理解弧焊：基础

电弧焊是现代工业中用途最广泛的金属制造技术之一。电弧焊的核心是利用非凡的电力产生高达11000°F的高温，能够将金属永久熔化在一起。

电弧焊之所以如此有效，是因为材料之间完全熔合。与机械紧固方法不同，正确执行的焊接基本上将单独的部件转化为单一的统一结构，通常会产生比基材本身更坚固的接头。

电弧焊是如何工作的？

所有电弧焊接过程背后的基本原理都非常简单：电流流过焊接电源、电极和工件之间形成的电路。当你把电极稍微拉离金属表面时，它会产生电弧——本质上是一个受控的闪电——产生强烈的热量。

这种集中的热量会形成熔池，贱金属和任何填充材料都会在熔池中熔化在一起。随着这个水池的冷却和固化，它形成了一种可以承受巨大压力的永久性结合。

然而，这个熔池极易受到大气污染。氧气、氮气和氢气可以被吸收到焊缝中，从而产生弱点和孔隙。这就是为什么所有电弧焊接工艺都包含某种形式的保护措施——通常是惰性或半惰性气体屏蔽——以保护熔融金属，直到其凝固。

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弧焊基本术语

在深入探讨具体工艺之前，让我们澄清一些适用于所有弧焊方法的关键术语：

电极：导电产生电弧的材料，通常用作填充材料

电弧：电极和工件之间产生焊接热的放电

保护气体：防止焊池大气污染的保护气体

熔池：熔融金属发生熔合的局部区域

母材：被连接的工件材料

5种主要电弧焊工艺

1.MIG焊接（金属惰性气体）

也称为：GMAW（气体保护金属极电弧焊）

MIG焊接因其多功能性和相对平缓的学习曲线而赢得了初学者和专业人士的首选工艺声誉。

MIG的工作原理：

该工艺采用连续馈送的线电极，该电极同时作为电弧导体和填充材料。当你扣动MIG焊枪的扳机时，三件事同时发生：

以预设速度自动送丝

电流流过电线

保护气体（通常为氩气和一氧化碳的混合物₂) 绕着电线流动

其结果是一种清洁、高效的焊接工艺，产生的熔渣和飞溅最小。

MIG的最佳应用：

汽车修理和制造

结构钢制作

家具制造

家庭工作坊项目

需要高沉积速率的生产环境

限制：

不适合户外应用（风会驱散保护气体）

需要外部气体供应（降低便携性）

对非常薄的材料效果较差（与TIG相比）

2.钨极惰性气体保护焊

也称为：GTAW（气体保护钨极电弧焊）

当精度和美观质量至关重要时，TIG焊接在弧焊工艺中居于首位。

TIG的工作原理：

与其他方法不同，TIG使用非消耗性钨电极来产生电弧。焊工一只手握住TIG焊炬以保持电弧，同时用另一只手手动进给填充棒（如果需要，TIG也可以在薄材料上不使用填充物的情况下进行）。惰性气体流（通常是纯氩气）保护焊接区域。

这种双手协调使TIG更难掌握，但结果是值得的。

TIG的最佳应用：

航空航天部件

艺术金属制品

自行车车架结构

薄板金属制造

铝和不锈钢项目

摩托车排气系统

限制：

沉积速率比其他工艺慢

陡峭的学习曲线

不太适合较厚的材料（超过1/4英寸）

设备往往更贵

3.棒焊（屏蔽金属电弧焊）

也称为：SMAW（屏蔽金属电弧焊）

作为焊接领域备受尊敬的主力，棒焊因其简单性、多功能性和在具有挑战性的环境中发挥作用的能力而仍然非常受欢迎。

Stick的工作原理：

棒焊使用涂有焊剂的固定长度自耗电极。当电流流过电极并产生电弧时，焊剂涂层会蒸发以形成保护气体保护层，并形成熔渣，进一步保护冷却焊缝。这种内置保护意味着不需要外部气体供应。

Stick的最佳应用：

施工现场

现场维修

管道焊接

结构钢安装

水下焊接（使用特殊焊条）

农场和牧场维修

处理生锈或脏污的金属

限制：

需要更多技能才能产生干净的焊缝

产生必须清除的熔渣

不太适合薄材料

飞溅率高于MIG或TIG

4.药芯焊丝电弧焊（FCAW）

将FCAW视为一种混合体，结合了MIG和棒焊的一些最佳特性。

FCAW的工作原理：

FCAW使用类似于MIG焊接的设备，但使用了一种特殊的空心焊丝，其芯部含有焊剂。当焊丝熔化时，这种焊剂会产生自己的保护气体（自屏蔽FCAW）或与外部保护气体（双屏蔽FCAWs）协同工作。

FCAW的最佳应用：

室外施工

结构钢制作

造船

重型设备制造

厚材料上的高沉积焊接

限制：

比其他工艺产生更多的烟雾

由于炉渣，清洁要求更高

不适合薄材料或表面焊缝

设备比基本的棒焊更贵

5.等离子弧焊（PAW）

等离子弧焊接是精密焊接技术的前沿，它是一种将TIG焊接的精度提高到新高度的专业工艺。

PAW的工作原理：

在等离子弧焊接中，电弧通过一个特殊设计的喷嘴收缩，产生一个温度超过50000°F的集中等离子射流。这种高度聚焦的电弧可以精确控制，以获得卓越的精度。

PAW使用位于焊炬内部的非消耗性钨电极，具有单独的气流用于等离子体形成和屏蔽。

PAW的最佳应用：

航空航天部件

医疗器械制造

微电子

精密汽车零部件

薄材料连接（薄至0.015英寸）

自动焊接系统

限制：

设备要贵得多

需要高级技术知识

设置和参数调整很复杂

通用焊接的通用性较差

选择正确的电弧焊工艺

选择最佳焊接工艺取决于几个因素：

材料考虑因素

材料类型：不同的金属对某些工艺反应更好

材料厚度：薄材料通常有利于TIG焊接，而较厚的材料可能受益于FCAW或棒焊

材料状况：生锈或脏污的材料可能需要粘贴或FCAW

环境因素

室内与室外：风影响气体保护过程

电源可用性：一些过程需要更强大的电源

空间限制：考虑设备便携性和工作空间要求

项目要求

外观：当美学很重要时，TIG通常会产生最干净的焊缝

强度要求：结构应用与装饰应用有不同的需求

生产速度：MIG和FCAW通常提供更高的沉积速率

弧焊安全要点

无论您选择哪种弧焊工艺，安全都必须始终是您的首要任务：

眼睛防护：始终使用具有适当遮阳编号的合适焊接头盔

皮肤防护：穿防火服、皮手套和靴子

呼吸防护：使用适当的通风和/或呼吸防护

电气安全：确保正确接地和绝缘

防火：在附近放置灭火器，并从工作区域清除易燃材料

电弧焊接入门

准备好尝试电弧焊了吗？
以下是如何开始：

从MIG开始：对于大多数初学者来说，MIG焊接提供了最平缓的学习曲线

上一节课：当地社区学院、创客空间和焊接供应店经常提供入门课程

始终如一地练习：像任何技能一样，焊接需要定期练习才能掌握

从简单的项目开始：在尝试复杂的制造之前，先用简单的接头建立信心

投资质量安全装备：在防护设备上决不妥协

结论

从汽车修理厂到航天器建造，电弧焊接仍然是一种不可或缺的制造技术。通过了解每种工艺（MIG、TIG、棒焊、FCAW和等离子弧焊接）的优缺点，您可以为任何项目选择合适的技术。

无论您是将焊接作为爱好还是将其视为职业道路，掌握这些基本过程都将开辟无数创造性和专业机会。各行各业对熟练焊工的需求持续增长，这是发展电弧焊接专业知识的绝佳时机。

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