6.2.1 焊条电弧焊（课件）·高一《金属加工基础》同步精品课堂(机工版·第2版）

《金属加工基础》（第1版）机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 焊接 焊条电弧焊（第2课时） 知识目标 了解什么是焊条电弧焊。 能力目标 熟悉焊条电弧焊的原理。 情感目标 提供对基础知识的学习和运用，乐于探索机械专业的学习规律，培养学生综合学习的能力。 三维目标 第一章 绪论 导入情景 01 思考：什么是焊条电弧焊？ 新知学习 02 模块二 焊条电弧焊 什么是焊条电弧焊？ 焊条电弧焊是利用焊条与工件之间产生的电弧热，将工件和焊条熔化而进行焊接的方 法。它是通过手工操纵焊条进行焊接的电弧焊，是熔焊中最基本的一种焊接方法，也是目前 焊接生产中应用最广的焊接方法之一。 新知学习 02 生产中的焊条电弧焊 新知学习 02 一、焊条电弧焊的焊接电弧 焊接电弧是在电极与焊件之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，它也是电流 最大、电压最低、温度最高、发光最强的一种气体导电现象。 新知学习 02 产生焊接电弧的条件是： 1)用装在焊钳上的焊条擦划或敲击焊件，焊条末端与焊件瞬时接触而造成短路，会产 生很大的短路电流，使焊件和焊条末端的温度迅速升高，为电子的逸出和气体电离准备了能 量条件。2)迅速把焊条提起2～5mm, 在两极间电场力的作用下，被加热的阴极间就有电子高 速飞出并撞击气体介质，使气体介质电离成正离子、负离子和自由电子。 新知学习 02 3)此时，正离子奔向阴极，负离子和自由电子奔向阳极。它们在运动过程中和到达两极时，不断发生碰撞和复合，将动能转变为热能，同时产生大量的光和热，于是在焊条端部与焊件之间就形成了焊接电弧，如图6-4所示。 新知学习 02 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。用钢焊条焊接时，阴极区产生的热量约占电弧总热量的36%,温度大约在2400K 以内；阳极区产生的热量约占电弧总热量的43%,温度在2600K左右；弧柱区产生的热量约 占电弧总热量的21%,但弧柱中心的温度最高，大约为6000～8000K。 新知学习 02 二 、焊条电弧焊的焊接原理 焊条电弧焊的焊接原理如图6-5所示。 新知学习 02 焊接时，将焊条与焊件接触短路后立即提起焊条，引燃电弧。 新知学习 02 电弧产生的电弧热使焊件局部和焊条端部同 时熔化成为熔池，金属焊条熔化后成为熔滴，并借助重力和 电弧气体的吹力作用过渡到焊件形成的熔池中。同时，电弧 热还使焊条的药皮熔化或燃烧，药皮熔化后与液体金属发生 物理、化学作用，使液态熔渣不断地从熔池中向上浮起，药 皮燃烧时产生的大量气体环绕在熔池和电弧周围。 新知学习 02 借助熔渣 和气体可防止空气中氧、氮的侵入，起到保护液态金属的作 用。连续向焊接方向移动焊条，熔池中的液态金属逐步冷却结晶，即逐渐形成焊缝。 新知学习 02 焊接电弧产生的热量与焊接电流的平方和焊接电压的乘积成正比，生产中主要通过调 节焊接电流来调节电弧热量。焊接电流越大，则电弧产生的总热量越多；反之，总热量越少。 新知学习 02 三 、焊条 (一)焊条的组成与作用 焊条由焊芯和药皮两部分组成，如图6-6所示。焊条的作用主要有两个方面：第一是稳定电弧；第二是调整焊缝的化学成分，改善焊 缝的质量和力学性能。 新知学习 02 1.焊芯 焊芯的主要作用有四个方面：第一是传导 焊接电流；第二是产生电弧并维持电弧稳定； 第三是作为填充金属，与熔化的母材共同组成焊缝金属；第四是向焊缝添加合金元素。焊芯直径就是焊条的直径，焊条直径一般为1.6~ 6mm,主要有φ1.6mm 、φ2.0mm 、φ2.5mm 、φ3.2mm 、φ4.0mm 、φ5.0mm 、φ6.0mm 等规 格；焊条长度一般为250～450mm。在焊缝金属中，焊芯金属约占50%～70%,由此可见， 焊芯的化学成分和质量对焊缝质量有重大的影响。为了保证焊接质量，国家标准对焊芯的化 学成分和质量作了严格的规定。焊芯的牌号以“焊”字的汉语拼音首字开头(牌号是 “H”), 其后的牌号表示法与钢号表示法完全一样。例如，常用的焊芯牌号有H08、HO8A、 H08E 、H08CrMoA、H10Mn2等。牌号尾部标有 “A”或 “E”时，分别表示“优质品”或 “高级优质品”,表明 S 、P等杂质的含量更少。 新知学习 02 2.药皮 药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层。焊条药皮由稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合 金剂、稀释剂、粘结剂、稀渣剂和增塑剂等组成。它的主要作用如下。 (1)机械保护作用 焊接时利用焊条药皮熔化后产生的大量气体和形成的熔渣，使熔 化金属与空气隔离，防止空气中的氧、氮侵入，保护熔滴和熔池金属。 (2)冶金处理和渗合金作用 通过熔渣与熔化金属的冶金反应，除去有害杂质(如氧、 氮、硫、磷、氢等),渗入有益的合金元素，使焊缝获得所需的力学性能。