【正文】 面罩及其他防護用具 面罩是防止焊接飛濺、弧光及高溫對焊工面部及頸部灼傷的一種工具。如果焊機距焊接工作點較遠，需要較長電纜時，應(yīng)當加大電纜截面積，使在焊接電纜上的電壓降不超過 4V，以保證引弧容易及電弧燃燒穩(wěn)定。 電焊鉗的規(guī)格和主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表 22。 電焊鉗 電焊鉗是夾持焊條并傳導(dǎo)焊接電流的操作器具。整流式弧焊機是隨著大容量高性能整流元件和控制元件的發(fā)展而發(fā)展的，它具有易于制造、節(jié)省能源和材料、成本低和效率高等優(yōu)點，已成為目前直流弧焊機的主流，常用的整流式直流弧焊機型號有 ZXG300、ZXG400,等。 該類電弧焊機的 工作條件應(yīng)在海拔不超過 1000m、周圍空氣溫度不超過 40℃、空氣相對濕度不超過 85%等條件下使用，不應(yīng)在有害工業(yè)氣體、水蒸氣、易燃、多灰塵的場合下工作。向外移動鐵芯，磁阻增大，漏磁減小，則電流增大，反之，則電流減少。 焊接電流調(diào)節(jié)分為粗調(diào)、細調(diào)兩檔。引弧時，電焊機能供給較高的電壓和較小的電流，當電弧穩(wěn)定燃燒時，電流增大，而電壓急劇降低 。變壓器的初級繞組分成兩部分，一部分緊繞在初級繞組 1 的外部，另一部分相當于電感線圈。焊機的空載電壓為 60~70V 工作電壓為 30V 左右，電流調(diào)節(jié)范淮陰工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圍為 50~450A。 表 21 焊條電弧焊機 交流弧焊機 動鐵式 直流弧焊機 弧焊整流器 同體式 逆變弧焊機 動圈式 旋轉(zhuǎn)式直流弧焊發(fā)電機 （ 1）交流弧焊機 交流弧焊機的三個類別的結(jié)構(gòu)分別如圖 2圖 21圖 212 所示。缺點是成本較高、制造維修較復(fù)雜。缺點是不能適應(yīng)堿性焊條， 且焊接電壓、電流容易受到電網(wǎng)波動的干擾。兩種類型的電焊機由于電源種類的不同各具有不同的優(yōu)缺點。 焊接設(shè)備及輔助工具 焊條電弧焊設(shè)備和 輔助 工具包括 焊條電弧焊焊機、電焊鉗、焊接電纜、面罩 等 。焊接質(zhì)量在一定程度上取決于焊工的操作水平。 （ 2） 可焊金屬材料廣，不需要輔助保護氣體，除難熔或極易氧化的金屬外，大部分工業(yè)用金屬均能采用焊條電弧焊進行焊接。焊條電弧焊的過程如圖 29 所示。 淮陰工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 焊條電弧焊 焊條電弧焊概述 焊條電弧焊工作原理 焊條電弧焊是手工操作焊條進行焊接的電弧焊方法，焊條電弧焊時，在焊條末端和工件之間燃燒的電弧所產(chǎn)生的高溫使焊條藥皮與焊芯及工件熔化，熔化的焊芯端部迅速形成細小的金屬熔滴，通過弧柱過渡到局部熔化的工件表面，融合一起形成熔池。 （ 3）采用多層焊 （ 4）進行焊后熱處理。 （ 2）使熱影響區(qū)的冷卻速度適當。 改善焊接接頭組織性能的措施 由于按等強度原則選擇焊條，所以焊縫金屬的強度一般不低于母材，其韌度也接近母材，只有塑性略又降低，而焊接接頭上塑性和韌性最低的區(qū)域在熔合區(qū)和過熱區(qū)，這主要是由于粗大的過熱組織所造成的；又由于在這兩個區(qū)域，拉應(yīng)力最大， 所以它們是焊接接頭中最薄弱的部位 ，往往成為裂紋的發(fā)源地。因此，焊縫金屬純凈程度，即有害雜質(zhì)含量不同，焊縫的性能也會不同。因此，熱影響區(qū)的大小和焊接接頭組織粗細 都不相同，接頭的性能也就不同。焊劑也罷影響焊繞的化學(xué)成分。因此，影響焊縫化學(xué)成分和焊接接頭組織的因素，都影響焊接接頭的性能。 （ 4）焊接接頭 具有較大的剛性 通過焊接，焊縫與構(gòu)件組成整體，所以與鉚接或脹接相比，焊接接頭具有較大的剛性 [16]。 （ 3）由于焊接的不均勻加熱，引起焊接殘余應(yīng)力及變形 焊接是局部加熱的過程，電弧焊時，焊縫處最高溫度可達材料沸點，而離開焊縫處溫度急劇下降，直至室溫。 （ 2）焊接接頭工作應(yīng)力分布不均勻，存在應(yīng)力集中 由于焊接接頭存在幾何不連續(xù)性，致使其工作應(yīng)力是不均勻的，存在應(yīng)力集中。鋼板超過上述厚度時，電弧不能熔透鋼板，應(yīng)考慮開坡口 [6]。 坡口設(shè) 計的原則是 焊縫中填充的材料少；具有好的可焊性；坡口的形狀應(yīng)容易加工；便于調(diào)整焊接變形 。對于合金鋼來說，坡口還能起到調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例 (即熔合比 )的作用。 淮陰工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 27 對接焊縫坡口 形 式 （ 2）根據(jù)焊件厚度、結(jié)構(gòu)形式及 承載情況不同，角接接頭和 T 形接頭的坡口形式可分為 I 形、帶鈍邊的單邊 V 形坡口和 K 形坡口等。 開坡口：用機械、火焰或電弧等加工坡口的過程。 （ 5）焊接變形和應(yīng)力小，能滿足施工要求所需的技術(shù)、人員和設(shè)備的條件； （ 6）盡量使焊縫設(shè)計成聯(lián)系焊縫； （ 7）焊接接頭便于檢驗； （ 8）焊接前的 準備和焊接所需費用低； （ 9）對角焊縫不宜選擇和設(shè)計過大的焊角尺寸，試驗證明，大尺寸角焊縫的單位面積承載能力較低等。合理的焊接 接頭設(shè)計與選擇不僅能保證鋼結(jié)構(gòu)的焊縫和整體的強度，還可以簡化生產(chǎn)工藝，節(jié)省制造成本。 闕建龍 ： 16Mn 鋼焊接研究 10 與 T 形接頭類似，單面焊的角接接頭承受反向彎矩的能力極低，除了鋼板很薄或不重要的結(jié)構(gòu)外，一般都應(yīng)開坡口兩面焊，否則不能保證質(zhì)量。 圖 25 搭接接頭 角接接頭 兩鋼板成一定角度，在鋼板 邊緣焊接的接頭稱為角接接頭。搭接接頭對裝配要求不高，也易于裝配，但接頭承載能力低，一般用在不重要的結(jié)構(gòu)中。由于搭接接頭中兩鋼板中心線不 一致，受力時產(chǎn)生附加彎矩，會影響焊縫強度，因此，一般鍋爐、壓力容器的主要受壓元件的焊縫都不用搭接形式。所以 T 形接頭焊縫大多數(shù)情況下只承受較小的切應(yīng)力或僅作為聯(lián)系焊縫。 由于 T 形 (十字 )接頭焊縫向母材過渡較急劇，接頭在外力作用下力線扭曲很大，造成應(yīng)力分布極不均勻、且比較復(fù)雜，在角焊縫根部和趾部都有很大的應(yīng)力集中。 T 形 (十字 )接頭能承受各種方向的力和力矩 。由于余高的存在造成構(gòu)件表面的不光滑，在焊縫與母材的過渡處會引起應(yīng)力集中。但是，由于是兩焊件對接連接，對接接頭對下料尺寸和組裝的要求比較嚴格，被連接件邊緣加工及裝配要求則較高。對接接頭是各沖焊接結(jié)構(gòu)中采用最多、也是最完善的一種接頭形式，具有受力好 、強度大和節(jié)省金屬材料的特點。 焊接接頭的基本形式 如圖 22 所示，常見的焊接接頭有：對接接頭 a、 T 形接頭 b、十字接頭 c、搭接接頭 d、角接接頭 e、端接接頭 f、套管接頭 g、斜對接接頭 h、卷邊接頭 i、鎖底對接接頭j 等。 闕建龍 ： 16Mn 鋼焊接研究 8 （ 3） 部分相變區(qū) 最高加熱溫度從 Ac1 至 Ac3 的區(qū)域，只有部分組織發(fā) 生相變， 叫部分相變區(qū)。 （ 2） 正火區(qū) 最高加熱溫度從 Ac3 至 1100℃ 的區(qū)域，焊后空冷得到晶粒較細小的正火組織，叫正火區(qū)。 （ 1） 過熱區(qū) 最高加熱溫度 1100℃ 以上的區(qū)域，晶粒粗大，甚至產(chǎn)生過熱組織，叫過熱區(qū)。 熱影響區(qū) 被焊縫區(qū)的高溫加熱造成組織和性能改變的區(qū)域。其性能常常是焊接接頭中最差的。 熔合區(qū) 熔化區(qū)和非熔化區(qū)之間的過渡部分。焊縫組織是從液體金屬結(jié)晶的鑄態(tài)組織，晶粒粗大，成分偏析，組織不致密。根據(jù)化學(xué)成分、金相組織、力學(xué)性能的不同特征，接頭一般可分為焊縫金屬、熔合區(qū)、熱影響區(qū)和母材四個部分，如圖 21 所示。 淮陰工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 焊接接頭 及組織 和 性能