碳弧焊

碳弧焊是一種焊接方法，其電弧是在不熔化的碳(石墨)電極與工件之間，或在兩個碳電極之間形成的。後一方法是一種變化形式，稱為雙極碳弧焊。另外兩種變化形式(有保護碳弧焊和氣體碳弧焊)工業上已不再使用。儘管碳弧焊幾乎都已被其他焊接方法所代替，但仍有許多場合可以利用它。碳弧只是作為熱源使用。在這方面它與鎢極氬弧焊相似。碳弧通常能達到3870～5000℃的高温，其温度隨所用電流大小而定。由於電極燒損很慢，故在使用填充金屬時電極對熔敷金屬的成分沒有明顯的影響。 ^[2] 

碳弧焊有兩種形式。一種是利用單個碳極，在碳極與工件之間產生電弧，這種形式叫單電極碳弧焊；另一種是採用兩個電極，電弧在兩個碳極之間產生，這種形式叫雙電極碳弧焊。焊接時，碳極與工件之間的電弧加熱並熔化工件和填充焊絲，熔池金屬凝固後形成焊縫。儘管碳極被認為是非熔化極，但是其損耗速度很快，這是因為碳極容易分解併產生由一氧化碳和二氧化碳組成的保護氣氛。這種混合氣體排開電弧和熔池周圍的空氣，防止了氧氣和氮氣污染熔池金屬。如果需要使用填充焊絲，則一般選用與母材成分相同的焊絲。 ^[3] 

碳弧焊操作一般採用左焊法。大厚度焊件宜用右焊法，以獲得較多的熱量熔化金屬，有利於從熔池中排除氧化物、熔渣及氣體。

在石墨塊上引燃電弧後，電極沿焊縫長度方向作往返移動，預熱接頭，待形成熔池時即添加焊絲。在焊接過程中，焊炬也應略作縱向往返運動。電極與焊件的夾角為75～80^。，距離為25～35mm。焊絲與焊件的夾角為35～45^。。

採用水冷結構的焊炬。焊炬夾頭按電極外形開鉗口槽，使接觸良好。

碳弧焊接電流可根據鋁及鋁合金的牌號、尺寸、接頭型式、坡口形式及電極材料等選擇。儘量採用大電流和長電弧，以獲得足夠的熔深。碳極伸出焊炬夾頭的長度以150mm為宜，過長則加速其氧化燒損。

為減少大電流碳弧焊時的磁偏吹現象，可改變焊件接線位置(如在焊件兩端均接上電纜)，壓短電弧長度，縮小碳極與焊件間的傾斜角，或在碳極外緣附加與電弧相串聯的縱向磁場線圈，等等。 ^[4] 

碳弧焊一般採用直流正接(工件接正極)。這樣，電弧穩定，便於操作；如用反接，則電弧燃燒不穩定，碳棒也困受高熱而劇烈燒損。

碳弧焊可以採用碳或石墨作電極。碳和石墨有良好的導電性和較高的熔點(約為3800～4200℃)，碳電極比石墨電極的電阻大2～3倍，含灰量大得多。因此，石墨電極的允許電流密度為200～600A/cm²，而碳電極為100～200A/cm²。電極的斷面形狀一般是圓形、方形或扁形。電極尖端的角度一般為45^。～70^。。角度小時電極消耗較快，但可以增加電弧穩定性。夾電極時，往工作方便的前提下，電極導電部分越短越好。如伸出過長，則加速電極的氧化損耗。

由於鋁的比熱大、導熱快，因而碳弧焊時要求用大電流和較高的電弧電壓。實踐證明，鋁接頭在高速焊接時，能獲得良好的質量，而使用大電流是解決這個問題的關鍵。 ^[5] 

單電極碳弧焊可採用較大的焊接電流，因此這種方法可用於焊接銅，也可用來通過熔敷青銅的方式修復鑄鐵件。焊接較薄的工件時，不用填充焊絲，進行自體焊接就可以。碳弧焊還可用來焊接鍍鋅鋼板；這種情況下，採用青銅填充絲，應將填充絲置於電弧與母材之間。

碳弧焊可焊接的金屬主要是低碳鋼和低合金鋼，另外還可焊接銅和其他有色金屬。但其最重要的應用是釺焊和耐磨堆焊。碳弧焊還可用來進行鑄件的補焊，填充材料可採用鑄鐵或青銅絲。可焊的工件厚度範圍和使用接頭類型類似於手工電弧焊。 ^[3]