4.3.2 手工电弧焊方法
1.基本原理
1—焊件 2—焊缝 3—焊渣 4—电弧 5—熔池 6—焊条 7—焊钳 8—电焊机
图4-9 手工电弧焊过程
手工弧电焊的焊接过程如图4-9所示。焊接前，工件和焊钳通过导线分别与电焊机上的两极相连接，用焊钳夹持焊条。焊接时，先将焊条与工件瞬时接触，造成短路，强大的短路电流流经少数几个接触点，这些接触点的电流密度极大，使其温度急剧升高并熔化。当焊条迅速提起，并与工件保持一定距离时，在焊条与焊件间的电场作用下，高温金属从负极表面发射电子，并撞击空气中的分子和原子，使空气电离成正离子和负离子，电子、负离子流向正极，正离子流向负极。这些带电质点的定向运动在焊条与工件之间便产生了电弧。电弧热将工件接头部位和焊条熔化，形成一个熔池，随着焊条沿焊接方向向前移动，新的熔池不断产生，原先的熔池则不断地冷却、凝固形成焊缝，从而使分离的工件连成整体。
2.操作方法
（1）引弧
手工电弧焊的操作方法主要有引弧、起头、运条、收尾及连接等。
引弧的方法有擦划法、直击法两种。引弧时，如果发生焊条粘住焊件，此时不要慌乱，只要将焊条摆动几下，就可脱离焊件。如果焊条还不能脱离焊件，就应该立即使焊钳脱离焊条，待焊条冷却后，用手将焊条扳下。
（2）起头
焊缝的起头就是指刚开始焊接的部分，在一般情况下这部分焊缝会略高些，这是因为焊件在未焊之前温度较低，而引弧后又不能迅速使这部分金属温度升高，所以起点部分的熔深较浅，使焊缝的强度减弱。为了减少这种现象的产生，应该在引弧后先将电弧稍微拉长，对焊缝端头进行必要的预热，然后适当缩短电弧长度进行正常的焊接。
（3）运条方法
当电弧引燃后，焊条要有三个基本方向的运动才能使焊缝良好成形。这三个方向的运动是：朝着熔池方向逐渐送进，作横向摆动，沿着焊接方向逐渐移动。焊条朝着熔池方向作逐渐送进，主要是用来维持所要求的电弧长度，电弧的长短对焊缝质量有极大的影响。焊条沿着焊接方向逐渐移动，焊条的这个移动速度，对焊缝的质量有很大影响。移动速度太快，则电弧来不及熔化足够的焊条和焊件金属，造成焊缝断面太小和未焊透等缺陷。如果速度太慢，则熔化金属堆积过多，加大了焊缝的断面，降低了焊缝强度。此外还由于金属加热温度过高，使焊缝金属组织发生变化，在焊较薄的焊件时易造成烧穿现象。所以焊条沿着焊接方向移动的速度，应根据电流大小、焊条直径、焊件厚度、装配间隙以及焊缝位置来适当掌握。焊条的横向摆动对焊缝成形和焊接质量有直接影响，其作用有：1）获得一定宽度的焊缝；2）确保焊缝成形良好；3）对熔池具有一定的搅拌作用，有利于气体和熔渣的排出；4）合理地调整热量分布，控制熔化状态，能避免一些焊接缺陷的产生。
（4）收尾
焊缝的收尾就是在一条焊缝焊完时，应把收尾处的弧坑填满，如果收尾时立即拉断电弧，则会形成低于焊件表面的弧坑。过深的弧坑使焊缝收尾处强度减弱，并容易造成应力集中而产生裂缝。因此，在焊缝收尾时不允许有弧坑存在。焊缝的收尾动作不仅是熄弧，还要填满弧坑，一般收尾动作有划圈收尾法、反复断弧收尾法、回焊收尾法等几种。
（5）焊缝的连接
手工电弧焊时，由于受焊条长度的限制，不可能一根焊条完成一条焊缝，因而出现了焊缝前后两段的连接问题。如何使后焊的焊缝和先焊的焊缝均匀连接，避免产生接头过高、脱节和宽窄不一致的缺陷，这就要求焊工在前后衔接时选择恰当的连接方式。因为焊缝接头的好坏不仅影响焊缝的外观，而且对整个焊缝的质量影响也较大。
3.焊接规范
手工电弧焊焊接规范通常包括焊条牌号、焊条直径、电源种类与极性、焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊接层数等。而主要的规范参数是指焊条直径和焊接电流，至于电弧电压和焊接速度，在手工电弧焊焊接时，依赖于焊工根据具体情况灵活掌握。
焊条牌号以及电源种类与极性的选用需考虑以下几方面：1）焊件的机械性能和化学成分；2）焊件的工作条件和使用性能；3）焊件结构、焊接工地、现场设备情况。
焊条直径大小的选择与下列因素有关：焊件的厚度、焊缝位置、焊接层数。
通常情况下焊条直径选择见表4-4。
表4-4 焊条直径的选择
焊接电流的大小主要由焊条直径决定。焊条直径越大，熔化焊条所需要的电弧热能也越大，电流强度也相应要大。焊接电流的大小还与焊缝的位置有关，平焊缝电流可大一些，其他焊缝为防止熔化金属从熔池中流出，电流相应小一些。各种直径电焊条使用电流见表4-5。
表4-5 各种直径电焊条使用电流
【实习操作】 用4～6mm厚、200mm×30mm的钢板，焊一条对接平焊缝，要求正确选择焊条直径、焊接电流，独立完成。
