焊条电弧焊通常又称为手工电弧焊，是应用最普遍的熔化焊焊接方法，它是利用电弧产生的高温、高热量进行焊接的。
（一）焊条电弧焊的焊接过程
如图4-1所示，焊接时电源的一极接工件，另一极与焊条相接。工件和焊条之间的空间在外电场的作用下，产生电弧。该电弧的弧柱温度可高达4700～7700℃，阴极温度达2100℃，阳极温度达2300℃。它一方面使工件接头处局部熔化，同时也使焊条端部不断熔化而滴入焊件接头空隙中，形成金属熔池。当焊条移开后，熔池金属很快冷却、凝固形成焊缝，使工件的两部分牢固地连接在一起。
图4-1 焊条电弧焊的焊接过程
1—焊缝 2—熔池 3—保护气体 4—电弧 5—熔滴6—焊条 7—焊钳 8—焊机 9—焊接电缆 10—焊件
（二）焊条电弧焊的设备与工具
焊条电弧焊的电源设备分三类：包括交流电弧焊变压器、直流弧焊电源、逆变弧焊电源。
1.对焊条电弧焊电源设备的要求 焊条电弧焊时，欲获得优良的焊接接头，首先要使电弧稳定地燃烧。决定电弧稳定燃烧的因素很多，如电源设备、焊条成分、焊接规范及操作工艺等，其中主要的因素是电源设备。焊接电弧在起弧和燃烧时所需要的能量，是靠电弧电压和焊接电流来保证的，为确保能顺利起弧和稳定地燃烧，要求：
（1）焊接电源在引弧时，应供给电弧以较高的电压（但考虑到操作人员的安全，这个电压不宜太高，通常规定该空载电压在50～90伏）和较小的电流（几个安培）；引燃电弧并稳定燃烧后，又能供给电弧以较低的电压（16～40伏）和较大的电流（几十安培至几百安培）。电源的这种特性，称为陡降外特性。
（2）焊接电源还要能灵活调节焊接电流，以满足焊接不同厚度的工件时所需的电流。此外，还应具有好的动特性。
2.交流弧焊电源 交流弧焊电源是一种特殊的降压变压器，它具有结构简单、噪声小、价格便宜、使用可靠、维护方便等优点。交流弧焊电源分动铁式和动圈式两种。BX1-300型动铁式弧焊机是目前用得较广的一种交流弧焊机，其外形如图4-2所示。交流弧焊机可将工业用的电压（220伏或380伏）降低至空载60～70伏、电弧燃烧时的20～35伏。它的电流调节通过改变活动铁芯的位置来进行。具体操作方法是借转动调节手柄，并根据电流指示盘将电流调节到所需值。动圈式弧焊电源则通过变压器的初级和次级线圈的相对位置来调节焊接电流的大小，见图4-3。
图4-2 BX1-330交流弧焊机
1—电流指示盘 2—调节手柄（细调电流） 3—接地螺钉4—焊接电源两极（接工件和焊条） 5—线圈抽头（粗调电流）
图4-3 BX3型动圈式弧焊变压器示意图
1—调节手柄 2—调节螺杆 3—主铁芯4—可动次级线圈 5—初级线圈
3.直流弧焊电源 直流弧焊电源输出端有正、负极之分，见图4-4，焊接时电弧两端极性不变。弧焊机正、负两极与焊条、焊件有两种不同的接线法：将焊件接到弧焊机正极，焊条接至负极，这种接法称正接，又称正极性；反之，将焊件接到负极，焊条接至正极，称为反接，又称反极性。焊接厚板时，一般采用直流正接。焊接薄板时，为了防止烧穿，常采用反接。在使用碱性低氢钠型焊条时，均采用直流反接。
图4-4 直流弧焊机的不同极性接法
（三）电焊条的分类与保管
1.电焊条分类、组成和作用 手工电弧焊用焊条的种类很多。按我国统一的焊条牌号，共分为十大类：如结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条等，其中应用最广的是结构钢焊条。
焊条由焊条芯和药皮组成，如图4-5所示。焊条焊芯的作用之一是作为电极导电，同时它也是形成焊缝金属的主要材料，因此，焊条芯的质量直接影响焊缝的性能，其材料都是特制的优质钢。常用的焊条直径（即焊条芯的直径）为2.5～6毫米，长度为350～450毫米。
药皮是压涂在焊条芯表面上的涂料层，焊接时形成熔渣及气体，药皮对焊接质量的好坏同样起着重要的作用。药皮的主要作用是：
（1）保持电弧稳定燃烧，以改善焊接工艺，保证焊接质量。
（2）对焊缝进行机械保护；药皮在焊接时产生大量的气体和熔渣，隔绝空气的有害影响，对焊缝金属起到保护作用。
（3）脱去焊缝金属的有害杂质（如氧、氢、硫、磷等）。
图4-5 电焊条的结构
（4）向焊缝金属渗入有益的合金元素，以改善焊缝质量。
结构钢焊条按熔渣的性质，可把焊条分为酸性和碱性两类。如果熔渣中的酸性氧化物比碱性氧化物多，这种焊条就叫做酸性焊条；反之，则称为碱性焊条。通常酸性焊条的焊接质量较碱性焊条的差。碱性焊条由于焊缝中含氢较少，所以塑性、韧性好，但飞溅大，对油、水分敏感；而酸性焊条抗裂性差，但工艺性好，熔敷速度快。
2.电焊条的保管 电焊条的保管应保存在干燥的地方，避免受潮。特别是碱性焊条，每次使用前都要经烘干处理后才能使用。
（四）焊接接头与坡口
1.接头形式 在焊接前，应根据焊接部位的形状、尺寸、受力的不同，选择合适的接头类型。常见的接头形式有对接、搭接、T形接和角接等，如图4-6所示。
图4-6 常见的接头形式
2.坡口形式 在焊接时为确保焊件能焊透，必须开一定形状的坡口。焊件厚度小于6毫米时，只需在接头处留一定的间隙，就能保证焊透。但在焊较厚的工件时，就需要在焊接前，把焊件接头处加工成一定的形状，以确保焊透。对接接头是采用最多的一种接头形式，这种接头常见的坡口形式有Y形坡口、双Y形坡口。当板厚达到20～60毫米时，为减少焊接量并减小变形通常开U形坡口、双Y形坡口和Ⅰ形坡口，为防止焊接时烧穿，坡口处均应留一定的钝边。如图4-7所示。
（五）焊条电弧焊的工艺规范
1.备料 按图纸要求对原材料划线，并裁剪成一定形状和尺寸。注意选择合适的接头形式，当工件较厚时，接头处还要加工出一定形状的坡口。
图4-7 对接接头的坡口形式
2.焊接规范的选择 焊条电弧焊的焊接规范，主要就是对焊接电流的大小类型和焊条直径的选择。根据所焊接工件的材质选择焊条牌号，至于焊接速度和电弧长度，通常由焊工根据焊条牌号和焊缝所在空间的位置，在施焊过程中适度调节。
（1）焊条直径。为提高生产率，通常选用直径较粗的焊条，但一般不大于6毫米。工件厚度在4毫米以下的对接焊时，一般均用直径小于等于工件厚度的焊条。焊条直径选择可参考表4-1。大厚度工件焊接时，一般接头处都要开坡口，在焊打底层焊时，可采用2.5～4毫米直径的焊条，之后的各层均可采用5～6毫米直径的焊条。立焊时，焊条直径一般不超过5毫米；仰焊时则应不超过4毫米。
表4-1 焊条直径与板厚的关系
（2）焊接电流。焊接电流的大小主要根据焊条直径来确定。焊接电流太小，焊接生产率较低，电弧不稳定，还可能焊不透工件。焊接电流太大，则会引起熔化金属的严重飞溅，甚至烧穿工件。焊接一般钢材的工件，焊条直径在3～6毫米时，可由下列经验公式求得焊接电流的参考值：
I＝（30～55）d
I——焊接电流（安）
d——焊条直径（毫米）
此外，电流大小的选择，还与接头形式和焊缝在空间的位置等因素有关。立焊、横焊时的焊接电流应比平焊减少10%～15%；仰焊则减少15%～20%。
3.焊缝层数 焊缝层数视焊件厚度而定。中、厚板一般都采用多层焊。焊缝层数多些，有利于提高焊缝金属的塑性、韧性。对质量要求较高的焊缝，每层厚度最好不大于4～5毫米。图4-8所示为多层焊的焊缝，其焊接顺序按照图中的序号进行焊接。
图4-8 多层焊的焊缝和焊接顺序
4.焊缝的空间位置 依据焊缝在空间的位置不同，有平焊、立焊、横焊和仰焊四种，如图4-9所示。平焊易操作，劳动条件好，生产率高，焊缝质量易保证，所以焊缝布置应尽可能放在平焊位置。立焊、横焊和仰焊时，由于重力作用，被熔化的金属向下滴落而造成施焊困难，因此，应尽量避免。
图4-9 焊缝的空间位置
（a）平焊 （b）立焊 （c）横焊 （d）仰焊
（六）焊条电弧焊的基本操作技术
焊条电弧焊是在面罩下观察和进行操作的。由于视野不清，工作条件较差。因此要保证焊接质量，不仅要求有较为熟练的操作技术，还应注意力高度集中。初学者练习时应注意：电流要合适，焊条要对正，电弧要短，焊速不要快，力求均匀。
焊接前，应把工件接头两侧20毫米范围内的表面清理干净（消除铁锈、油污、水分），并使焊条芯的端部金属外露，以便进行短路引弧。引弧方法有敲击法和摩擦法两种；其中摩擦法比较容易掌握，适宜于初学者引弧操作。
1.引弧 摩擦法——先将焊条对准焊件，再将焊条像划火柴似的在焊件表面轻轻划擦，引燃电弧，然后迅速将焊条提起2～4毫米，并使之稳定燃烧。
敲击法——将焊条末端对准焊件，然后手腕下弯，使焊条轻微碰一下焊件，再迅速将焊条提起2～4毫米，引燃电弧后手腕放平，使电弧保持稳定燃烧。这种引弧方法不会使焊件表面划伤，又不受焊件表面大小、形状的限制，所以是在生产中主要采用的引弧方法。但操作不易掌握，需提高熟练程度。
引弧时需注意如下事项：
（1）引弧处应无油污、水锈，以免产生气孔和夹渣。
（2）焊条在与焊件接触后提升速度要适当，太快难以引弧，太慢焊条和焊件粘在一起造成短路。
2.运条 运条是焊接过程中最重要的环节，它直接影响焊缝的外表成形和内在质量。电弧引燃后，一般情况下焊条有三个基本运动：朝熔池方向逐渐送进、沿焊接方向逐渐移动、横向摆动。
焊条朝熔池方向逐渐送进——既是为了向熔池添加金属，也为了在焊条熔化后继续保持一定的电弧长度，因此焊条送进的速度应与焊条熔化的速度相同。否则，会发生断弧或粘在焊件上。
焊条沿焊接方向移动——随着焊条的不断熔化，逐渐形成一条焊道。若焊条移动速度太慢，则焊道会过高、过宽、外形不整齐，焊接薄板时会发生烧穿现象；若焊条的移动速度太快，则焊条与焊件会熔化不均匀，焊道较窄，甚至发生未焊透现象。焊条移动时应与前进方向成70°～80°的夹角，以使熔化金属和熔渣推向后方，否则熔渣流向电弧的前方，会造成夹渣等缺陷。
焊条的横向摆动——为了对焊件输入足够的热量以便于排气、排渣，并获得一定宽度的焊缝或焊道。焊条摆动的范围根据焊件的厚度、坡口形式、焊缝层次和焊条直径等来决定。
3.焊缝收尾 焊缝收尾时，为了避免出现尾坑，焊条应停止向前移动，而采用划圈收尾法或反复断弧法自下而上地慢慢拉断电弧，以保证焊缝尾部成形良好。
（1）划圈收尾法——焊条移至焊道的终点时，利用手腕的动作做圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。该方法适用于厚板焊接，用于薄板焊接会有烧穿危险。
（2）反复断弧法——焊条移至焊道终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。该方法适用于薄板及大电流焊接，但不适用于碱性焊条，否则会产生气孔。
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