手工电弧焊焊接电流对焊接的影响

    焊接电流是手工电弧焊最重要的工艺参数，也可以说是唯一的独立参数，因为焊工在操作过程中需要调节的工艺参数只有焊接电流。而焊接速度和电弧电压都是焊工根据实际情况随时调整的。

    焊接电流主要影响焊缝的熔深，对焊缝宽度和余高影响不大。焊接电流越大，熔深越大，焊条熔化越快，焊接效率越高。

    图2-71给出了焊接过程中焊条长度上温度的变化情况。试验结果表明，在电弧热和电阻热的共同作用下，焊条剩余部分的温度与长度成反比，焊条剩余部分越短，温度越高。当焊条快用完时，药皮的温度在500~600℃时较好。如果焊接电流太大，在电阻热作用下，焊条剩余部分会发红，甚至成块脱落，保护效果变差，容易产生气孔，焊缝成形不好，还容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，将严重影响焊接质量。故应根据焊条剩余部分的药皮温度确定焊接电流的上限。

    图2-71    焊接过程中沿焊条长度上的温度分布情况

    焊接电流的下限由工艺条件决定，若焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易粘在工件上，电弧很不稳定，熔池温度低，熔合不好，焊缝窄而高，而且容易产生夹渣、未焊透等缺陷。

    选择焊接电流应考虑的因素很多，如焊条直径、药皮类型、工件厚度、接头形式、焊接位置、焊道层次等。其中最主要的因素是焊条直径、焊接位置和焊道层次。

   1)焊条直径  焊条直径越粗，熔化焊条需要的热量越大，必须增大焊接电流，但粗焊条比细焊条的散热条件差（比表面积小），故相应的焊接电流密度较小。每种直径的焊条都有一个最合适的电流范围，表2-90给出了不同直径焊条推荐的焊接电流。

    表2-90    焊接电流的推荐值

  焊条直径/mm

  1.6

  2.0

  2.5

  3.2

  4.0

  5.0

  5.8

  碳钢焊条/A

  25～40

  40～70

  50～90

  80～130

  140～210

  180～270

  260～310

  不锈钢焊条/A

   -

  25～50

  50～80

  80～110

  110～160

  160～200

   -

 

    表中所列数据是根据焊材样本中各生产厂提供的参考值统计出来的。选用低氢型碱性焊条时，最大焊接电流值比表中所列数据稍低些；选用药皮中含铁粉的高效焊条时，根据铁粉含量的多少，焊接电流的上限可比表列数据高10%~20%。

    由于不锈钢焊条焊芯的电阻率高，焊接过程中焊条受电阻热影响温度升高快，故最大焊接电流比碳钢焊条低20%~30%。

    应该注意的是生产中实际使用的焊接电流的上限通常都超过了表中推荐的数据，从焊接工艺上讲没有什么问题，焊接效率也高，但焊缝的力学性能往往达不到产品应有的技术指标，特别是接头的韧性和塑性较差。因此，在焊接重要结构时，焊接电流应严格遵守工艺规定，不能任意增大。

    当没有焊条使用说明时，可根据焊条直径，用下面的经验公式计算焊接电流：

   I= 10d²

式中I-选定的焊接电流(A)；

   d-焊条直径( mm)。

    例如：焊条直径为2mm时，计算出的焊接电流为40A；直径是4mm时，计算出的焊接电流是160A，都在推荐范围之内。

    还有一点需要说明：当焊接电流相同时，若采用小直径焊条代替大直径焊条，由于电流密度增大，电弧能量集中，熔深会增加。

   2)焊接位置  在平焊位置施焊时，熔池在水平面内，液态金属不易流失，可选择偏大的电流焊接；进行横焊或立焊时，为防止液态金属流失，通常采用直径小于5mm的焊条施焊，且焊接电流比平焊时小10%~15%；仰焊时熔池中的液态金属最容易流失，只能使用直径小于4mm的焊条施焊，且焊接电流比平焊时小15%～20%。

   3)焊道层次  通常焊接打底焊道时，特别是焊接单面焊双面成形的打底焊道时，要求焊道背面宽窄、高低均匀，熔合良好又没有缺陷，因此焊接电流比较小时好操作，通常选用直径较小焊条的电流下限施焊；焊接填充焊道时，为了提高效率，保证熔合良好，“长肉”快，通常都使用大直径焊条，选用焊接电流的上限进行操作。而盖面焊时，为了防止咬边，并获得美观的盖面焊道，使用的焊接电流可稍小些。

    以上所述是选择焊接电流的原则，实际生产过程中焊工都是根据试焊结果，结合自己的实际经验选择焊接电流。可根据焊条直径先任选一个焊接电流进行试焊，在焊接过程中观察熔池的变化情况、液态熔渣和铁水的分离情况、飞溅的大小，以及焊条是否发红，焊缝成形是否良好，焊后脱渣性是否良好等因素来选择焊接电流。当焊接电流合适时，引弧容易，电弧稳定，飞溅很小，能听到均匀柔和的劈啪声。熔池温度高，渣比较稀，很容易从铁水中分离出来，能看到颜色比较暗的液体从熔池中翻出，并向熔池后面集中，熔池较亮，前端稍下凹，熔池表面为黄白色，表面比较平静。随着电弧一起向前移动，焊缝成形美观，焊缝两侧圆滑地过渡到母材，鱼鳞纹也较细，敲渣很容易，如图2-72a所示。若选用的焊接电流太小，引弧很困难，电弧不稳定，焊条容易粘在工件上，熔化的焊道像蚯蚓一样爬在母材上，两侧都未熔合，所以十分难看，如图2-72b所示。若选用的焊接电流太大，焊接时虽然容易引弧，电弧也比较稳定，但飞溅和烟雾很大，飞溅声音很大，焊条发红或药皮成块脱落或产生裂纹，电弧吹力大，熔池前面有一个很深的凹坑，表面很亮，非常容易烧穿，或产生咬边、满溢、焊瘤等缺陷。由于焊接电流大，焊机负载重，可听到明显的“哼哼”声，焊缝外观很难看，鱼鳞纹很粗，如图2-72c所示。

    图2-72    焊接电流对焊缝外观的影响

   a)电流合适；b)电流太小；c)电流太大