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Vol.136 如何成为一名金牌电焊工丨视频文字稿

清晨,每天承担你全部重量的折叠床终于不堪重负,床架铁管从中间断开了。但是勤俭持家的你舍不得买个新床,而是决定靠自己的手艺将断掉的铁管焊起来继续用。

电焊时究竟发生了什么?如何才能焊得又快又好?

焊接有很多种方法,其中电弧焊是应用最广的焊接方法。

对于你这次选择的焊条电弧焊来说,金属碰触时发生短路,瞬间通过的大电流产生一个足够击穿空气的强电场。被电离的空气就会产生约 6000~7000℃ 的电弧,将金属加热、熔化,再冷却使它们连接起来。

将钢管的断裂处打磨平整后,根据钢管壁的厚度,你用焊钳夹起一根直径 2.5 mm 的焊条,然后将它连接到电源正极,将钢管夹上地线夹头并连接到电源负极。

打开焊接电源并根据焊条直径将电流设置为 50~80 A,扣上面罩就可以正式开始焊接了。

焊接的第一步是引弧,即在焊条与钢管间形成电弧。

将焊条轻轻触碰钢管,再将焊条迅速提起 2~4 mm,拉开的瞬间即可引燃电弧。之后,电弧应该一直保持在约为焊条直径的长度,既要避免距离过短使焊条粘在钢管上,又要避免距离过长使电弧熄灭。

此时的焊条在高温下开始熔化。

焊条内部的焊芯通常是合金钢或低碳钢,高温下会形成细小的金属熔滴,通过电弧过渡到局部熔化的钢管表面,融合在一起形成熔池。

外层的药皮主要由大理石、纤维素、锰铁、萤石、水玻璃等物质构成,对焊接质量也有重要影响。主要有稳弧、造气、造渣、脱氧等作用。

其中,造气是指大理石、纤维素等受热分解产生二氧化碳、氢气等,排除空气成分尤其是氮气的影响;脱氧是指溶解在液态金属中的锰铁等脱氧剂,与氧化亚铁直接反应,把铁还原。

引弧之后就要开始运条,保持焊条在钢管连接处画出一条直线完成焊接,这就是最简单的直线形运条法。

而在焊接不同形式的接头、不同厚度工件的时候,还有许多其他更复杂的运条手法。

当然无论是什么体位和手法,都首先要注意自己的位置。

在完成一圈焊接后,是时候收弧了。

电弧的吹力会使熔池凹陷,如果收弧时立即拉断电弧,会形成一个之后容易产生裂缝的凹坑,所以收尾时不仅要熄灭电弧还需要将这个凹坑填满。

对于薄壁钢管,可以选择反复断弧法,即在终点处反复熄弧、引弧数次直至将凹坑填满。

之后就可以关闭电源,摘下面罩,等待焊缝冷却后,将表面的焊渣敲掉并刷洗干净,就完成这次焊接了。

刚刚修好了床,但是下班时自行车的车架在你与路面凹坑的碰撞中也断掉了。

与床的钢管不同,车架的材料的是铝合金。

铝在空气中会生成一层熔点高得多的致密氧化铝薄膜,焊接时这层氧化膜会夹杂在焊缝中影响结构,还可能吸附结晶水而使焊缝中产生气孔。

虽然焊接前可以先进行打磨,但在焊接过程中铝还会继续氧化,这又该如何焊接呢?

答案就是钨极惰性气体保护焊,又称 TIG 焊。

TIG 焊与焊条电弧焊的原理基本相同,但是要使用这样一把焊枪以及焊丝。焊枪中有一个削尖的钨电极用来产生并维持电弧燃烧,但不会在焊接时熔化。

从钨电极周围会持续喷出惰性气体,如氩气,来排除空气保护焊接部位。TIG 焊受电流方向影响很大。

焊接时将钨极接在正极,工件接在负极,氩气被电离产生的氩离子,会高速冲击作为阴极的工件表面,持续清除工件表面的氧化膜。

这就是 TIG 焊的阴极破碎作用。

但与此同时,产生的电弧不稳,钨极会也受到电子流及其携带能量的撞击,会熔化损毁还可能夹杂在焊缝中。

要想获得稳定的电弧,就需要将钨极接在负极,工件接在正极,但这时又失去了阴极破碎作用。那么如何既有稳定的电弧又有阴极破碎作用呢?

答案就是选择交流电电源。

利用交流正半周期稳定电弧,利用交流负半周期的阴极破碎作用清除氧化膜。

这样利用交流钨极惰性气体保护焊,就可以焊接铝合金、镁合金等容易形成氧化膜的活泼金属了。

等你专心焊接时,也要注意不要让工地变成一片火海。

修好了自行车,准备开始享受生活的你,又发现之前买的游艇船底好像有一处小破损。于是你穿戴好潜水装备,拿好焊钳、焊条跳入水中准备通过焊接修补一下。

水下焊接最常用的方法依然是焊条电弧焊,只不过焊条是有防水药皮的专用焊条。

水下焊条电弧焊的基本操作也是引弧、运条、收弧,为了保证安全,通常选用低于 36 V 的直流电源,并在电路中增加切断开关。

引弧前将电路处于开路状态,焊接时先通知水面的辅助人员接通电路,再碰击工件引弧。

电弧燃烧时会使水大量汽化,再加上药皮产生的气体,在电弧周围形成主要成分为氢气的「电弧气泡」,运条时焊条需要倚靠在工件上呈 60~80 度,收弧时也要通知水面人员及时切断电源。

当然,你最好保证这个人足够可靠,毕竟你的身家性命都握在他的手中。