(3)刨削速度。刨削速度对刨槽尺寸、表面质量和刨削过程的稳定性有一定 的影响。刨削速度应与电流大小和刨槽深度(或碳棒与工件间的倾角)相匹配； 刨削速度太快，易造成碳棒与金属短路，电弧熄灭，形成夹碳缺陷。一般刨削 速度以0.5～1.2m／min左右为宜。
(4)压缩空气的压力。压缩空气的压力，会直接影响刨削速度和槽表面质量 。压力高，可提高刨削速度和刨槽表面的光滑程度；压力低，则造成刨槽表面 粘渣。一般压缩空气的压力为0.4～0.6MPa。压缩空气所含水分和油分可通过 在压缩空气的管路上加过滤装置予以限制。
的金属上，电弧就会因短路而熄灭。由于温度很高，当碳棒再往前
送或上提时，端部脱落并粘在未熔化金属上，产生“夹碳”缺 陷。发生夹碳后，在夹碳处电弧不能再引燃，这样就阻碍了碳 弧气蚀的继续进行。此外，夹碳外还形成一层硬脆且不容易清 除的碳化铁（碳含量达6.7％）。这种缺陷必须注意防止和消除， 否则焊后容易出现气孔和裂纹。清除的方法是在缺陷的前端引 弧，将夹碳处连根一起刨除，或用角形磨光机磨掉。
(6)碳棒与工件间的夹角。碳棒与工件间的夹角α大小，主要会
影响刨槽深度和刨削速度。夹角增大，则刨削深度增加，刨削速度 减小。一般手工碳弧气刨采用夹角45°～60°左右为宜。碳棒夹 角与刨槽深度的关系见表3-11。
表3-11 碳棒夹角与刨槽深度的关系
碳棒夹角/(°) 刨槽深度/mm
25
35
40
45
50
材料
组织
母材 显微硬度/MPa
宽度/mm
热影响区 刨削表面组织
显微硬度/MPa
Q235
铁素体、珠光体 1274～1450
1.0
铁素体和珠光体 1519～2156
14Mn2
铁素体、珠光体
－
1.2
索氏体
－
12CrNi3A
铁素体、珠光体 1470～2058
1.0～1.3
索氏体
4018～4606
20CrMoV
焊接电流调节分为粗调、细调两档。电流的细调靠移动铁芯 4改变变压器的漏磁来实现。向外移动铁芯，磁阻增大，漏磁减 小，则电流增大，反之，则电流减少。电流的粗调靠改变次级绕 组的匝数来实现。
1—初级绕组；2、3—次级绕组；4—动铁芯； 5—静铁芯；6—接线板
(2)晶闸管弧焊电源。如图5-7所示，晶闸管弧焊电源主要由三相降 压变压器，晶闸管整流器，输出电抗器，触发控制电路和电流、电 压反馈电路等组成。
（三）碳弧气刨的热影响区组织和硬度
碳弧气刨过程中，热影响区的特性取决于被刨削金属的化 学成分和显微组织。表3-11列出一些典型钢种的热影响区宽 度、组织和硬度的变化。附着钢中碳和合金元素含量的增多 ，热影响区宽度及显微硬度值增大。但是奥氏体钢未发生组 织变化和硬度升高现象。
表3-11 碳弧气刨对钢的热影响区宽度、组织和硬度的影响
钨极氩弧焊简称为TIG焊，它使用熔点很高的纯钨或钨合金(钍钨、 铈钨)作为不熔化电极的氩气保护焊，故也称不熔化极氩弧焊。
手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊接时一般均需另外加入填充焊丝， 但有时在焊接薄件时不加填充焊丝。为防止钨极的熔化和烧损，焊接电 流不宜过大。
电极端部的形状影响电弧的稳定性。
小车式埋弧焊机
埋弧焊小车
悬臂式埋弧焊机（CZ系列焊接操作机）
上海通用悬臂式埋弧焊机（CZ系列焊接操作机）
悬臂式埋弧焊机
2. 碳弧气刨
原理：碳弧气刨及切割是利用碳棒与工件之间产生的电弧，将 金属局部加热到熔融状态，同时用压缩空气的气流把熔融金属吹掉， 从而达到对金属进行刨削或切割的一种工艺方法，如图5-39所示。
第三章 常用焊接方法
第一节 焊条电弧焊
焊条电弧焊由焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条、 焊件、电弧构成回路，焊接时采用焊条和工件接触引燃 电弧，然后提起焊条并保持一定的距离，在焊接电源提 供合适电弧电压和焊接电流下电弧稳定燃烧，产生高温， 焊条和焊件局部被加热到熔化状态。焊条端部熔化的金 属和被熔化的焊件金属熔合在一起，形成熔池。在焊接 中，电弧随焊条不断向前移动，熔池也随着移动，熔池 中的液态金属逐步冷却结晶后便形成了焊缝，两焊件被 焊接在一起。
三相工频网路电压经三相降压变压器降压后变为几十伏的低压 交流电，然后经晶闸管整流器整流变为脉动直流电，再经输出电抗 器滤波变为波形较平滑的直流电输出。
触发控制电路产生与三相交流电同步的一个电压脉冲信号，然 后提供给晶闸管的控制极，使晶闸管导通。并且它接收由电流、电 压反馈电路提供的电流、电压变化的信号，经过处理后改变晶闸管 导通角，以获得所需的电源外特性。
由于晶闸管跃起整流作用，又能够调节电源的外特性和控制电 源的通断，从而使结构大为简化：可以用较小的触发功率信号来控 制整流器的输出电流(电压)，易于控制；利用不同的反馈方式可获得 各种外特性，而且易于进行无级调节；采用电子线路进行控制，反 应速度快，与磁放大器式控制的硅弧焊电源相比，其动态反应速度 提高了十几倍；晶闸管弧焊电源空载功率损耗较小，功率因数较大、 效率高；焊接工艺参数稳定。
气体保护焊按电极是否熔化可分为两种：不熔化极气体保护焊和熔 化极气体保护焊，如图5-13所示。
不熔化极气体保护焊是采用一根不熔化的电极，因电极只起导电作用， 通常用金属钨作为电极材料(钨的熔点很高)，因此常称为钨极气体保护焊。
熔化极气体保护焊采用一根或多根熔化电极，电极不仅起导电作用， 而且作为填充金属形成焊缝，故常称为焊丝。在焊接过程中焊丝由送丝机 构不断向熔池送进(图5-13），保证焊接过程的连续性。熔化极气体保护焊 的分类如图5-14所示．
－
奥氏体、碳化物 1960～2744
08Cr20Ni10Mn6 奥氏体、碳化物 2254～2744
－
奥氏体、碳化物 2254～2744
（1）碳弧气刨槽道表层的增碳 碳弧气刨时，增碳主要发生在槽道表层碳含量0.23％的钢在厚 0.54～0.72mm表面层中，碳的质量分数增至0.3％，即仅增加0.07 ％。而18-8型不锈钢槽道表面的增碳层厚度仅为0.02～0.05mm， 最厚处也不超过0.11mm。表3-12列出18-8型不锈钢碳弧气刨区碳 的质量分数的分析结果。
(3)逆变弧焊电源。将直流电变为交流电的过程称为逆变，采用逆 变技术制造的弧焊电源称为逆变弧焊电源，其基本组成和工作原理 如图5-8所示。
四、焊接工艺参数的选择
五、焊条电弧堆焊
第二节 气体保护电弧焊
以外加气体作为电弧介质并保护电弧及焊接区的电弧焊方法，称 为气体保护焊。在气体保护焊焊接时，保护气体从焊枪喷嘴中连续不断 地喷出，机械地将空气与焊接区隔绝，使电极端部、弧柱区和熔池金属 处于保护气罩内，形成局部气体保护层，从而保证焊接过程的稳定性， 并获得质量优良的焊缝。
设备系统：
（一）碳弧气刨的工艺参数： 碳棒直径通常根据钢板的厚度选用，但也要考虑刨槽宽度的需要， 一般直径应比所需的槽宽小2～4mm。 (1)电源极性。碳弧气刨碳钢和合金钢时，采用直流反接。气刨时 ，电弧稳定，刨削速度均匀，电弧发出连续的刷刷声，刨槽两侧宽 窄一致，表面光滑照亮。若极性接错，则电弧发生抖动，并发出断 续的嘟嘟声，刨槽两侧呈现与电弧抖动声相对应的圆弧状，此时应 将极性倒过来。 (2)气刨电流与碳棒直径。气刨电流和碳棒直径成正比，一般可参 照下面经验选择电流。
引起电弧燃烧的过程称为电弧引燃。电弧引燃有两种方 法：一是高频高压引弧手工电弧焊中。
一、手工电弧焊对电源的要求
。
当弧长变化相同时，陡降特性的弧焊电源的焊接电流变 化小，有利于焊接电弧的稳定性，因此手工电弧焊要求弧焊电 源具有陡降的外特性。
(5)碳棒的伸出长度。碳棒伸出长度指碳棒从碳棒枪钳口导电处至电弧始端 的长度。手工碳弧气刨时，伸出长度大，压缩空气的喷嘴离电弧就远，电阻也
增大，碳弧易发热，碳棒烧损也较大。并且造成风力不足，不能将熔渣顺利吹 掉，而且碳棒也容易折断。一般外伸长为80～100mm为宜。随着碳棒烧损，
碳棒的外伸长不断减少，当外伸长减少到20～30mm时，应将外伸 长重新调至80～100mm。
第三节 其它焊接方法
１. 埋弧焊 电弧在焊剂层下燃烧，并进行焊接
的方法叫埋弧焊。它是在手工电弧焊基 础上发展起来的一种高效率的自动焊接 方法，焊接过程如图5-36所示。焊丝送 入颗粒状的焊剂下，与焊件产生电弧， 使焊丝和焊件熔化形成熔池，熔池金属 结品成为焊缝，部分焊剂熔化形成熔渣， 并在电弧区域形成一封闭空间，液态熔 池凝固后成为渣壳，覆盖在焊缝金属上 面。随着电弧沿焊接方向移动，焊丝不 断地送进并熔化，焊剂也不断地撤在电 弧周围，使电弧埋在焊剂层下燃烧，控 制系统保证整个过程自动进行。
铁素体、珠光体 1421～1960
1.2
索氏体和托氏体 2940～4234
40Cr
铁素体、珠光体 1764～2156
0.9～1.5 托氏体和马氏体 4900～7840
1Cr17Ni2
马氏体、铁素体 4312～4707
1.5～1.9 马氏体、铁素体 4410～5880
1Cr17Ni13Mo2Ti 奥氏体、碳化物 2156～2744
I=(30 ～50)d
式中 I——电流 A；d——碳棒直径，mm。 对于一定直径的碳棒，如果电流较小，则电弧不稳，且易产生夹 碳缺陷；若电流较大，可提高刨削速度，刨槽表面光滑，宽度增 大。一般选用较大的电流，易于操作。但电流过大时，碳棒烧损较 快，甚至碳棒熔化，造成严重渗碳。 碳棒直径的选择与钢板厚度有关，具体见表3-10。
三、常用焊条电弧焊电源简介
(１)ＢＸ3-300型弧焊变压器
焊接电流的两种调节：１.粗调：改变一、二次侧绕组的接线方 法（图５-5）。２.细调：改变一、二次侧绕组的距离（图５-６）。
目前应用最广泛的“动铁式”交流焊机变压器结构简图如
下。它是一个结构特殊的降压变压器，属于动铁芯漏磁式类型。 焊机的空载电压为60～70V。工作电压为30V，电流调节范围为 50～450A。铁芯由两侧的静铁芯5和中间的动铁芯4组成，变压 器的次级绕组分成两部分，一部分紧绕在初级绕组1的外部，另 一部分绕在铁芯的另一侧。前一部分起建立电压的作用，后一部 分相当于电感线圈。焊接时，电感线圈的感抗电压降使电焊机获 得较低的工作电压，这是电焊机具有陡降外特性的原因。