焊条电弧焊与碳弧气刨原理和安全特点
焊条电弧焊与碳弧气刨原理和安全特点
一、焊条电弧焊原理和安全特点
1.焊条电弧焊基本原理
开始焊接时，将焊条与焊件接触短路、然后立即提起焊条，引燃电弧。电弧的高温将焊条与焊件局部熔化，熔化了的焊芯以熔滴的形式过渡到局部熔化的焊件表面，熔合到一起形成熔池。焊条药皮在熔化过程中产生一定量的气体和液态熔渣。产生的气体充满在电弧和熔池周围，起隔绝大气、保护液体金属的作用。液态熔渣密度小，在熔池中不断上浮，覆盖在液体金属上面，也起着保护液体金属的作用。同时，药皮熔化产生的气体、熔渣与熔化了的焊芯、焊件发生一系列冶金反应，保证了所形成的焊缝性能、随着电弧沿焊接方向不断移动，熔池液态金属逐步冷却结晶。形成焊缝，如图7-1所示。
2.焊条电弧焊适用范围
焊条电弧焊使用的交流焊机和直流焊机，其结构都比较简单，维护报养也较方便;设备轻便，易于移动，且焊接中不需要辅助气体保护，并具有较强的抗风能力;投资少，成本相对较低。
条电弧焊工艺灵活、适应性强，对于不同的焊接位置、接头形式，焊件厚度的焊缝，只要焊条所能达到，均能进行方便的焊接。对一些单件、小件、短的、不规则的空间任意位置的焊缝以及不易实现机械化焊接的焊缝，更显得机动灵活，操作方便。
焊条电弧焊的焊条能够与大多数焊件的金属性能相匹配，因而，接头的性能可以达到被焊金属的性能。焊条电弧焊不但能焊接碳钢、低合钢、不锈钢及耐热钢，对于铸铁、高合金钢及有色金属等也可以采用焊条电弧焊此外。还可以进行异种钢焊接和各种金属材料的堆焊等。
但是焊条电弧焊采用手工操作，焊缝质量主要靠焊工的操作技能和经验率保证所以焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操做技术及现场发挥。甚至焊工的精神状态也会影响焊缝质量。并且焊接过程需要更换焊条，不能连续地进行，所以生产率低，劳强度大。
3.焊条电弧焊安全特点
电弧焊是利用电弧热量对金属加工的一种熔化焊，在加工过程中，需采用焊机等电气设备。焊钳、焊件均是带电体，并产生电弧高温，金属溶渣飞溅，产生烟气、金属粉尘、弧光辐射等危险因素。因此，电弧焊作业时，如不严格遵守安全操作规程，可能发生触电、火灾、爆炸、灼伤、中毒等事故。电弧焊事故类型如图7-2 所示。
由于焊条电弧焊利用的能源是电，同时电弧在燃烧过程中产生高温和弧光，药皮在高温下产生一些有害气体和尘埃，所以，在焊条电弧焊操作过程中存在下列不安全因素∶
（1）触电。焊条电弧焊操作者接触电的机会较多，更换焊条时，焊工要直接接触电极，在容器、管道内或金属构件中焊接时，四周都是导体，焊机的空载电压又大于安全电压，如果电气装置有故障，防护用品有缺陷或违反安全操作规程等，都有可能发生触电事故。
（2）弧光和电热伤害。焊接时，电弧产生强烈的可见光和大量不可见的紫外线、红外线，容易灼伤眼睛或皮肤。
产生电弧灼伤的情况常见于两种∶一是焊接时电弧灼伤手或身体;二是在焊机带负荷情况下操作焊机开关不当，电弧灼伤手或脸。
焊接时也容易发生热体烫伤的现象。热体烫伤主要是熔化的金属飞溅物、焊条头或炽热的焊件与身体接触造成的。
（3）有害物质。焊条电弧焊时、金属和焊条药皮在电弧高温作用下发生蒸发、冷凝和汽化，产生大量烟尘，同时，电弧周围的空气在弧光强烈辐射作用下，还会产生臭氧、氮氧化物等有毒气体。在通风不良的条件下，长期接触这些有害物质，会引发危害焊工健康的多种疾病。特别是在化工设备、管道、锅炉、容器和船舱内焊接时，由于作业环境狭小，通风不良。焊接烟尘、有毒气体四处弥漫，形成较高的浓度，其危害就更大。
（4）火灾与爆炸一是焊接热源引起周围易燃物燃烧;二是二次回路通过易燃物质，由于自身发热或接触不良产生火花引起燃烧;三是燃料容器、管道焊补时防爆措施不当引起爆炸。
（5）其他伤害如清除好链熔液时，由于碎渣飞溅而刺伤或烫伤眼睛;焊接时焊件放置不造成砸伤;登高焊接时防护不当，发生高处坠落等。
二、碳弧气刨原理和安全特点
1.碳弧气创原理及适用范围
碳是利用电极（即碳棒）与工件间产生的电弧热将金属局部熔化，同时借助压缩空气的气流将其吹除，实现刨削和切断金属工方法，如图7-3 所示。
碳弧气刨与风铲切削比较。具有生产效率高、噪声小、操作方便等优点。因此它在造船、机械制造、锅炉、压力容器等金属结构制造部门应用很广。
利用破弧气刨可以完成焊缝清根、背面开槽和各种形式的坡口加工，还可以用它来刨掉焊缝中的缺陷，并可进行切割，如切割铸件的浇冒口、毛刺和切割不锈钢、铜、铝等金属材料。除手工碳弧气刨外，自动碳弧气刨也开始在生产中应用。
2.碳弧气创的安全特点
碳弧气刨和切割过程中，会有大量的高温铁液被电弧吹出，被吹散的铁液及熔渣四处飞溅，容易引起烫伤和火灾事故。并且噪声较大，尖锐、刺耳的噪声容易危害人体的健康。碳弧气刨和切割所用的电流比焊接电流大得多，弧光更强烈，弧光的伤害也更大。同时也要防止触电事故的发生，尤其在容器或舱室内部作业时，内部尺寸过于狭小，更应注意安全用电，而且，若操作现场没有通风装置来排除烟尘，其有害气体对人体会产生一定的危害。