手工电弧焊焊接工艺参数对焊缝成型的影响研究

弓海平

摘要：手工电弧焊应用广泛，操作简单，操作人员想要获得较高的焊接质量，必须要掌握焊接参数对于焊缝质量的作用效果。何种焊缝是因为那种参数不当造成的，把握了二者之间的因果关系，在实际操作中，根据存在焊接问题，调整焊接参数。也可以根据不同材料，设置不同的焊接参数，来保证焊接质量。同时，也要提升操作技能，不同的焊接材料，使用不同的运条、收尾方式，保证起始位置焊接质量，继而焊接件质量得到全面提升。

关键词：手工电弧焊;工艺参数;焊缝成型;影响

一、手工电弧焊概述

手动电弧焊是使用手动控制电极的电弧焊方法，称为手动电弧焊。

焊接工艺：手工电弧焊由焊接电源，焊接电缆，焊钳，焊条，焊件和电弧组成。焊接时，将焊条与工件接触以点燃电弧，然后将焊条提起并保持一定距离。当焊接电源提供适当的电弧电压和焊接电流时，电弧稳定地燃烧以产生高温，并且焊条和焊件被局部加热至熔融状态。电极末端的熔融金属与焊件的熔融金属熔合，形成熔池。在焊接中，电弧与电极一起移动，熔池中的液态金属逐渐冷却并结晶形成焊缝，并将两个焊件焊接在一起。

在焊接中，电极芯熔化并以熔滴的形式转移到熔池中。同时，在电极涂层中产生一定量的气体和液体炉渣。产生的气体充满电弧和熔池并使空气绝缘。液态炉渣的密度小于液态金属的密度，因此它漂浮在熔池上并保护熔池。当熔池中的金属冷却凝固时，炉渣也会凝固形成覆盖焊缝的焊渣，可以防止高温焊缝金属被氧化，降低焊缝的冷却速度。在焊接过程中，液态金属与液态渣和气体之间会发生复杂的冶金反应，例如脱氧，脱硫，脱磷和脱氢，从而获得合适的焊缝金属化学成分和组织。

手工电弧焊的优势在于1.设备简单;2.操作灵活方便3.全位置焊接，适用于多种材料的焊接;4.缺点是生产效率低和劳动强度大。

二、焊接电流对焊接质量的影响

（1）如果焊接电流太大，则熔池的温度将过高，并且熔池的张力将降低。焊条很难将熔池控制成扁平形状。焊缝在重力作用下呈凸形，会在两侧与母材之间形成夹角，导致应力集中，焊缝的有效厚度减小，焊缝的机械性能下降。 大量的热量输入也将使炉渣缓慢固化。在焊接过程中，随着热源的向上运动，炉渣将继续下落并被扰乱。过多的熔池暴露会导致空气侵入。由于快速的冷却速度，大量的珠光体将从焊缝中析出，并具有粗大的晶粒和粗糙的外觀线如图1所示。

（2）如果焊接电流太小，熔池的体积又小又薄，冷却过程中凝固快，炉渣和气体不能及时浮出，造成炉渣夹杂等缺陷。 气孔和焊缝熔合不良，这会降低焊缝的有效截面并降低焊缝的使用性能。少量的熔渣保护也会使熔池的冷却速度过快或被氧化，从而导致焊缝表面线条粗糙，光泽差且难以去除熔渣。

（3）适当的焊接电流使熔池在表面张力的作用下有节奏地摆动并拉成扁平状，并用炉渣保护其外围。弧形下的熔池就像水柱从下往上倾泻形成焊缝，表面晶粒接近水平且细腻光滑。炉渣像一串灯笼，从下到上覆盖焊缝，起到保护焊缝和退火的作用。冷却后，显微组织主要是铁素体，晶粒细小，组织密度好，易除渣，光泽度好，机械性能好。

三、电弧电压对熔池的影响

（1）电弧电压过高或电弧过长，因此电极端的液滴无法通过电磁力和电弧吹力转移到熔池中。熔池向外突出，这很容易导致焊点和焊珠凸出。另外，焊条在两侧摆动到母材上会加速母材的熔化，这很容易引起咬边。

（2）电弧电压太低或为负，即电弧电压太低或未进入熔池，会降低焊条和母材的熔化速度，且渣难浮出水面，这将导致泳池浑浊。如果涂层不能很快反应，它将以块状出现在熔池中，甚至使熔池处于半熔融状态，并且在铅焊中会出现夹渣和熔合不良。由于保护，焊缝也不会很好地接受。

（3）电弧电压合适，短路电弧短路过渡是相反的焊接位置。在焊接过程中，应确保2mm至3mm。通过过滤玻璃只能看到电弧的“弹性”间隙，即只能看到电弧的白炽部分。电极的熔化端轻轻地附着在熔池液位的中央区域并摆动，将炉渣轻轻推向熔池的外围。焊条的角度应尽可能接近垂直，并且不应挤压或接触外部的炉渣，以使炉渣自下而上包裹并在水池周围自然凝固，从而可以保护并保持焊缝良好焊接线的效果是降低了焊接的冷却速度，内部结构主要是铁素体，并且颗粒均匀而细小，并且外观焊缝变得细腻有光泽。

四、焊接电流和电弧电压对焊接热影响区的影响

热影响区（HAZ）也可以在一定程度上影响焊接接头的性能。在考虑焊接成形时，焊接工艺参数对热影响区的影响也是我们应考虑的因素。熔池的形成以及热源在母材接头处的连续运动将对热影响区产生热处理效果。对于Q235钢，从（奥氏体）到f（铁素体）+ P（珠光体）的转变过程发生在高温熔化到低温冷却的过程中。在焊接过程中，电流和电弧电压会对高温下的变化（高温下持续很长时间，晶粒会继续生长）和室温下的磷含量产生影响。是焊接过程中材料的微观组织和性能发生变化的根本原因。

焊接电流和电弧电压对热影响区的影响如下：

（1）焊接电流和电弧电压过小会导致热影响区正常化或回火，改善内部结构并增强材料的强度和韧性。

（2）焊接电流太大会在热影响区引起过多的热量输入和过高的温度。在裸露的环境中，过热区域（靠近焊缝熔合线）的材料氧化和高温差导致的快速冷却会损坏结构或引起脆性相变。

（3）弧形电压太高（即焊接电弧过长），会导致热辐射范围扩大，热影响区变宽并在焊趾处产生咬边缺陷。因此，焊接接头的机械性能会受到形状突变或微观结构变化的影响。

五、焊接操作对焊缝的影响

焊条的运动路线包括焊条轴线的进给，沿焊缝轴线的横向运动和纵向运动，应根据实际的焊接操作选择。在运条时，应略微水平摆动以便获得更好的焊接形状，有效地控制焊接温度并防止烧穿。在引弧时，焊接温度低，敲击电弧后金属不能快速熔化，熔池浅。因此，在开始时，应稍微延长电弧，对焊件进行预热，然后减小电弧长度开始正常的焊接。在收尾时，想要获得高质量的焊缝，以保持焊接区域的熔池温度，有利于焊接接头。焊接终止的方法有很多，包括重复电弧终止法，圆弧终止法，反焊终止法和转移终止法。在实际操作中，许多操作员很快完成加工，电弧突然熄灭，焊缝表面容易产生凹坑，末端的机械强度不足，容易产生弧坑裂纹。另外，快速终止也将导致液态金属中的气体无法消除，发生气孔等焊接缺陷。例如，重复电弧终止的使用是将焊条保持在焊缝末端，反复熄灭电弧，并在弹坑处进行多次电弧击打操作，以引导弹坑被填充，从而确保焊缝的完整性和焊缝末端的质量。

结束语

手工电弧焊应用广泛，操作简单，操作人员想要获得较高的焊接质量，必须要掌握焊接参数对于焊缝质量的作用效果。何种焊缝是因为那种参数不当造成的，把握了二者之间的因果关系，在实际操作中，根据存在焊接问题，调整焊接参数。也可以根据不同材料，设置不同的焊接参数，来保证焊接质量。同时，也要提升操作技能，不同的焊接材料，使用不同的运条、收尾方式，保证起始位置焊接质量，继而焊接件质量得到全面提升。

参考文献

[1]宁佶. 快速掌握手工电弧焊操作技术[J]. 冶金管理， 2020（11）.

[2]柴俊. 论手工电弧焊的工艺要点与相关问题分析[J]. 内燃机与配件， 2019（19）.

[3]赵勇桃， 李波波， 王玉峰，等. 不同焊接方法和热处理对P92钢焊接接头组织及硬度的影响