焊条电弧焊的优化焊接参数

焊接参数是指焊接时为保证焊接质量而选定的各物理量（焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层道数、电源种类、电源极性和焊接热输入等）的总称。焊接参数选择正确与否，直接影响焊缝的形状、尺寸、焊接质量和生产率。因此，选择焊接参数是焊接生产中十分重要的一个环节。

1.焊条直径

在实际生产过程中为了提高生产率，应尽可能选用较大直径的焊条，但是用直径过大的焊条焊接，会造成未焊透或焊缝成形不良的缺陷。因此必须正确选择焊条的直径。焊条直径的选择主要是根据被焊工件的厚度、接头形状、焊接位置和预热条件来确定的。

（1）焊件的厚度 焊条直径可根据焊件厚度进行选择。厚度较大的焊件应选用直径较大的焊条；反之，薄焊件焊接则应选用小直径焊条。焊条直径的选择见表6-2。

表6-2 焊条直径的选择

（2）焊缝位置 在板厚相同的条件下焊接平焊缝用的焊条直径应比其他位置大一些，立焊最大不超过5mm，而仰焊、横焊最大直径不超过4mm，这样可形成较小的熔池，减少熔化金属的下淌。

（3）焊接层次 进行多层焊时，如果第一层焊缝所采用的焊条直径过大，会造成因电弧过长而不能焊透，因此为了防止根部焊不透，对多层焊的第一层焊道，应选用直径较小的焊条进行焊接，以后各层可以根据焊件厚度，选用较大直径的焊条。

（4）接头形式 搭接接头、T形接头因不存在全焊透问题，所以应选用较大的焊条直径，以提高生产率。

（5）电源种类和极性的选择 电源的种类和极性主要取决于焊条的类型。直流电源的电弧燃烧稳定，焊接接头的质量容易保证；交流电源的电弧稳定性差，接头质量也较难保证。

2.电源种类和极性

电源种类和极性主要取决于焊条的类型。

（1）电源种类 焊条电弧焊采用的电源有交流和直流两大类，根据焊条的性质进行选择。直流电源的电弧燃烧稳定，焊接接头的质量容易保证；交流电源的电弧稳定性差，接头质量也较难保证。通常，酸性焊条可同时采用交、直流两种电源，由于交流弧焊机构造简单、造价低、使用及维护方便，所以优先采用交流弧焊机。但交流电源焊接时，电弧稳定性差。采用直流电源焊接时，电弧稳定，飞溅少，但电弧磁偏吹较严重。碱性低氢型焊条稳弧性差，通常必须采用直流弧焊机。如药皮中含有较多稳弧剂的焊条，也可使用交流弧焊机，但此时电源的空载电压应较高些。用小电流焊接薄板时，也常用直流电源，这样引弧较容易，电弧也较稳定。

（2）电源极性 从电弧的构造及温度可知，当焊件或焊钳所接的正、负极不同，则温度也相应不同。因此，使用直流焊机时，应考虑选择电源的极性问题，以保证电弧稳定燃烧和焊接质量。

1）极性。极性是指在直流电弧焊或电弧切割时焊件的极性。焊件与电源输出端正、负极的接法分为正接和反接两种。正接就是焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法，也称正极性；反接就是焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法，也称反极性。对于交流电源来说，由于电源的极性是交变的，所以不存在正接和反接。

2）极性的应用。焊接电源极性的选用主要应根据焊条的性质和焊件所需的热量来决定。同时，利用不同的极性可焊接不同要求的焊件，如采用酸性焊条焊接厚度较大的焊件时，可采用直流正接法（即焊条接负极、焊件接正极），以获得较大的熔深，而在焊接薄板焊件时，则采用直流反接，可防止烧穿。若酸性焊条采用交流电源焊接时，其熔深介于直流正接和反接之间。

3.焊接电流

焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流。焊接电流的大小直接影响焊接质量和焊接生产率。增大焊接电流能提高生产率，但电流过大易造成焊缝咬边、烧穿等缺陷，同时增加了金属飞溅，也会使接头的组织产生过热而发生变化；而电流过小也易造成夹渣、未焊透等缺陷，降低焊接接头的力学性能，所以应适当地选择焊接电流。焊接时决定电流强度的因素很多，如焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置和层次等。焊接电流的选择主要取决于焊条的类型、焊件材质、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置以及焊接层数等。

（1）焊条直径 焊条直径越大，熔化焊条所需要的电弧热量越多，焊接电流也越大。碳钢酸性焊条焊接电流大小与焊条直径的关系，一般可根据下面的经验公式来选择：

I_h=（35～55）d

式中 I_h——焊接电流（A）；

d——焊条直径（mm）。(www.xing528.com)

根据以上公式所求得的焊接电流，只是一个大概数值。对于同样直径的焊条焊接不同材质和厚度的工件，焊接电流也不同。一般板越厚，焊接热量散失得越快，应取电流值的上限值；对焊接热输入要求严格控制的材质，应在保证焊接过程稳定的前提下，取下限值。对于横、立、仰焊时所用的焊接电流，应比平均的数值小10%～20%。焊接中碳钢或普通低合金钢时，其焊接电流应比焊接低碳钢时小10%～20%，碱性焊条比酸性焊条小20%。而在锅炉和压力容器的实际焊接生产中，焊工应按照焊接工艺文件规定的参数施焊。

（2）焊缝位置 相同焊条直径的条件下，在焊接平焊缝时，由于运条和控制熔池中的熔化金属都比较容易，因此可以选择较大的电流进行焊接。但在其他位置焊接时，为了避免熔化金属从熔池中流出，要使熔池尽可能小些。通常立焊、横焊的焊接电流比平焊的焊接电流小10%～15%，仰焊的焊接电流比平焊的焊接电流小15%～20%。

（3）焊条类型 当其他条件相同时，碱性焊条使用的焊接电流应比酸性焊条小10%～15%，否则焊缝中易形成气孔。不锈钢焊条使用的焊接电流比碳钢小15%～20%。

（4）焊接层次 焊接打底层时，特别是单面焊双面成形时，为保证背面焊缝质量，常使用较小的焊接电流；焊接填充层时为提高效率，保证熔合良好，常使用较大的焊接电流；焊接盖面层时，为防止咬边和保证焊缝成形，使用的焊接电流应比填充层稍小些。

在实际生产中，焊工一般可根据焊接电流的经验公式先算出一个大概的焊接电流，然后在钢板上进行施焊调整，直至确定合适的焊接电流。在试焊过程中，可根据下列几点来判断选择的电流是否合适。

1）观察飞溅。电流过大时，电弧吹力大，可看到较大颗粒的铁液向熔池外飞溅，焊接时爆裂声大；电流过小时，电弧吹力小，熔渣和铁液不易分清。

2）观察焊缝成形。电流过大时，熔深大，焊缝余高低，两侧易产生咬边；电流过小时，焊缝窄而高，熔深浅，且两侧与母材金属熔合不好；电流适中时，焊缝两侧与母材金属熔合得很好，呈圆滑过渡。

3）观察焊条熔化情况。电流过大时，当焊条熔化了大半根时，其余部分均已发红；电流过小时，电弧燃烧不稳定，焊条容易粘在焊件上。

4.电弧电压

焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定。焊接过程中，要求电弧长度不宜过长，否则电弧燃烧会出现下列几种不良现象：

1）电弧燃烧不稳定，易摆动，电弧热能分散，飞溅增多，造成金属和电能的浪费。

2）焊缝厚度小，容易产生咬边、未焊透、焊缝表面高低不平、焊波不均匀等缺陷。

3）对熔化金属的保护差，空气中氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝产生气孔的可能性增加，使焊缝金属的力学性能降低。

因此，在焊接时应力求使用短弧焊接，相应的电弧电压为16～25V。在立、仰焊时弧长应比平焊时更短一些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下淌。碱性焊条焊接时应比酸性焊条弧长短些，以利于防止气孔。短弧一般认为电弧长度是焊条直径的50%～100%。

5.焊接速度

单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度。焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不烧穿，同时还要使焊缝宽度和高度符合图样设计要求。

当焊接速度过慢时，焊缝高温停留时间增长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，力学性能降低，同时使变形量增大，但是会造成熔池满溢、夹渣、未熔合等缺陷。当采用较大的焊接速度时，易获得较高的焊接生产率，但是，焊接速度过大，会造成咬边、未焊透、气孔等缺陷。

焊接速度直接影响焊接生产率，所以应该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快焊接速度，以保证在获得焊缝的高低和宽窄一致的条件下，提高焊接生产率。

6.焊接层道数

在中厚板焊接时，一般要开坡口并采用多层多道焊。多层多道焊有利于提高焊接接头的塑性和韧性，对于低碳钢和强度等级低的普通低合金钢多层多道焊时，每道焊缝厚度不宜过大，过大时对焊缝金属的塑性不利，因此对质量要求较高的焊缝，每层厚度最好不大于4～5mm。同样每层焊道厚度不宜过小，过小时焊接层次增多不利于提高劳动生产率。根据实际经验，每层厚度等于焊条直径的80%～120%时，生产率较高，并且比较容易保证质量和便于操作。