焊條電弧焊是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法。焊條電弧焊時，在焊條末端和工件之間燃燒的電弧所產生的高溫使焊條藥皮與焊芯及工件熔化，深化的焊芯端部迅速地形成細小的金屬熔滴，通過弧柱過渡到局部熔化的工件表面，融合一起形成熔池。藥皮熔化過程中產生的氣體和熔渣，不僅使熔池和電弧周圍的空氣隔絕，而且和熔化了的焊芯、母材發生一系列治金反應，保證所形成焊縫的性能。隨著電弧以適當的弧長和速度在工作上不斷地前移，熔池液態金屬逐步冷卻結晶，形成焊縫。焊條電弧焊的過程如圖1所示。

 

圖1    焊條電弧焊的過程

1-藥皮    2-焊芯    3-保護氣    4-電弧    5-熔池 

6-母材       7-焊縫        8-渣殼        9-熔液        10-熔滴

焊條電弧焊具有以下優點：

1）使用的設備比較簡單，價格相對便宜并且輕便。焊條電弧焊使用的交流和直流焊機都比較簡單，焊接操作時不需要復雜的輔助設備，只需配備簡單的輔助工具。因此，購置設備的投資少，而且維護方便，這是它廣泛應用的原因之一。

2）不需要輔助氣體防護。焊條不但能提供填充金屬，而且在焊接過程中能夠產生保護熔池和焊接外避免氧化的保護氣體，并且具有較強的抗風能力。

3）操作靈活，適應性強。焊條電弧焊適用于焊接單件或小批量的產品，短的和不規則的、空間任意位置的以及其他不易實現機械化焊接的焊縫。凡焊條能夠達到的地方都能進行焊接。

4）應用范圍廣，適用于大多數工業用的金屬和合金的焊接。焊條電弧焊選用合適的焊條不僅可以焊接碳素鋼、低合金鋼，而且還可以焊接高合金鋼及有色金屬，不僅可以焊接同種金屬，而且可以焊接異種金屬，還可以進行鑄鐵焊補和各種金屬材料的堆焊等。

但是，焊條電弧焊有以下的缺點：

1）對焊工操作技術要求高，焊工培訓費用大。焊條電弧焊的焊接質量，除靠近用合適的焊條、焊接工藝參數和焊接設備外，主要靠焊工的操作技術和經驗保證，即焊條電弧焊的焊接質量在一定程度上決定于焊工操作技術。因此必須經常進行焊工培訓，所需要的培訓費用很大。

2）勞動條件差。焊條電弧焊主要靠焊工的手工操作和眼睛觀察完成全過程，焊工的勞動強度大，并且始終處于高溫烘烤和有毒的煙塵環境中，勞動條件比較差，因此要加強勞動保護。

3）生產效率低。焊條電弧焊主要靠手工操作，并且焊接工藝參數選擇范圍較小，另外，焊接時要經常更換焊條，并要經常進行焊道熔渣的清理，與自動焊相比，焊接生產率低。

4）不適于特殊金屬以及薄板的焊接。對于活潑金屬（如Ti、Nb、Zr等）和難熔金屬（如Ta、Mo等），由于這些金屬對氧的污染非常敏感，焊條的保護作用不足以防止這些金屬氧化，保護效果不夠好，焊接質量達不到要求，所以不能采用焊條電弧焊；對于低熔點金屬如Pb、Sn、Zn及其合金等，由于電弧的溫度對其來講太高，所以也不能采用焊條電弧焊焊接。另外，焊條電弧焊的焊接工件厚度一般在1.5mm以上，1mm以下的薄板不適于焊條電弧焊。

由于焊條電弧焊具有設備簡單、操作方便、適應性強，能在空間任意位置焊接的特點，所以被廣泛應用于各個工業領域，是應用得最廣泛的焊接方法之一。

一、焊條電弧焊電弧的靜特性

由于焊條電弧焊使用的焊接電流較小，特別是電流密度較小，所以焊條電弧焊電弧的靜特性處于水平段，如圖2所示。在焊條電弧焊電弧水平段區間，弧長基本保持不變時，若在一定范圍內改變電流值，電弧電壓幾乎不發生變化，因而焊接電流在一定范圍內變化時，電弧均穩定燃燒。

圖2    焊條電弧焊電弧的靜特性

二、電弧的溫度分布

焊條電弧焊電弧在焊條末端和工件間燃燒，焊條和工件都是電極，電弧陰、陽兩極的最高溫度接近于材料的沸點，焊接鋼材時，陰極約2400℃，陽極約2600℃，電弧的溫度為6000～7000℃。隨著焊接電流的增大，弧柱的溫度也增高。由于交流電弧兩個電極的極性在不斷地變化，故兩個電極的平均溫度是相等的，而直流電弧正極的溫度比負極高200℃左右。

三、電弧偏吹

焊接過程中，因氣流干擾，磁場作用或焊條偏心等影響，使電弧中心偏離電極軸線的現象，稱為電弧偏吹。

1、產生電弧偏吹的原因

（1）焊條偏心產生的偏吹    焊條的偏心度過大，造成焊條藥皮厚薄不均勻，藥皮較厚的一邊比藥皮較薄的一邊熔化時吸收的熱量多，藥皮較薄的一邊很快熔化而使電弧外露，迫使電弧偏吹見圖3所示。

圖3    焊條藥皮偏心引起的偏吹

（2）電弧周圍氣流產生的偏吹    電弧周圍氣體流動過強也會產生偏吹。造成電弧周圍氣體流動過強的因素很多，主要是大氣中的氣流和熱對流作用。如在露天大風中焊接操作時，電弧偏吹就很嚴重；在管線焊接時，由于空氣在管子中的流速較大，形成“穿堂風”，使電弧偏吹；如果對接接著的間隙較大，在熱對流的影響下也會產生偏吹。

（3）焊接電弧的磁偏吹   直流電弧焊時，因受到焊接回路所產生的電磁力的作用而產生的電弧偏吹，稱為焊接電弧的磁偏吹。產生磁偏吹的原因有：

1）接地線位置不適當引起磁偏吹，如圖4所示。通過焊件的電流在空間產生磁場，當焊條與焊件垂直時，電弧左側的磁力線密度較大，而電弧右側的磁力線稀疏，磁力線的不均勻分布致使密度大的一側對電弧產生推力，使電弧偏離軸線。

圖4    接地線位置不適當引起的磁偏吹

2）不對稱鐵磁物質引起磁偏吹，如圖5所示。焊接時，在電弧一側放置一塊鋼板（導磁體）時，由于鐵磁物質的導磁能力遠遠大于空氣，鐵磁物質側的磁力線大部分都通過鐵磁物質形成封閉曲線，致使電弧同鐵磁物質之間的磁力線密度降低，所以在電磁力作用下電弧向鐵磁物質一側偏吹。

圖5    不對稱鐵磁物質引起的磁偏吹

3）電弧運動至鋼板的端部時引起磁偏吹，如圖6所示。這是因為電弧到達鋼板端頭時導磁面積發生變化，引起空間磁力線在靠近焊件邊緣的地方密度增加，所以在電磁力作用下，產生了指向焊件內側的磁偏吹。

圖6    在焊件一端焊接時引起的磁偏吹

2、防止電弧偏吹的措施

1）焊接過程中遇到的焊條偏心引起的偏吹，應立即停弧。如果偏心度較小，可轉動焊條將偏心位置移到焊接前進方向，調整焊條角度后再施焊；如果偏心度較大，就必須更換新的焊條。

2）焊接過程中若遇到氣流引起的偏吹，要停止焊接，查明原因，采用遮擋等方法來解決。

3）當發生磁偏吹時，可以將焊條向磁偏吹相反的方向傾斜，以改變電弧左右空間的大小，使磁力線密度趨于均勻，減小偏吹程度；改變接地線位置或在焊件兩側加接地線，可減少因導線接地位置引起的磁偏吹。因交流的電流和磁場的方向都是不斷變化的，所以采用交流弧焊電源可防止磁偏吹，另外采用短弧焊，也可減小磁偏吹。

熔滴和熔池的作用力

焊接電弧不但是一個熱源，而且也是一個力源，熔滴過渡過程中，熔滴和熔池會受到各種外力的作用。采用一定的工藝措施，可以改變熔滴和熔池上的作用力，保證焊接過程的穩定性，控制焊縫成形，減少焊接飛濺，從而獲得良好的焊接接頭。

1）重力    重力使物體始終具有下重的傾向。平焊時，熔滴的重力會促進熔滴過渡，而熔池在重力的作用下，如果溫度過高，熔池過大，則會產生焊瘤和燒穿現象。立焊工仰焊時，重力阻礙熔滴向熔池過渡，采用短弧焊可以克服重力的影響。

2）表面張力    平焊時，液態熔滴表面張力會阻礙熔滴過渡，而仰焊時，熔滴表面張力可使其不易滴落，有利于向熔池過渡。熔池液態金屬表面張力使熔池力求趨于保持平面，可在一定程度上阻止重力所引起的表面凹陷。同時，在熔滴與熔池短路接觸時，熔池表面張力可將熔滴拉入熔池，加速熔滴的短路過渡。

3）電弧氣體吹力    焊條電弧焊時，焊條藥皮的熔化速度比焊芯的熔化速度稍慢一些，在焊條熔化端頭形成一個套管，藥皮成分中的造氣劑熔化后產生大量的氣體從套管中噴出，并在高溫狀態下體積急劇膨脹，沿焊條的軸線方向形成挻直穩定的氣流，把熔滴吹入熔池中去。在任何焊接位置，電弧氣體吹力都有助于熔滴過渡。

4）電磁壓縮力    焊條電弧焊是將焊條及焊條末端的熔滴作為導體，當有焊接電流通過后就會在它們周圍產生磁場，并產生從四周向中心的電磁壓縮力。焊條末端熔滴的縮頸部分電流密度較大，產生的電磁壓縮力也較高，可促使熔滴很快地脫離焊條端部向熔池過渡。

5）極點壓力    在焊接電弧中，極點壓力是阻礙熔滴過渡的力。當采用直流正接時，陽離子的壓力阻礙熔滴過渡；當采用直流反接時，電子的壓力阻礙熔滴過渡。由于陽離子質量大，陽離子流比電子流的壓力也大，所以直流反接時，容易產生細顆粒過渡，而正接時則不容易。