手工电弧焊操作技能教案（共4篇）
手工电弧焊操作技能
教学目标：
知识与技能：了解手工电弧焊的概念及药皮的作用。过程与方法：
1、理解焊接坡口的概念及开坡口的目的。
2、掌握常用的运条方法及焊道的连接与收尾。
情感态度价值观：由浅入深，结合视频，培养学生勇于动手去焊接的精神。教学重点：手工电弧焊操作技能 教学难点：焊接坡口及运条方法 教学方法：讲授法 教学准备：多媒体教学 教学过程：
（一）导入：
复习导入：
1、焊接的概念及分类。
2、焊接接头的种类及接头型式
3、焊接电弧的偏吹
（二）新授：
一、手工电弧焊的概述 1.手工电弧焊的概念：
手工电弧焊（焊条电弧焊）是利用焊条和焊件之间的电弧热使金属和母材熔化形成焊缝的一种焊接方法
2、焊条的概念：
焊条就是带有药皮的供手工电弧焊使用的熔化电极。焊条规格以焊芯直径来表示。其长度依焊条规格材料、药皮类型等不同而不同，通常在200▬500mm之间。
（1）、焊芯：
焊芯就是被药皮覆盖的金属芯，其作用是传导电流，产生电弧，并且在熔化后作为填充金属与被熔化的母材熔合形成焊缝。
焊芯金属约占整个焊缝金属的50％-70％，因此焊芯的化学成分直接影响焊缝质量。焊芯用钢丝为焊接专用钢丝，经特殊冶炼制成，单独规定了其牌号和化学成分。
如用于埋弧焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法中作为填充金属时，称为焊丝。
（2）、药皮的作用：
1保护作用： ○焊接时，涂层熔化后产生大量的气体，使熔化金属与空气隔离开来，形成一个很好的保护层。涂层熔化后形成熔渣，覆盖着熔滴和熔池。这样不仅隔离开空气中的氧气、氮气，保护焊缝金属，而且降低了焊缝冷却速度，促进熔池中气体逸出，减少气孔生成，并改善焊缝成形和结晶。
2冶金作用： ○药皮中加有脱氧剂，通过熔渣与熔化金属的化学反应，减少氧、硫等有害杂质对焊缝金属的危害，使焊缝获得符合要求的力学性能。
3渗合金作用 ○4改善焊接工艺性能： ○在药皮中加入低电离电位的物质，可以提高电弧燃烧的稳定性；焊接时，在焊条端头形成一小段涂层套管，套管使电弧热量更集中，使电弧燃烧更稳定，并可减少飞溅，有利于熔滴向熔池过渡，提高了熔敷效率。（3）、焊条的选用原则：
① 工件的力学性能和化学成分。② 工件的使用性能与工作条件。③ 工件的结构特点和受力状态。④ 施工条件及设备。⑤ 改善工艺性能
⑥ 降低成本，提高生产率
二、焊接坡口：
1、概念：
根据设计或工艺需要，在焊件待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽，称为坡口。
2、开坡口的目的：
为了保证电弧能深入接头根部，使接头根部焊透，以及便于清渣获得较好的焊缝成形，而且坡口能起到调节焊缝金属中的母材和填充金属的比例作用。
三、运条方法： 1．焊道的起头
起头时焊件温度较低，所以起点处熔深较浅，可在引弧后将电弧稍微拉长，对起头处预热，然后再适当缩短电弧进行正式焊接。2．常用的运条方法：
3．焊道的连接：（1）、尾头相接：尾头相接是以先焊焊道尾部接头的连接形式，这种接头形式应用最多。（2）、头头相接：头头相接是从先焊焊道起头处续焊接头的连接方式。（3）、尾尾相接：尾尾相接就是后焊焊道从接口的另一端引弧，焊到前焊道的结尾处，焊接速度略慢些，以填满弧坑，然后以较快的焊接速度再向前焊一小段再熄弧。（4）、首尾相接：首尾相接是后焊焊道的结尾与先焊焊道的起头相连接，利用结尾 时的高温重复熔化先焊焊道的起头处，将焊道焊平后快速收尾。4.焊道的收尾
焊道的收尾是指一条焊道结束时如何收弧。
（1）划圈收尾法：焊条移至焊道终点时，利用手腕动作使焊条尾端作圆圈运动，直到填 满弧坑后再拉断电弧。此法适用于厚板焊接，对于薄板则容易烧。
（2）反复断弧收尾法：焊条移至焊道终点时，反复在弧坑处熄弧，一引弧一熄弧多次，直至填满弧坑。此法适用于薄板和大电流焊接，但碱性焊条不宜采用，否则易出现气孔。（3）回焊收尾法
焊条移至焊道收尾处即停止，但不熄弧，适当改变焊条角度，焊条由位置1转到位置2，填满弧坑后再转到位置3，然后慢慢拉断电弧，碱性焊条常使用此方法熄弧。
（三）、小结：
1、手工电弧焊的概念及药皮的作用。
2、焊接坡口的概念及开坡口的目的。
3、常用的运条方法及焊道的连接与收尾。
（四）、作业：
1、手工电弧焊的概念及药皮的作用。
2、焊接坡口的概念及开坡口的目的。
1 手工电弧焊概述
手工电弧焊所需设备主要焊钳、烧焊电缆以及焊机等辅助设备, 常见的手工电弧焊焊机分为三种类型, 分别是弧焊变压器、直流弧焊发电机以及弧焊整流器。焊接时, 母材与焊条交替成为阴阳极, 并且产生大量热量, 但是阴阳极热量的温度是不同的, 这就使得母材与焊条熔融在一起。焊条表皮材料与焊芯是不同的, 其在发生熔融时, 会产生一些气体, 这些气体会分布于电弧周边, 将焊件与大气隔绝开, 从而对焊件起到保护作用[1]。另外, 焊接过程中会在熔池产生一定量的熔渣, 液态熔渣与母材金属之间能够产生化学反应, 进而有效提高焊缝质量。
2 手工电弧焊优点及特点
2.1 手工电弧焊优点
手工电弧焊具有操作灵活的特点。手工电弧焊是一种应用最为广泛的金属焊接方式, 其焊接对环境要求较小, 具有较好的灵活性, 不仅能够进行室内焊接, 而且在环境条件较为恶劣的户外施工现场依然可以进行操作, 手工电弧焊的焊接设备较为简单, 且具有焊把轻便、电缆长等优点, 因此焊接应用范围较广, 不仅能够应用在各种接头式构件焊接 (搭接、对接、角接等) 当中, 而且还能应用在立焊、仰焊、平焊等空间位置焊接当中。
2.2 手工电弧焊特点
2.2.1 四层焊接
通常来说, 手工电弧焊具有速度快、焊肉薄的特点, 因此, 单层焊接往往不能满足材料固定需要, 当单层厚度为10~15mm时, 可进行四层焊接, 其中, 一、二层选择填充焊, 其他层为排焊。
2.2.2 根焊
根焊是四层焊接中最重要的部分, 同时也是四层焊接的基础。焊接过程必须保证焊透焊口根部, 并且应确保焊口根部未被烧穿。根焊决定了四层焊接的质量, 因此, 根焊是整个焊接过程中难度最大的环节。
在根焊时, 不需要大幅度摆动焊条, 当焊缝过大、溶孔过大或者电弧过长时, 可以采用往返运弧。将焊条轻压, 无需刻意拉长电弧长度。最好的做法是使电弧成型, 成型位置位于坡口内部, 并利用手部力量拖动焊条使之前进焊接。焊口根部与电弧之间应保持一定距离, 焊条半径为最佳距离。应在工件焊接接头处使用砂轮机打磨一个弧形倒角, 便于接头[2]。
2.2.3 热焊
热焊主要应用于加固根部焊接, 使根部连接更为牢靠。热焊可以为焊缝提供较大的热量, 使之保持一定温度, 有效地避免焊口根部出现断裂和裂纹的现象, 热焊与根焊不能同时进行, 应保持一段时间差, 通常在根焊结束5分钟内即可进行热焊并保持层间温度不小于100℃。
进行热焊时, 应将焊条左右摆动, 并适当加快焊接速度与运作速度, 焊接动作应尽可能保持连贯, 焊条的运行角度应保持在标准范围内, 电弧高度尽量保持在5mm左右。
2.2.4 填充焊
填充焊即填充满焊道, 但是不能对坡口的边缘部分造成任何破坏, 从而为后期的盖面焊奠定良好的基础, 有利于盖面焊更好的更快的进行。进行填充焊时, 应左右摆动焊条, 并适当加大摆动幅度, 在坡口位置, 若角度过小, 则做小幅度左右摆动, 当焊条运弧至九点钟位置时, 可采用拉弧运动, 运动力度不宜过大。另外, 电弧高度同热焊一致, 约5m m为最佳。
2.2.5 盖面焊
四层焊接的最后步骤为盖面焊, 盖面焊的主要存在意义是对焊接缝进行加固以提高焊接牢固程度, 从而提高焊缝美观度。进行盖面焊时, 上下摆动焊条, 幅度不宜过大, 从而控制焊缝宽度, 压住坡口边缘1.5m m为最佳, 电弧通常为3m m左右, 在九点钟位置可由原本的左右摆动改变为运弧运动, 运弧画圈幅度应控制在7~9mm范围内, 焊缝高度不应高于2mm, 以确保手工电弧焊的质量。
3 手工电弧焊操作要点
3.1 施焊角度
在进行焊接时, 要求焊条的纵轴线必须与熔池正中心相垂直, 对焊条的倾斜方向没有做明确规定, 但是要求倾斜角度与基准线的夹角应控制在30°之内, 该夹角能够影响母材的线能量分配情况, 从而影响焊缝的外观效果与熔透程度。
3.2 电弧长度
电弧长度受焊条表皮材料和焊芯直径影响, 通常以完整焊条直径为参考依据, 电弧长度大于该直径时为长弧, 不足直径长度时为短弧。电弧电压受电弧长度影响, 二者之间呈正相关变化趋势, 电弧越长则越易产生咬边和无法焊透的现象[3]。
3.3 施焊速度
焊接的生产效率与热输入均受施焊速度影响, 施焊速度越快, 则热输入与层间温度也会随之降低, 进而影响到焊接的熔合程度, 因此, 要想提高施焊速度, 必须在确保焊接质量的前提上, 只有保质保量的完成焊接, 才能有效提高施工速度。
3.4 焊条摆动模式
焊条往返运作的中心为熔焊点, 焊条的摆动包括往返运动模式、停顿时间以及运动速度等, 焊缝的外观与效果均受焊条摆动模式的影响, 适当的摆动模式可以有效提高生产效率, 从而改善焊接质量。
4 结语
综上所述, 手工电弧焊的地位不可取代, 其仍旧发挥着巨大作用, 在使用手工电弧焊进行焊接时, 应根据母材厚度决定是否采用四层焊接, 另外, 在焊接时, 应注重施焊角度、电弧长度、施焊速度以及焊条摆动模式是否满足相关标准。只有满足以上要点才能保质保量完成焊接。
摘要：本文重点分析了手工电弧焊操作技能要点, 首先简单介绍了手工电弧焊的概念以及焊接原理, 然后通过对手工电弧焊四层焊接操作方式的介绍, 详细说明了手工电弧焊速度快、焊肉薄的具体操作特点, 最后, 介绍了手工电弧焊的几点操作要点。
关键词：手工电弧焊,操作技能,技能要点
参考文献
[1]程晋宜.手工电弧焊操作技能培训要点[J].热加工工艺, 2011.
[2]蒋超群.锅炉压力容器手工电弧焊焊工考试前的准备和考试中应注意的问题[J].焊接, 1989.
(一)手工电弧焊的基本原理，手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热，使焊条金属与母材熔化形成缝的一种焊接方法。焊接时，母材为一电极，焊条为另一电极。电弧是在焊条—母材之间的空隙内通过外加电压引燃。
由于开始弧时，两电极及其间的气隙尚未充分加热电离，为了加强气体的电离作用，电极之间应有较高的电压，这个电压称为空载电压。一般直流电焊机的空载电压为40-90伏，交流电焊机为50～80伏。当电弧稳定燃烧后，维持电弧燃烧所需要的电压较低，一般为16-35伏，这个电压称为工作电压。
(二)手工电弧焊机。常用的手工电弧焊机有交流弧焊机、旋转式直流弧焊机和整流式直流弧焊机三种。
1.交流弧焊机。是一个特殊的降压变压器。具有陡降的外特性。为了保护外特征陡及交流电弧的稳定燃烧，在电源内部应有较大的感抗。获得感抗的方法，一般是靠增加变压器本身的漏磁或在正常漏磁变压器的次级回路中串联电抗器来实现的。交流弧焊机主要是通过调节焊机的感抗值来调节焊接电源，其基本变动铁芯或动绕组的位置或调节芯的饱和程度等。交流弧焊机主要有动铁芯式、同体式和动圈式三种。
2.旋转式直流弧焊机。这是一种专供电弧焊用的特殊型式的发电设备，由发电机和原动机两部分组成。原动机可以是电动机或内燃机，在工厂中常见的是用电动机驱动。直流弧焊机除了具有产生直流电的功能外，还具有满足焊接工艺所要求的性能。
3.整流式直流弧焊机。它由主变压器、整流器组、调节装置和冷却风扇等装置组成。这类焊机由于多采用硅整流元件进行整流，又称为硅整流焊机。
(三)手工电弧焊的安全分析。由于手工电弧焊机利用的能源是电，同时电弧在燃烧过程中产生高温和弧光，焊条药皮在高温下产生一些有害气体和尘埃，所有这些，都造成手工电弧焊操作过程中产生不安全因素。
1.触电。手工电弧操作者接触电的机会较多。更换焊条时，焊工要直接接触电极;在容器、管道内或金属构件中焊接时，四周都是导体，焊机的空载电压又大于安全电压，如果电器装置、防护用品有缺陷，或者违反安全操作规程等，都有可能发生触电事故。
2.弧光和电热伤害。焊接时，电弧产生强烈的可见光和大量不可见的紫外线、红外线，容易灼伤眼睛和皮肤，
产生电弧灼伤的情况常见的有两种，一是焊接时电弧灼伤手或身体;二是在焊机带负荷情况下操作焊机开关，电弧灼伤手或脸。焊接时也容易发生热体烫伤的现象。热体烫伤主要是溶化的金属飞溅、焊条头或炽热的焊件与身体接触造成的。
3.有害物质。手工电弧焊时，金属和焊条药皮在电弧高温作用下发生蒸发、冷凝和汽化，产生大量烟尘;同时，电弧周围的空气在弧光强烈辐射作用下，还会产生臭氧、氮氧化物等有毒气体。尤其是焊，会产生更多的臭氧。在通风不良的条件下，长期接触这些有害物质，会引起危害健康的多种疾病。特别是在化工设备、管道、锅炉、容器和船舱内焊接时，由于作业环境狭小，通风不良，焊接烟尘、有毒气体形成较高的浓度，危害就更大。
4.火灾与爆炸。一是焊接热源引起周围易燃物质燃烧;二是二次回路通过易燃物质，由于自身发热或接触不良产生火花引起燃烧;三是燃料容器、管道焊时防爆措施不当引起爆炸。
5.其它伤害。在清除焊缝熔渣时，由于碎渣飞溅而刺伤或烫伤眼睛，焊接工件放置不稳造成砸伤，登高焊接时不加强防护发生高处坠落等。
(四)手工电弧焊操作安全技术。
1.在下雨、下雪时，不得进行露天施焊。
2.在高处作业时，不准将焊接电缆放在电焊机上;横跨道路的焊接电缆必须装在铁管内，防止被压破漏电;施焊前，应先检查周围不得有易燃易爆物品，井系好安全带。
3.严禁将焊接电缆与气焊的胶管混在一起。
4.二次电缆不宜过长，一般应根据工作时的具体情况而定
5.在施焊过程中，当电焊机发生故障而需要检查电焊机时，必须切断电源后才能进行。禁止在通电情况下用手触动电焊机的任何部分，以免发生事故。
6.在船舱内焊接时，应设法通风或两个人轮换操作。
7.在容器内焊接时，应使用胶皮绝缘防护用具，并在附近安设一个电源开关，由助手专门负责看管和监护，同时要听从焊接操作人员指示，随时通断电源。
8.在焊接时，不可将工件拿在手中或用手扶着进行焊接。
随着社会的发展,许许多多的液体、气体都需要用到容器来储存运输,容器在日常生活中也应用的越来越广泛,而容器所能承受的压力大小它的封头起着至关重要的作用。
封头是压力容器必不可少的一部分,封头的种类很多,由于封头的加工不能一次压制成形,所以本产品是拼焊而成的。1060铝有良好的延伸率以及抗拉强度,完全能够满足常规的加工要求(冲压,拉伸)成型性高。可气焊、氢原子焊和接触焊 , 不易钎焊 ;易承受各种压力加工和引伸、弯曲。
1 铝 1060 焊接性分析
1.1 材料焊接性分析
铝1060的理化性能及机械性能与钢有很大的差别,易氧化、导热快、热容量和线膨胀系数大、熔点低、高温强度小、固液态转变时无明显的颜色变化等特性。其焊接过程容易产生如下缺陷 :
1.1.1 易氧化
铝1060和氧的亲和能力很大,在常温下铝容易同氧化合,在铝的表面生成致密的三氧化二铝薄膜,能防止金属的继续氧化,对自然防腐蚀有利,但是给焊接带来了困难。
1.1.2 容易产生气孔
由于铝1060中不含碳,不存在生成CO气孔的条件,而氮又不溶于铝,因此一般认为铝1060产生气孔的主要原因是氢。在铝的熔池凝固过程中析出氢一方面形成新的微小的小气泡,另一方面将扩展到已形成的微小气泡中,并使它发展长大。
1.1.3 焊接热裂纹
铝1060非热处强化合金在杂质含量超过规定范围,或刚性很大的不利条件下会产生裂纹。铝1060产生热裂纹的原因与它的成分和焊接应力有关。由于铝1060的线膨胀系数比铁将近大一倍,而其凝固时收缩率又比铁大两倍,因此铝焊件的焊接应力大。
1.2 结构焊接性分析
(1)纯铝容器在空气和氧化性水溶液介质中,其表面以产生致密的氧化膜和钝化膜它在一些氧化性介质中具有良好的耐蚀性。
(2)纯铝是面心立方晶格,没有同素异构体,低温下不存在像铁素体钢那样的脆性转变,铝容器的最低设计温度可达 -269℃。纯铝常作为制作低温容器的材料,而且均不要求进行冲击韧性检验。
(3) 纯铝的规定非比例伸长应力很低,在小的载荷下即会产生塑性变形。铝容器在使用与运输时,应注意防止碰撞剧烈振动发生塑性变形。
2 焊接工艺
2.1 焊接材料分析
铝1060焊接时可 以选用焊 条E1100( 型号L109)。该焊条的成分与母材相同,且强度与母材相近,价格也比较便宜,所以选择焊条L109作为焊材。
L109(型号E1100)是以纯铝为焊芯、药皮为盐基型的铝焊条。用于焊接铝板、纯铝容器及要求不高的铝合金构件。
2.2 焊前准备
2.2.1 设备的选取
由于铝的热导率比较大,所以焊接时必须要有足够的热输入能量,并要保证电弧要足够的稳定。所以为了稳定电弧,达到阴极破碎的作用,提高焊接质量,因此焊接采用直流反接电源。
2.2.2 备料
该产品采用铝1060(L2)工业纯铝。由于封头的板材比较厚大所以采用数控等离子切割下料,不宜采用气割。采用数控等离子切割,速度比气割快,精度高、质量好,坡口不易挂渣(下料尺寸见备料工艺卡)。划线、号料时应考虑焊接收缩变形量及零件加工余量,且号料和划线的尺寸公差应符合铝制压力容器制造标准。
2.2.3 清理
封头坡口的化学清洗的工艺参数见表3
3 焊接工艺要点
因封头为厚大铝件,为使坡口附近达到所需的焊接温度,以防变形和减少气孔等缺陷,焊前用两把大号焊炬(氧 - 乙炔焰)进行预热,温度为250 ~ 350℃左右。由于铝在高温时不变色,预热时可在铝件上划红色粉笔线,当线条颜色与铝相近时,即可开始焊接(点固焊时也需要预热)。
焊接时,为保证焊缝不出夹渣、未焊透等缺陷,在焊完外侧所有焊缝的1、2层后,将封头翻转,用薄砂轮清理所有的焊根,然后焊接3、4、5各层,最后翻转焊接第6层。每一层,必须将药皮清除掉,并用电动钢丝轮打,磨干净为防止结构较大的变形,内外侧焊缝可采用对称焊接,如图1所示。
焊接时,封底焊焊 条不作摆 动,填充焊和盖面焊应作一定的摆动,以增加容宽。铝焊条极易受潮,所以使用前应在100 ~ 150℃烘干后再使用。否则在焊接中,因水分的蒸发而使焊缝产生气孔。焊接工艺参数如表4所示 :
4 结论
