 當氣隙正常地受熱和被電離時，引弧所需的電壓就要變得低些。為了使電弧能在焊條與焊件之間連續(xù)穩(wěn)定地燃燒，必須在兩電極間保持一定的電壓，一般為16-35V，這個電壓稱為工作電壓。2. 電弧的溫度和熱量分布電弧形成后，弧柱中充滿具有導(dǎo)電性質(zhì)的電離氣體， 并發(fā)出大量的熱，其熱量與兩極之間的電壓和焊接電流的 乘積成正比。由于維持電弧放電的電壓變化不大，使用焊 接電流越大，產(chǎn)生的熱量就越多，弧柱的溫度也就越高， 如圖2-3所示。電弧各部分所產(chǎn)生的熱量是不同的。在焊條接負（一）極，焊件接正（+）極的直流電弧焊中，陰極部分的溫度達 3500C,放出熱量為電弧熱量的 38%。陽極部分的溫度略 高于陰極部分，達4

4、200C,放出熱量為電弧總熱量的 42%。 弧柱中心的最高溫度可達 50008000 C。電弧溫度沿弧柱 軸線向外下降很快，如圖 2-4所示。圖2-3弧柱溫度與電流強度的關(guān)系圖2-4 2°°A碳弧弧柱溫度徑向分布一般情況下，焊接電流愈大，弧柱溫度越高；但弧柱周圍的溫度要低得多，所以弧柱放出的熱量僅為電弧總熱量的20%。金屬極電弧焊的電弧溫度分布，則由不同電極材料的性質(zhì)和所選用焊接電流的大小等因素決定。當使用交流電焊接時，由于極性是交替變化的，因此焊條與焊件 上的溫度和熱量分布基本相同。3. 安全特點觸電是手工電弧焊的主要危險。由于在焊接過程中操作者接觸電的機會比較多，更換焊

5、條或調(diào)節(jié)焊接電流時，焊工的手要直接接觸電極、極板等，焊機的空載電壓一般在6°90V左右，如果電器裝置有毛病、防護用品有缺陷或違反安全操作規(guī)程等，都可能發(fā)生觸電事故，尤其在容器管道里的操作，四周都是金屬導(dǎo)電體，觸電危險更大。焊接電弧比氣焊火焰有更高的溫度。手工電弧焊時，焊條、焊件的藥皮在電弧高溫4200 C以上）作用下，發(fā)生蒸發(fā)、凝結(jié)和氣化，產(chǎn)生大量煙塵；同時，電弧周圍的空 氣在弧光強烈輻射作用下，還會產(chǎn)生臭氧、氮氧化物等有 毒的氣體。在通風(fēng)不良的條件下，長期接觸會引起危害焊 工健康的多種疾病。特別是在化工設(shè)備、管道、鍋爐里面 和船艙等處焊接時，由于作業(yè)環(huán)境狹小，通風(fēng)不良，焊接 煙塵、有毒氣體四處彌漫，形成較高濃度，其危害性更大。 焊接時人體直接受到弧光輻射（主要是紫外線和紅外線的 過度照射）時，會引起眼睛和皮膚的疾病。電