焊条电弧焊Ⅴ IWE-3.1.7 1/14
1、重要药皮类型分析
1.1焊条药皮类型主要成分（见表1）
提高电弧的导电性 造渣 造气 脱氧及合金化
表1 重要药皮类型成分（%）
纤维类型
纤维素 40 金红石TiO2 20 石英SiO2 25 Fe-Mn 15
水玻璃
酸性
磁铁矿Fe3O4 50 石英SiO2 20 碳酸钙CaCO3 10
水玻璃
金红石型
金红石TiO2 45 磁铁矿Fe3O4 10 石英SiO2 20 碳酸钙CaCO3 10 Fe-Mn 15
水玻璃
碱性
荧石CaF2 45 碳酸钙CaCO3 40 石英SiO2 10 Fe-Mn 5
水玻璃
Fe-Mn 20
纤维素型
维酸性
渣的凝固周期：长 熔滴过渡： 细颗粒至喷射过渡 韧性：一般
焊条药皮 石英SiO2金红石TiO2磁铁矿Fe3O4荧石CaF2K2OAl2O36SiO2Fe—Mn/Fe—Si
纤维素
1.2几种重要焊条药皮的特点（见表2）
网
表2 焊条药皮的特点
金红石型 渣的凝固周期：中 熔滴过渡： 中等毛细小颗粒 韧性：好
表3 焊条药皮成份的作用
脱氧 造气 润滑剂 粘接剂
碱性
渣的凝固周期：长 熔滴过渡： 中等至大颗粒 韧性：很好
几乎没有渣 熔滴过渡：
中等熔滴颗粒 韧性：好
三
1.3焊条药皮成分对焊接性能的作用（见表3）
对焊接性能的作用 提高导电性，降低渣的厚度 改善脱渣性和焊缝成型，好的再引弧性
熔滴过渡细化 降低电弧电压，造气造渣
碱性焊条中减薄渣，但使电离作用变坏，造渣，稀渣
电离作用降低，增加电弧稳定性
大理石 碳酸钙CaCO3
Al2O3·2SiO2·2H2O 钾或钠水玻璃K2SiO3/Na2SiO3
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1.4焊条药皮的类型在三相图中的位置（见图1,2,3）
图1 酸性药皮焊条在三相（硅酸盐—碳酸钙—氧化物）相图中的位置
举例：
氧化铁：-70% 硅酸盐：-20% 碳酸钙：-10%
图2 金红石型药皮在三相（硅酸盐—碳酸钙—金红石相图中的位置）
三
维
网举例： 萤 石：-50%碳酸钙：-40%硅酸盐：-10%
图3 碱性药皮在三相（硅酸盐—碳酸钙—萤石）相图中的位置
举例：
金红石：-60% 硅酸盐：-30% 碳酸钙：-10%
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1.5金红石型药皮的导电性
金红石型药皮导电性能良好，主要原因是在焊条药皮外套角上形成含有TiO2的渣壳，此渣壳具有良好的导电性（见图4，图5）
图4 金红石型药皮焊条外套筒上的再次引燃电弧
三
维
图5 几种焊渣的导电性
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网
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1.6电弧中萤石的作用
维
图6 焊条分别为正极和负极时的电弧
三
1.7高效焊条的原理
焊条药皮中加入铁粉或金属粉以提高金属的熔敷率和熔化率 (见图7)
网
图7 焊条中加和不加铁粉时的焊缝横断面的比较
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2、焊条电弧焊的操作技术
a）不开坡口平焊 b）T形角接平焊
网
a）角接接头平焊 b）搭接接头平焊
三
b） 对接接头立焊 b） T形接头角接立焊
不开坡口对接立焊跳弧法
a）直线跳弧法 b）月牙形跳弧法 c）锯齿形跳弧法
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开坡口对接立焊
a）封底焊 b）其他层 b） T形接头立焊运条法
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不开坡口对接横焊焊条角度
三
图8 手工运条方向与角度
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图9 焊条电弧焊的摆动方式
3、电弧长度的正确选择
三
3.1 典型焊接参数:
焊接电流：60A〜360A；30〜60A/焊条直径mm
可用直流和/或交流
焊条直径：φ2.0/2.5/3.2/4.0/5.0/6.0 mm
焊条长度：200〜450mm
熔 敷 率：0.5〜5.5kg/h (100%暂载率)
1.5kg/h (平均)
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维图10 电弧长度的正确选择
金红石药皮焊条（R、RR）的弧长为焊条直径 酸性药皮焊条（A） 的弧长为焊条直径 纤维素药皮焊条（C）的弧长为焊条直径 碱性药皮焊条（B）的弧长为焊条直径的一半
网
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表4 常用焊条电弧焊工艺参数
三
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续表4
三
4、焊接接头的设计与准备
4.1焊条电弧焊常用接头基本形式
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表5 焊条电弧焊常用接头基本形式
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4.2焊条电弧焊常用坡口基本形式
表6 焊条电弧焊常用坡口基本形式
三
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4.3设计或选用接头形式须考虑因素 1）根据产品结构特点和焊接工艺要求 2）综合考虑承载条件 3）焊接的可达性 4）焊接应力与变形 5）经济成本
5、引弧问题
5.1碱性焊条手工操作时易出现的缺陷
网
图13磁偏吹方向
图11 错误的引弧造成的气孔
三较大的跳弧焊（电弧重叠） 没有跳弧
图12 焊条电弧焊收弧时的正确与错误的操作
6、电弧磁偏吹问题（直流）
焊条、电弧和母材均属于电流流过的导体，在其周围有集中的磁力线，一旦破坏了磁场的平衡，就会导致电弧偏离焊条的轴线。
1—焊接电缆线接线点 2—电流方向 3—磁力线方向 4—电磁力方向
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维5.2焊条电弧焊时的弧坑裂纹
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6.1生产中常采用的克服磁偏吹的方法
1）焊接时采用交流电源，而不适合采用直流电源 2）移动地线的位置，使焊接电弧远离接地位置 3）采用短弧焊接
4）沿焊缝对焊件定位或焊接，以便改变返回电流的流向和磁场区域的形状。 5）在远离焊缝的末端（末焊端）放置一块钢块 6）焊缝远离母材边缘，或朝向已焊的焊缝一侧 7）调整焊接方向
改变焊件接地线位置 倾斜焊条 采用分段退焊法
图14 克服磁偏吹的方法
7.1气孔
是指熔池中的气体来不及逸出而停留在焊缝中的孔眼。也就是气体在焊缝中形成的孔洞，通常成球状，也可能为细长状。
气孔存在不同的类型：a）均匀分布的；b）密集分布的；c）链状分布的 产生气孔的主要原因：
； （1）工件表面不洁净（如存在铁锈、油脂、涂层材料等）
（2）电弧太长，保护效果减弱，使空气中氮、氧侵入； （3）碱性焊条未充分烘干。 气孔防止措施：
（1）清理接头及邻近表 （2）改变焊接条件和工艺
（3）采用合理方式烘干和储存焊条
7.2咬边
咬边是指焊缝边缘母材上被电弧烧熔的凹槽。 造成咬边的主要原因是： （1）电流太大； （2）焊条角度太陡； （3）电弧太长。 防止措施：
（1）选择合适的电流
（2）焊条摆动时，在坡口边缘运条时稍慢些，停留时间稍长些 （3）操作时电弧不要拉的过长
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三维7、焊条电弧焊易产生的焊缝缺陷及防止
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7.3夹渣
夹渣是指熔池中的熔渣末浮出而存在于焊缝中的缺陷。 造成夹渣的主要原因是： （1）焊接电流太小； （2）焊速太快；
（3）多层焊时，清渣不净。 夹渣防止措施：
（1）多道焊时及时清理前一道焊缝表面； （2）增加接头的坡口角度； （3）选择合理焊接工艺。
7.4 未熔合和未焊透
未熔合是焊缝金属与熔合面或焊道之间未完全熔化结合的现象。未焊透是接头根部未完全熔透的现象。 产生未熔合的原因： （1）焊接电流小；
（2）填充金属熔化时无法顺利到达接头表面； （3）接头表面焊前清理不充分。 产生未焊透的原因： （1）焊接热量输入小； （2）不合理的接头设计； （3）坡口面角度不合适； （4）焊接电弧控制不当。
7.5 弧坑裂纹（火口裂纹）
是指在焊缝收尾处的裂纹，凹陷的弧坑内所形成的裂纹。
产生的原因是：焊条过快地离开熔融金属，收弧过于突然，尤其在采用大的焊接电流时，液态金属凝固时的收缩导致裂纹的产生。
7.6焊缝过渡区内的裂纹
产生主要原因是：
（1）母材焊接性差， 刚度大，应力集中； （2）焊后冷却太快。 防止措施：
（1）预热，机械法消除残余应力；
（2）采用分段退焊法尽量降低焊缝的收缩应力； （3）改变焊接电流和焊接速度。
7.7其他焊接缺陷
不符合应用标准的焊缝尺寸和形状容易构成焊缝缺陷。
三注：图中凸C的尺寸应不超过0.1倍的实际尺寸±0.10mm规定的角焊缝形状
a) 合理的角焊缝形状
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b) 不合理的角接焊缝形状
余高尺寸不应超过3mm
c)不合理的对接焊缝形状 图15 焊缝形状缺陷
三http://www.wtiharbin.com 哈尔滨焊接技术培训中心WTI Harbin 2006-IWE 主课程 工艺
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