焊条电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热量，熔化母材和焊条芯金属，形成共同的熔池，连接焊件的一种焊接方法，其焊接过程基本原理示于图1-5。从中可见，焊条药皮在电弧高温作用下燃烧，产生保护气体，形成熔渣，保护焊接熔池和凝固的焊缝金属不受大气的污染。所形成的焊渣壳有助于改善焊缝成形，形成平整光滑的焊缝表面。焊条药皮熔化过程中，对熔化金属产生脱氧还原作用，使之形成致密的焊缝金属。合金钢焊接时，焊条药皮通过冶金反应，对焊缝金属渗合金，从而保证焊缝金属的力学性能与所焊母材相当。图1-6示出焊条电弧焊过程实况。

图1-5 焊条电弧焊过程基本原理图

图1-6 焊条电弧焊过程实况

焊条电弧焊所需的设备及其相互的连接示于图1-7。为实现焊条电弧焊，必须配备焊接电源、夹持焊条的焊钳、传递焊接电流的电缆和地线夹头等。按焊条药皮的类型，焊接电源可以是交流电源，也可以是直流电源。使用直流电源时，应按焊条药皮的特性，选择直流正接或直流反接。

图1-7 焊条电弧焊所需设备及其连接图

焊条电弧焊的过程特点主要取决于焊条药皮的类型。现代生产的焊条按药皮类型基本上可分成纤维素型、钛型、酸性型和碱性型四大类。这四种类型药皮的焊条熔滴过渡的形式示于图1-8。

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图1-8 不同类型药皮焊条熔滴过渡形式

a）纤维素型焊条 b）钛型焊条 c）酸性焊条 d）碱性焊条

由图1-8可见，纤维素型焊条焊接时，熔化金属以中等到大的熔滴过渡（图1-8a）。这种焊条的药皮主要由有机材料组成，其在电弧中燃烧时产生气体以保护焊接熔池。因为在药皮中除了有机材料外，只含少量的稳弧剂，故实际上不形成熔渣，特别适用于向下立焊，但操作工艺性较差。

酸性药皮主要由铁矿石和锰矿石组成，电弧气氛中氧含量较高。熔化金属吸收氧气导致表面张力降低。结果产生细熔滴喷射过渡（图1-8c），熔化金属流动性也增大。因此这种焊条不适用于难焊位置的焊接。此外，酸性药皮焊条电弧的热量很高，可以高速焊接，但容易形成“咬边”。这些缺点使酸性焊条的应用范围逐渐缩小，并大部分由钛酸型焊条所替代。

钛型药皮主要由金红石矿石（TiO₂）或钛铁矿石或人造氧化钛组成。这种焊条的特点是以细到中等的熔滴过渡（图1-8b），电弧平稳，飞溅少，焊缝表面鳞纹细密，脱渣容易，再引弧性能好，即不必去掉药皮套筒就可再引弧，如图1-9所示。因套筒内的熔渣薄膜具有一定的导电性，当其与焊件接触时，就会流通足够的电流引燃电弧。

碱性药皮焊条主要由碱性氧化物CaO，MgO和CaF₂等组成，其熔化金属以中到大的熔滴过渡（图1-8d），熔池金属粘性较大，故适用于全位置焊。但焊缝的余高较大，焊缝表面的鳞纹较粗。因焊缝金属的氢含量很低，故冲击韧度较高。此外，碱性药皮焊条具有较好的可操作性，焊接过程中，熔池金属与熔渣可清楚辨认，便于焊工控制焊缝成形。但必须采用直流反接和短弧操作。在重要的焊接结构中，通常选用碱性药皮焊条。如适当减少药皮中的氟石（CaF₂）含量，添加少量稳弧剂，碱性药皮焊条也可使用交流电，但焊缝金属的性能略低于直流反接焊接的焊缝。

图1-9 钛型焊条药皮套筒形状

焊条电弧焊工作原理的一个重要方面涉及焊接电弧物理特性，有关这方面的内容详见第2章2.2节。