第五节 焊机及焊接辅助工具
一、焊机
不同的焊接方法所采用的焊机有很大差别，本节以较为简单的焊条电弧焊焊机为例作简单介绍。
（一）对焊机（焊接电源）的要求
在焊条电弧焊焊接过程中，影响焊接质量的因素除操作者以外，焊接电源也是一个重要的因素。为保证焊接质量，对焊接电源提出如下要求：
（1）具有适当的空载电压。为保证焊接电弧的顺利引燃和电弧的稳定燃烧，焊接电源必须有一定的空载电压。空载电压是指焊接电源接通电网而焊接回路断开没有引燃电弧时，焊接电源输出端的电压。有关标准规定：弧焊整流器的空载电压一般在90V以下，弧焊变压器的空载电压一般在80V以下。
（2）具有陡降的外特性。焊接电源在稳定的工作状态下，输出端焊接电压和焊接电流之间的关系称为焊接电源的外特性。具有陡降外特性的焊接电源不但能保证电弧稳定燃烧，而且能保证短路时不会产生过大的电流而烧毁焊机。陡降的外特性是指焊接电压大时焊接电流变化却不大。焊接电源的外特性可用曲线来表示，称为外特性曲线。
（3）具有良好的动特性。在焊接过程中，由于操作者和外部因素，电弧长度总在不断变化之中。焊接电源的动特性是指弧焊电源对电弧这样的动负载所输出的电流、电压和时间的关系。它表示弧焊电源对负载瞬变的快速反应能力，对电弧的稳定性、熔滴过渡、飞溅和焊缝成形都有影响。
（4）具有良好的调节特性。在焊接过程中，要面对不同的结构、材质、厚度、焊接位置和焊条直径，所以要求弧焊电源能提供合适的焊接参数，即在一定的电压范围内能均匀、连续、方便地进行调节。
（二）焊接电源的种类和型号
1．焊接电源的种类
这里的焊接电源指的是焊条电弧焊电源，主要有弧焊变压器、弧焊整流器（包括逆变弧焊电源）、直流弧焊发电机。其中直流弧焊发电机现在用得较少，只少量用于野外施工。常用焊接电源的分类如表1-2所示。
表1-2 常用焊接电源的分类
2．弧焊电源的型号
弧焊电源的型号表示如图1-14所示。常用焊机型号的意义如表1-3所示。
图1-14 弧焊电源的型号表示
表1-3 常用焊机型号的意义
3．焊机铭牌
焊机铭牌有时不止一块，它标明了焊机的名称、型号、主要技术参数、绝缘等级、适用标准，并且可供安装、使用、维护等工作参照。同时标明制造厂家、生产年月、出厂编号、出厂日期等。
铭牌中的主要参数有：
（1）负载持续率。通过负载持续率来表示焊机的工作状态。因焊机工作时的温升不仅与焊接电流有关，而且与焊机的工作状态有关，而焊机连续和断续焊接时的温升是不同的。在焊条电弧焊的断续负载工作（需要换焊条、清理等）时，负载持续时间t对整个工作周期T的百分比称为负载持续率。即
负载持续率=t/T×100%
对于500A以下的焊机，工作周期定为5min，断续工作时，负载持续（电弧燃烧）3min，则
负载持续率=3/5×100%=60%
有关标准规定，焊条电弧焊焊机的额定负载持续率为60%，轻便型焊机的额定负载持续率可取15%、25%、35%。
实际工作时的负载持续率称为实际负载持续率。
（2）额定电流。焊机在额定负载持续率下工作时，允许使用的最大焊接电流为额定电流。额定电流与额定负载持续率成反比。由于实际负载持续率与额定负载持续率往往有出入，故实际焊接电流与额定电流不同，可按以下公式计算：
许用焊接电流=额定电流×在选定工作周期内负载时间/工作周期（%）
铭牌中一般会列出几种不同负载持续率时的许用焊接电流。
（3）一次电压。一次电压是指焊机的输入电压，即焊机需要的电网电压，一般是380V，少量是220V。
（4）功率。功率是指焊机工作时单位时间内输入焊机的电能，即单位时间内焊机的输入电压和输入电流的乘积，单位是kW。额定功率是焊机在额定状态下的输入功率。
（三）焊条电弧焊焊机的选择及使用
1．焊机形式的选择
主要根据焊接构件来选择焊机形式。一般构件用酸性焊条焊接，可选弧焊变压器（一般用梯形动铁芯式）和整流器；重要构件必须使用碱性焊条焊接，选用弧焊整流器，最好使用逆变式弧焊整流器。
2．焊机容量的选择
焊机容量大小的选择应根据实际所需焊接电流的大小来确定。焊接电流的调节范围应满足使用要求，即按所需焊接电流和实际负载持续率核定焊机的额定电流。
3．焊条电弧焊焊机的安全操作规程
（1）焊机的输入动力线的截面积应足够大，其允许的电流值应大于或稍大于焊机的一次额定电流；导线长度适宜，一般不超过3m。焊机的接线柱等导电或带电部分不得外露，应有良好的安全防护。
（2）焊机安装使用前应清除灰尘，检查绝缘电阻，确保绝缘良好，并有良好的接地或接零装置。安放要平稳，使用环境要干燥，通风良好，焊机应与技术说明书的规定相符。焊机在使用、搬运中要防止剧烈碰撞与震动；露天使用时必须防止沙尘、雨、雪进入。
（3）在室外临时使用时，应按临时动力线架设要求布线，且不得沿地面拖拉，高度不低于2.5m。临时工作完毕应立即拆除动力线。
（4）安装焊机时，必须有单独使用的开关，其位置应便于操作，通道畅通无障碍物。当开关电路超负荷时，能自动切断焊机。工作完毕，必须立即切断电源。
（5）要注意防止焊接时的飞溅或漏电引起的电火花造成火灾或爆炸。焊接场地如果有粉尘飞扬、易导电的气体或腐蚀性气体、湿度大，必须做好隔离防护。
（6）焊机外壳上禁止放置工具和其他物品。焊钳不得放置于工件和电源上，以免起动电源时发生短路。焊机应定期检查保养。焊机的安装、检修应由专业电工负责。
二、其他焊接工具
（一）电焊钳
电焊钳是用来夹持焊条，并把焊接电流传送至焊条进行电弧焊的工具，如图1-15所示。对电焊钳的总体要求是安全、轻便和耐用。钳口材料要有高导电性和一定的机械强度；焊钳与焊接电缆的连接必须紧密牢固；夹紧焊条的弹簧压紧装置要有足够的夹紧力，并且操作方便；焊工手握的胶木手柄及钳口外侧的耐热绝缘保护片，要求有良好的绝缘性能和强度。在使用时，要保证电焊钳与电弧焊电源配套，防止电焊钳或焊条和焊接工作台发生短路；避免使用剩余长度过短的焊条，以避免电弧烧坏电焊钳。
图1-15 焊钳和快速接头
（二）焊接电缆
焊接电缆是电弧焊机和电焊钳及焊条之间传输焊接电流的导线。专业焊接软电缆是用多股铜细丝制成的导线，并外包橡胶绝缘。使用时，焊接电缆和电焊钳、电缆接头的连接必须紧密可靠。焊接时不可将电缆盘绕成圈状，以防止产生感抗，影响焊接电流。
（三）面罩
面罩是焊工焊接时防止面部灼伤，便于观察焊接状态的一种遮蔽工具，有手持式及头盔式两种（见图1-16）。面罩上的滤光玻璃分为6个型号，即7～12号，号数越大，颜色越深。焊条电弧焊一般选用8～10号为宜。
图1-16 面罩
（四）焊工手套、绝缘胶鞋、工作服和平光眼镜
焊工手套、绝缘鞋和工作服（见图1-17）是为防止弧光、火花灼伤和防止触电所必须穿戴的劳动保护用品。清渣时，为防止熔渣损伤眼睛，必须佩戴平光眼镜。
图1-17 焊接防护用品
（五）辅助工具
焊接的相关辅助工具如图1-18所示。
图1-18 辅助工具
（1）角向磨光机。用于清除焊件坡口的锈蚀物、打磨焊缝等。
（2）錾子。用于清除焊渣、飞溅物和焊瘤。
（3）钢丝刷。用于清除焊件表面的铁锈、污物和焊渣。
（4）锉刀。用于修整焊件坡口的钝边、毛刺和焊件根部的接头。
（5）烘干箱。是烘干焊条的专用设备，其温度可按需要调节。
（6）焊条保温筒。是焊工现场携带的保温容器，用于保持焊条干燥度，可以随焊随取。
（7）敲渣锤。是两端制成尖铲形和扁铲形的清渣工具。
（8）焊缝万能量规。焊缝万能量规又叫焊缝检验尺，是一种精密量规，用于测量焊前焊件的坡口角度、装配间隙、错边量及焊后焊缝的余高、焊缝宽度和角焊缝尺寸等，如图1-19所示。
图1-19 焊缝万能量规
使用焊缝万能量规时，应避免磕碰划伤，保证尺面清洁，用完后应放入封套内保存。