焊條電弧焊的焊接原理

　　焊條電弧焊是通過焊條引發(fā)電弧，用電弧熱來熔化焊件而實現(xiàn)焊接的一種熔焊方法，它是目前應(yīng)用最多、最普遍的焊接方法。

　　電弧是一種空氣導(dǎo)電現(xiàn)象。焊接電弧，就是在焊條與工件之間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強烈而持久的放電現(xiàn)象。在焊接過程中，焊條、焊件分別連接在焊接電源的兩個電極上，當焊條的焊芯接觸到焊件表面時，電路被接通，同時產(chǎn)生很大的短路電流。由于接觸處存在一定電阻，根據(jù)Q=I2Rt可知，該處將產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量使接觸處迅速升溫并熔化。當焊條提起2~4mm時，焊條與焊件間的氣體介質(zhì)被電離，產(chǎn)生能導(dǎo)電的電子和正離子。在電場力作用下，電子向陽極運動，正離子向陰極運動，它們不斷發(fā)生碰撞與復(fù)合，使動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而產(chǎn)生強光和高熱量，在焊條端部與焊件之間形成電弧，如圖14-1所示。

　　電弧使焊條端部及對應(yīng)焊件部位同時熔化。焊件金屬熔化后形成熔池，焊條金屬熔化后形成熔滴。熔滴在重力及電弧吹力作用下進入熔池，與焊件金屬熔為一體，凝固后形成焊縫。在焊接過程中，藥皮熔化形成熔渣同時產(chǎn)生大量氣體，對熔池金屬起保護和冶金處理作用。

　　焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成。陰極區(qū)發(fā)射電子，溫度較低，約為2400K；陽極區(qū)接受電子，溫度較高，約為2600K；弧柱區(qū)中心溫度最高，約為6000~8000K。

　　采用直流弧焊電源（如弧焊整流器）進行焊接時，有正接、反接兩種連接方法。正接是焊條接負極，工件接正極的連接方法。由于正極接受電子，產(chǎn)生的熱量較多，焊件容易焊透，故這種接法常用于較厚工件的焊接。反接是焊條接正極，工件接負極的連接方法。由于負極發(fā)射電子產(chǎn)生的熱量較少，焊件不易燒穿，故這種接法常用于焊接較薄的工件。

　　焊接電弧產(chǎn)生的熱量與電弧電壓和焊接電流的乘積成正比（即Q=IUt）。通常將電弧穩(wěn)定燃燒時焊件與焊條之間的電壓，稱為電弧電壓，通常電弧電壓在20~35V范圍內(nèi)。由于電弧電壓變化較小，故生產(chǎn)中主要是通過調(diào)節(jié)焊接電流來調(diào)節(jié)電弧熱量的，焊接電流越大，則電弧產(chǎn)生的總熱量就越多，反之，總熱量就越少。

　　焊條電弧焊焊接手法

　　引弧手法

　　焊條電弧焊的引弧方法有兩種：一種是劃擦法，這種方法容易掌握，但容易損壞焊件的表面；另一種是直擊法，這種方法必須熟練地掌握好焊條離開焊件的速度和距離。

　　劃擦法：先將焊條對準焊件，再將焊條像劃火柴似的在焊件表面輕微劃擦，引燃電弧，然后迅速將焊條提起2~4mm，并使之穩(wěn)定燃燒，如下圖a所示。　　

　　直擊法：將焊條末端對準焊件，然后手腕下彎，使焊條輕微碰一下焊件，再迅速將焊條提起2~4mm，引燃電弧后手腕放平，使電弧保持穩(wěn)定燃燒。這種引弧方法不會使焊件表面劃傷，又不受焊件表面大小、形狀的限制，所以是在生產(chǎn)中主要采用的引弧方法。但操作不易掌握，需提高熟練程度，如圖b所示。

　　焊條電弧焊的焊接過程

　　焊條電弧焊由弧焊電源、焊接電纜、焊鉗、焊條、焊件、電弧構(gòu)成焊接回路，如下圖所示。焊接時采用接觸短路引弧法引燃電弧，然后提起焊條并保持一定的距離，在弧焊電源提供合適的焊接電流和電弧電壓下電弧穩(wěn)定地燃燒。在電弧的高溫作用下，焊條和焊件局部被加熱到熔化狀態(tài)，焊條端部熔化后的熔滴和焊件被熔化的母材金屬熔合在一起形成熔池，隨著電弧的不斷移動，熔池也隨著移動，熔池中的液態(tài)金屬逐步冷卻結(jié)晶后便形成了焊縫。

　　在焊條電弧焊的焊接過程中，焊條的焊芯熔化后以熔滴的形式向熔池過渡，同時焊條的外部藥皮產(chǎn)生一定量的氣體和液態(tài)熔渣，產(chǎn)生的氣體充滿在電弧和熔池的周圍，隔絕空氣，可以保護熔滴和熔池液態(tài)金屬，同時液態(tài)的熔渣密度比熔池的液態(tài)金屬密度小，熔渣浮在熔池液態(tài)金屬上面也起到保護熔池的作用。并且液態(tài)熔渣凝固后成為渣殼覆蓋在焊縫金屬表面，可防止高溫的焊縫金屬被氧化，減慢焊縫的冷卻速度。

　　在焊接過程中，液態(tài)金屬與液態(tài)熔渣和氣體之間進行脫氧、去硫、去磷、去氫和滲合金元素等復(fù)雜的焊接冶金反應(yīng)，從而使焊縫金屬獲得合適的化學(xué)成分和組織。