焊条电弧焊的焊接原理

    焊条电弧焊是通过焊条引发电弧，用电弧热来熔化焊件而实现焊接的一种熔焊方法，它是目前应用最多、最普遍的焊接方法。

    电弧是一种空气导电现象。焊接电弧，就是在焊条与工件之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。在焊接过程中，焊条、焊件分别连接在焊接电源的两个电极上，当焊条的焊芯接触到焊件表面时，电路被接通，同时产生很大的短路电流。由于接触处存在一定电阻，根据Q=I2Rt可知，该处将产生大量的热量，这些热量使接触处迅速升温并熔化。当焊条提起2~4mm时，焊条与焊件间的气体介质被电离，产生能导电的电子和正离子。在电场力作用下，电子向阳极运动，正离子向阴极运动，它们不断发生碰撞与复合，使动能转化为热能，从而产生强光和高热量，在焊条端部与焊件之间形成电弧，如图14-1所示。

    图14-1    焊接电弧

    电弧使焊条端部及对应焊件部位同时熔化。焊件金属熔化后形成熔池，焊条金属熔化后形成熔滴。熔滴在重力及电弧吹力作用下进入熔池，与焊件金属熔为一体，凝固后形成焊缝。在焊接过程中，药皮熔化形成熔渣同时产生大量气体，对熔池金属起保护和冶金处理作用。

    焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。阴极区发射电子，温度较低，约为2400K；阳极区接受电子，温度较高，约为2600K；弧柱区中心温度最高，约为6000~8000K。

    采用直流弧焊电源（如弧焊整流器）进行焊接时，有正接、反接两种连接方法。正接是焊条接负极，工件接正极的连接方法。由于正极接受电子，产生的热量较多，焊件容易焊透，故这种接法常用于较厚工件的焊接。反接是焊条接正极，工件接负极的连接方法。由于负极发射电子产生的热量较少，焊件不易烧穿，故这种接法常用于焊接较薄的工件。

    焊接电弧产生的热量与电弧电压和焊接电流的乘积成正比（即Q=IUt）。通常将电弧稳定燃烧时焊件与焊条之间的电压，称为电弧电压，通常电弧电压在20~35V范围内。由于电弧电压变化较小，故生产中主要是通过调节焊接电流来调节电弧热量的，焊接电流越大，则电弧产生的总热量就越多，反之，总热量就越少。