手工电弧焊发展过程

西风破

1888年，俄罗斯发明了手工电弧焊接技术，使用无药皮的裸露金属棒来产生保护气体。直到20世纪初，在瑞典发明卡尔伯格过程（Kjellberg process）和Quasi-arc方法传入英国后，药皮焊条才开始发展起来。值得注意的是，由于成本较高，刚开始人们不怎么使用药皮焊条。但是随着人们对好的焊缝质量需求的日益增长，手工电弧也开始使用药皮焊条。金属棒（焊条）和工件之间形成的电弧会熔化金属棒和工件的表面，形成焊接熔池。同时，金属棒上熔化的药皮会形成气体和熔渣，保护焊接熔池不受周围空气的影响。因为熔渣会冷却、凝固，所以一旦焊缝焊完（或在熔敷下个焊道前）就必须从焊道上清除熔渣。在焊钳更换新的焊条前，手工电弧焊过程只能完成短焊缝的焊接。焊缝熔深浅，熔敷质量取决于焊工的技能

) ~6 J! [4 I1 J9 z# m    焊剂/焊条的类型
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! \$ t8 V: |  `7 |/ F. p5 J    焊条药皮的化学成分对电弧的稳定性、熔深、金属熔敷率和定位能力有很大影响。焊条可分为三大类：
纤维素型焊条；氧化钛药皮焊条；碱性焊条。

    1、纤维素型焊条的药皮中含有大量的纤维素，它的特点是电弧熔深深、摩擦变形速度快，这也提高了整个焊接速度。但由于焊缝沉淀物比较粗糙并且和流动的熔渣混合在一起，所以除渣很困难。这种焊条在任何位置都可以使用，而且因其在高架焊管（‘stovepipe’ welding technique）中的使用而为人们所熟悉。

  U5 g% ]% ?' b! Q% U9 j    特点：在所有位置都能形成较深的熔深；适用于向下立焊；良好的机械性能；产生大量的氢——有造成热影响区（Haz）裂纹的风险。
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/ T1 z# ]; ~8 q9 E. ^5 `( g    2、氧化钛焊条的药皮中含有大量的氧化钛（rutile）。氧化钛使起弧、平滑电弧操作和降低弧飞溅变得容易。这种通用焊条具有良好的焊接特性。在交流电或直流电下，它们可用于所有位置的焊接，特别适用于横角/立角位置的接头焊接。

    特点：合适的焊缝金属机械性能；粘性熔渣能形成良好的焊道外形；定位焊接可能会产生流动的熔渣（含氟化物）；易清除熔渣。

    3、碱性焊条药皮中含有大量的碳酸钙（石灰石）、氟化钙（萤石）。这使它的熔渣比氧化钛型焊条的熔渣更易流动，这也是一种协助立焊和仰焊快速冷却的方法。这些焊条用于焊接中型和大型结构，要求具有较高的焊接质量、良好的机械性能和抗裂纹能力（过度拘束会产生裂纹）。

    特点：低氢焊缝金属；要求高焊接电流/速度；焊道成形差（表面轮廓弯曲、粗糙）；清除熔渣困难；金属粉末焊条包含加有金属粉末的涂料，可使焊接电流增加到最大容许电流。因此，与药皮中不含铁粉的焊条相比，金属粉末焊条的金属熔敷速度和效率（金属熔敷比例）都有所提高，熔渣也很容易清除。由于熔敷速度快，铁粉焊条主要用于平焊、横焊和立焊。氧化钛焊条和碱性焊条没有显著的电弧特性，电弧力度较小，减少了焊道的熔深。
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    电源
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- }) ^9 W/ B3 e    焊条可以在交流或直流电源下使用。并不是所有的直流焊条都能在交流电源下使用，但交流焊条通常都能在直流电源下使用。

: q7 m  D& J: G2 c6 J1 Z1 ]& \    焊接电流

& u* ?" ?5 z6 S5 D. `    对焊接电流的选择取决于焊条的尺寸，生产厂商向用户推荐正常的操作范围和焊接电流。选择焊条尺寸的标准操作范围如左图所示。根据经验，选择电流所依据的焊条标准约是40A/mm（直径）。因此，一个直径为4mm的焊条首选的电流大小应该是160A，但实际的操作范围可以是140~180A。
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9 {2 j; `8 C) u8 U# \8 I7 N    目前，晶体管逆变技术可以生产出质量较轻的小型电源。这些电源越来越多的被用于工地焊接中，它们可以方便地在各个工作点间移动。这些电源由电力控制，可用于MIG和TIG焊，提高了电源的适应性。现在，密封的容器内也可以使用焊条。这些真空包装的焊条在使用前不需再进行烘焙。但是，如果包装被打开或者损坏，就必须依照生产厂商的说明重新烘焙焊条。