常用焊条及焊条电弧焊焊接参数

（一）焊条

涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极称为电焊条，在焊条电弧焊过程中，焊条不仅作为电极，用来传导焊接电流，维持电弧的稳定燃烧，同时对熔池起保护作用，又可作为填充金属直接过渡到熔池，与液态母材金属熔合并进行一系列冶金反应，冷却凝固后形成符合力学性能要求的焊缝金属。因此，焊条质量在很大程度上决定焊缝质量。

1.焊条的组成

焊条由焊芯及药皮（涂层）组成，如图4-7所示。焊条引弧端有45°左右的倒角，焊芯露出端头，通常引弧端涂有引弧剂，以便于引弧。在夹持端有一段裸露的焊芯，约占焊条总长的1/16，以便于焊钳夹持及导电。焊条直径就是指焊芯的直径，常用的有2.5mm、3.2mm、4mm、5mm等规格，其长度一般在250～450mm。

图4-7　焊条组成示意图

1—夹持端；2—药皮；3—焊芯；4—引弧端

1）焊芯

焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的金属芯。焊接时，焊芯有两个作用：一是焊芯起传导焊接电流，构成焊接回路产生电弧，把电能转化为热能的作用；二是在电弧高温的作用下，焊芯又作为填充金属与局部熔化的母材熔合形成熔池，冷却凝固后成为焊缝金属。

2）药皮

焊芯表面的涂层称为药皮。药皮是由多种原料按一定配方均匀混合后涂在焊芯上形成的。焊条的药皮在焊接过程中起着极为重要的作用。若采用无药皮的光焊条焊接，则在焊接过程中，空气中的氧和氮会大量侵入熔化金属，将金属铁和有益元素碳、硅、锰等氧化和氮化，形成各种氧化物和氮化物并残留在焊缝中，造成焊缝夹渣或裂纹，而熔入熔池中的气体可能使焊缝产生大量气孔。这些因素都能使焊缝的力学性能（强度、冲击值等）大大降低，同时使焊缝变脆。此外采用光焊条焊接，电弧很不稳定，飞溅严重，焊缝成形很差。

2.焊条的分类

1）按焊条的用途分类

（1）低碳钢和低合金高强度钢焊条（结构钢焊条）。这类焊条的熔敷金属，在自然气候环境，具有一定的力学性能。

（2）钼和铬钼耐热钢焊条。这类焊条的熔敷金属，具有不同程度上的高温工作能力。

（3）不锈钢焊条。这类焊条的熔敷金属，在常温、高温或低温中具有不同程度的抗大气或腐蚀性介质腐蚀的能力和一定的力学性能。

（4）堆焊焊条。这类焊条为用于金属表面层堆焊的焊条，其熔敷金属在常温或高温中具有一定程度的耐不同类型磨耗或腐蚀等性能。

（5）低温钢焊条。这类焊条的熔敷金属，在不同的低温介质条件下，具有一定的低温工作能力。

（6）铸铁焊条。这类焊条专用于焊补或焊接铸铁。

（7）镍及镍合金焊条。这类焊条用于镍及镍合金的连接、焊补或堆焊。某些焊条可用于铸铁焊补、异种金属的焊接。

（8）铜及铜合金焊条。这类焊条用于铜及铜合金的焊接、焊补或堆焊。某些焊条可用于铸铁焊补、异种金属的焊接。

（9）铝及铝合金焊条。这类焊条用于铝及铝合金的焊接、焊补或堆焊。

2）按熔渣性质分类

按熔渣性质可将焊条分为酸性焊条和碱性焊条两大类。

（1）酸性焊条。其熔渣的成分主要是酸性氧化物（SiO2、TiO2、Fe2O3）及其他在焊接时易放出氧的物质，药皮里的造气剂为有机物，焊接时产生保护气体。这类焊条药皮里有各种氧化物，具有较强的氧化性，促使合金元素氧化；这类焊条对铁锈不敏感，焊缝很少产生由氢引起的气孔。酸性熔渣的脱氧不完全，同时不能有效地清除焊缝中的硫、磷等杂质，故焊缝金属的力学性能较低，一般用于焊接低碳钢和普通的钢结构。

（2）碱性焊条。其熔渣的成分主要是碱性氧化物（如大理石、萤石等），并含有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂，焊接时以大理石（CaCO3）分解产生的CO2作为保护气体。由于焊条的脱氧性能好，合金元素烧损少，焊缝金属合金化效果较好。由于电弧中含氧量低，如遇焊件或焊条存在铁锈和水分时，容易出现氢气孔。在药皮中加入一定量的萤石（CaF2），在焊接过程中与氢化合生成氟化氢（HF），具有去氢作用。但是萤石不利于电弧的稳定，必须采用直流反极进行焊接。若在药皮中加入稳定电弧的组成物碳酸钾等，便可使用交流电源。碱性熔渣的脱氧较完全，又能有效地消除焊缝金属中的硫，合金元素烧损少，所以焊缝金属的力学性能和抗裂性均较好，可用于合金钢和重要钢结构的焊接。

3）按焊条性能特征分类

按特殊使用性能而制造的专用焊条，有超低氢焊条、铁粉高效焊条、立向下焊条、重力焊条、水下焊条、打底层焊条、躺焊焊条、抗潮焊条和低尘、低毒焊条等。

3.焊条的选用

焊接技术的应用范围非常广泛，但是焊条电弧焊仍然是焊接工作中的主要方法，据资料统计，焊条电弧焊的焊条用钢约占焊接材料用钢（包括焊条及各种自动焊丝的总和）的40%～70%，这充分说明焊条电弧焊在焊接工作中占有重要地位。

焊条电弧焊时，焊条既作为电极，在焊条熔化后又作为填充金属直接过渡到熔池，与液态的母材熔合后形成焊缝，因此，焊条不但影响电弧的稳定性，而且直接影响到焊缝金属的化学成分和机械性能。但是焊条的种类很多，各有其应用范围，使用是否恰当对焊缝质量、产品成本及劳动生产率都有很大影响。通常应根据组成焊接结构钢材的化学成分、力学性能、焊接性、工作环境（有无腐蚀介质、高温或低温）等要求，以及从焊接结构的形状（刚性大小）、受力情况和焊接设备（是否有直流电焊机）等方面考虑，决定选用哪种焊条。

在选用焊条时应注意下列原则：

1）根据被焊材料的力学性能和化学成分

低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相应强度的焊条，如在焊接结构刚性大、受力情况复杂时，则不要求焊缝与母材等强。这样，焊后可保证焊缝既有一定的强度，又能得到满意的塑性，以避免因结构刚性过大而使焊缝撕裂。但遇到焊后要进行回火处理的焊件，则应防止焊缝强度过低和焊缝中应有的合金元素含量达不到要求。

在焊条的强度确定后再决定选用酸性还是碱性焊条时，主要取决于焊接结构具体形状的复杂性、钢材厚度的大小（即刚性的大小）、焊件载荷的情况（静载还是动载）和钢材的抗裂性以及得到直流电源的难易等。一般来说，对于塑性、冲击韧性和抗裂性能要求较高以及在低温条件下工作的焊缝都应选用碱性焊条。当受某种条件限制而无法清理低碳钢焊件坡口处的铁锈、油污和氧化皮等脏物时，应选用对铁锈、油污和氧化皮敏感性小、抗气孔性能较强的酸性焊条。

异种钢的焊接如低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢焊接，一般选用与较低强度等级母材相匹配的焊条。

2）根据被焊材料工作条件及使用性能

对于工作环境有特定要求的焊件，应选用相应的焊条，如低温钢焊条、水下焊条等。珠光体耐热钢一般选用与钢材化学成分相似的焊条，或根据焊件的工作温度来选取。

3）考虑简化工艺、提高生产率和降低成本

薄板焊接或点焊宜采用E4303焊条，焊件不易烧穿且易引弧。在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用直径粗、效率高的焊条。在使用性能基本相同时应尽量选择价格较低的焊条，降低焊接生产的成本。焊条除根据上述原则选用外，有时为了保证焊件的质量还需通过试验来最后确定。又为了保障焊工的身体健康，在允许的情况下应尽量多采用酸性焊条。

（二）焊条电弧焊焊接参数

焊接参数是指焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量的总称。焊条电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度等。

由于焊接设备条件与焊工操作习惯等因素不同，所以焊条电弧焊参数在选用时需根据具体情况灵活应用。有些重要结构的焊接参数需通过工艺评定来确定，以保证焊接质量。

1.焊条直径的选择

焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层次等因素。在不影响焊接质量的前提下，为了提高劳动生产率，一般倾向于选择较大直径的焊条。

厚度较大的焊件，应选用较大直径的焊条。平焊时，所用焊条的直径可大些；立焊时，所用焊条的直径最大不超过5mm；横焊和仰焊时，所用焊条的直径一般不超过4mm。在多层焊时，为了防止产生根部未焊透的缺陷，第一层焊道应采用直径较小的焊条进行焊接，后面各层可以根据焊件厚度选用相应较大直径的焊条。

2.焊接电流的选择

焊接电流的大小，对焊接质量及效率有较大影响。电流过小，电弧不稳定，易造成夹渣和未焊透等缺陷，而且生产效率低；电流过大则容易产生咬边和烧穿等缺陷，同时飞溅增大。因此，焊条电弧焊焊接时，焊接电流的选用要适当。

焊接电流的大小，主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝空间位置及焊接层次等因素来决定，其中，最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置。在使用一般结构钢焊条时，焊接电流大小与焊条直径的关系可用以下经验公式进行试选：

I＝kd

式中　I——焊接电流（A）；

d——焊条直径（mm）；

k——与焊条直径有关的系数（选用见表4-5）。

表4-5　不同焊条直径时的k值

根据焊缝的空间位置不同，焊接电流选用的大小也不同。一般，立焊电流选用应比平焊时小15%～20%；横焊、仰焊比平焊电流小10%～15%。焊接厚度大，往往取电流的上限值。

含合金元素较多的合金钢焊条，一般电阻较大，热膨胀系数大，焊接过程中电流大，焊条易发红，造成药皮过早脱落，影响焊接质量，而且合金元素烧损多，因此焊接电流相应减小。

3.电弧电压的选择

电弧电压是由电弧长度来决定。电弧长，则电弧电压高；电弧短，则电弧电压低。在焊接过程中，电弧不宜过长，否则会出现电弧燃烧不稳定，增加飞溅，减小熔透程度及易产生咬边等缺陷，而且还易使焊缝产生气孔。因此，要求电弧长度小于或等于焊条直径，即短弧焊。在使用酸性焊条焊接时，为了预热待焊部位或降低熔池温度，有时将电弧稍微拉长进行焊接，即所谓的长弧焊。

4.焊接速度

焊接速度就是指焊接时，单位时间内完成的焊缝长度。它直接影响焊接生产率，应在保证焊缝质量的基础上采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加大焊接速度，以保证在获得焊缝的高低和宽窄一致的情况下，提高焊接生产率。