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摘要：本文从力学角度简要分析了焊条倾角与电弧推力的关系，正确运用焊条倾角能有效控制焊缝成形，并取得了理想的效果。
关键词：焊条倾角；电弧推力；电弧气体吹力
前言
随着对职业教育的越来越重视，对职校的学生技能操作能力也要求越来越高。在实训教学过程中，有的学生往往不能把理论和实践结合起来，对于电弧焊初学者来说，经常不能正确地运用焊条倾角，以至于教学质量达不到要求。而正确运用焊条倾角能有效控制焊缝成形和保证焊缝质量，达到事半功倍效果。笔者根据多年来的操作及教学经验，以开V型坡口的板对接平焊位置的焊条电弧焊焊接为例，就如何正确运用焊条倾角作简要分析。
1.焊条倾角与电弧推力、电弧气体吹力的关系
熔化极电弧焊时，熔滴上的作用力分为重力、表面张力、电弧推力和电弧气作体吹力。熔滴上的作用力在各种位置上的作用是不同的，重力在平焊位置时，有利于熔滴过渡，而在其它位置阻碍熔滴过渡。表面张力在平焊位置时，阻碍熔滴过渡，而在其它位置有利于熔滴过渡。电弧推力、电弧气体吹力在任何位置都促进熔滴过渡，其方向和焊条的轴线方向一致，且在焊接电流较大时，对电弧推力起主要作用。
在焊接过程中，电弧推力、电弧气体吹力起主要作用，它不仅使熔池下凹，同时对熔池产生搅拌作用，有利于细化晶粒，排出气孔及夹渣，改善焊缝的质量。我们不妨以电弧推力为例进行分析，焊接电弧是一圆锥状的气态导体，电极端面直径小，工件端面直径大，如图1所示。不同直径处电弧收缩力F的大小不同，直径小的一端收缩压力大，直径大的一端收缩压力小，把电弧收缩力F分解为径向收缩力Fr和轴向推力Ft。电弧轴向推力Ft在电弧横截面上分布不均匀，弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，并且电流越大，推力越大。
在焊接过程中，焊条与焊接方向成一定倾角θ，由于电弧呈圆锥形状，为了便于讨论，把电弧轴向推力Ft进一步分解为在水平方向上的推力FX和垂直方向上的推力Fy，如图2所示。
则： Fx=FtCOSθ ……（1）
Fy=FtSINθ ……（2）
式中：θ为焊条倾角；Ft为电弧轴向推力
Fx为电弧在水平方向的轴向推力
Fy为电弧在垂直方向的轴向推力
由（1）、（2）式可知，随着焊条倾角θ增大，电弧在水平方向的轴向推力减小，在垂直方向的轴向推力增大；反之，电弧在水平方向的轴向推力增大，在垂直方向的轴向推力减小。同时从图3中焊条倾角对焊缝成形的影响也可以看出，倾角θ越大，熔深增加，熔宽减小；反之，熔深减小，熔宽增加。焊条电弧焊时，焊条倾角θ=60°～80°之间较合适。
2.打底层的焊接
在有些重要的焊接结构，特别是管道的施工焊接过程中，为了保证焊接质量，需要开V型坡口对接接头，且要求单面焊双面成型，打底焊时通常采用反复引弧-熄弧（又叫灭弧法）法。在现场焊接施工过程中，由于受到各种条件的限制，焊缝装配间隙尺寸有时不一致，给焊接带来了一定的困难，这对焊工的操作水平也要求比较高。
2.1 装配间隙尺寸较小时的焊接
当焊缝间隙小于焊条直径的前提下，不改变其它焊接工艺参数（主要指焊接电流，下同），由（2）式可知，焊条倾角θ越大，Fy（即电弧在垂直方向的推力）也越大，熔深也增大，即根部越容易焊透。反之，焊條倾角θ过小，越容易使根部产生未焊透和夹渣等缺陷。在小间隙情况下焊接，焊条倾角θ=80°左右为宜，间隙越小，焊条倾角要更大些才能焊透。
2.2 装配间隙尺寸较大时的焊接
当焊缝间隙大于焊条直径的前提下，不改变其它焊接工艺参数，如果焊条倾角θ越大，电弧在垂直方向的推力也越大，熔深也增大，这时根部越容易产生焊瘤甚至烧穿等缺陷。为了避免产生焊瘤，焊条倾角θ不宜过大，通常θ=60°左右为宜。间隙越大，焊条倾角要减小些才不至于产生超高和焊瘤。
3.填充和盖面层的焊接
填充时为了避免夹渣，由（1）时可知，焊条倾角θ较小可获得较大的向后方向的电弧推力，这样有利于排渣。如果焊条倾角太大，焊接时熔渣容易超前产生夹渣现象，但为了要获得一定的熔深，焊条倾角又不宜太小，可取70°左右为宜。盖面时，为了获得优美的焊缝成形，由（1）可知，焊条倾角θ增大，Fx减小，而熔深增加，这时焊缝波纹细密，成形美观；反之，焊缝波纹粗糙，成形差，焊条倾角θ通常为80°左右为宜。
4.薄板的焊接
焊接4㎜以下的薄板时，如果焊条倾角θ太大，由（2）时可知，电弧向下的吹力越大，熔深增加，容易产生烧穿和焊缝成形粗糙。为了获得优良的焊接质量和焊缝成形，在保证焊透的情况下，尽量采用较小的焊条倾角，有时可使工件稍微倾斜，采用向下坡焊。
对于其它位置的焊接，如：立焊、横焊、仰焊，焊条倾角跟焊缝成形的关系与上面讨论的类似，在此不再一一阐述。
5.结论
实践证明，正确掌握了焊条倾角与焊缝成形的关系后，技能水平提高较快，教学质量明显上升。
参考文献
[1]雷世明，焊接方法与设备。机械工业出版社，2010
[2]技工学校机械类通用教材编审委员会，焊工工艺学。机械工业出版社，2013
（作者单位：湖南省工业技师学院）
关键词：焊条倾角；电弧推力；电弧气体吹力
前言
随着对职业教育的越来越重视，对职校的学生技能操作能力也要求越来越高。在实训教学过程中，有的学生往往不能把理论和实践结合起来，对于电弧焊初学者来说，经常不能正确地运用焊条倾角，以至于教学质量达不到要求。而正确运用焊条倾角能有效控制焊缝成形和保证焊缝质量，达到事半功倍效果。笔者根据多年来的操作及教学经验，以开V型坡口的板对接平焊位置的焊条电弧焊焊接为例，就如何正确运用焊条倾角作简要分析。
1.焊条倾角与电弧推力、电弧气体吹力的关系
熔化极电弧焊时，熔滴上的作用力分为重力、表面张力、电弧推力和电弧气作体吹力。熔滴上的作用力在各种位置上的作用是不同的，重力在平焊位置时，有利于熔滴过渡，而在其它位置阻碍熔滴过渡。表面张力在平焊位置时，阻碍熔滴过渡，而在其它位置有利于熔滴过渡。电弧推力、电弧气体吹力在任何位置都促进熔滴过渡，其方向和焊条的轴线方向一致，且在焊接电流较大时，对电弧推力起主要作用。
在焊接过程中，电弧推力、电弧气体吹力起主要作用，它不仅使熔池下凹，同时对熔池产生搅拌作用，有利于细化晶粒，排出气孔及夹渣，改善焊缝的质量。我们不妨以电弧推力为例进行分析，焊接电弧是一圆锥状的气态导体，电极端面直径小，工件端面直径大，如图1所示。不同直径处电弧收缩力F的大小不同，直径小的一端收缩压力大，直径大的一端收缩压力小，把电弧收缩力F分解为径向收缩力Fr和轴向推力Ft。电弧轴向推力Ft在电弧横截面上分布不均匀，弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，并且电流越大，推力越大。
在焊接过程中，焊条与焊接方向成一定倾角θ，由于电弧呈圆锥形状，为了便于讨论，把电弧轴向推力Ft进一步分解为在水平方向上的推力FX和垂直方向上的推力Fy，如图2所示。
则： Fx=FtCOSθ ……（1）
Fy=FtSINθ ……（2）
式中：θ为焊条倾角；Ft为电弧轴向推力
Fx为电弧在水平方向的轴向推力
Fy为电弧在垂直方向的轴向推力
由（1）、（2）式可知，随着焊条倾角θ增大，电弧在水平方向的轴向推力减小，在垂直方向的轴向推力增大；反之，电弧在水平方向的轴向推力增大，在垂直方向的轴向推力减小。同时从图3中焊条倾角对焊缝成形的影响也可以看出，倾角θ越大，熔深增加，熔宽减小；反之，熔深减小，熔宽增加。焊条电弧焊时，焊条倾角θ=60°～80°之间较合适。
2.打底层的焊接
在有些重要的焊接结构，特别是管道的施工焊接过程中，为了保证焊接质量，需要开V型坡口对接接头，且要求单面焊双面成型，打底焊时通常采用反复引弧-熄弧（又叫灭弧法）法。在现场焊接施工过程中，由于受到各种条件的限制，焊缝装配间隙尺寸有时不一致，给焊接带来了一定的困难，这对焊工的操作水平也要求比较高。
2.1 装配间隙尺寸较小时的焊接
当焊缝间隙小于焊条直径的前提下，不改变其它焊接工艺参数（主要指焊接电流，下同），由（2）式可知，焊条倾角θ越大，Fy（即电弧在垂直方向的推力）也越大，熔深也增大，即根部越容易焊透。反之，焊條倾角θ过小，越容易使根部产生未焊透和夹渣等缺陷。在小间隙情况下焊接，焊条倾角θ=80°左右为宜，间隙越小，焊条倾角要更大些才能焊透。
2.2 装配间隙尺寸较大时的焊接
当焊缝间隙大于焊条直径的前提下，不改变其它焊接工艺参数，如果焊条倾角θ越大，电弧在垂直方向的推力也越大，熔深也增大，这时根部越容易产生焊瘤甚至烧穿等缺陷。为了避免产生焊瘤，焊条倾角θ不宜过大，通常θ=60°左右为宜。间隙越大，焊条倾角要减小些才不至于产生超高和焊瘤。
3.填充和盖面层的焊接
填充时为了避免夹渣，由（1）时可知，焊条倾角θ较小可获得较大的向后方向的电弧推力，这样有利于排渣。如果焊条倾角太大，焊接时熔渣容易超前产生夹渣现象，但为了要获得一定的熔深，焊条倾角又不宜太小，可取70°左右为宜。盖面时，为了获得优美的焊缝成形，由（1）可知，焊条倾角θ增大，Fx减小，而熔深增加，这时焊缝波纹细密，成形美观；反之，焊缝波纹粗糙，成形差，焊条倾角θ通常为80°左右为宜。
4.薄板的焊接
焊接4㎜以下的薄板时，如果焊条倾角θ太大，由（2）时可知，电弧向下的吹力越大，熔深增加，容易产生烧穿和焊缝成形粗糙。为了获得优良的焊接质量和焊缝成形，在保证焊透的情况下，尽量采用较小的焊条倾角，有时可使工件稍微倾斜，采用向下坡焊。
对于其它位置的焊接，如：立焊、横焊、仰焊，焊条倾角跟焊缝成形的关系与上面讨论的类似，在此不再一一阐述。
5.结论
实践证明，正确掌握了焊条倾角与焊缝成形的关系后，技能水平提高较快，教学质量明显上升。
参考文献
[1]雷世明，焊接方法与设备。机械工业出版社，2010
[2]技工学校机械类通用教材编审委员会，焊工工艺学。机械工业出版社，2013
（作者单位：湖南省工业技师学院）