第六节 手弧焊设备及主要工具 一、手弧焊对弧焊电源的要求 1. 对弧焊电源空载电压的要求 （ 1 ）保证容易引弧； （ 2 ）保证电弧的稳定燃烧； 为确保交流电弧的稳定燃烧，要求 （ 3 ）保证电弧功率稳定； 为了保证交流电弧功率稳定，要求 （ 4 ）要有良好的经济性； （ 5 ）保证人身安全。

hUU )25.2~8.1(0

57.15.2 0 hU

U

2. 对弧焊电源稳态短路电流的要求

3. 必须具有下降的外特性 在电源内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的

电压 与输出的电流稳定值 之间的关系曲线—— 称为电源的外特性。

一般直流电源的外特性方程为

225.1 h

wd

I

I

yU yI

)( yy IfU

0rIEU yy

（ 1 ）手弧焊必须具有下降的外特性（图 2-35 ）

满足电弧稳定燃烧的需要；

在弧长变化时引起的电流变化小；（图2-36）

可限制短路电流； 应能方便地调节焊接电

流。（图2-37）

（ 2 ）“电源－电弧”系统的稳定性 所谓“电源－电弧”系统的稳定性应包含两方面的含

义： 1 ）系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和

电流下维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。此时应有如下关系：

2 ）当系统一旦受到瞬时的外界干扰，破坏了原来的静态平衡，造成了焊接工艺参数的变化。但当干扰消失后，系统能够自动的达到新的稳定平衡，使得焊接工艺参数重新恢复。

“ 电源－电弧”系统的稳定条件是

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0

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I

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二、焊机的编号及铭牌 1. 焊机型号的编制方法 根据 GB1024 － 88 《电焊机型号编制方法》中规定，焊机的型号是由汉

语拼音字母和阿拉伯数字按一定的编排顺序组成，其编排顺序及含意如下：

改进序号

派生序号

基本规格

系列序号

附注特征

小类名称

大类名称

21 3 4 5 6 7

2. 弧焊电源的铭牌 图 2 － 38 为 BX3 － 300 和 AX7 － 500 型弧焊电

源铭牌。铭牌上标明： （ 1 ）电源对电网参数的要求； （ 2 ）电源的工作能力； （ 3 ）电源的额定负载持续率，以及不同负载持续率

下焊机的容量及电流。

初级电压 380V 次级空载电压 75/60V

相 数 频 率 50Hz

电流调节范围 40～400A 额定负载持续率 60%负载持续率 容量（KVA） 初级电流 次级电流

100% 15. 9 41. 8 23260% 20. 5 54 30035% 27. 8 72 400

BX3-300

负载持续率（ FS ）是表示焊机工作状态的参数，为焊机负载工作时间占规定工作时间周期的百分率，用下式表示：

国家标准规定额定电流在 500A 以下的手弧焊电源的工作时间周期为 5min 。标准中还规定了手弧焊电源的额定负载持续率 为 60 ％。

空载电压 功率 26KW工作电压 电压 380V

电流调节范围 电流 50. 5A负载持续率 100% 65% 频率 50Hz 相数 3电流 400 500 转速 2900r/ mi n 接法 Y

AX7-500

40 90V～25 40V～

2-38 图 弧焊电源铭牌

120 600A～

弧焊发电机 感应电动机

％）规定工作时间周期（）负载运行持续时间（100

T

tFS

eFS

三、常用的手弧焊电源 1. 弧焊变压器 （ 1 ）基本原理与分类 弧焊变压器是提供交流电的弧焊电源，为满足电弧

燃烧的要求，它实际上是具有下降外特性的降压变压器，具有结构简单、使用可靠、制造方便、维修容易、效率高、成本低等特点，是应用最多的手弧焊电源。

根据获得下降外特性的方法不同可分为串联电抗器式、增强漏磁式。

弧焊变压器串联电抗器式 增强漏磁式

分体式 同体式 动铁心式 动绕组式 抽头式

（ 2 ） BX1 － 300 型弧焊变压器 该弧焊变压器属于动铁心式。它的主要特点式在变压

器一、二次绕组之间增加一个活动铁心，构造原理可见图2-40。

（ 3 ） BX3-300 型弧焊变压器 这种弧焊变压器属于动线圈漏磁式。焊接时， BX3-

300 的二次绕组中有焊接电流流过，其磁势产生的磁通一部分经铁心闭合；另一部分经绕组周围的空气闭合，形成空气漏磁通。漏磁通在绕组中产生自感电动势，同样起降低电压的作用。随着焊接电流的增大，由漏磁所造成的电压降也增大，变压器的输出电压下降，从而获得所需的陡降外特性。

2. 弧焊发电机

3. 弧焊整流器 ZX5系列晶闸管弧焊整流器主要由三相降压变压

器、三相晶闸管整流器、输出电抗器、电子控制线路等部分组成，其基本原理方框图如图 2-45所示。

4. 弧焊逆变器 直流—交流之间的变换称为逆变，实现这种变换

的装置称为逆变器。为焊接电弧提供电能，并具有弧焊方法所要求性能的逆变器，即为弧焊逆变器或称为逆变式弧焊电源。

弧焊逆变器的变流过程是：工频交流 直流 高、

中频交流 降压 交流并再次变成直流，必要时再把直流变成矩形波交流。

因而在弧焊逆变器中可采用三种逆变体制。 (1)AC-DC-AC (2) AC-DC-AC-DC (3) AC-DC-AC-DC-AC(矩形波 )

（一）弧焊逆变器的特点

1. 省料、质量轻、体积小 2. 高效节能 效率可达 80 ％～ 90 ％，功率因数达 0.99

3. 改善了弧焊工艺性能 (1) 因工作频率高，所需的主回路中滤波电感值小，电磁惯

性减小，易于获得良好的动特性。 (2) 可控性好，外特性、动特性等可按不同工艺要求来设计。 (3) 用作交流电源时可获得较高频率的矩形波，从而提高交

流电弧的稳定性。

（二）弧焊逆变器的分类 弧焊逆变器根据它采用的大功率快速开关电子元件的不同进行分类。一般可把它分为晶闸管式弧焊逆变器、晶体管式弧焊逆变器和场效应管式弧焊逆变器及 IGBT 式弧焊逆变器等四个种类。

（三）弧焊逆变器的应用 弧焊逆变器首先用于手弧焊，随后因功率因数

增大和性能提高，其用途不断扩大，现已逐步推广应用于不熔化极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、埋弧焊、脉冲弧焊、高频脉冲弧焊等各种弧焊方法。

四、手弧焊电源的选择与正确使用 1. 电源类型的选择 选择电源类型主要根据被焊金属材质、焊条类型及焊

件的结构特点。 2. 弧焊电源容量的选择 电源容量应根据焊接结构所用材料、板厚范围、结构形式等因素确定。此外，还应考虑本部门在使用时的实际负载持续率。

3. 弧焊电源的外部接线 外部接线系指电源与外电网的连接，以及与焊件、焊把的连接。

4. 电源使用与保养 （ 1 ）手弧焊电源的使用 1 ）应按电源铭牌上规定的技术数据使用，不得超载。

2 ）电源机壳应接地，接地线截面积应不小于 6mm2 。

3 ）调节电流或变化极性时，最好在空载状态下进行。

4 ）电源不允许长时间短路，特别注意在非焊接时间内不要使焊钳与工件直接接触而造成短路。

5 ）电源使用前应检查是否完好，导线连接处与接地处是否牢固。

（ 2 ）弧焊电源的保养 1 ）电源应放在通风干燥处。 2 ）使用后应用帆布罩盖好，以防灰尘或雨水侵入内部。

3 ）移动电源时，不应使之受剧烈振动。 4 ）应经常给调节电流的机械机构加润滑油。 5 ）应经常检查焊接电缆和接线板是否损坏，并及时修理好。

五、手弧焊工具 1. 焊钳 焊钳的作用是夹持焊条和传导电流，它也被称为焊把，

其构造如图 2-47所示。 电焊钳的构造好坏，对焊接质量影响很大，为此对焊钳的

要求是：导电性能好、重量轻、夹持焊条牢以及装换焊条方便等。

2. 面罩和护目镜 面罩的作用是保护焊工的面部免受强烈的电弧光和金

属飞溅的灼伤。面罩有手持式和头戴式两种形式，见图 2-48 。面罩是由轻而坚韧的纤维纸板制成的。

护目镜的作用是减弱电弧光的强度，并过虑红外线和紫外线。焊接时通过面罩上的护目镜可以清楚地观察焊接熔池的情况，掌握焊接过程而不会使眼睛受弧光灼伤。

3. 电焊条保温筒 保温筒的作用：密封焊条、隔离外界潮湿空气的作

用。 保温筒有立式和卧式两种（图 2-49），分别可装 2

kg 和 3kg 的电焊条。 手弧焊常用的辅助用具还有钢丝刷、清渣锤以及夹

具、变位器等。这些工具也是保证焊接质量不可缺少的。同时，为了防止焊工的受被弧光和飞溅金属损伤及防止触电，在焊接时，必须戴用皮革制成的手套，穿帆布工作服，戴工作帽以及穿好绝缘胶鞋等。

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焊机外特性形状对电流稳定性的影响

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焊接电流调节原理

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BX1-300 型焊机结构原理图

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焊钳结构示意图

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