手工电弧焊简称手弧焊。手弧焊是手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。手弧焊所用的设备简单，操作方便、灵活，所以应用极广。

1)焊接过程

焊接前，将焊钳和焊件分别接到焊机输出端的两极，并用焊钳夹持焊条，如图5－2－1。焊接时，利用焊条与焊件间产生的高温电弧(图5－2－2)作热源，使焊件接头处的金属和焊条端部迅速熔化，形成金属熔池。当焊条向前移动时，随着新的熔池不断产生，原先的熔池不断冷却、凝固，形成焊缝，从而使两个分离的构件焊成一体。

图5-2-1　焊接过程

图5-2-2　焊接电弧

2)手弧焊设备

手弧焊主要设备有交流弧焊机和直流弧焊机两类。

电焊机型号编制方法及含义如下：

电焊机的“大类”有三：A—焊接发电机(直流);B—焊接变压器(交流);Z—弧焊整流器。“小类”有二：X—下降特性;P—平特性。“附加特征”有两个：G—硅整流;X—硒整流。

(1)焊接变压器

焊接变压器又称为交流弧焊机，具有结构简单、噪声小、成本低等优点，但电弧稳定性较差。它可将工业用的220 V或380 V电压降到60～90 V(焊机的空载电压)，以满足引弧的需要。焊接时，随着焊接电流的增加，电压自动下降至电弧正常工作时所需的电压，一般是20～40 V。而在短路时，又能使短路电流不致过大而烧毁电路或变压器本身。

交流弧焊机的电流调节要经过粗调和细调两个步骤。粗调是改变线圈抽头的接法选定电流范围(如图5－2－3，按左边电极接法为50～150 A，按右边电极接法为175～430 A)。细调是借转动调节手柄，并根据电流指示盘将电流调节到所需值。

优先选用交流弧焊机，限于酸性焊条焊接。图5－2－3为BX3－300型交流弧焊机。

图5-2-3　BX3-300型交流弧焊机

图5-2-4　旋转式直流弧焊机

(2)直流弧焊机

直流弧焊机分为旋转式直流弧焊机和整流式直流弧焊机两类。

①旋转式直流弧焊机　如图5－2－4所示，是由一台交流电动机和一台直流焊接发电机组成。直流焊接发电机由同轴的交流电动机带动供给满足焊接要求的直流电。常用的型号有AX7－500型直流弧焊机。

直流弧焊机的电流调节也分为粗调和细调。粗调是通过改变焊机接线板上的接线位置(即改变发电机电刷位置)来实现的;细调是利用装在焊机上端的可调电阻进行的。这种弧焊机引弧容易，电流稳定，焊接质量较好，并能适应各类焊条的焊接，但结构复杂，噪音较大，价格较贵。在焊接质量要求较高或焊接薄的碳钢件、有色金属铸件和特殊钢件时宜选用这种焊机。

②整流式直流弧焊机(又称弧焊整流器)它是通过整流器把交流电转变为直流电，既具有比旋转式直流弧焊机结构简单、造价低廉、效率高、噪音小、维修方便等优点，又弥补了交流弧焊机电弧不稳定的不足。图5－2－5为ZXG－300型硅整流式直流弧焊机。

直流弧焊机输出端有正、负极之分，焊接时电弧两极极性不变。焊件接电源正极，焊条接电源负极的接线法称为正接，也称为正极性，如图5－2－6(a);反之称反接，也称为反极性，如图5－2－6(b)。焊接厚板或熔点较高的金属时，一般采用直流正接，焊接薄板或熔点较低的金属时，一般采用直流反接。但在使用碱性焊条时，均采用直流反接。

图5-2-5　整流式直流弧焊机

图5-2-6　直流弧焊机的正反接法

3)焊条

焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。

(1)焊条的组成和各部分作用

焊条由焊芯和药皮两部分组成。

焊芯是焊条内的金属丝。在焊接过程中起到电极、产生电弧和熔化后填充焊缝的作用。为保证焊缝金属具有良好的塑性、韧性和减少产生裂纹的倾向，焊芯必须选用经过专门冶炼具有低碳、低硅、低磷的金属丝制成。

药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层，是由矿石粉、有机物粉、铁合金粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。药皮的主要作用是：引弧、稳弧、保护焊缝(不受空气中有害气体侵害)及去除杂质。

焊条的直径是表示焊条规格的一个主要尺寸，是由焊芯的直径来表示的。常用的直径有2．0～6．0 mm，长度为300～400 mm。(www.daowen.com)

(2)焊条的种类与型号

焊条按用途不同分为若干类，如碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条等。碳钢焊条型号是以字母“E”加四位数字组成。“E”表示焊条，前面两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度值。第三位数字表示焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置焊接;“2”表示焊条适用于平焊或平角焊。第三位和第四位数字组合时，表示焊接电流种类和药皮类型，“03”表示钛钙型药皮，交直流两用;“05”表示低氢型药皮，只能用直流电源(反接法)焊接。如E4315表示熔敷金属的最低抗拉强度为430 MPa，全位置焊接，低氢钠型药皮，直流反接使用。

焊条按药皮熔渣化学性质分为酸性焊条和碱性焊条两大类。

①酸性焊条　熔渣中含有较多的酸性氧化物如SiO2、TiO2的焊条。酸性焊条能交、直流焊机两用，焊接工艺性能较好，但焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较差，适用于一般的低碳钢和相应强度等级的低合金钢结构的焊接。

②碱性焊条　熔渣中含有较多的碱性氧化物如CaO、CaF2的焊条。碱性焊条一般用于直流焊机，只有在药皮中加入较多稳弧剂后，才适于交、直流电源两用。碱性焊条脱硫、脱磷能力强，焊缝金属具有良好的抗裂性和力学性能，特别是冲击韧度很高，但工艺性能差。主要适用于低合金钢、合金钢及承受动载荷的低碳钢等重要结构的焊接。

4)手弧焊工艺

(1)接头形式和坡口形式

根据焊件厚度和工作条件的不同，需要采用不同的焊接接头形式。常用的有对接、搭接、角接和T字接几种，如图5－2－7。对接接头受力比较均匀，是用得最多的一种，重要的受力焊缝应尽量选用。

坡口的作用是为了保证电弧深入焊缝根部，使根部能焊透，以便清除熔渣，获得较好的焊缝成形和焊接质量。

图5-2-7　手弧焊接头及坡口

选择坡口形式时，主要考虑下列因素：是否能保证焊缝焊透;坡口形式是否容易加工;应尽可能提高劳动生产率、节省焊条;焊后变形尽可能小等。常用的坡口形式见图5－2－7。

(2)焊接空间位置

按焊缝在空间的位置不同，可分为平焊、立焊、横焊和仰焊，如图5－2－8。平焊操作方便，劳动强度小，液体金属不会流散，易于保证质量，是最理想的操作空间位置，应尽可能地采用。

图5-2-8　焊缝的空间位置

(3)工艺参数及其选择

焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量(例如，焊条直径、焊接电流、焊接速度和弧长等)的总称即焊接工艺参数。

焊条直径的粗、细主要取决于焊件的厚度。焊件较厚，则应选较粗的焊条;焊件较薄，则相反。焊条直径的选择参见表5－2－1。立焊和仰焊时，焊条直径比平焊时可细些。

表5-2-1　焊条直径选择

焊接电流应按焊条直径选取。平焊低碳钢时，焊接电流I(A)和焊条直径d(mm)的关系为：

I=(30～60)d

上述求得的焊接电流只是一个初步数值，还要根据焊件厚度、接头形式、焊接位置、焊条种类等因素，通过试焊进行调整。

焊接速度是指单位时间内完成的焊缝长度，它对焊缝质量影响很大。焊速过快，易产生焊缝的熔深浅，焊缝宽度小，甚至可能产生夹渣和焊不透的缺陷;焊速过慢，焊缝熔深较深、焊缝宽度增加，特别是薄件易烧穿。手弧焊时，焊接速度由焊工凭经验掌握。一般在保证焊透的情况下，应尽可能增加焊接速度。

弧长是指焊接电弧的长度。弧长过长，燃烧不稳定，熔深减小，空气易侵入产生缺陷。因此，操作时尽量采用短弧，一般要求弧长不超过所选择焊条直径，多为2～4 mm。

(4)焊接操作

①接头清理　焊接前接头处除尽铁锈、油污，以便于引弧、稳弧和保证焊缝质量。

②引弧　常用的引弧方法有划擦法和敲击法，如图5－2－9所示。焊接时将焊条端部与焊件表面划擦或轻敲后迅速将焊条提起2～4 mm的距离，电弧即被引燃。

③运条　引弧后，首先必须掌握好焊条与焊件之间的角度，见图5－2－10，并使焊条同时完成如图5－2－11所示的三个基本动作：焊条沿其轴线向熔池送进，焊条沿焊缝纵向移动和焊条沿焊缝横向摆动(为了获得一定宽度的焊缝)。

④焊缝收尾　焊缝收尾时，要填满弧坑，为此焊条要停止前移，在收弧处画一个小圈并慢慢将焊条提起，拉断电弧。

图5-2-9　引弧方法

图5-2-10　平焊的焊条角度

图5-2-11　手弧焊的基本动作