手工电弧焊设备安全知识

手工电弧焊设备安全知识手工电弧焊的设备包括电源装置及控制、调节机构。设备上有用于起安全保护作用的外罩，用于吊运挂绳的吊环和便于地面移动位置的手把和滚轮。这些部分从结构上与焊机一体化，保证了设备在使用过程中的机动、灵活性。保证了吊运安全，降低了焊工挪动焊机的劳动强度。一、手工电弧焊焊机的基本要求用于手工电弧焊的电源应适应焊接电弧的特性，如果用普通直流发电机或变压器供电弧用电，则不能维持电弧稳定燃烧，甚至不能引燃电弧，严重时还会烧坏直流发电机和变压器。为了满足电弧焊接的需要，电焊机必须具有降压的外特性曲线，如图2-5所示。这样才能保证引弧时，供给高的引弧电压Ul和较小的焊接电流I1。当电弧稳定燃烧时，焊接电流就增大到I2，而电压急剧下降到U2（电弧电压）。图2-5 电焊机的外特性曲线另外，为了保证电弧稳定燃烧，焊机的电压还必须能随电弧长度变化而迅速相应改变。因为在焊接过程中，每一秒内焊条熔化的熔滴约有2070滴过渡到熔池，当大熔滴滴落时，就会形成短路，这时的短路电流不应该增长太快或太慢，否则会引起熔滴飞溅等，在熔滴脱离焊条后又要立即引燃电弧，此时就要求焊机电压应从零值迅速地恢复到引弧，而时间不应超过0.05S。总之，为了保证焊接电弧的稳定燃烧和焊工施焊安全，无论是交流弧焊机或是直流弧焊机，其性能都必须满足下列基本要求：(1)要求电焊机具有陡降的外特性曲线，以保证引弧容易，能经受住连续短路，电弧能长时间稳定燃烧。(2)具有良好的静特性和动特性，焊接时电流和电压稳定，没有严重的飞溅和偏吹。(3)能承受瞬时短路。要求电焊机的短路电流不超过焊接电流的50%，也即采用200A焊接电流时，短路电流不应大于300A，同时要求在焊接过程中，电流的波动范围要小。(4)有灵活的调压性能。随着电弧长度的变化，电焊机的电压应当迅速相应地改变。当电弧长度增加或减小时，电弧电压也应随即升高或降低。一般电焊机的电弧电压（工作压）为2540V。(5)有适当的空载电压。空载电压过低，不易引弧；较高的空载电压，对于引燃电弧是有利的，但是电压过高，使用时很不安全。一般空载电压与电弧电压的比值为1.572.5。手工电弧焊用的交流电焊机的空载电压应限制在85V，直流焊机应控制在90V以下。在一些特殊情况下，如氩弧焊、等离子弧焊及氢原子焊时，由于气体对电弧的冷却作用，气体介质难以电离，电源空载电压可高达200V和300V，这是很不安全的。目前，高式的焊机正在逐步淘汰，如氩弧焊机增设高频振荡器，用以电离气体介质，达到稳弧的目的，从而使焊机的空载电压只有65V。(6)要具有适当的功率，以适应不同工况的需要。用于大规模、长时间连续工作时，用功率过小的电源将容易使焊机过热烧毁；用于小规模、短时间间断工作时，若选用功率过大的电源，则设备利用率太低，会造成浪费。因而焊接电源必须具有适当的功率以满足用户的需求。(7)焊接设备必须设单独而容量足够的保护装置，如熔断器或自动断电装置。保护装置应能可靠、快速地切断设备最大额定电流，以保证安全。控制装置应尽可能安置在焊机附近，人手能方便触及到的地方，周围应留有通道。(8)焊机的所有外露带电部分必须有完好牢靠的隔离防护装置。焊机的接线柱、极板和接线端应有防护罩。使用插销孔接头的焊机，插销孔的接线端应用绝缘板隔离，并装在绝缘板平面内。(9)焊机的绕组、线路带电部分对焊机外壳和对地之间、弧焊变压器的一次绕组与二次绕组之间、相与相及线与线之间，都必须符合绝缘标准的要求，其电阻值均不得小于1M。(10)焊机的结构必须牢固、轻巧、安全可靠并便于维修，焊机各接触点和连接件应连接牢靠，不得松动或松脱等。(11)焊接设备的金属壳，必须单独和可靠地设保护性的接地或接零装置。二、焊机的特点和应用范围手工弧焊机是应用最广的焊接设备，电流种类可分为三大类型：交流弧焊机、直流弧焊机和脉冲弧焊机。每类电焊机按其原理与结构可分成如下多种形式。各种类型电弧焊机的特点和应用范围如表2-1所示。表 2-1 电弧焊机的特点和应用范围类 型特 点应 用 范 围交流弧焊机结构简单，易造易修，耐用，成本低，磁偏吹小，空载损耗小，噪声小；与直流弧焊机相比，电弧稳定性较差，功率因数低酸性焊条手弧焊、埋弧焊及钨极氩弧焊等整流弧焊机与直流弧焊发电机式焊机相比，材料消耗低，电能消耗少，技术经济指标高，工作噪声小各种弧焊直流弧焊机按驱动动力分为电动机驱动和柴（汽）油机驱动两类；与弧焊整流器式相比，过载能力强，输出脉动小，对电网电压波动不敏感，空载损耗大，效率低，噪声大各种弧焊脉冲弧焊机效率高，可以在较宽的范围内调节、控制焊接线能量；对于敏感性大的高合金材料，薄板及全位置焊接，具有独特优点不熔化极氩弧焊、熔化极氩弧焊、等离子弧焊三、常用焊机的分类、构造与原理1交流电焊机目前国内使用最广泛的是BXl-330型交流电焊机，它的优点是结构简，成本低，能效高，维修方便。这种焊机是一个结构特殊的降压变压器，如图2-6所示。它可将电网80V或220V的电压变为空载电压6070V及工作电压30V，电流调节范围为5 450A。变压器的二次绕组分别为图中的2、3两部分，2绕在一次绕组的外部，起感应电压作用。3绕在铁芯的另一侧，相当于一个电感线圈，起感抗的作用，焊接时靠它获得较高的空载电压和较低的工作电压，、电流的调节分粗调和细调两挡。粗调是改变二次绕组的匝数；细调是通过移动图中的铁芯4，改变漏磁而实现的。BXl-330交流电焊机采用了多种安全防护技术：图2-6 BXl-330交流电焊机1次绕组；2、3一二次绕组；4-动铁芯；5静铁芯；6接线片（1）具有陡降的外特性（外特性指在稳定状态下，焊机输出端电压和输出电流的关系）。当二次回路和电阻值趋于零时，把不断增大的电流值限制在一定的范围内，免除了设备、线路被烧毁，也避免了操作人员被电伤。(2)装有多孔的铁皮外罩，利用自然空气对流散发热，极大地减缓了绝缘材料老化。同时，也防止了操作者与带电部分的接触，避免其他导电杂物进入机体造成短路。(3)具有较大的额定暂载率(65%)，保证了长时间工作的可靠性。(4)装有接线柱罩子，防止人体触电。(5)装有手把与车轮，便于挪动位置时使用。注意，这种焊机的手把不得做吊把使用。这种焊机的缺点是体积较大而且笨重，焊接时活动铁芯被电磁力振动而发出噪声，同时电流有波动。2旋转式直流弧焊机AX-320型直流电焊机目前使用较广。焊机的空载电压为5080V，工作电压为30V，电流调节范围为45320A，焊机的外型如图2-7所示。图2-7 焊机外型AX-320型直流电焊机由一台12KW的三相感应电动机和一台裂极式直流发电机组成。该焊机由三相电源供电，使电动机驱动发电机电枢旋转发出直流电，供焊接使用，它同样具有降压特性、调节电流特性等性能。裂极式直流发电机有四个磁极，如图2-8 (a)所示，在水平方向的磁极称为主极，垂直方向的磁极称为交极。N主 N交及S主S交相邻配置，它们的合成磁通好像一对磁极，所以称为裂极式直流电焊发电机。图2-8 电焊发电机电刷电焊发电机有三组电刷，如图2-8 (b)所示，两组主电刷a与b供电弧用电，中间又放置一组辅助电刷c，由a与c为励磁线圈供电。焊接电流大小是利用电流调节手柄改变电刷位置进行粗调节，利用电焊机顶部的变阻器改变励磁电流的大小而达到焊接电流的细调节。AX-320型直流焊机的降压特性，是借助电枢反应的退磁作用而获得的。焊接时，电弧的长度在一定范围内会发生变化，弧电阻将随之改变。当弧长增加时，由于电阻增加，焊接电流和电枢反应减少，发电机总磁通增加，所以发电机的电压也增加，从而保持了供给的焊接电流；反之，当焊接电流增加时，电枢反应加剧，发电机的总磁通便被削弱，电压下降，限制了电流增加。短路时，焊机电压接近于零，避免了大电流的出现，保证了人身安全。这种电焊机的主要优点是电弧稳定性高，容易保证焊接质量，此外，焊机配有车轮吊把，便于移动位置进行现场作业；其缺点是焊机运行时，噪声较大。3硅整流直流电焊机硅整流式直流电焊机以50Hz的交流电为电源，可分为单相和三相两类；按其构造特又分为磁饱和电抗器式、动圈式和可控硅整流式等。图2-9 单相硅整流式直流电焊机原理l-焊接变压器；2-电抗器；3-硅整流器；4-滤波电感单相硅整流式直流电焊机的原理，如图2-9所示。变压器的作用是将电网电压降为与单相桥式整流器匹配的电压，并由此而获得整流后的空载电压；电抗器的作用是形成焊机下降的外特性，并由此调节焊接电流的大小；硅整流器由4只大功率整流二极管旁路滤波电容限流电阻组成，其作用是将交流电变为直流电；滤波电感是串于焊接回路中的有间隙的铁芯式电抗器，其作用是进一步滤掉桥式整流器输出的脉动电流，保证焊接电弧稳定燃烧。焊机内装有通风装置，用以冷却硅整流器和焊机绕组，以免过热烧坏。硅整流式直流焊机与旋转式直流焊机相比，显著的优点是噪声小、空载损耗小、效率高、成本低，容易维修。四、电焊机使用与维护1.交流焊机的使用与维护(1)焊工必须熟悉焊机的构造、主要技术指标、维护保养及故障消除方法。(2)电焊机应放在通风良好、干燥的地方，以免绝缘材料受潮，还应远离高热场所，要保持平稳。3)检查焊机安装是否可靠。电焊机接入网路时，必须使电网电压和电焊机一次线圈额定电压相符合，检查接线是否正确。焊机电源应采用带有灭弧装置的铁壳开关，并装有规格相符的保险丝，以便安全接通和断开电源。(4)焊机在户外使用时，焊机放置要平稳。电焊机应放于用耐火材料搭制的通风良好的临时棚下，应有防止太阳曝晒及灰尘和雨水进入焊机内部的设施。焊机搬移时要切断电源，并避免剧烈震动。(5)启动电焊机时，电焊条和焊件不能接触，以防短路。在焊接过程中，也不能长时间短路，特别是手弧焊接整流器，在大电流工作时，产生短路会使硅整流器烧坏。(6)调节焊接电流和极性接法闸刀时，应在空载时进行。如未配置极性接法闸刀而要变极性接线，必须停电。（7)应按照焊机额定焊接电流和暂载率来使用，防止焊机过载而被烧坏。(8)焊接过程中，焊条和工件产生短路的时间不能过长，特别是硅整流式直流电焊机，在大电流工作时，产生短路会使硅整流器烧坏。(9)电焊机的接零或接地线，必须牢固可靠，否则设备不能投入使用。(10)应经常检查焊接电缆与电焊机接头连接螺丝是否松动，发现松动应及时紧固，使导线接触良好；检查熔断器是否完好，调节机构是否良好。(11)焊机要定期用于燥的压缩空气吹净内部的灰尘，以保持焊机清洁。使用中，应经常注意焊机的声音，发现异常及时检修。(12)焊接电缆在使用中应尽量拉直，防止盘成圈状。(13)焊接时不得任意移动焊机，如果要移动，应在切断电源之后进行。移动时，特别是手弧整流器，应避免强烈震动。(14)当电焊机发生故障时，应立即将焊机电源切断，然后由维修人员及时处理。(15)工作完毕或临时离开工作场地时，必须及时切断焊机的电源。(16)焊机要定期进行检修，以保持焊机性能良好。2旋转式直流焊机的使用与维护(1)焊机启动时，其转向应与规定方向一致，并且焊机输出端不可短路。(2)粗调焊接电流及改换极性，应在空载状态下进行。(3)不可随意变动电刷架的位置。在利用调节电刷架位置改变焊接电流时，在电流调节后，应将电刷架紧固螺钉拧紧。(4)在焊接中，应经常检查电刷和整流子的接触情况，要求电刷在整流子表面的压力要适当、均匀，同时应经常注意电刷火花是否正常，发现异常时，应停机检修。(5)发现磨损过短的电刷，必须及时更换，新电刷应仔细研磨后方可使用。3硅整流焊机的使用与维护硅整流焊机的使用与维护注意事项除和交流焊机相同的外，还应注意以下几点：1)为保证硅整流元件的冷却，使用时必须注意冷却风扇是否转动，以及转动方向是否正确。(2)使用遥控电流装置时，遥控电阻器的接线必须正确，否则会发生控制电路短路或电流失调故障。(3)应避免焊机强烈震动，否则会影响磁放大器的功能。五、电焊机的常见故障与排除方法1交流电焊机的常见故障及排除方法如表2-2所示：表2-2 交流弧焊机常见故障及其消除方法故 障 现 象产生 原 因消 除 方 法变压器过热(l)变压器过热（载）；(2)变压器绕组短路(l)减小使用电流(2)消除短路处导线接线处过热接线处接触电阻过大或接线处螺丝太松接线松开，用砂纸或小刀将接触导电处清理出金属光泽然后拧紧螺丝可动铁芯在焊接时发出嗡嗡的响声可动铁芯的制动螺丝或弹簧太松旋紧螺丝，调整弹簧焊接电流不稳定动铁芯在焊接时位置不稳定将动铁芯调节手柄固定或将动铁芯固定焊接电流过小(l)焊接导线过长、电阻大、电压降大；(2)焊接导线盘成盘形电感大；(3)电缆有接头或与工件接触不良(1)减少导线长度或加大线径；(2)将导线放开，不使成盘形；(3)使接头处接触良好焊机输出电流反常，过大或过小(l)电路中起感抗作用的绕组绝缘损坏时，引起电流过大；(2)铁芯磁回路中，由于绝缘损坏产生涡流引起电流变小检查电路或磁路中的绝缘情况，排除故障2直流弧焊机直流弧焊机的常见故障及排除方法如表2-3所示。表2-3 直流弧焊机常见故障及其排除方法故 障 现 象可能产生的原因消 除 方 法电动机反转三相电动机与电源网路接线错误相线中任意两线调换电动机不启动并发出嗡嗡响 声(l)三相熔断器中某一相烧断(2)电动机定子绕组断路(l)更换新熔断器；(2)消除断路处所焊接过程中电流忽大、忽小(l)电缆线与焊件接触不良；（2）电网电压不稳；（3)电流调节器可动部分松动(4)电刷与铜头接触不好(1)使电缆与焊件接触良好；(2)固定好电流调节器松动部分；(3)使电刷与铜头的接触良好焊机过热(l)焊机过载；(2)电枢绕组短路；(3)换向器短路；(4)换向器脏污(l)减小焊接电流；(2)消除短路处所；(3)清理换向器：(4)去除油污导线接触处过热接线处接触电阻过大或接线处螺丝过松将接线松开，用砂纸或小刀将接触导电处清理出金属光泽，然后旋紧螺丝电刷有火花，随后全部换向片发热(1)电刷没磨好；(2)电刷盒的弹簧压力弱；(3)电刷在刷盒中跳动或摆动；（4），电刷架歪曲，超过容差范围或未旋紧；(5)电刷边直线不与换向器边对准(1)研磨电刷，在更换新电刷时，不可同时换去大于换向器电刷总数的1/3;(2)调整好压力，必要时，可调换框架；(3)检查电刷在刷握中的情况，电刷与刷合夹中，间隙不超过0.3mm;(4)检修电刷架；(5)校正每组电刷，使与换向片排成一直线换向器片大部分发黑换向器振动如故障不显著，可用细浮石研磨，如研磨后无效，则应上车床车削电刷下有火花，且个别换向换片有炭迹换向器分离（即个别换向片凸出或凹下）如故障不显著，可用细浮石研磨，如研磨后无效，则应上车床车削一组电刷中个别电刷跳火(l)接触不良；（2）在无火花电刷的刷辫间接触不良，因此引起相邻电刷过载并跳火（1)仔细观察接触表面并松开接线，清除污物；(2)更换不正常的电刷，排除故障3手工弧焊整流焊机手工弧焊整流焊机的常见故障及消除方法如表2-4所示。表2-4 工弧焊整流焊机的故障及消除方法故 障 现 象可能产生的原因理 方 法机壳漏电(l)电源接线误碰机壳；(2)变压器、电抗器、风扇及控制线路元件等碰机壳消除碰处空载电压过低(l)电源电压过低；(2)变压器绕组短路(l)调高电源电压；(2)消除短路处所电流调节失灵(1)控制绕组短路：(2)控制回路接触不良；(3)控制整流回路元件击穿(l)消除短路处所：(2)使接触良好；(3)更换元件焊接电流不稳(1)主回路接触器抖动；(2)整流元件击穿一短路；(3)控制回路断路或电刷位置未调整好1)修复线路；(2)更换元件，检查保护线路；(3)检修调整控制回路工作中焊接电压突然降低(l)主回路部分短路；(2)整流元件击穿一短路；(3)控制回路断路或电刷位置未调整好(l)修复线路；(2)更换元件，检查保护线路；(3)检修调整控制回路风扇电机不转(l)熔断器熔断；(2)电动机引线或绕组断线；(3)开关接触不良(1)更换熔断器；(2)接妥或修复；(3)使接触良好电表无指示()电表或相应接线短路；(2)主回路出故障；(3)饱和电抗器和交流绕组断线(l)修复电表；（2）、(3)排除故障