手把焊，也称为手工电弧焊（SMAW），是焊接技术中最基础、应用最广泛的一种方法。它凭借设备简单、操作灵活、适应性强等优点，在建筑、船舶、管道、机械维修等领域发挥着不可替代的作用。对于初学者而言，手把焊看似简单，但要真正掌握其核心技巧，实现从入门到精通的跨越，需要系统性的学习和大量的实践。本指南将为您提供一份详尽的培训计划，涵盖从基础知识到高级技巧的全方位内容。

第一部分：入门基础——安全与设备认知

在开始焊接操作之前，安全永远是第一位的。同时，了解并熟悉焊接设备是成功的第一步。

1.1 焊接安全须知

焊接过程涉及高温、强光、电流和有害气体，因此必须严格遵守安全规程。

  • 个人防护装备（PPE）：
    • 焊接面罩/头盔：必须使用自动变光面罩，它能有效保护眼睛免受电弧光（紫外线和红外线）的伤害。在引弧前确保面罩处于暗态。
    • 焊接手套：使用厚实的皮质手套，保护手部免受飞溅、高温和电击。
    • 焊接工作服：应为阻燃材料制成（如皮革或帆布），覆盖全身，避免皮肤暴露。
    • 安全鞋：防滑、防砸、绝缘的皮鞋。
    • 耳塞/护耳器：在嘈杂环境中使用。
  • 工作环境安全：
    • 确保工作区域通风良好，以排除焊接产生的有害烟尘（如臭氧、氮氧化物、金属氧化物）。
    • 清除工作区域内的易燃易爆物品（如油污、木材、纸张）。
    • 使用防火毯或挡板，防止火花飞溅。
    • 确保工件接地良好，防止触电。

1.2 焊接设备与材料

  • 焊机：手把焊机通常为交流或直流焊机。初学者建议使用直流焊机，因其电弧更稳定，易于控制。
  • 焊钳：用于夹持焊条，传导电流。选择绝缘良好、握感舒适的焊钳。
  • 地线夹：连接工件，形成回路。确保夹持牢固，接触良好。
  • 焊条：根据母材（被焊接的金属）选择合适的焊条。常用焊条型号如E4303（J422，酸性焊条，适用于低碳钢）、E5015（J507，碱性焊条，适用于重要结构）。焊条直径通常为2.5mm、3.2mm、4.0mm。初学者建议从3.2mm直径开始练习。
  • 工件：通常使用低碳钢板（如Q235），厚度建议在3-6mm，便于练习。

1.3 焊机设置与焊条选择

  • 电流设置：电流是影响焊缝成形的关键参数。经验公式：焊条直径（mm）×（30~50）A。例如，3.2mm焊条，电流可设置在96A~160A之间。具体数值需根据焊条类型、工件厚度、焊接位置和操作习惯微调。
    • 电流过小：电弧不稳，熔深浅，易产生未熔合、夹渣。
    • 电流过大：飞溅大，易烧穿，焊缝宽而平，热影响区大。
  • 极性选择：直流焊机有正接和反接之分。
    • 直流正接（工件接正极）：适用于厚板、大电流焊接，熔深大。
    • 直流反接（工件接负极）：适用于薄板、小电流焊接，电弧稳定，飞溅小。初学者建议使用直流反接。

第二部分：核心技巧——从引弧到收弧

掌握了安全和设备知识后，接下来是核心操作技巧的练习。手把焊的精髓在于“稳、准、匀”。

2.1 引弧技巧

引弧是焊接的开始，也是难点之一。常用方法有划擦法和直击法。

  • 划擦法：像划火柴一样，将焊条末端在工件表面轻轻划擦，听到“噼啪”声后，迅速提起焊条2-4mm，保持电弧稳定。此法易掌握，不易粘条。
  • 直击法：将焊条垂直于工件，轻轻敲击后迅速提起。此法对操作要求高，易粘条，但适用于狭窄空间。
  • 常见问题：
    • 粘条：电流过大或提起过慢。解决方法：立即左右摇摆焊条，使其脱离，或断开电源。
    • 引弧失败：电流过小或划擦/敲击力度不够。适当增大电流，增加划擦力度。

2.2 运条手法

运条是焊接过程中焊条的移动方式，直接影响焊缝成形和质量。基本运条手法包括直线形、锯齿形、月牙形、三角形等。

  • 直线形运条：焊条沿焊缝方向直线移动，不做横向摆动。适用于薄板、多层焊的打底焊道。
  • 锯齿形运条：焊条在焊缝中做横向摆动，呈锯齿状前进。摆动幅度根据焊缝宽度调整，两侧停留时间稍长，中间快速通过。这是最常用的运条手法，适用于中厚板对接焊。
  • 月牙形运条：摆动轨迹呈月牙形，两侧停留时间长，中间快。适用于宽焊缝，能获得平滑的焊缝外观。
  • 三角形运条：适用于角焊缝，焊条在焊缝根部停留时间长，向上摆动时逐渐缩短停留时间，形成三角形轨迹。

示例：平焊位置（1G）的锯齿形运条

  1. 准备：工件水平放置，焊缝方向为水平。
  2. 引弧：在焊缝起点引弧。
  3. 运条：焊条与工件夹角约70-80度，与焊缝方向夹角约90度。
  4. 摆动：焊条在焊缝内做左右摆动，摆动幅度约等于焊条直径的2-3倍（如3.2mm焊条，摆动6-10mm）。
  5. 速度：保持均匀的焊接速度，摆动到两侧时稍作停留（约0.5-1秒），确保熔池边缘熔合良好，中间快速通过。
  6. 收弧：见下文。

2.3 焊接位置

手把焊有四种基本位置，难度依次增加：平焊（1G）、横焊（2G）、立焊（3G）、仰焊（4G）。

  • 平焊（1G）：最易操作，熔池易控制。焊条与工件夹角70-80度，与焊缝方向夹角90度。
  • 横焊（2G）：焊缝水平，工件垂直。熔池受重力影响，易下淌。需采用小电流、短弧，焊条与工件夹角70-80度，与焊缝方向夹角75-85度（略向上倾斜）。
  • 立焊（3G）：焊缝垂直。熔池易下坠。常用“由下向上”焊接法。焊条与工件夹角60-70度，与焊缝方向夹角90度。运条宜采用锯齿形或月牙形，两侧停留时间稍长，中间快速通过，利用电弧吹力托住熔池。
  • 仰焊（4G）：焊缝在水平面下方，操作难度最大。熔池在重力作用下极易下坠。需采用最小电流、最短电弧，焊条与工件夹角60-70度，与焊缝方向夹角90度。运条幅度要小，速度要快，依靠电弧吹力将熔池“粘”在工件上。

2.4 收弧技巧

收弧不当会导致焊缝末端出现弧坑、裂纹或缩孔。

  • 方法：
    1. 在焊缝末端停止运条，保持电弧长度不变。
    2. 稍作停留（约1-2秒），让熔池填满。
    3. 然后缓慢拉长电弧至断开，或采用回焊法（向后回焊一小段再断弧）。
  • 常见问题：
    • 弧坑：收弧过快，熔池未填满。解决方法：延长收弧停留时间。
    • 裂纹：弧坑处冷却收缩应力集中。解决方法：采用回焊法或使用收弧板。

第三部分：进阶技巧——焊缝质量与缺陷控制

掌握了基本操作后，需要关注焊缝质量，识别并避免常见缺陷。

3.1 焊缝成形与质量评估

优质焊缝应满足以下要求：

  • 外观：焊缝均匀、连续，波纹细腻，余高适中（通常0-3mm），无咬边、焊瘤、表面气孔。
  • 内部质量：通过无损检测（如X射线、超声波）或破坏性试验（如弯曲试验）检查，确保无内部裂纹、未熔合、夹渣、气孔。
  • 力学性能：焊缝的强度、塑性、韧性应不低于母材。

3.2 常见焊接缺陷及预防

  • 气孔：焊缝中出现的孔洞。原因：焊条受潮、工件有油污锈蚀、电流过大、电弧过长。预防：焊前清理工件，烘干焊条，控制电流和弧长。
  • 夹渣：焊缝中残留的熔渣。原因：运条不当，熔渣未浮出；多层焊时层间清理不彻底。预防：正确运条，确保熔渣浮出；每层焊后彻底清理焊渣。
  • 未熔合：焊缝金属与母材或焊道之间未完全熔合。原因：电流过小，运条过快，坡口角度小。预防：增大电流，减慢运条速度，确保坡口角度合适。
  • 咬边：焊缝边缘母材被电弧熔化后未填满形成的沟槽。原因：电流过大，运条不当（如在边缘停留时间过短）。预防：控制电流，运条时在焊缝两侧稍作停留。
  • 焊瘤：焊缝边缘多余的金属瘤。原因：电流过大，运条过慢，熔池温度过高。预防：控制电流和运条速度。

3.3 焊接工艺参数优化

  • 电流与电压：手把焊中，电压主要由电弧长度决定。短弧（2-4mm）电压低，熔深大，飞溅小；长弧电压高，熔深浅，飞溅大。始终采用短弧焊接。
  • 焊接速度：速度过快，熔深浅，易未熔合；速度过慢，焊缝宽而高，热影响区大。需根据电流和焊缝宽度调整。
  • 多层多道焊：对于厚板，需采用多层焊。每层焊后需清理焊渣，检查有无缺陷。层间温度控制（如碳钢通常不超过200℃）以防止过热。

第四部分：精通之路——高级技巧与实践

精通手把焊意味着能应对各种复杂工况，实现高质量、高效率的焊接。

4.1 特殊位置焊接技巧

  • 立焊（向上焊）：采用小电流、短弧，运条呈锯齿形，两侧停留时间比中间长，利用电弧吹力托住熔池。对于薄板，可采用“跳弧法”（电弧在熔池上方短暂停留后迅速下移）。
  • 仰焊：采用最小电流、最短弧，运条幅度小，速度均匀，依靠电弧吹力将熔池“粘”在工件上。可采用“两点法”或“三点法”运条，即焊条在焊缝中做短距离的往复运动。
  • 角焊缝焊接：对于T型接头，焊条与两板夹角均为45度。运条可采用直线形或斜三角形。注意控制熔池大小，防止焊脚不对称。

4.2 焊条选择与工艺匹配

  • 不同焊条的特性：
    • 酸性焊条（如E4303）：工艺性好，易操作，但焊缝韧性较低，适用于非重要结构。
    • 碱性焊条（如E5015）：焊缝韧性高，抗裂性好，但对工件清理和焊条烘干要求严格，适用于重要结构。
    • 不锈钢焊条（如A102）：用于不锈钢焊接，需采用小电流、快焊速，防止过热。
  • 工艺匹配：根据母材、结构要求、焊接位置选择合适的焊条和焊接参数。例如，焊接厚板重要结构，应选用碱性焊条，采用多层多道焊，严格控制层间温度。

4.3 焊接工艺评定与标准

在工业生产中，焊接工艺需符合相关标准（如GB/T 985.1、ASME Section IX、AWS D1.1）。工艺评定包括：

  • 坡口制备：根据板厚和焊接方法选择合适的坡口形式（如V型、U型、X型）。
  • 焊接参数记录：详细记录电流、电压、焊接速度、预热温度、层间温度等。
  • 试件检验：对焊接试件进行外观检查、无损检测和力学性能试验，确保工艺合格。

4.4 实践项目建议

  • 初级项目：平焊位置对接焊（板厚3mm），练习引弧、运条、收弧。
  • 中级项目：横焊、立焊位置对接焊（板厚4-6mm），练习不同位置的运条手法。
  • 高级项目：角焊缝焊接（T型接头），多层多道焊（板厚10mm以上），模拟实际工况（如管道焊接）。

第五部分：常见问题解答与故障排除

Q1：焊条粘在工件上怎么办？

A：立即左右摇摆焊条，使其脱离；若无效，迅速断开电源，用钳子取下。粘条通常因电流过大或引弧时焊条与工件接触过久导致。

Q2：焊缝出现密集气孔？

A：检查焊条是否受潮（需烘干），工件表面是否有油污、锈蚀（需打磨清理），焊接时是否采用短弧（弧长应控制在2-4mm）。

Q3：立焊时熔池下坠？

A：减小电流，缩短电弧长度，加快运条速度，采用锯齿形运条并在两侧稍作停留，利用电弧吹力托住熔池。

Q4：如何提高焊接速度？

A：在保证焊缝质量的前提下，通过优化电流、电压和运条手法来提高。但切忌盲目追求速度而牺牲质量。多练习，形成肌肉记忆，自然能提高效率。

结语

掌握手把焊核心技巧是一个循序渐进的过程，需要理论学习、反复练习和不断总结。从安全规范到设备操作，从基础运条到复杂位置焊接，每一步都至关重要。本指南提供了从入门到精通的系统框架，但真正的精通来自于大量的实践。建议初学者在专业指导下，从简单的平焊开始，逐步挑战更难的焊接位置和工艺。记住，焊接是一门“手艺”，耐心、细心和恒心是通往精通之路的必备品质。祝您焊接技术日益精进！