1.焊接设备

在焊接作业中，焊接设备是为负载提供电能并保证焊接工艺稳定的装置，是必须使用的专业设备。焊接设备的性能能否满足作业需求是必须要了解的事情，如果焊接设备不能满足作业需求，那么就很难得到符合要求的焊接接头。

在各种焊接设备中，弧焊设备应用最为广泛。弧焊电源除了具有一般电力电源的特点外，还需具有与各种焊接工艺相适应的特性，主要表现在以下几个方面：①保证引弧容易，电弧燃烧稳定；②保证作业过程中焊接参数稳定，具有足够宽的焊接参数调节范围；③保证安全使用。

为保证满足需求，对焊接电源有以下几个方面的要求。

（1）对焊接电源空载电压的要求。焊接电源空载电压是当焊机接通电网而输出端没有负载，焊接电流为零时输出端的电压。焊机空载电压要满足电弧燃烧稳定性、经济性和安全性的要求。我国焊机现行空载电压为50～90V。

（2）对焊接电源外特性的要求。焊接电源外特性指电源输出电压与输出电流之间的关系。在焊工手抖动、焊接电弧弧长发生波动时，其应保证焊接电流不会产生大的变化。

（3）对焊接电源短路电流的要求。焊接电源短路电流指当电极和工件短路，电压为零时焊机的输出电流。短路电流过大，电源可能因过载而烧毁；过小，熔滴过渡困难，焊缝成形差。

（4）对焊接电源动特性的要求。焊接电源动特性指焊接电弧这样的动负载所输出的电流、电压与时间的关系，用来表示焊接电源对负载瞬变的反应能力。

（5）对焊接电源调节特性的要求。焊接电源调节特性指电流的可调性能，通过对焊接电源外特性的调节来实现。

2.常见焊接材料

（1）焊条。焊条电弧焊使用的熔化电极称为焊条，由焊芯和药皮两部分组成，如图1-20所示。

1）焊芯：焊条中被药皮包覆的金属芯，是一根具有一定长度及直径的金属丝。

①焊芯的作用：焊接时焊芯有两个作用，一是传导焊接电流，产生电弧，从而把电能转换成热能；二是焊芯本身熔化作为填充金属，并与熔化的母材混合成为焊缝。

②焊芯的成分要求：焊条电弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的50%～70%，所以焊芯的化学成分直接影响焊缝的质量。焊芯根据国家标准《焊接用钢丝》的规定进行分类，用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢三类。

图1-20 焊条组成示意图

2）药皮：压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。焊条的药皮在焊接过程中起着极为重要的作用。

药皮的类型：为了适应不同焊接要求和焊接条件，焊条药皮必须是多样的，目前常见焊条药皮的种类有钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢钾型、低氢钠型、石墨型、盐基型九种。

焊条药皮的作用：

①提高电弧的稳定性。在焊接过程中，要保证电弧能正常、稳定地燃烧，除阴极发射电子外，还必须使电弧空间的气体易电离，气体越易电离，其导电性越好，电弧燃烧越稳定。为此，在药皮中加入低电离电位的物质（如钾、钠、钙等），来提高电弧燃烧的稳定性。

②保护熔化金属不受外界空气的影响，一般分为两种形式。

第一种是气体保护。在焊接时，焊条药皮熔化后所产生的大量气体笼罩着电弧区和熔池，基本上把熔化金属与空气隔绝开来，防止空气中的氧、氮侵入，起到了保护熔化金属的作用。

第二种是熔渣保护。焊接过程中药皮被电弧高温熔化后所形成的熔渣覆盖着熔滴和熔池金属，这样不仅隔绝空气中的氧、氮，保护焊缝金属，还能减缓焊缝的冷却速度，促进焊缝金属中气体的排出，从而减少生成气孔的可能性，并能改善焊缝的成形和结晶，起到熔渣保护作用。(www.daowen.com)

③添加合金提高焊缝的性能。由于电弧的高温作用，焊缝金属中所含的某些合金元素被烧损（氧化或氮化），使焊缝的力学性能降低。通过在焊条药皮中加入铁合金或纯合金元素，使之随着药皮的熔化而扩散到焊缝金属中去，以弥补合金元素的烧损，提高焊缝金属的力学性能。

④改善焊接工艺性能。焊条药皮的熔点稍低于焊芯的熔点（低100～250℃），但因焊芯处于电弧的中心区，温度较高，焊芯先熔化，药皮稍后熔化。这样，在焊条端头形成不长的一小段药皮套管。套管使电弧热量更集中，能起稳定电弧燃烧的作用，有利于熔滴向熔池过渡，提高了熔敷效率，飞溅少、焊缝成形好。

（2）焊条的分类。

1）按焊条的用途分为如下几种。

①低碳钢和低合金高强度钢焊条（简称结构钢焊条）：这类焊条的熔敷金属在自然气候环境中具有一定的力学性能。

②钼和铬钼耐热钢焊条：这类焊条的熔敷金属具有不同程度的高温工作能力。

③不锈钢焊条：这类焊条的熔敷金属在常温、高温或低温中具有不同程度的耐大气或腐蚀性介质腐蚀的能力和一定的力学性能。

④堆焊焊条：这类焊条用于金属表面层的堆焊，其熔敷金属在常温或高温中具有一定程度的耐不同类型磨耗或腐蚀等性能。

⑤低温钢焊条：这类焊条的熔敷金属在不同的低温介质条件下具有一定的低温工作能力。

⑥铸铁焊条：专用作焊补或焊接铸铁用的焊条。

⑦镍及镍合金焊条：这类焊条用于镍及镍合金的焊接、焊补或堆焊，某些焊条可用于铸铁焊补、异种金属的焊接。

⑧铜及铜合金焊条：这类焊条用于铜及铜合金的焊接、焊补或堆焊，某些焊条可用于铸铁焊补、异种金属的焊接。

⑨铝及铝合金焊条：这类焊条用于铝及铝合金的焊接、焊补或堆焊。

2）按焊条药皮熔化后的熔渣特性分为如下几种。

①酸性焊条：其熔渣的成分主要是酸性氧化物，如SiO₂、TiO₂、Fe₂O₃等及其他在焊接时易放出氧气的物质，药皮里的造气剂为有机物，焊接时能产生保护气体。

此类焊条药皮里的各种氧化物具有较强的氧化性，能促使合金元素氧化；同时电弧气中的氧经电离后所形成的负离子与氢离子有很强的亲和力，生成氢氧根离子（OH-），从而防止氢离子溶入液态金属里，所以这类焊条对铁锈不敏感，焊缝很少产生由氢引起的气孔。

由于酸性熔渣的脱氧不完全，同时不能有效地清除焊缝中硫、磷等杂质，故焊缝金属的力学性能较低，所以酸性焊条一般用于焊接低碳钢和不太重要的钢结构中。

②碱性焊条：其熔渣的成分主要是碱性氧化物（如大理石、萤石等），并含有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂，焊接时大理石（CaCO₃）分解所产生的CO₂作为保护气体。由于焊条的脱氧性能好，合金元素烧损少，焊缝金属合金化效果较好。由于电弧中含氧量低，如遇焊件或焊条存在铁锈和水分时，容易出现氢气孔。

碱性熔渣的脱氧较完全，又能有效地消除焊缝金属中的硫，合金元素烧损少，所以焊缝金属的力学性能和抗裂性均较好。碱性焊条可用于合金钢和重要碳钢结构的焊接。

（3）焊剂。焊接时，能够熔化形成熔渣和（或）气体，对熔化金属起保护和冶金物理化学作用的一种物质称为焊剂。一般用于埋弧焊。

（4）焊丝。焊接时作为填充金属或同时作为导电体的金属丝，常见有碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝和有色金属焊丝等。

随着焊接自动化的不断提高，焊丝的品种和使用量也在逐年增加，焊丝分为实心焊丝和药芯焊丝两种。