焊条电弧焊的原理及特点

基础知识

焊接是使工件的材质达到原子间的键合而形成永久性连接的工艺过程，焊条电弧焊是焊接的一种，它广泛应用于造船、锅炉及压力容器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。

焊条电弧焊通常用英文简称SMAW（Shielded Metal Arc Welding）表示。焊条电弧焊焊接组件连接及焊接过程如图4-2所示。

图4-2  焊条电弧焊焊接组件连接及焊接过程

任务实施

一、焊条电弧焊原理

开始焊接时，将焊条与焊件接触短路后立即提起焊条，引燃电弧。电弧是一种气体放电现象，是电流通过某些绝缘介质（如空气）所产生的瞬间火花。焊接过程中，在燃烧电弧的热作用下，药皮不断地分解、熔化并生成气体及熔渣；焊芯不断熔化，进入熔池，成为焊缝的填充金属，并与焊件熔化部分熔合共同形成焊缝。这一过程中，药皮生成的气体和熔渣可保护焊条端部，电弧、熔池及其附近区域，防止大气对熔化金属造成有害污染，如图4-3所示。

图4-3  焊条电弧焊焊缝成形原理

二、焊条电弧焊的特点

焊条电弧焊与其他的熔焊方法相比，具有下列特点：

1.焊条电弧焊的优点

（1）设备简单、维护方便、成本低 焊条电弧焊使用的交流焊机、直流焊机及工具使用、安装方便，操作简单；设备结构简单，便于现场维护、保养和维修；设备轻，便于移动。

（2）操作灵活、应用范围广 由于焊条电弧焊的灵活性，它广泛应用于各种空间位置、各种接头形式的焊接，可应用于车间内，也可应用在野外施工现场，成为应用最普遍的焊接方法。

焊条电弧焊广泛应用于低碳钢、低合金结构钢的焊接，也常用于不锈钢、耐热钢、低温钢等合金结构钢的焊接，还可用于铸铁、铜合金、镍合金等材料的焊接，以及耐磨损、耐腐蚀等特殊使用要求的构件进行表面层堆焊。

（3）待焊接头装配要求低 由于焊接过程由焊工手工控制，可以适时调整电弧位置和运条姿势，修正焊接参数，以保证时时刻刻对接缝的跟踪，确保均匀熔透。因此，对焊接接头的装配精度要求相对降低。

（4）易于分散焊接应力和控制焊接变形 由于焊接是局部的不均匀加热，所以焊件在焊接过程中都存在着焊接应力和变形。对结构复杂焊件、长焊缝和大厚度焊件，其应力和变形问题更为突出。采用焊条电弧焊可以通过改变焊接工艺，如采用跳焊、分段退焊、对称焊等方法，来减少变形和改善焊接应力分布。

2.焊条电弧焊的缺点

（1）焊接生产率低 焊条电弧焊与其他电弧焊相比，由于其使用的焊条长度一定，每焊完一根焊条后必须更换焊条，以及因清渣而停止焊接等，故这种焊接方法的熔敷速度慢，焊接生产率低、劳动强度大。

（2）焊接质量受人为因素的影响大 虽然焊接接头的力学性能可以通过选择与母材力学性能相当的焊条来保证，但焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技能及现场发挥，甚至焊工的精神状态也会影响焊缝质量。

拓展提高

从事焊条电弧焊工作对焊接技术工人的基本要求

焊条电弧焊是专业性很强的技术性工作。焊接和热切割是属于国家安监总局《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》中规定的特种作业。特种作业是指容易发生事故，对操作者本人、他人的安全健康及设备、设施的安全可能造成重大危害的作业。

焊接人员上岗前必须接受正规的焊接培训及专门的安全技术培训。上岗前必须获得“焊接职业资格证书”和“特种作业操作证”，从事压力容器制造的焊工还必须取得“特种设备作业人员证”。

焊接职业资格证书是表明劳动者具有从事某一职业所必备的学识和技能的证明。我国职业资格证书分为五个等级：初级（五级）、中级（四级）、高级（三级）、技师（二级）和高级技师（一级），是由劳动保障部门颁发。

“特种作业操作证”由国家安全生产监督管理局统一制作，由各省级安全生产监督管理部门签发。“特种设备作业人员证”由质量技术监督部门颁发。