（一）焊条电弧焊设备
1.弧焊电源
弧焊电源是电弧焊设备中的主要部分，是根据电弧放电的规律和弧焊工艺对电弧燃烧状态的要求而供以电能的一种装置，对弧焊电源的要求是：
（1）保证电弧稳定燃烧。
（2）保证焊接电流、电压稳定。
（3）可调节焊接电流、电压。
（4）使用可靠，容易维护，并保证安全。
（5）经济性好。
电弧焊接时，把向电弧供给电能的设备——焊接电源，称为弧焊机。
焊条电弧焊所用弧焊机按电源的种类可分为交流弧焊机和直流弧焊机两大类。弧焊变压器是一种以交流电形式向焊接电弧输送电能的焊接电源；弧焊发电机是由三相感应电动机或内燃机与直流焊接发电机组成；弧焊整流器是一种将交流电通过整流转换为直流电的弧焊电源，逆变式弧焊整流器是其中一种形式。
保证获得优质焊接接头的主要因素之一，是电弧能否稳定地燃烧，而决定电弧稳定燃烧的首要因素就是弧焊电源。对弧焊电源有以下基本要求：
（1）陡降的外特性。焊接电源在其他参数不变的情况下，其电弧电压与输出电流间的关系称为焊接电源的外特性。用来表示这一关系的曲线，称为焊接电源的外特性曲线。外特性反映了电源的工作情况，也可用于判断电源的使用性能；为保证电弧的稳定燃烧、引弧容易，焊条电弧焊接时对焊接电源外特性的要求必须是下降的（图4-3）。曲线中的U0为弧焊机的空载电压，Ia为短路电流。下降的外特性不但能保证电弧稳定燃烧，而且能保证在短路时不会产生过大的短路电流，从而保护弧焊机不被烧坏。
图4-3 弧焊机的陡降外特性曲线
（2）适当的空载电压（U0）。当弧焊机没有负载时，此时焊接输出电流为零，弧焊机的端电压称为空载电压。为便于引弧，必须具有较高的空载电压，但过高的空载电压将危及焊工的安全。因此，弧焊电源空载电压应在满足工艺要求的前提下，尽可能低一些，目前我国生产的直流弧焊机的空载电压不高于90V，交流弧焊机的空载电压不高于85V。
（3）良好的动特性。焊接过程中，电弧总是在不断地变化，弧焊机的输出电压和电流要经过一个过程，才能稳定在外特性曲线上的某一点。弧焊电源的动特性，就是指弧焊电源对焊接电弧这样的动负载所输出的电流和电压对时间的关系，它表示弧焊电源对动态负载瞬间变化的反应能力。动特性良好的弧焊机能在极短的时间内，使输出电压、电流稳定或恢复在外特性曲线上的某一点。通常规定，电压恢复时间不大于0.05s。动特性良好的弧焊机，引弧容易，电弧燃烧稳定，电弧突然拉长一些不易熄灭，飞溅少等。
（4）均匀、灵活的调节特性。焊接时，根据母材的特性、厚度、几何形状、焊条的直径及焊缝位置的不同，需要选择不同的焊接电流。正确地选择焊接电流是保证焊接质量的重要条件之一，因此要求弧焊电源能在较大范围内均匀、灵活地选择合适的电流值。一般最大输出电流为最小输出电流的5倍以上。
（5）限制短路电流特性。过大的短路电流会引起电源设备的发热量剧增，破坏设备的绝缘，同时过大的短路电流还会使熔化金属的飞溅和烧损都加剧。因而必须限制弧焊电源的短路电流，通常规定短路电流不大于工作电流的1.5倍。
2.弧焊变压器
弧焊变压器即交流弧焊机，是以交流电形式向焊接电弧输送电能的电源，是一种特殊降压变压器。它将220V或380V的电源电压降到60～85V（即交流弧焊机的空载电压不高于85V），从而既能满足引弧的需要，又能保证人身安全。焊接时，电压会自动下降到电弧正常工作时所需的工作电压30V，满足了电弧稳定燃烧的要求。输出电流是交流电，可根据焊接的需要，将电流从几十安调到几百安。它具有结构简单、制造方便、成本低、节省材料、使用可靠和维修容易等优点，缺点是电弧稳定性不如直流弧焊机。目前常用的型号有BX1330型（图4-4）、BX2500型等。弧焊变压器常见故障及其排除见表4-1。
图4-4 动铁心式弧焊变压器（BX1330型）外形及结构示意图
（a）外形；（b）结构原理
表4-1 弧焊变压器常见故障及其排除
（续表）
3.弧焊发电机
弧焊发电机是由交流电动机和直流发电机组成，电动机通过带动发电机运转，从而发出满足焊接要求的直流电。其特点是能得到稳定的直流电，因此引弧容易、电弧稳定、焊接质量好，但是有构造复杂、制造和维修较困难、耗电量大、成本高、使用时噪声大等缺点，我国现已停止生产。
弧焊发电机也称直流弧焊机。它是由三相感应电动机与直流焊接发电机组成。制造时，通常将电动机、焊接发电机装在同一轴上和同一机身内构成电动机 发电机组。
直流焊接发电机的发电原理与一般的直流发电机相同，是建立在电磁感应基础上，但附加了特殊的结构，使其具有陡降的外特性和良好的动特性。按其结构特点可分为差复激式、裂极式、横磁场式等，目前常用的有AX320、AX1 500等。
弧焊发电机常见故障及其排除方法见表4-2。
表4-2 弧焊发电机常见故障及其排除
（续表）
4.弧焊整流器
弧焊整流器是通过交流电整流而获得直流电的一种焊接电源，这类焊机由于多采用硅整流元件进行整流，故称为硅整流焊机。与旋转式直流焊机相比，弥补了交流电焊机电弧稳定性不好的缺点。与直流弧焊发电机相比，它没有转动部分，因此具有噪声小、空载耗电少、节省材料、成本低、制造与维修容易等优点。弧焊整流器主要由三相降压变压器、磁饱和电抗器、硅整流器、输出电抗器等部分组成。国产弧焊整流器主要是ZXG系列，常用的有ZXG300（图4-5）、ZXG500等。
弧焊整流器常见故障及其排除见表4-3。
5.逆变弧焊电源
图4-5 ZXG300型焊机外形及结构示意图
（a）外形；（b）结构原理
表4-3 弧焊整流器常见故障及其排除
弧焊逆变器也称逆变式弧焊电源，是一种新型的弧焊电源，采用先进的中频技术。它的工作过程为：工频三相380V、50Hz的交流电源经工频整流后，送给由快速可控器件组成的逆变器转变为中频交流，再经中频变压器降压，中频整流器整流，经滤波器滤波后输出。在电路中采用反馈控制技术确保输出稳定，并可连续平稳调节直流电压和电流，以满足焊接的需要，其工作原理如图4-6所示，焊机的主回路为交流→直流→交流→直流转换模式。
（续表）
图4-6 弧焊逆变器工作原理
弧焊逆变器的最大特点是有一个直流电变交流电的过程。逆变一词是相对整流而言，交流→直流的过程称为整流。反之，直流→交流的过程称为逆变。逆变式弧焊电源按逆变器采用的开关电子器件来分类，可分为晶闸管逆变式、晶体管逆变式、场效应管式和绝缘栅双极晶体管式四种类型。常用的型号有ZX7160、ZX3250和ZX7400。
逆变焊机具有以下显著优点：
（1）高效节能。弧焊逆变电源的效率可达80%～90%，功率因素可达0.99，空载损耗极小，一般只有几十瓦，节能效果显著。
（2）重量轻，体积小。中频变压器的重量只有传统式弧焊电源降压变压器的几十分之一，整机重量仅为传统式弧焊电源的10%～20%。
（3）具有良好的动特性和弧焊工艺性能。
（4）调节速度快，所有焊接参数均可无级调速。
（5）过载保护性能好，当过电流、过电压、过热时能起到及时的保护作用。
（6）具有多种外特性，能适应各种弧焊方法的需要。
（7）可用微机或单旋钮控制调节。
（8）维修方便，逆变弧焊电源采用模块化设计，每个模块单元均可方便地拆装下来进行检修，方便维修。
弧焊逆变电源既可用于焊条电弧焊、各种气体保护焊（包括脉冲弧焊、半自动焊）、等离子弧焊、埋弧焊、管状焊丝电弧焊等多种弧焊方法，还可用作机器人弧焊电源。由于金属飞溅少，因而有利于提高机器人焊接的生产率。
（二）焊条电弧焊工具
为保证焊条电弧焊焊接过程能顺利进行，保障焊工的安全，保证获得较高质量的焊缝，应备有必需的工具和辅助工具。包括电焊钳、焊接电缆、面罩、护目玻璃、防护服及其他辅助工具。
1.电焊钳
电焊钳是一种夹持器，焊工用焊钳能夹住和控制焊条，并起着从焊接电缆向焊条传导焊接电流的作用，所以焊钳绝缘必须完好。焊钳分为各种规格，以适应各种标准焊条直径。对电焊钳的一般要求是：导电性能好，重量轻，不易发热，焊条夹持稳固、方便等。
电焊钳有300A和500A两种，常用型号为G352，能安全通过300A电流，连接焊接电缆的孔径为14mm，适用焊条直径为2～5mm。
2.焊接电缆
焊接电缆是焊接回路的一部分，它的作用是传导电流，一般用多股紫铜软线制成，绝缘性好，必须耐磨和耐擦伤。焊接电缆有多种规格，焊接电缆的选用要根据焊机的容量，选取适当的电缆截面，选用时可参考表4-4。如果焊机距焊接工作点较远，需要较长电缆时，应当加大电缆截面积，使在焊接电缆上的电压降不超过4V，以保证引弧容易及电弧燃烧稳定。不允许用扁铁搭接或其他办法来代替连接焊接的电缆，以免因接触不良而使回路上的压降过大，造成引弧困难和焊接电弧的不稳定。
表4-4 焊接电缆选用表
3.电焊面罩
面罩的用途是保护焊工面部不受电弧的直接辐射与飞出的火星和飞溅物的伤害，还能减轻烟尘和有害气体等对人体呼吸器官的损伤。面罩有手持式、头戴式及吹风式等形式，焊接时可根据实际情况选用。
4.护目玻璃
护目玻璃又称黑玻璃，镶嵌在面罩里，用以减弱弧光的强度，吸收大部分红外线和紫外线，来保护焊工眼睛免受弧光的灼伤。可根据焊接电流大小来选择护目玻璃的色号，护目玻璃的色号由浅到深分为7、8、9、10、11、12号，共6种规格。当使用的焊接电流在100～350A时，一般选用护目玻璃的色号为9号或10号；当焊接电流大于350A时，焊工选用护目玻璃的色号为11号或12号。
5.防护服
在焊接过程中往往会从电弧中飞出火花或熔滴，特别是在非平焊位置或采用非常高的焊接电流焊接时，这种飞溅就更加严重。为了避免烧伤，焊工加强个人保护即应穿戴齐全防护用品，如白帆布工作服、绝缘手套、绝缘鞋等。
6.辅助工具
为了保证焊件的质量，在焊接前，必须将焊件表面上的油垢、锈以及一些其他杂质除掉。在焊接后，保证对焊缝的清理，因此，焊工应备有常用的辅助工具有焊条保温筒、尖头锤、钢丝刷及凿子等，另外，在清除焊渣时还应戴平光眼镜。
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