手工電弧焊

手工電弧焊，也稱為電極焊或 MMA 焊，是電弧焊的一種手工變體，是熔焊的一部分。 在這種焊接工藝中，電弧在工件和電極之間燃燒，電極熔化，同時用作填充材料。 使用棒狀電極，其涂層在燃燒時承擔各種任務。 特別是，它會形成保護氣體和熔渣，保護熔體不與周圍空氣發生化學反應。 它是最古老、技術上最簡單的焊接工藝之一，特別適用于焊接厚度為 2 毫米的鋼材。

在EN ISO 4063標準中，手電弧焊被列為過程111。

焊接電弧在工件和電極之間燃燒，溫度達到 4500 至 5000 開爾文。 這明顯高于氣體熔焊 (3400 開爾文) 中的火焰，但明顯低于 20,000 開爾文的等離子焊接。 由于電弧作用的區域比氣體熔焊中的火焰小得多，因此手電弧焊中的功率密度要高得多，從而可以實現更高的焊接速度。

工件連接到焊接電源的一極，電極連接到另一極。 電極通常為負極化，但該過程也適用于交流電（帶堿性涂層的電極除外）和正極化電極。 電弧熔化工件的母材和電極。 同時，它作為一種附加材料與熔化的母材一起形成熔池和后來的焊縫。 從電極到熔體的材料轉移總是以液滴的形式發生。 該原理也用于埋弧焊和惰性氣體焊接，但焊絲電極沒有涂層。

棒狀電極的涂層在手工電弧焊中尤為重要； 裸電極和碳電極僅在該過程的早期階段使用。 涂層形成在熔體周圍流動的保護氣體，從而將其與周圍空氣隔離開來，并且還形成熔渣。 它比熔體輕，因此漂浮在頂部，從而保護它免受環境影響。 此外，熔體和凝固的接縫因此冷卻得更慢。 電弧通過所謂的接觸點火來點燃，其中電極接觸工件（條或點）。 由于短路，會產生非常高的電流，熔化尖端的電極并點燃電弧。 電弧的長度大致對應于電極的厚度（1.5 至 6 毫米，有時可達 8 毫米）。 使用的焊接電源具有下降特性，因此電流與電弧長度無關。

手工電弧焊是一個相對低效、緩慢的過程。 但它非常簡單和靈活。 此外，所需設備的購置成本低，因此在許多車間和建筑工地都有使用。 在生產率方面，它僅超越氣熔焊。 但它非常靈活，適用于很多應用。 雖然它依賴于電能，但它也可以在建筑工地用發電機產生，而不必從電網中獲取。

難以觸及的接頭也相對容易通過手工電焊觸及。 風對保護氣體和熔渣的保護效果影響較小，可以很好地用于施工現場。 它甚至可以在水下使用，例如用于修理船舶或石油平臺。

最重要的應用領域是鋼結構、結構工程和機械工程以及大型設備、橋梁、容器、儀器和管道的制造。

缺點是熔化速率低，大約 3 kg/h 的工藝可以實現，這會導致例如堆焊中的處理時間過長。 根據文獻，最小板材厚度為 1 毫米、1.5 毫米或 2 毫米。 厚度較小時，基材會燒掉或熔體從接縫處掉落。 原則上，任何厚度的材料都可以通過多層焊接向上焊接。 從材料厚度然而，在 20 毫米至 25 毫米之間，通常使用效率更高的焊接工藝，例如電子束焊接或埋弧焊。

與所有手工焊接工藝一樣，焊接質量取決于焊工，并且不是一成不變的。

手工電焊焊適用于一般適合焊接的所有鋼材。 這也包括鑄鋼。 鑄鐵可作為熱焊縫加工，預熱至 600 °C。 它只是有條件地適用于大多數其他材料。 鋁、銅和高反應性材料鈦、鉭、鋯和鉬可以通過 TIG 焊接或等離子焊接更好地加工，因為在這種情況下氣體吸收明顯較低。 手工電弧焊也很少用于鎳。 它基本上適用于銅和鎳，而鋁則出現問題。

所需的設備不貴。 需要電極棒、電極鉗、電纜、焊接電源和防止出現的紫外線輻射的眼睛保護裝置。 根據條件，可能需要額外的防護服來防止熔融金屬飛濺、熱量積聚和煙霧。 使用手持式防護屏或頭盔，必要時還可以使用手套、阻燃服和工作鞋。 渣錘，如有必要，還可以使用鑿子和鋼絲刷清除爐渣。

所需電流在 20 到 500 安培之間，典型電弧電壓為 15 到 48 伏特。首選直流電。 然而，也可以使用交流電。 所用棒狀電極的涂層對于選擇具有決定性意義。 堿性涂層電極不能與交流電一起使用，因為當電流過零時電弧會熄滅。 安培數取決于基材的強度和對接接頭或焊縫的類型。 電極的直徑和長度限制了可能的電流強度。 制造商為每個電極指定了較低和較高的負載值。

焊接轉換器、焊接變壓器、焊接整流器、焊接轉換器和焊接逆變器都可以用作電源。焊接逆變器重量輕，非常適合移動使用。 帶有可獨立于電源運行的發電機的旋轉轉換器也是可能的。 電源必須具有下降特性，以便電弧中的電流保持近似恒定，而不管其長度如何。

手電弧焊使用的電極是棒狀電極。 它們在焊接過程中熔化，因此也用作填充材料。 它們總是包裹在執行大量任務的各種材料中。 長度在 250 毫米和 450 毫米之間。 厚度為 1.5 毫米至 6 毫米，很少達到 8 毫米。 厚電極可以處理更高的電流而不會過熱，因此性能更高。

通過合適的涂層，該工藝可適用于多種應用和材料

• 形成保護氣體，
• 造渣和
• 穩定電弧。

后者是通過添加容易電離的物質來實現的，這些物質增加了工件和電極之間氣體的導電性，熔渣和保護氣體也可以冶金改變焊縫金屬（合金化或脫氧）。

主要使用以下涂料：

• 紹爾涂層棒狀電極含有多種鐵和錳氧化物，會導致合金元素氧化，這就是它們不能用于高合金鋼的原因。 它們會導致細滴材料轉移和低粘度熔體。 連接強度相對較低，這也是這種類型很少使用的原因。
• 金紅石涂層等級是最常用的。 有許多與其他品種混合的類型。 電弧燃燒穩定，易（重）燃。 合金元素的燒損率低。 熔體比涂有酸的熔體更粘稠，因此根層流失的速度較慢。 接縫的強度從好到非常好。
• 堿性涂層焊條可實現特殊質量的焊縫，尤其是在高沖擊能量下。 它們用于高合金和高碳（超過 0.25% C）鋼。 處理這種類型的電極很復雜，需要特殊培訓。 它們只能用于直流電和正電極極性。
• 纖維素涂層電極特別適合在錯位位置工作。