焊条电弧焊及其参数设定

焊条电弧焊是用手工操作焊条迸行焊接的电弧焊方法，即是利用焊条与工件间的电弧热，将焊条和工件熔化，从而形成接头的焊接方法。焊条电弧焊过程中，在焊芯熔化的同时焊条药皮熔化分解生成的气体和熔渣起两方面的作用：一方面焊接熔池在气体和熔渣（气-渣）联合保护下，能有效地排除周围空气的有害影响；另一方面通过高温下熔化金属与熔渣间的冶金反应，还原与净化熔化金属而得到优质的焊缝。

焊条电弧焊的基本原理与过程如图3-2a所示。焊接电弧在焊条与工件之间燃烧，电弧热使焊条和工件同时熔化形成熔池，焊条金属熔滴借重力和电弧气体吹力向熔池过渡，随着熔滴向熔池的过渡，焊条和工件连续熔化汇成新的熔池，原先的熔池则不断冷却凝固构成连续的焊缝。覆盖在熔池表面的熔渣也随之凝固成渣壳。图3-2b为焊条电弧焊的实际操作图像，可以很清楚地看到弧光、熔池和焊接烟尘等。在焊接结构制造和维修中，焊条电弧焊应用十分广泛，一般可以焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等各种材料以及不锈钢耐腐蚀层等的堆焊。

图3-2 焊条电弧焊示意图

a）焊条电弧焊基本原理 b）电弧焊操作实影

焊条电弧焊的焊接参数通常包括焊条牌号、焊条直径、弧焊电源种类与极性、焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊道层数等。选择合适的焊接参数是生产中一个重要问题，它会直接影响到焊缝成形和产品质量。

1.焊条的选择

在实际工作中主要是根据母材的性能，焊接接头的刚性和工作条件选择焊条。焊接一般低碳钢和低合金结构钢时，主要是按等强度原则选用焊条的强度级别，一般结构选用酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。通常根据焊条类型决定焊接电源的种类，除低氢钠型焊条必须用直流反接外，低氢钾型可采用直流反接或交流，所有酸性焊条一般都采用交流电源焊接，但也可以用直流电源。直流正接时，因为正极的热量较高，适合中厚板的焊接；直流反接时适合薄板的焊接。

焊条直径的选择应该考虑的因素：①工件的厚度：当工件厚度大于5mm时，应选择焊条直径为4mm或5mm，当工件较薄时应选用直径为3.2mm或2.5mm焊条；②焊缝位置：在板厚相同的情况下，平焊焊缝位置选用的焊条直径要比其他位置焊缝大一些；立焊时一般选用直径为3.2mm或4.0mm的焊条；仰焊、横焊时，为避免熔化金属的下淌，需要得到较小的熔池，故选用的焊条直径不应超过4mm；③焊接层数：在多层焊时，为了保证第一层焊缝根部焊透，打底焊时应选用直径较小的焊条焊接，通常直径为3.2mm或2.5mm，而在以后其他各层可选用直径较大的焊条；④接头形式：对于有焊透要求的焊接接头，对要保证焊透的焊道，要选用直径较小的焊条。对于搭接接头、T形接头，因不存在焊透问题，可以选用较大的焊条直径。

2.焊接电流

焊接电流是焊条电弧焊最重要的焊接参数，焊接电流越大，熔深越大，焊条熔化越快，生产效率越高。但是电流太大时，飞溅和烟雾大，药皮易发红和脱落，而巨容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷。若电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳，熔池温度低，焊缝窄而高，熔合不好，容易产生夹渣、未焊透等缺陷。选择电流时，要考虑的因素很多，如焊条直径、药皮类型、工件厚度、接头类型、焊接位置、焊道层数等。主要是焊条直径和焊缝位置。(www.xing528.com)

（1）根据焊条直径选择通常选用了焊条直径d，也就限定了焊接电流I的选择范围。一般可以根据下面的经验公式选择焊接电流I。

I=（35～55）d （3-1）

（2）根据焊缝位置选择在焊条直径相同的情况下，平焊时熔池中的熔化金属容易控制，可以适当地选择较大的焊接电流；立焊和横焊时焊接电流应比平焊时减少10%～14%，而仰焊时应比平焊时减少10%～20%。

（3）根据焊条类型选择奥氏体不锈钢焊条使用的焊接电流要比碳钢焊条小一些，否则会因其焊芯电阻热过大而使药皮脱落。碱性焊条使用的焊接电流要比酸性焊条小一些，否则，焊缝中容易形成气孔。

3.电弧电压

电弧电压是由电弧长度决定的，电弧长，则电弧电压高；电弧短，则电弧电压低。电弧电压主要影响焊缝的宽度，电压越高，焊缝越宽。焊条电弧焊时，焊缝宽度主要靠焊条的横向摆动幅度来决定，因此电弧电压的影响不明显。焊接时应力求保持电弧长度不变，电弧太长时，电弧燃烧不稳，飞溅大，容易产生咬边、气孔等缺陷；电弧太短时，容易粘焊条。一般电弧长度等于焊条直径的1/2～1偌为好，相应的电弧电压为16～25V。碱性焊条电弧长度取直径的一半，而酸性焊条的电弧长度应等于焊条直径。

4.焊接速度

焊接速度就是焊条沿焊接方向移动的速度，也可以表述为单位时间内完成的焊缝长度。焊接速度是影响焊接热输入的重要因素。在实际生产中，对于焊条电弧焊来说，焊接速度通常是由焊工根据操作的实际情况控制，它直接影响焊缝成形质量和焊接生产率。值得注意的是，对于普通焊接性良好的碳素钢，焊接速度的大小并不会过大地影响焊接接头的使用性能；但对于高强度钢，由于焊接热输入是影响焊接接头质量的关键因素，因此在实际焊接中，应严格控制焊接热输入。

5.焊接层数和道数

当工件较厚时，往往需要多层多道焊。层的意思是沿工件厚度方向的层数，道指的是每一层的焊道数。在多层多道焊接中，后焊层（道）对先焊层（道）重新加热和部分熔合，可以消除存在的偏析、夹渣及一些气孔，还可以对前层焊道起到热处理作用，可改善焊缝组织和力学性能。因此对于一些重要的结构和材料，焊接层数多些较好，每层厚度最好不大于4mm。一般认为，当每层焊接厚度约为焊条直径的0.8～1.2偌时，焊接质量和效率都是最好的。