焊機(jī)和焊接輔助設(shè)備的基本知識(shí)

學(xué)習(xí)單元電焊機(jī)和焊接輔助設(shè)備基本知識(shí)

電弧焊是指以焊接電弧作為熱源，使工件熔合在一起，達(dá)到原子間結(jié)合的焊接方法。電孤焊能有效而簡(jiǎn)便地把孤焊電源輸送的電能轉(zhuǎn)換成焊接過(guò)程所需要的熱能和機(jī)械能，根據(jù)電孤焊工藝特點(diǎn)的不同又可分為焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊等焊接方法。

一、電焊機(jī)

  電焊機(jī)是指將電能裝換成焊接能量并能實(shí)現(xiàn)焊接操作的犒套裝置設(shè)置，包括焊接電源及附件等。

1,電焊機(jī)的基本工作原理

（1）焊接電孤及其靜特性曲線 

焊接電弧是指在焊接電源供給的具有-定電壓的兩電極間或電極與焊件間的氣體介質(zhì)中，產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。 

焊接電弧可分為陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)三個(gè)區(qū)域，如圖2-5-1所示�；≈鶇^(qū), 溫度最高（通常為6000-8000℃）,體積最大，長(zhǎng)度最長(zhǎng)。

圖2-5-1焊接電弧及其組成

      使中性的氣體分子或原子釋放電子形成正離子的過(guò)程稱為氣體電離；陰極的金屬表面連續(xù)地向外發(fā)射出電子的現(xiàn)象，稱為陰極電子發(fā)射。氣體電離和陰極電子發(fā)射是產(chǎn)生和維持焊接電弧的重要條件。

      在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長(zhǎng)一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊接電流與電弧電壓變化的關(guān)系稱為電弧靜特性，表示它們關(guān)系的曲線叫作電弧的靜特性曲線。焊接 電弧的靜特性曲線為U形，分下降特性區(qū)（ab段）、平特性區(qū)（bc段）和上升特性區(qū) （cd段）三部分，如圖2-5-2a所示。不同的焊接方法，在一定的條件下，其電弧靜特性只是曲線中的某一區(qū)域。焊條電弧焊由于其設(shè)備的額定電流值較小，其靜特性曲線無(wú)上升特性區(qū)；埋孤焊在正常電流密度下焊接時(shí)，其靜特性為平特性區(qū)，釆用大電流密度焊接時(shí)，其靜特性為上升特性區(qū)；鎢極氬弧焊一般在小電流區(qū)間焊接時(shí)，其靜特性為下降特性區(qū)，在大電流區(qū)間焊接時(shí)，其靜特性為平特性區(qū)；細(xì)絲熔化極氣體保護(hù)焊由于受電極端面積所限電流密度很大，所以其靜特性為上升特性區(qū)。

   在一般情況下，電弧電壓總是和電弧長(zhǎng)度成正比地變化，當(dāng)電弧長(zhǎng)度增加時(shí)，電 弧電壓升高，其靜特性曲線的位置也隨之上升，如圖2-5-2b所示。

圖2-5-2焊接電弧靜特性曲線 a ）焊接電弧靜特性曲線b ）靜特性曲線與弧長(zhǎng)的關(guān)系

(2)弧焊電源

弧焊電源是指提供電流和電壓，并具有適合于弧焊和類似工藝所需特性的設(shè)備， 如圖2-5-3所示。焊接電源是特殊的用電器，因此弧焊電源在外特性、動(dòng)特性、空載 電壓、負(fù)載持續(xù)率等方面有特殊的要求。

 圖2-5-3弧焊電源

a ）弧焊變壓器   b ）弧焊整流器  c）逆變焊機(jī) 

        1）弧焊電源的外特性�；『鸽娫吹耐馓匦�是電弧燃燒狀態(tài)下，弧焊電源輸 出電壓與輸出電流之間的關(guān)系，可用外特性曲線進(jìn)行弧焊電源的外特性基本上分為下降外特性、平外特性和上升外特性三種類型，弧焊電源外特性曲線如圖2-5-4所示。

  焊條電弧焊一般是工作于電弧靜特性的水平段上，采用下降外特性的弧焊電源，便可以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。熔化極電弧焊（埋弧焊、混合氣體保護(hù)焊）不僅要根

a）下降外特性  b）平外特性  c)上升外特性

1-電弧靜特性曲線 2-下降外特性曲線  3-平外特性曲線  4-上升外特性曲線

據(jù)其電弧靜特性的形狀，而且還要考慮送絲的方式來(lái)下選擇合適的弧焊電源外特性工作部分的形狀。非熔化極弧焊（鎢極氬弧焊、非熔化極等離子弧焊以及非熔化極脈沖弧焊等）的電弧靜特性工作部分呈平的或略上升的形狀，采用陡降外特性的電源。

       2)孤焊電源的動(dòng)特性。弧焊電源的動(dòng)特性是指電弧負(fù)載狀態(tài)發(fā)生瞬時(shí)變化時(shí)電源輸出電流和輸出電壓與時(shí)間的關(guān)系，用以表征負(fù)載瞬間變化的反應(yīng)能力。

弧焊電源動(dòng)特性對(duì)電弧穩(wěn)定性、熔滴過(guò)渡、飛濺及焊縫成形等都有影響，它是弧焊電源的-項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。用動(dòng)特性好的弧焊電源焊接，容易引孤，焊接過(guò)程中電 孤長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)也不易熄弧，飛濺較少；與此相反，用動(dòng)特性差的弧焊電源焊接引弧時(shí)焊條很容易粘在焊件上，焊接過(guò)程中電弧長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)就容易熄弧飛濺也較嚴(yán)重。

（3）空載電壓 

焊機(jī)接通電網(wǎng)而輸出端沒(méi)有接負(fù)載時(shí)，焊接電流為零，此時(shí)輸出端的電:稱為空載電壓：引弧時(shí)，較高的空載電壓有利于引弧及保持電弧的穩(wěn)定，但不利于焊的操作安全，并且增加能源消耗。因此，在滿足焊接工藝要求的前提下，空載電壓應(yīng)盡可能降低。

目前，弧焊變壓器的空載電壓一般在80 V以下，弧焊整流器的空載電壓一般在 90 V以下，弧焊發(fā)電機(jī)的空載電壓一般在100 V以下。

（4）負(fù)載持續(xù)率

負(fù)載持續(xù)率是指在選定的工作時(shí)間周期內(nèi)焊機(jī)負(fù)載時(shí)間占選定工作時(shí)間周期的百分率，可用公式表示：

       載持續(xù)率=在選定的工作時(shí)間周期內(nèi)焊機(jī)的負(fù)載時(shí)間/選定工作時(shí)間周期×100%

負(fù)載持續(xù)率是用來(lái)表示焊接設(shè)備工作狀態(tài)的參數(shù)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于即接電流在500 A以下的弧焊電源，以5 min為一個(gè)工作周期計(jì)算負(fù)載持續(xù)率。

2.電焊機(jī)的種類及型號(hào)

  我國(guó)電焊機(jī)型號(hào)按《電焊機(jī)型號(hào)編制方法》GB/T10249-2010）規(guī)定編制，釆用漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。產(chǎn)品型號(hào)由漢語(yǔ)拼音字母及阿拉伯?dāng)?shù)字組成，電焊機(jī)產(chǎn)品型號(hào)的編排秩序如圖2-5-5所示，產(chǎn)品符號(hào)代碼的編排秩序如圖2-5-6所示 電焊機(jī)符號(hào)代碼代表字母及其含義見表2-5-1

圖2-5-5電焊機(jī)產(chǎn)品型號(hào)編排秩序及含義

1-產(chǎn)品符號(hào)代  2-基本規(guī)格 3-派生代號(hào) 4-改進(jìn)代號(hào)

（1）型號(hào)中2、4各項(xiàng)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

（2）型號(hào)中3、4項(xiàng)用漢語(yǔ)拼音字母表示。

（3）型號(hào)中3/4項(xiàng)如不用時(shí)，可空缺。

（4）改進(jìn)序號(hào)按產(chǎn)品改進(jìn)程序用阿拉伯?dāng)?shù)字連續(xù)編號(hào)。

圖2-5-6電焊機(jī)產(chǎn)品符號(hào)代碼的編排秩序

1-大類名稱 2-小類名稱 3-附注特征 4-系列序號(hào)

（1）產(chǎn)品符號(hào)代碼中1/2/3各項(xiàng)用漢語(yǔ)拼音字母表示。

（2）產(chǎn)品符號(hào)代碼中4項(xiàng)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

（3）產(chǎn)品符號(hào)代碼中3、4項(xiàng)如不需表示時(shí)，可以用1/2項(xiàng)。

（4）可同時(shí)兼做幾大類焊機(jī)使用時(shí)，其大類名稱的代表字母按主要用途選取。

（5）如果產(chǎn)品符號(hào)代碼的1、2、3項(xiàng)的漢語(yǔ)拼音字母表示的內(nèi)容，不能完整表達(dá)該焊機(jī)的功能或有可能存在不合理的表述時(shí)，產(chǎn)品的符號(hào)代碼可以由該產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。