标题：手工电弧焊
简介
手工电弧焊的焊接技术使用不同的方法保护焊接熔池，防止和大气接触。热能也是由电弧提供。和MIG焊一样，电极为自耗电极。金属电极外由矿物质熔剂包覆，熔剂熔化时形成焊渣  手工电弧焊盖住焊接熔池。此外，包覆的熔剂还释放出气体保护焊接熔池，而且，还含有合金元素用来补偿合金熔池的合金损失。在有些情况下，包覆的熔剂内含有所有合金元素，中部的焊条仅是碳钢。然而，在采用这些类型的焊条时，需要特别小心，因为所有飞溅都具有软钢性质，在使用过程中焊缝会锈蚀。
焊接电源分为两种，直流弧焊电源和交流弧焊电源，焊条分为两大类即：酸性焊条和碱性焊条。酸性焊条用直流和交流焊接电源均可，碱性焊条必须用直流弧焊电源。其接法有两种：直流正接和直流反接，焊接过程中产生偏磁吹调换接法会有明显好转。交流焊接电源一般情况下不会产生偏磁吹。
电压一般为20～35伏，电流取决于焊接材料的厚度、焊条规格、焊接结构，范围在 15～400安。
手工电弧焊基本知识
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
电弧焊的特点
手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，简称手弧焊。其特点： 
1、设备简单。 
2、操作灵活方便。 
3、能进行全位置焊接适合焊接多种材料。 
4、不足之处是生产效率低劳动强度大。
什么叫电弧
在两电极间的气体介质中强烈而持久的放电现象称之为电弧，电弧放电时，一方面产生高温，同时产生强光，手弧焊就是利用电弧产生的高温熔化焊条和焊件，使两块分离的金属熔合在一起，从而获得牢固的接头。
手弧焊
是以焊条和焊件作为两个电极，被焊金属称为焊件或母材。焊接时因电弧的高温和吹力作用使焊件局部熔化。在被焊金属上形成一个椭圆形充满液体金属的凹坑，这个凹坑称为熔池。随着焊条的移动熔池冷却凝固后形成焊缝。焊缝表面覆盖的一层渣壳称为熔渣。焊条熔化末端到熔池表面的距离称为电弧长度。从焊件表面至熔池底部距离称为熔透深度
类型
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。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。 
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。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。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。
电源
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。
焊接电流
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。 
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。 
分类： 平焊丶立焊丶横焊丶仰焊.
手工电弧焊过程
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。 
焊剂/焊条的类型
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。
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。
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。
电源

手工电弧焊水平固定管技术
随着国民经济的发展，钢材的产量逐年的增长，而钢管占全部钢材的比例也越来越大，其中电焊管已占全部钢管的比例为45%以上，随着焊接技术的进步，电焊管，特别是中、小直径钢管的焊接已应用到许多制造工业中。水平固定管的焊接，是最常用的钢管焊接技术之一，应用极广，它通常称为吊焊，是将管子悬吊在水平位置或接近水平的位置焊接。它包括平、立、仰等空间位置焊接，而且要单面焊双面成型，因此是难度较大的焊接技术。操作时，通常以平、仰焊点为界，将环形焊口分成两个半圆形焊口。按仰——立——平的顺序焊接，对下带残留垫圈的管接头采用灭弧法(酸性焊条)或边焊边调节电流(碱性焊条)的方法控制熔池温度和根部焊透程度，以达到正反面成形良好的目的。
水平固定管的手工电弧焊1．1水平固定管常用的焊接万法
金属管的焊接方法多种多样，一般在生产实际中．大直径管采用熔焊法，如：埋弧焊，c02气保焊等；中，小直径管大多采用气焊，手工电弧焊、氩弧焊、等离子弧焊，摩擦焊、电阻焊等。
1．2手工电弧焊特点
手工电弧焊的生产率较低，但它的适用性强的特点仍然是其他焊接方法无法被取代的，是焊接各种金属管的重要方法之一，它的主要特点是：维持电弧放电的电压较低，一般为10V～50V，焊接电流大，从几十到上千安；同时设备简单，操作灵活简便，保证焊接质量主要取决于弧焊电源、焊条质量、操作者技术熟练程度和工艺施工方法。
水平固定管的手工电弧焊操作技术2．1水平固定管对接操作技术要点
水平固定管包括仰、立、平所有空间的焊接，是难度较大的操作技术，对中、小直径钢管的焊接，固环缝不能两面施焊．所以必须从工艺上保证第一层焊透．即要单面焊双面成型，由于焊接位置的不断的变化，运条角度和操作者站立的高度必须适应变化的需要，同时在焊接电流不能改变的情况下，主要靠焊工摆动焊条来控制热量，以达到均匀熔化目的。
2．2焊接工艺参数的选用
管子施焊前应将坡口两侧50rnm宽表面上的油污，铁锈等清理干净，管子装配时的“Y’形坡口面角度为30—25度，钝边为1．2—2mm c，间隙为1．2—2mrl，，采用灭弧法焊接，焊接工艺参数见表1—1
表1一1
焊条种类 层次 焊条直径(mm) 焊接电流(A) 电弧电压 (V) 焊速 (cm/min) 
E4303 第一层 3．2 90～140 21～30 10～30 
中间层 3．2 100～160 24～34 lO～30 
外层 4．0 130～220 21～37 10～35 
盖面 4．0 130～220 21～37 10～35 
2．3焊缝缺陷分布
由于焊接位置沿圆形连续变化，这就要求施焊者站立的角度和运条的角度必须适应焊接位置的变化的需要焊接时，为了控制熔池的温度和形状，除了采用灭弧法焊接技术外，主要靠摆动焊条来控制热量，要求焊工有较高的技术。由于溶池的温度和形状不易控制，根部焊缝易出现焊不透，焊瘤及塌腰等缺陷常出现缺陷的部位：部位1、4易出现多种缺陷，部位2易出现塌腰和气孔部位3易出现焊瘤。
2．4定位焊
定位焊焊接应随管径的不同而选定位点数，当营径D≤5lITkrn时，选一点，51≤D≤133ram，时选两点，D≥133mm时，选3～4点；定位焊焊缝长度一般为10～30mm，高度适中，太低易开裂，太高会给第一层焊道带来困难，定位焊电流选择要比正式焊接电流大些，使起弧处有足够的温度，防止粘合，收弧时，一定要填满弧坑。定位焊点易产生缺陷，如发现缺陷必须铲除重焊，熔渣与飞溅也要清除，旦尽量将定位焊的焊肉两端修成坡形，以便正式焊接时，易保证焊缝质量。
2．5、焊接
一般称第一层为打底焊，其余称为中间层焊道，最后一层称为盖面焊道．通常中、小管焊接时，以截面中心垂直线为界面分成两部分，先焊的一半叫前半周，后焊的一半叫后半周，施焊时按仰，立、平焊位置顺序由下向上进行，即在仰焊位置起焊，在平焊位置收尾，形成两个接头，打低焊实现单面焊双面成型。
2．5．1、第一层焊缝的焊接
第一层焊缝的焊接是决定焊接质量的关键，一毁采用稍作摆动的直线运条法。第一层打底焊．根据管径大小的不同．可在仰焊位置中心线前10～20mml(起一1)的坡口一边引弧。应注意避免在坡口或对口中心引弧，以避免造成缺陷。引燃电弧后，用长弧把焊缝根部预热2—3秒，接着马上压低电弧，托住铁水并用电弧击穿焊缝根部，若过程正常，则向上连续焊接，若出现熔孔，则可用一字形往复运条法将熔孔堵好后，再继续向上焊。当运条到定位焊缝时，必须用电弧击穿根部间隙，使之充分熔合，在焊接过程中，从下往上焊位置不断变化，因此．焊条角度也必须相应改变，以上为前半部分的焊接；后半部分焊缝焊接的操作方法与前半部分相似，但上下接头一定要接好，仰焊接头时，应把先焊的焊缝端头用电弧割去一部分(5—10mm)，这样既可把可能存在的缺陷去除，又可以形成缓坡形割缝，对焊接有力，接头处焊接时要使原焊缝充分熔化，并使之形成熔孔，以保证根部焊透，平焊接头时，应压低电弧，焊条前后摆动，推开熔渣，并击穿根部以保证焊透，熄弧前添满弧坑。
2．5．2、中间层的焊接
除去第一层与最外层，其余都称为中间层，一般壁厚大于6mm时才有中间层，中间层的焊接相对比较容易，但工艺参数选择不当也会出现气孔、夹渣、层间未焊透等缺陷。中间层焊波较宽，一般采用月牙形或锯齿形运条进行连续焊接，在坡口两侧应稍作停留，焊角角度也要相应有所变化。
2．5．3、外层的焊接
外层焊缝应根据设计要求焊一定的焊缝增高量，焊缝外表应均匀美观，沿圆周基本一致。一般采用月牙运条法，摆动要慢而稳，坡口两侧要有足够的停留时间，当坡口较宽时，可采用多道焊，应先焊坡口两侧，后焊中间。
2．5．4、盖面
盏面焊接又称加强面焊接，它不但要使焊缝外表美观，实质上也反映了其内部质量，盖面时，可采用月牙运条，摆动要慢而稳，使焊波均匀美观。一般每边宽度要比坡口增宽1．5mm左右。余高一般仰焊部位0．5—3mm，其它部位为0．5—2．5mm，严重的咬边(、深度．大于0．5ram)，余高过高或不足，以及过度陡急等均不允许。
手工电弧焊安全技术要求
l.电焊机的外壳和工作台，必须有良好的接地。 
2.电焊机空载电压应在60~90V之间。 
3.电焊设备应使用带电保险的电源刀闸，并应装在密闭箱内。 
4.焊机使用前必须仔细检查其一、二次导线绝缘是否完整，接线是否绝缘良好。 
5.当焊接设备与电源网路接通后，人体不应接触带电部分。 
6.在室内或露天现场施焊时，必须在周围设挡光屏，以防弧光伤害工作人员的眼睛。
7.焊工必须配备合适滤光板的面罩、干燥的帆布工作服、手套、橡胶绝缘和清渣防护白光眼镜等安全用具。 
8.焊接绝缘软线不得少于5m，施焊时软线不得搭在身上,地线不得踩在脚下。 
9.严禁在起吊部件的过程中，边吊边焊。 
10.施焊完毕后应及时拉开电源刀闸。
手工电弧焊防触电措施
1．焊接工作前，要先检查焊机设备和工具是否安全可靠。例如焊机外壳是否接地、焊机各接线点接触是否良好；焊接电缆的绝缘有无破损等。不允许未进行安全检查就开始操作。 
2．焊工的手和身体不得随便接触二次回路的导电体，不能依靠在工作台、焊件上或接触焊钳等带电体。对于焊机空载电压较高的焊接操作，以及在潮湿工作地点操作时，还应在操作台附近地面铺设橡胶绝缘垫。 
3．下列操作应切断电源开关再进行：转移工作地点，搬动焊机；更换保险丝；焊机发生故障时的检修；改变焊机接头；更换焊件而需改装二次回路的布设等。推拉闸刀开关时，必须戴绝缘手套；同时焊工头部要偏斜，以防电弧火花灼伤面部。 
4．在金属容器内、金属结构上以及其他狭小工作场所焊接时，触电的危险性最大，必须采取专门的防护措施。如采用橡皮垫、戴皮手套，穿绝缘鞋等。 
5．电焊操作者在任何情况下都不得使自身、机器设备的传动部分成为焊接电路，严禁利用厂房的金属结构、轨(管)道等接进线路作为导线使用。 
6．焊机的接地保护装置必须齐全有效，同时，焊机必须装设电焊机空载自动断电保护装置。 
7．焊接电缆中间不应有接头，如需用短线接长时，则接头不应超过2个，接头：应采用铜材料做成，并保证绝缘良好。 
8．加强个人防护，焊工个人防护用品包括完好的工作服、绝缘手套、套鞋等。 
9．电焊设备的安装、检查和修理必须由电工进行，临时施工点应由电工接通电源。
图书《手工电弧焊》
基本信息书名:手工电弧焊 
图书编号:2430401 
出版社:7-122 
定价:29.0 
ISBN:712200494 
作者:王新洪 
出版日期:2007-07-01 
版次: 1
开本:32开简介本书是《焊工上岗技能读本》丛书之一，由浅入深地介绍了手工电弧焊的基本知识、焊接材料、焊接设备、手工电弧焊操作技术、常用金属材料的焊接、手工电弧堆焊、焊接过程质量检验与焊接安全和卫生技术等知识书中分析了常用金属材料手工电弧焊的工艺特点，并力求通过实例，提高焊工对手工电弧焊接技术基本理论与操作技术的理解与掌握。书中既介绍常用的、基本的手工电弧焊知识，同时又介绍新的焊接工艺，以及新的焊接材料和新型结构材料的手工电弧焊接技术。
本书既可作为焊工自学读物，也可作为焊工手工电弧焊技术培训教材，同时可供从事焊接工作的技术人员以及相关专业科研院所、大专院校师生参考。目录第1章　手工电弧焊基本知识
1．1　手工电弧焊焊接过程简介
1．1．1　焊接方法概述
1．1．2　手工电弧焊构成
1．1．3　手工电弧焊特点
1．2　手工电弧焊常用名词术语
1．2．1　一般术语
1．2．2　熔焊术语
1．2．3　焊接材料术语
1．2．4　焊接工艺装备和辅助器具术语
1．3　焊接接头
l．3．1　焊接接头的组成
1．3．2　焊接接头的基本特点
1．3．3　焊接接头基本形式
1．3．4　焊接位置
1．4　焊缝符号和焊缝坡口形式
1．4．1　焊缝符号
1．4．2　坡口形式及坡口准备
1．5　手工电弧焊常用工具与辅具
1．5．1　焊钳
1．5．2　焊接电缆接头
1．5．3　焊接电缆
1．l．4　面罩与护目玻璃
1．5．5　焊条烘干保温设备
1．5．6　焊缝检测尺
1．5．7　全位置焊接变位机
1．5．8　防护服
1．5．9　焊工手套、工作鞋及护脚
1．5．10　其他辅具
第2章　焊条
2．1　焊条的组成和分类
2．1．l　焊条的组成
2．1．2　对焊条的基本要求
2．1．3　焊条分类
2．2　常用焊条的牌号和型号
2．2．1　焊条牌号
2．2．2　焊条型号
2．3　焊条的选用
2．3．1　焊条的选用要点
2．3．2　常用国产焊条的特点和用途
2．4　焊条的使用和管理
2．4．1　焊条的使用
2．4．2　焊条的管理
2．5　专用焊条
2．1．l　重力焊条
2．5．2　高效铁粉焊条
2．5．3　立向下专用焊条
2．1．4　管道焊接专用焊条
2．1．5　其他专用焊条
第3章　手工电弧焊设备
3．1　电焊机的基本知识
3．1．1　电焊机的类型
……
第4章　手工电弧焊技术
第5章　常用钢材的手工电弧焊接与铸铁焊补
第6章　手工电弧堆焊技术
第7章　焊接质量管理
第8章　手工电弧焊的安全与防护
参考文献[1]