第1章　焊条电弧焊基本知识

1.1　焊条电弧焊的基础知识

1-1　试述焊接的定义及其作用？

焊接是用加热或加压，或加热又加压的方法，在使用或不使用填充金属的情况下，使两块焊件连接在一起达到原子间结合，形成不可拆卸永久接头的一种加工工艺方法。

焊接是制造业不可缺少的手段之一，不仅可以用于各类金属的连接，以及部分金属材料与非金属材料之间的连接，而且还可以用于陶瓷、工程塑料、云母、石墨、玻璃等非金属材料的连接。

焊接结构早已几乎取代了铆接结构，焊接结构已部分代替铸、锻结构。近年来兴起的以焊接熔敷方法直接制造某些特殊零件，进一步拓宽了焊接的应用领域。

焊接是钢铁材料的“裁缝”，在非铁材料的应用远小于钢铁材料。焊接的主要服务对象是钢铁材料的连接。全世界40％～50％的钢铁材料须经过焊接加工环节形成产品。

1-2　常用的焊接方法分为哪几类？

金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊、压焊和钎焊三大类。

①熔焊　焊接过程中，将待焊处的金属母材局部加热至熔化状态，不施加压力完成焊接的方法。金属材料的熔焊需要满足两个基本条件：一是有一个能量集中、温度足够高的加热热源；二是必须采取有效的隔离空气，防止空气侵入熔化金属的保护措施。常见的熔焊方法有：电弧焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊等。

②压焊　焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法称为压焊。压焊的主要特征是必须对焊件局部加压（或同时加热），使焊件待焊表面产生塑形变形。在这个过程，待焊工件表面的油污、锈蚀物或氧化物被挤碎或清除，从而呈现纯净的表面，为被焊表面形成原子或分子之间的结合或扩散创造条件。常用的压焊方法有电阻焊（对焊、点焊、缝焊）、摩擦焊、旋转电弧焊、超声波焊等。

③钎焊　焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法称为钎焊。常用的钎焊方法有火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊和真空钎焊等。

1-3　何谓电弧焊？其应用范围如何？

电弧焊是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊接材料与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。电弧焊主要用于熔化焊，用于钎焊的则称电弧钎焊。

电弧焊可应用于绝大部分金属材料的焊接，在焊接生产中占主导地位，是目前使用最广的一种焊接方法。

1-4　何谓焊条电弧焊？

焊条电弧焊是以手工操纵焊条，利用焊条和工件之间产生的电弧热熔化母材进行电弧焊的焊接方法，俗称手工电弧焊。焊条电弧焊的符号标记为“E”，数字标记为“111”。

1-5　试述焊条电弧焊的工艺原理？

焊接时，将焊条与工件接触短路后立即提起焊条，引燃电弧。电弧的高温将焊条和工件局部加热到熔化状态，焊条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。随着电弧向前移动，熔池液态金属逐步冷却结晶，形成焊缝连接焊件的一种电弧焊方法，其焊接过程基本原理如图1-1所示。由图可知，焊条药皮在电弧高温作用下燃烧，产生保护气体，形成熔渣，保护熔池和凝固的焊缝金属不受大气污染。所形成的熔渣有助于改善焊缝成形，形成平整光滑的焊缝表面。焊条药皮熔化过程中，还对熔化金属具有脱氧作用，使之形成致密的焊缝金属。此外，焊条药皮通过冶金反应对焊缝金属还具有渗合金的作用。

1-6　焊条电弧焊具有哪些优点？

①适应性强，使用面广　适用于大多数工业用金属和合金的焊接。

②方便灵活，可达性强　焊条电弧焊适用于焊接单件或小批量的产品，短的和不规则的、空间任意位置的焊缝。

③设备简单，维护方便　与其他熔焊方法相比，焊条电弧焊设备简单，价格相对便宜，并且轻便，很少需要辅助设备（如气路、水路系统、送丝机构、轨道及夹持系统等）。

④不需要辅助气体防护　焊条不但能提供填充金属，而且在焊接过程中能够产生保护熔池和熔滴的保护气体，且具有较强的抗风能力。

⑤可达到满意的焊接质量　与氧乙炔焊相比，具有电弧温度高、焊速快、热影响区范围小、接头组织状态和力学性能较优等优点。与埋弧焊相比，具有焊接热输入小，接头力学性能、尤其是塑性有所改善的优点。与气体保护焊相比，受气流干扰的影响较小。

1-7　焊条电弧焊具有哪些缺点？

①对焊工操作技术要求高　焊条电弧焊的焊接质量，除靠选用合适的焊条、焊接工艺参数和焊接设备外，主要靠焊工的操作技术和经验保证，焊接质量在一定程度上决定于焊工操作技术。

②生产效率低和劳动条件差　主要靠焊工手工操作，并且焊接工艺参数选择范围小，而且要经常更换焊条，并残留下一截焊条头而未被充分利用，焊后需清渣等，生产效率低。焊工的劳动强度大，且焊工始终处于高温烘烤和有毒的烟尘环境中，劳动条件差。

③不适于特殊金属和薄板的焊接　对于活泼金属（如钛、锆等）和难熔金属（如钼、钽等），由于保护作用不足难以防止这些金属的氧化，焊接质量达不到要求。对于低熔点金属，如铅、锡、锌及其合金等，由于电弧的温度高，焊接质量也很差。对于壁厚小于1mm的工件，焊接时易烧穿，因此焊条电弧焊也不适合。

1-8　焊条电弧焊应用在哪些场合？

①可焊工件厚度范围：钢板厚度≥1mm，1mm以下的薄板不适合焊条电弧焊。

②可焊金属范围：能焊的金属有碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜及其合金；能焊但可能需要预热、后热或两者兼用的金属有铸铁、高强钢、淬火钢等；不能焊的金属有低熔点金属（如Zn、Pb、Sn及其合金）及难熔金属（如Ti、Nb、Zr等）。

③最适合的产品结构和生产性质：结构复杂的产品、具有各种空间位置、不易实现机械化或自动化焊接的焊缝；单件或小批量的焊接产品及安装或修理部门。