《焊工工艺基础》焊条电弧焊（1）（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《焊工工艺基础》焊条电弧焊（1）-讲义 1. 理解焊条电弧焊的焊接原理。 2. 了解焊条的组成和分类。 3. 掌握焊条的型号及选用原则。 知识点一 焊条电弧焊的焊接原理 1.焊条电弧焊的基本原理 焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的一种电弧焊方法，如图1所示。焊接电弧是一种气体放电现象。 图1 焊条电弧焊示意图 （1）焊接电弧：气体放电现象。 （2）引弧过程 焊条与焊件接触致焊接回路短路。 快速拉起焊条，引弧电压使焊条与焊件间空气电离，发光、发热，产生强烈持久气体放电，形成电弧。 （3）电极构成：焊件和焊条分别为两个电极。 （4）电弧形成与燃烧：电弧在焊条和焊件间形成，靠外加电压燃烧。 （5）熔池形成：电弧热使焊件和焊芯熔化，共同形成熔池。 （6）保护机制 气体保护：焊条药皮分解产生 CO、H₂、CO₂ 等保护气体，阻止空气与熔池接触。 熔渣保护：药皮在电弧热作用下生成熔渣，浮于熔池表面，凝固后结成渣壳。 联合保护：焊接熔池的保护是气体和熔渣联合作用。 （7）冶金反应：液态金属与液态熔渣间进行脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金元素等复杂冶金反应，使焊缝金属具有合适化学成分 。 2.焊条电弧焊的特点 （1）焊条电弧焊的优点 ①焊条电弧焊时，焊条的药皮在电弧热的作用下产生保护气体和保护熔渣，对熔池进行气-渣联合保护，保护效果好。 ②焊条电弧焊配用相应的焊条，能够焊接非合金钢、合金钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金等绝大多数材质的焊件，应用范围广。 ③焊条电弧焊采用手工操作，灵活方便，能够焊接各种厚度、各种结构形状的焊件，可以进行平、横、仰、立各种位置的焊接，特别是在维修、返修、装配以及点固焊时，有其他焊接方法所不可替代的优势。 ④焊条电弧焊时，遇到焊接接头装配不规则的地方，焊工可有意识地控制电弧的长度、焊条角度、焊接速度等焊接参数，以弥补装配的缺陷。焊条电弧焊对焊接接头装配的要求较低。 ⑤焊条电弧焊时，焊工可以采用对称焊、分段焊、退步焊等焊接技术来控制焊接应力与变形。 ⑥焊条电弧焊设备结构简单，价格低廉，使用、维护方便。 （2）焊条电弧焊的缺点 ①与埋弧自动焊、CO2气体保护焊、氩弧焊等焊接方法相比，焊条电弧焊由于用手工操纵焊条，要不断更换焊条、清渣，所以焊接生产率低、焊工劳动强度大。 ②焊条电弧焊的焊接质量主要依赖于焊工手工操作的熟练程度，对于焊工的操作技术水平要求较高，因此焊接质量不稳定。 ③焊条电弧焊时，焊工要承受弧光辐射、有害气体、烟尘和焊接高温等的危害，劳动条件较差，因此必须要采取防护措施。 1.关于焊条电弧焊的焊接原理和特点，下列说法正确的是（ ） A.焊条电弧焊是利用焊条与焊件之间产生的电弧热，将焊条和焊件局部熔化，冷却凝固后形成焊缝。 B.焊接过程中，焊条药皮熔化分解产生的气体和熔渣，既能隔离空气，又能对熔池金属起脱氧、去硫等净化作用。 C.焊条电弧焊设备简单、操作灵活，可用于各种位置、各种金属材料的焊接，且焊接质量容易保证。 D.因焊条长度有限，焊接过程中需频繁更换焊条，导致焊缝中易出现夹渣、气孔等缺陷。 E.焊条电弧焊的生产效率高，适用于长直焊缝和大型结构件的焊接。 【答案】AB 【解析】A 选项：焊条电弧焊的基本原理就是依靠焊条与焊件间产生的电弧热，使焊条端部和焊件局部区域达到熔化状态，随后熔化的金属冷却凝固，从而实现焊件的连接并形成焊缝，该选项正确。B 选项：焊条药皮在焊接过程中发挥着重要作用。药皮熔化分解产生的气体能在熔池周围形成一层保护气幕，有效隔离空气，防止空气中的氧、氮等有害气体侵入熔池；同时，熔渣与熔池金属发生冶金反应，起到脱氧、去硫等净化熔池金属的作用，提高焊缝质量，该选项正确。C 选项：焊条电弧焊设备确实相对简单，操作也较为灵活，能适应各种焊接位置。但并非适用于所有金属材料的焊接，例如一些活泼金属（如铝、镁等），用焊条电弧焊焊接时难度较大，且由于手工操作的影响，焊接质量受焊工技术水平影响较大，质量不易保证，该选项错误。D 选项：频繁更换焊条并不会直接导致焊缝中出现夹渣、气孔等缺陷。夹渣主要是由于焊接过程中熔渣未及时浮出熔池、多层焊时清渣不干净等原因造成；气孔则多因焊接材料受潮、焊件表面有油污铁锈、保护气体不足等因素引发，该选项错误。E 选项：焊条电弧焊因需频繁更换焊条，且焊接速度相对较慢，其生产效率较低，不适用于长直焊缝和大型结构件的快速焊接，该选项错误。 1.（判断题）焊条电弧焊时，电弧的热量主要用来熔化焊条，对焊件加热作用较小。( ) 【答案】× 【解析】焊条电弧焊时，电弧产生的热量一部分用于熔化焊条，形成填充金属；但另一部分热量会传递到焊件上，使焊件的焊接部位达到熔化状态，从而实现焊接。电弧对焊件的加热作用至关重要，是保证焊接质量的关键因素之一，并非对焊件加热作用较小。 2.（判断题）焊条电弧焊只能焊接黑色金属，不能焊接有色金属。( ) 【答案】× 【解析】焊条电弧焊不仅能焊接黑色金属，如各种碳钢、合金钢等，在选择合适焊条的情况下，也可以焊接部分有色金属，例如铜及铜合金、铝及铝合金等。只是对于某些有色金属，焊接工艺和焊条的选择有特殊要求。 3.（判断题）焊条电弧焊的焊接过程中，焊条既作为电极产生电弧，又作为填充金属熔化后形成焊缝。( ) 【答案】√ 【解析】在焊条电弧焊中，焊条的一端与焊件之间产生电弧，电弧提供焊接所需的热量。同时，焊条在电弧高温下熔化，熔化后的焊条金属作为填充金属过渡到熔池中，与熔化的母材混合，冷却后形成焊缝，所以焊条起到了电极和填充金属的双重作用。 1.（单项选择题）焊条电弧焊的焊接原理是利用（ ）产生的高温熔化焊条和焊件。 A.电阻热 B.化学热 C.电弧热 D.摩擦热 【答案】C 【解析】焊条电弧焊是通过焊条与焊件之间产生的电弧来提供热量。电弧放电时，电能转化为热能，产生极高的温度，使焊条和焊件局部熔化，实现焊接。电阻热主要用于电阻焊；化学热常见于气焊等利用化学反应放热的焊接方法；摩擦热用于摩擦焊，所以选 C。 2.（单项选择题）下列关于焊条电弧焊特点的说法，错误的是（ ）。 A.设备简单，成本低 B.焊接质量稳定，不易产生缺陷 C.操作灵活，可进行全位置焊接 D.生产效率相对较低 【答案】B 【解析】焊条电弧焊设备简单，主要设备弧焊电源价格相对较低，整体成本低，A 选项正确。其操作灵活，焊工可根据实际情况调整焊接参数和手法，能进行平、立、横、仰等全位置焊接，C 选项正确。但由于是手工操作，焊接速度相对较慢，生产效率较低，D 选项正确。而手工操作受焊工技能水平、操作稳定性等因素影响较大，焊接质量波动较大，容易产生如气孔、夹渣、未焊透等缺陷，并非焊接质量稳定不易产生缺陷，所以选 B。 3.（单项选择题）焊条电弧焊时，决定焊缝熔深的主要因素是（ ）。 A.焊接电流 B.电弧电压 C.焊接速度 D.焊条直径 【答案】A 【解析】焊接电流是影响焊缝熔深的主要因素。焊接电流增大时，电弧的热量增加，更多的热量传递到焊件上，使焊缝的熔深增大。电弧电压主要影响焊缝的熔宽；焊接速度过快会减小熔深，过慢则会使熔深过大，但它不是决定熔深的主要因素；焊条直径主要影响焊接电流的选择以及焊缝的填充量，对熔深的影响是间接的，通过影响电流来影响熔深，所以选 A。 · 焊条电弧焊以手工操纵焊条引弧形成电弧，靠电弧热熔化焊件焊芯成熔池，通过气—渣联合保护及冶金反应形成焊缝。 · 焊条电弧焊具备操作灵活、适用材质广等优点，但其焊接生产率低、质量依赖焊工水平、焊工劳动条件差，存在生产效率与质量稳定性及劳动保护方面的不足 。 知识点二 焊条的组成和分类 1.焊条的组成 焊条由焊芯和药皮两部分组成，如图2所示。 图2 焊条的组成 （1）焊芯：焊条中被药皮包裹的金属芯被称为焊芯。焊条的种类不同，焊芯也不同，焊芯的成分之间影响焊缝金属 化学成分和力学性能。 （2）药皮：压敷在焊芯表面 涂料层称为药皮。根据焊条药皮中主要成分的不同，药皮可分为八种不同类型，其工艺性能和适用范围有很大不同，见表1。 2.焊条的分类 （1）按焊条药皮熔化后的熔渣特性分类 ①酸性焊条 熔渣成分：以酸性氧化物（如二氧化钛、二氧化硅）为主。 工艺性能：电弧稳定，脱渣性好，对铁锈、油污不敏感，适合全位置焊接。 力学性能：焊缝金属含氢量较高，塑性、韧性较低，适用于一般低碳钢和强度较低的低合金钢。 ②碱性焊条 熔渣成分：以碱性氧化物（如氧化钙、氧化镁）为主。 工艺性能：电弧稳定性较差，脱渣性差，对铁锈、油污敏感，需严格清理焊件，仅适合平焊和平角焊。 力学性能：焊缝金属含氢量低，塑性、韧性高，抗裂性强，适用于重要结构（如锅炉、压力容器）的高强度低合金钢和合金钢。 （2）按焊条用途分类 ①结构钢焊条：用于焊接低碳钢和低合金钢结构，如桥梁、建筑、船舶等。 ②不锈钢焊条：用于焊接不锈钢材料，如A102（奥氏体不锈钢焊条）。 ③铸铁焊条：用于焊接铸铁件，如Z208（镍基铸铁焊条）。 ④堆焊焊条：用于在工件表面堆焊耐磨、耐蚀合金层，如D212（铬锰硅堆焊焊条）。 ⑤镍及镍合金焊条：用于焊接镍基合金，如Ni307（纯镍焊条）。 表1 焊条药皮类型、主要成分及适用范围 1.关于焊条的组成和分类，下列说法正确的是（ ） A.焊条由焊芯和药皮两部分组成，焊芯的作用是传导电流、产生电弧并作为填充金属。 B.按焊条的用途分类，可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条等，不同类型焊条用于焊接相应材质的焊件。 C.药皮中含有稳弧剂，能使电弧稳定燃烧，同时含有造气剂，产生的气体可保护熔池不受空气侵入。 D.酸性焊条药皮中含有较多酸性氧化物，焊接时产生的气体和熔渣对铁锈、油污等不敏感，焊缝韧性较好。 E.碱性焊条又称为低氢型焊条，药皮中含有较多碱性氧化物，焊接工艺性能好，广泛用于一般结构件焊接。【答案】ABC 【解析】A 选项：焊条由焊芯和药皮构成。焊接时，电流通过焊芯传导，焊芯端部在电弧热作用下熔化，既产生电弧又作为填充金属形成焊缝，该选项正确。B 选项：焊条按用途分类，可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条等多种类型。这种分类方式便于根据焊件材质选择合适的焊条，以保证焊接质量，例如碳钢焊条用于焊接碳钢焊件，该选项正确。C 选项：药皮中的稳弧剂能稳定电弧，使焊接过程顺利进行；造气剂在焊接时分解产生气体，在熔池周围形成保护气层，隔绝空气，防止空气中的有害气体与熔池金属发生反应，该选项正确。D 选项：酸性焊条药皮中酸性氧化物较多，对铁锈、油污等敏感性较低，但焊缝金属含氢量相对较高，导致焊缝韧性较差，该选项错误。E 选项：碱性焊条即低氢型焊条，药皮含较多碱性氧化物。但其焊接工艺性能不如酸性焊条，对焊件清理要求高，操作难度较大。不过因其焊缝金属含氢量低，力学性能好，常用于焊接重要结构件，并非广泛用于一般结构件焊接，该选项错误。 1.（判断题）焊条由焊芯和药皮两部分组成，其中焊芯只起导电作用。( ) 【答案】× 【解析】焊条由焊芯和药皮组成，焊芯不仅起导电作用，作为填充金属，熔化后成为焊缝金属的主要成分，对焊缝金属的化学成分和力学性能有重要影响，并非只起导电作用。 2.（判断题）酸性焊条药皮中含有较多的酸性氧化物，碱性焊条药皮中含有较多的碱性氧化物。( ) 【答案】√ 【解析】酸性焊条药皮主要由酸性氧化物（如二氧化硅、氧化钛等）组成，其氧化性较强；碱性焊条药皮则含有较多碱性氧化物（如碳酸钙、氟化钙等），脱硫、脱磷能力较强，该说法正确。 3.（判断题）焊条的直径越大，其长度就越长。( ) 【答案】× 【解析】焊条直径和长度是两个独立的规格参数，它们之间没有必然的对应关系。不同直径的焊条可根据实际使用需求制成不同长度，所以不能说焊条直径越大，长度就越长。 1.（单项选择题）焊条的焊芯一般是由（ ）制成。 A.中碳钢 B.高碳钢 C.低碳钢 D.合金钢 【答案】C 【解析】焊条焊芯一般由低碳钢制成。低碳钢具有合适的含碳量，能保证焊缝金属具有良好的力学性能，且成本相对较低。中碳钢和高碳钢含碳量较高，焊接时易产生裂纹等缺陷；合金钢成本高且成分复杂，不利于保证焊缝质量的稳定性，所以选 C。 2.（单项选择题）下列关于焊条药皮作用的说法，错误的是（ ）。 A.保护焊缝金属 B.改善焊接工艺性能 C.参与冶金反应 D.决定焊条的直径 【答案】D 【解析】焊条药皮在焊接过程中，能产生气体和熔渣，保护焊缝金属免受空气侵害，A 选项正确。它含有稳弧剂等成分，可改善焊接工艺性能，如使电弧稳定燃烧、减少飞溅等，B 选项正确。药皮中的某些成分还能参与冶金反应，调整焊缝金属的化学成分，C 选项正确。而焊条的直径是由生产工艺确定的，与药皮作用无关，所以选 D。 3.（单项选择题）按焊条药皮熔化后的熔渣特性分类，焊条可分为（ ）。 A.酸性焊条和碱性焊条 B.碳钢焊条和低合金钢焊条 C.结构钢焊条和不锈钢焊条 D.手工焊条和自动焊条 【答案】A 【解析】按焊条药皮熔化后的熔渣特性，焊条分为酸性焊条和碱性焊条。酸性焊条药皮熔渣以酸性氧化物为主，碱性焊条药皮熔渣以碱性氧化物为主。B 选项是按焊条用途对碳钢和低合金钢焊条的分类；C 选项是按用途对结构钢和不锈钢焊条的分类；手工焊条和自动焊条并非按熔渣特性分类，所以选 A。 · 焊条由焊芯和药皮组成，焊芯成分影响焊缝金属性能，药皮按主要成分分八类且工艺性能和适用范围各异。 · 焊条按熔渣特性分酸性（电弧稳、全位置焊、塑性低）和碱性（抗裂强、需清理、限平焊）焊条，按用途分结构钢、不锈钢、铸铁、堆焊、镍及镍合金焊条 。 知识点三 焊条的型号和选用原则 1.焊条的型号 焊条型号由五部分组成（如图3所示）： 第一部分用字母“E”表示焊条。 第二部分为字母“E"后面紧邻的两位数字，表示熔敷金属的最小抗拉强度代号。 第三部分为字母“E”后面的第三和第四两位数字，表示药皮类型、焊接位置和电流类型型。 第四部分为熔敷金属的化学成分分类代号，可为“无标记”或短划“母和数字的组合。 第五部分为熔敷金属的化学成分代号之后的焊后状态代号，其中“无标记”表示焊态，“P”表示热处理状态，“AP”表示焊态和焊后热处理两种状态均可。 图3 焊条型号的意义 2.焊条的选用原则 焊条的种类很多，选用焊条时应综合考虑母材的材质、焊件的结构及工作环境、焊件的工艺条件限制和焊接成本等多种因素。选用焊条的基本原则如下： （1）等强度原则：即选用与母材同强度等级的焊条。该原则一般用于焊接低碳钢和低合金结构钢。 （2）同成分原则：即选用与母材化学成分相同或相近的焊条。该原则一般用于焊接耐热钢、不锈钢等。 （3）抗裂纹原则：选用抗裂性好的碱性焊条，以免在焊接和使用过程中接头产生裂纹。该原则一般用于焊接刚度大、形状复杂、使用中承受动载荷的焊接结构。 （4）抗气孔原则：如果受焊接工艺条件的限制，焊件接头部位的油污、铁锈等不便清理，则应选用抗气孔能力强的酸性焊条，以免焊接过程中气体滞留于焊缝中形成气孔。 （5）低成本原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用工艺性能好、成本低、效率高的焊条。 1.关于焊条的型号和选用原则，下列说法正确的是（ ） A.焊条型号通常反映了焊条的熔敷金属力学性能、化学成分、药皮类型和焊接电流种类等信息。 B.对于一般结构钢焊接，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条，以保证焊缝强度。 C.焊接承受动载荷或冲击载荷的结构件时，应选用熔敷金属冲击韧性较高的碱性焊条。 D.不锈钢焊条的型号中，数字主要表示焊缝金属中的碳含量，数字越大，碳含量越低。 E.当焊件坡口难以清理干净时，应优先选用对铁锈、油污等不敏感的酸性焊条。 【答案】ABCE 【解析】A 选项：焊条型号是对焊条特性的标准化表述，其中涵盖了熔敷金属力学性能（如抗拉强度等）、化学成分（决定适用的母材类型）、药皮类型（影响焊接工艺性能）以及焊接电流种类（交流或直流）等关键信息，该选项正确。B 选项：在一般结构钢焊接中，为确保焊缝强度与母材适配，通常选用熔敷金属抗拉强度等于或略高于母材的焊条。这样能使焊缝在承受载荷时，与母材协同工作，保证结构的整体强度，该选项正确。C 选项：承受动载荷或冲击载荷的结构件，对焊缝的韧性要求较高。碱性焊条熔敷金属的冲击韧性较好，能有效抵抗冲击作用，减少焊缝在动载下产生裂纹的风险，所以应选用此类焊条，该选项正确。D 选项：不锈钢焊条型号中的数字并非主要表示焊缝金属中的碳含量，而是与熔敷金属的化学成分有关，比如铬、镍等合金元素的含量等，该选项错误。E 选项：酸性焊条对铁锈、油污等杂质的敏感性较低。当焊件坡口难以清理干净，存在铁锈、油污等杂质时，选用酸性焊条可减少因杂质引发的焊接缺陷，保证焊接质量，该选项正确。 1.（判断题）焊条型号 E4315 中的 “43” 表示熔敷金属的屈服强度为 430MPa。( ) 【答案】× 【解析】焊条型号 E4315 中，“43” 表示熔敷金属的抗拉强度最小值为 430MPa，并非屈服强度。在焊条型号表示方法中，这一数字与抗拉强度相关，用于表征焊缝金属的力学性能，所以该说法错误。 2.（判断题）对于承受静载荷的低碳钢结构，应优先选用碱性焊条。( ) 【答案】× 【解析】对于承受静载荷的低碳钢结构，酸性焊条的焊接工艺性能好，对铁锈、油污等杂质敏感性小，操作简便，能满足焊接要求，且成本相对较低。碱性焊条脱硫、脱磷能力强，焊缝金属冲击韧性高，更适用于承受动载荷或对焊缝韧性要求高的结构。所以承受静载荷的低碳钢结构应优先选用酸性焊条，该说法错误。 3.（判断题）焊条型号 E5016 中，“1” 表示该焊条适用于全位置焊接。( ) 【答案】√ 【解析】在焊条型号 E5016 中，第三位数字 “1” 代表该焊条适用于全位置焊接（平、立、横、仰）。焊条型号的第三位数字规定了焊接位置，不同数字对应不同的适用焊接位置范围，所以该说法正确。 1.（单项选择题）焊条型号 E5015 中，“50” 表示（ ）。 A.熔敷金属的屈服强度为 500MPa B.熔敷金属的抗拉强度为 500MPa C.熔敷金属的屈服强度最小值为 500MPa D.熔敷金属的抗拉强度最小值为 500MPa 【答案】D 【解析】在焊条型号 E5015 中，“E” 表示焊条，“50” 表示熔敷金属抗拉强度最小值为 500MPa。焊条型号中这一数字是用于衡量熔敷金属抗拉强度的指标，为焊接选材提供力学性能依据，并非屈服强度，且是最小值，所以选 D。 2.（单项选择题）下列关于焊条选用原则的说法，正确的是（ ）。 A.只需要考虑焊件的厚度 B.只需要考虑焊接位置 C.应综合考虑焊件材质、使用性能、焊接位置等因素 D.只需要考虑焊条的价格 【答案】C 【解析】焊条选用需综合多方面因素。焊件材质决定了焊缝金属应具备的化学成分，不同材质对焊条要求不同；使用性能（如承受载荷类型、是否耐腐蚀等）决定了焊条熔敷金属的力学和化学性能要求；焊接位置影响焊条的操作工艺性能要求。仅考虑焊件厚度、焊接位置或焊条价格，都无法全面满足焊接质量和使用要求，所以选 C。 3.（单项选择题）焊接不锈钢时，应选用（ ）焊条。 A.碳钢 B.低合金钢 C.不锈钢 D.铸铁 【答案】C 【解析】焊接不锈钢时，为保证焊缝具有与母材相近的耐腐蚀性等特殊性能，应选用不锈钢焊条。碳钢焊条和低合金钢焊条的化学成分与不锈钢差异大，无法满足不锈钢焊接对焊缝性能的要求；铸铁焊条用于铸铁材料焊接，与不锈钢焊接不匹配，所以选 C。 · 焊条型号由表示焊条的字母“E”及后续四位分别代表熔敷金属抗拉强度、药皮与焊接特性、化学成分分类、焊后状态的数字与符号组成。 · 焊条选用需综合母材材质、结构环境、工艺限制及成本，遵循等强度、同成分、抗裂纹、抗气孔及低成本等原则。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$