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手工电弧焊
第一节 手弧焊的工艺特点
一、优点
(1)工艺灵活、适应性强适用于碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢和不锈钢等各种材料的平、立、横、仰各种位置以及不同厚度、结构形状的焊接。
(2)质量好与气焊及埋弧焊相比，金相组织细，热影响区小，接头性能好。(3)易于通过工艺调整(如对称焊等)来控制变形和改善应力。(4)设备简单、操作方便。
二、缺点
(1)对焊工要求高，焊工的操作技术和经验直接影响产品质量的好坏。
(2)劳动条件差焊工在工作时必须手脑并用，精神高度集中，而且还要受到高温烘烤，有毒、烟、尘和金属蒸气的危害。
(3)生产率低 受焊工体质的影响，焊接工艺参数选择较小，故生产率低。
三、适用范围
在造船、锅炉及压力客器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中都广泛使用手工电弧焊。
第二节 各种焊接位置操作要点
所谓焊接位置指焊接时焊件接缝所处的空间位置。根据焊缝倾角和焊缝转角的不同，有平焊、立焊、横焊和仰焊
等焊。
一、平焊
平焊分为对接平焊和角焊两种。
1、对接平焊
对接平焊一般分为不开坡口的和开坡口的对接平焊两种。当板厚小于6ram时，不开坡口；当焊件厚度等于或大于6mm时，应开坡口。
(1)不开坡口的对接平焊，详见图6—1。焊接正面焊缝时宜用3～4mm焊条短弧焊接，使熔深达到焊件厚度的2／3左右，焊缝宽度为5～8mm，加强高应小于1.5mm。反面焊缝用直径为3mm的焊条，可用稍大的电流焊接。对于重要的焊缝，在焊反面焊缝前，必须铲除焊根。在焊接时焊条的角度见图6—2。
图6—1 不开坡口的对接
图6—2 对接平焊的焊条角度(2)开坡口的对接平焊，坡口有V型和x型。可采用多层焊法如图6—3和多层多道焊法如图6—4。多层焊时，第一层打底焊道应采用小直径焊条，运条方法应视间隙的大小而定。间隙小时可用直线形运条法，间隙大时可用直线往复式运条法，以防烧穿。第二层焊道，可用直径较大的焊条，用直线形或小锯齿形运条法，进行短弧焊。以后备层均可用锯齿形运条法，并且摆动范围应逐渐加宽，摆动到坡口两边时，应稍作停留，防止出现熔合不良、夹渣等缺陷。应注意每层焊缝不能过厚，否则使焊渣流向熔池前面，造成焊接困难。各层之间的焊接方向应相反，其接头也应相互错开，每焊完一层焊缝，要把表面焊渣和飞溅等清除干净后才能焊下一层，以保证焊缝质量和减小变形。多层多道焊的焊接方法与多层焊相似，焊接时，采用直线运条法。
图6—3 多层焊
图6—4 多层多道焊
2、角接平焊
角接平焊形成的焊缝为角焊缝，详见图6—5。角焊缝接焊脚尺寸(在角焊缝中画出的最大等腰三角形中直角边的长度)的大小采用单层焊、多层焊和多层多道焊。当焊脚尺寸小于6mm时的焊缝用单层焊，采用4mm的焊条；焊脚尺寸为6～8mm时，用多层焊，采用4～5mm的焊条；焊脚尺寸大于8mm时用多层多道焊。焊条直径的选择，一般焊脚尺寸小于14mm，用直径4mm的焊条；焊脚尺寸大于14mm，用直径5mm的焊条，便于操作并提高生产率。
图6—5 角焊缝
对多层多道焊，在焊接第一道焊缝时，应用较大电流，以得到较大的溶深；焊第二道焊缝时，由于焊件温度升高，应用较小的电流和较快的焊速，以防止垂直板产生咬边现象。焊条的角度随每一道焊缝的位置不同而有所不同，详见图6—6。
角接平焊的运条手法，第一层(打底焊)一般不做横向摆动外可以采用圆圈形、三角形、锯齿形和直线形。在实际生产中，如焊件能翻动时，应尽可能把焊件放成船形位置进行焊接，见图6—7。船形位置焊接可避免产生咬边等缺陷，焊缝美观平整，又有利于使用大直径焊条和用大的焊接电流，提高生产率。运条手法可用月牙行或锯齿形。
3、搭接平焊
图6—6 焊条的角度随每道焊缝位置的改变 图 6—7 船行位置焊接
搭接平焊形成的焊缝为一种填角焊缝。焊接时焊条与下板表面间的角度应随下板的厚度增大而增大详见图6—8。焊条与焊接方向的角度以75°～85°为宜。当焊脚尺寸为6mm时，用4～5mm焊条，用斜圆圈形运条法进单道焊。当焊脚尺寸为6～8mm时，采用多层焊，焊第一层用4～5mm焊条，以直线形运条为宜；第二层用5mm焊条，运条方法为斜圆圈形。当焊脚大于8mm时，采用多层多道焊，较多层焊容易掌握。搭接平焊除以上说明外其它方面与一般角焊缝焊接相同，开始焊接时电流可大些，当焊件温度升高后，电流可小些，以防板边缘熔化过多而咬边，确保焊缝成型良好。
图6—8 搭接平焊的焊条角度
二、立焊
立焊是焊接垂直平面上垂直方向的焊缝。由于在重力的作用下，焊条熔化所形成的焊滴和熔池中的熔化金属要往下淌，就会使焊缝成型困难，不如平焊美观，对初学者比起平焊操作有一定的难度。实施立焊应注意以下问题：
1、在选择焊条直径和电流强度时都应比平焊小，立焊时选的电流强度可比平焊小10％～15％，以避免过多的熔化金属下淌；其次，应采用短弧焊接法，避免因电弧过长所造成的熔滴下淌及严重飞溅。
2、焊条的运动。立焊的操作要领如下：在立焊过程中眼睛 和手要协调配合，采用长短电弧交替起落焊接法。当电弧向上 抬高时，电弧自然拉长些，但不应超过6mm；电弧自然下降在 接近冷却的熔池边缘时，瞬间恢复短弧。电弧纵向移动的速度 应依据电流大小及熔池冷却情况而定，其上下移动的间距一般 不超过12mm，详见图6—9。焊条与焊缝中心线夹角应保持在 60°～80°，并保持焊条左右方向夹角相等。焊条的运条手法 要依据焊缝的熔宽来决定。
（1）对接立焊。对接立焊除了要控制熔化金属不下淌外，还要求焊缝保持平直。为操作方便，常使用小直径焊条和较小的焊接电流，并采用短弧焊接法。
对于不开坡口的对接立焊，当焊接薄板时，容易产生烧穿、咬肉和变形等缺陷。此时对接立焊采用自下而上和自上而下两种焊接方法，后一种方法也称立向下焊。在采用自下而上的方法时，如选用碱性焊条，焊条直径为2.5或3.2mm，焊接电流均应较平焊小。采用短弧焊接，可使熔滴过渡的距离缩短，操作容易，并有利于避免烧穿，缩小受热面积，减小变形运条手法可用直线形、月牙形或锯齿形等。在操作中，当观察到有咬肉等缺陷时，焊条可在咬肉部位稍微停一会儿，然后再抬起电弧。如发现有熔化金属下淌，焊缝成型不良的部分应立即铲去，一般可用电弧吹掉后再向上焊接。当发现有烧穿时应停止焊接，将烧穿部位焊补后，再进行焊接。
立向下焊时应采用立向下焊焊条。当采用酸性焊条时，也必须用小直径焊条，并注意焊条的角度，一般采用长电弧焊接法。在操作中应注意观察焊缝的中心线、焊接熔池和焊条的起落位置。由于酸性焊条为长渣，所以要求焊条摆动的速度快而且准确。焊条的摆动方法，是以焊缝中心线为准，从左右两侧往中间作半圆形摆动。
对于开坡口的对接立焊，坡口的形式有V形或U形等，一般采用多层焊，层数多少根据焊件厚度而定。一定要注意每一层焊缝的成型，详见图6—12a。如果焊缝不平，中间高两侧低，甚至形成尖角，如图6—12b，则不仅给清渣带来困难，而且因成型不良造成夹渣、未焊透等缺陷。
开坡口的对接立焊可分三个环节
1)封底焊，就是正面的第一道焊缝。焊接时应选用直径较小的焊条和较小的焊接电流。
对厚板可采用小三角形运条法，对中板或较薄板，可采用小月牙形或跳弧运条法。在封底焊时，一定要保证焊缝质量，尤其注意避免产生气孔如果在第一层焊缝产生了气孔就会自下而上的柱状贯穿气孔。焊接厚板时，采用逐步退焊法，每段长度不宜过长，应按每根焊条可能焊接的长度来计算。
a b
图6—12 开坡口对接立焊的成型
2)中间层焊缝焊接，主要是填满焊缝。为提高生产效率可采用月牙形运条，焊接时应避免产生未熔合、夹渣等缺陷。接近表面的一层焊缝的焊接非常重要，一方面要将以前各层焊缝凸凹不平的加以平整，为表层焊缝打好基础；另一方面，这层焊缝一般比板面低lmm左右，而且焊缝中间应有些凹以保证表层焊缝成型美观。
3)表层焊缝焊接，即多层焊的最外层焊缝应满足焊缝外观尺寸要求。运条手法可按要求的焊缝的余高加以选择。如要求稍高时，焊条可作月牙形摆动，如要求稍平整时焊条可作锯齿形或不等八字形摆动。在焊接时应注意，运条的速度必须均匀一致。当焊条在焊缝两边时，要将电弧进一步缩短，并应稍微停留，这样有利于熔滴的过渡和减少电弧的辐射面积，可以防止产生咬肉等缺陷。
不等八字形运条法，详见图6—13。当焊缝要求较宽的情况下，如采用月牙形或锯条形手法时，一次摆动往往达不到焊缝边缘良好的熔合，采用八字形运条法能得到较宽的焊波，焊缝表面是鱼鳞状的花纹。焊接时自左向右把熔滴放置在焊缝宽度的1／3处，稍微停顿一下，接着把焊条抬高并引到焊缝的2／3处，再向焊缝右边瞬间划弧以后，将焊条降落到焊缝的2／3处，瞬间变成短弧，停顿一下，使熔化金属与前面焊坡熔合好，然后把焊条抬高向左引到焊缝宽度的1／3处……。这种有规律的运条方法要求焊条有节奏地均匀摆动，摆动时要快而稳，熔滴下落的位置要准确。
（2）立角焊缝的焊接。立角焊时应注意以下问题：
1)焊条的位置。为了使两块钢板能均匀受热，保证熔深和提高工效，在立角焊时应注意焊条的位置和倾斜角度。当被焊的两块钢板厚度相等时，焊条与两块钢板的夹角左右相等，并根据不同的板厚来改变夹角大小，焊条与焊缝中心线的夹角保持60°～80°
图6—13 不等八字运条法
2)熔化金属的控制。立角焊操作的关键是如何控制熔化金属，要求焊接时精神集中，注意观察金属的冷却情况，焊条要根据熔化金属的冷却情况有节奏地摆动。在立角焊的过程中，当引弧后焊出第一个焊坡时电弧应较快地提高；当看到熔池瞬间冷却成一个暗红点时，电弧又下降到弧坑处，并使熔滴凝固在前面已形成的焊波z／3处，然后电弧再抬高。如果前一熔滴未冷却到一定的程度，就过急地下降焊条，会造成熔化金属下淌；而当焊条下降动作过慢时，又会造成熔滴之间熔合不良。如果焊条放置的位置不对，会使焊坡脱节影响焊缝的美观和焊接质量。
3)焊条的摆动。应根据不同的板厚和焊脚尺寸的要求，选用适当的运条手法。对焊脚尺寸较小的焊缝可采用直线往复运条手法；对焊脚尺寸要求较大的焊缝可采用月牙形、三角形、锯齿形等运条手法，详见图6—14。
图6—14 立焊焊条的摆动
4)局部间隙过大的焊接方法。对立角焊缝当不要求焊透或遇到局部间隙超过焊条直径时，可预先采用下行焊的方法使熔化金属把过大的间隙填满后，再进行正常焊接。这样做可以提高工效，并大大减少金属的飞溅和电弧偏吹。
三、横焊
横焊是焊接垂直或倾斜平面上水平方向的焊缝，横焊时，由于重力作用，熔化金属容易下淌而产生各种缺陷，如图6—15。因此采用短弧焊接，并且选用较细的焊条和较小的焊接电流及适当的运条手法。
1、不开坡口的对接横焊。不开坡口的对接横焊当板厚为3—5mm时应采用双面焊。正面焊时焊条直径宜为3.2～4mm，焊条与下板成75°～80°，如图6—16。当焊件较薄时，用直线往复形运条法，图6—15 横焊易产生的缺陷 图6—16 横焊焊条的角度
1、咬肉边
2、焊瘤
3、未焊透
这样可借焊条向前移动的机会使熔池得到冷却，这样熔池中的熔化金属就有机会凝固，防止烧穿。当焊件较厚时，可采用短弧直线形或小斜圆圈形运条手法，如图6—17，以得到合适的熔深。焊接速度应稍快并均匀，避免焊条的熔化金属过多地聚集在某一点上，形成焊瘤和在焊缝上部咬边，而影响焊缝成型。反面封底焊时，应选用细焊条，焊接电流应稍大，一般选平焊用的焊接电流强度，用直线运条法进行焊接。
2、开坡口的对接横焊。对接横焊坡口加工如图6—18的形状。一般下板不开坡口，或下板所开坡口角度小于上板，这样有利于焊缝成形。开坡口对接横焊缝如图6—19。在焊第一道焊缝时，应选用细焊条，一般为3mm，运条手法可根据接头的间隙大小来决定，当间隙大时，宜采用直线往复 形运条法。第二道用3～4mm的焊条。
图6—17 不开坡口对接图 6—18 横焊接头的坡口型式 a—V型坡口 b—单边坡口 c—K型坡口
横焊的运条手法采用斜圆圈形运条手法，如图6—20。在旋焊过程中，应保持较短的电弧长度和均匀的焊接速度。为了有效地防止焊缝表面咬边和下面产生熔化金属下淌现象，每个斜圆圈形与焊缝
图6—19 开坡口对接横焊缝
图6—20 开坡口对接横焊斜圆圈形运条法
1、焊条慢下
2、电弧压缩、稍停
3、电弧拉长、迅速回上
中心的斜度不得大于45°。当焊条末端运到斜圆圈上面时，电弧应更短，并稍停片刻，使较多的熔化金属过渡到焊缝上去。然后缓慢将电弧引到焊缝的下边，即原先电弧停留的旁边，如图6—21所示，这样做能有效地避免各种缺陷使焊缝成型良好。
当横焊板厚大于8mm时，应采用多层多道焊，这样可以较好地避免由于熔化金属下淌造成的焊瘤。运条手法用直线形，并应始终保持短弧和适当的焊接速度，同时焊条的角度也要根据焊缝的位置来调节，如图6—22。焊条直径可用3.2～4mm。在施焊过程中，焊缝排列顺序如图6—22。
图6—21 厚板多层横焊焊条的角度 图6—22 对接横焊焊缝排列顺序
四、仰焊
仰焊是几种焊接位置中焊接最困难的一种，由于仰焊时熔池倒悬在焊件下面，使焊缝成型困难。同时在施焊中，常发生熔渣超前现象，因此在运条方面要比平焊、立焊、横焊困难。
当焊件厚度为4mm左右时，仰焊可采用不开坡口的对接焊，焊条直径为3.2mm，焊条与焊缝两侧成90°，与焊接方向保持80～90，如图6—23。在整个施焊过程中，焊条要保持在上述位置均匀地运条。运条手法可采用直线形和直线往复形，直线形用于焊接间隙小的接头，直线往复形可用于间隙稍大的接头。焊接电流不应过小，否则就得不到足够的熔深并且电弧不稳，操作难以掌握而且焊缝质量也难以保证。
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图6—23 仰焊时焊条的角度
当焊件厚度大于5mm时，对接仰焊均开坡口。对于开坡口的对接仰焊的第一层焊缝，宜用直线形或直线往复形运象方法。焊缝表面要平直，不允许出现凸形。第二层以后均宜用锯齿形或月牙形运条手法，如图6—24。在进行仰焊时不论采用哪种运条手法，均应形成较薄的焊道。图6—25为开坡口对接仰焊时，多层多道焊焊缝的排列顺序，并且焊条的角度应根据每一道的位置作相应的调整，以有利于熔滴金属的过渡和能获得较好的焊缝成型为原则。
图6—24 开坡口对接仰焊时的各种运条方法
图6—25 开坡口对接仰焊时多层多道焊法
