*此内容为林肯电气®所有，任何媒体转载请注明出处。
电弧偏吹会导致诸如飞溅过大、熔合不足、气孔以及质量下降等一系列焊接问题。那么什么是偏吹，如何才能避免发生偏吹？我们将在本文研究电弧偏吹并探讨如何排查和消除这种现象，从而获得更优的焊接质量。
在直流电弧焊过程中，当电弧流未沿电极与工件之间的最短路径流动且向行走方前方或后方偏离，或偏向一侧时（这种情况不常出现），即发生电弧偏吹。
首先，我们来看看与电弧偏吹相关的一些术语。当焊接朝向工件接地处或接头末端或到达转角处时，会发生后偏吹。当焊接离开工件接地处或位于接头起始端时，会发生前偏吹。在使用SMAW铁粉焊条或其他可产生大量焊渣的焊条时，前偏吹会将大块焊渣或弧坑拖至电弧下方，从而造成很大麻烦。
磁偏吹
磁偏吹是因电弧周围的磁场不平衡所导致的。造成这种不平衡的原因是大多数情况下电弧离接头的一端比另一端更远，并且与工件接地处的距离不断发生变化。来自焊条的电流透过电弧进入并穿过工件时，电流方向变化也会造成不平衡。
磁场的宏观描述
将磁场宏观描述可有助于理解电弧偏吹。图3-37显示为通过导体的直流电流（导体可以为焊条或者焊条与焊接接头之间的等离子体流）。导体周围建立的磁场或磁通可以用平面中与电流方向呈直角的同心圆所代表的磁力线表示。这些圆形的磁力线距导体越远强度就越弱。
当同心磁通场处于范围大到足以将其容纳的一种介质中时，其将始终保持圆形，直到几乎完全消失为止。但如果介质发生变化（例如由钢板变为空气），圆形磁力线会发生变形，并倾向于集中在磁阻较小的钢材上。在钢板边缘与空气交界处，磁通线受到挤压导致圆形磁力线发生变形。这种挤压会导致焊接电弧之后或之前的磁通密度较大。此时电弧往往会朝着减轻挤压和恢复磁场平衡的方向移动。其就会偏离磁通量比较集中的一侧。这种可见的偏离状态就是电弧偏吹。
图3-38展示了焊缝起始和结束处磁通场的挤压和变形。在起始处，磁通线集中在焊条的后面。电弧会试图通过向前移动来补偿这种不平衡，从而导致电弧前偏吹。当焊条接近焊缝末端时，因电弧前侧出现挤压而导致电弧向后移动，由此产生后偏吹。在相同宽度两部件焊缝中间，磁场是对称的，因此不会发生电弧前偏吹或后偏吹。但如果一个部件较宽而另一部件较窄，那么在焊接中点就会发生电弧侧吹。
了解焊接电流回路穿过工件的影响
另一种“挤压”现象是因工件内的电流向工件接地处的回流产生的。如图3-39所示，穿过工件流向工件接地处的电流也会产生磁通。粗线表示焊接电流路径，而细线表示电流产生的磁场。当电流改变方向或从电弧拐向工件时，x处的磁通量集中就会导致电弧发生远离工件接地处的偏吹（如图所示）。
由此导致的电弧移动将与前述因集中所致的移动相结合，从而产生所看到的电弧偏吹。回路电流的作用可能会削弱或增强因电弧磁通导致的偏吹。事实上，控制回路方向是控制电弧偏吹的一种方法，尤其适用于自动焊工艺。
在图3-40（a）中，工件电缆连接到焊缝起始端，工件焊接回路产生的磁通处于电弧的后侧。最终导致电弧向前移动。但当接近焊缝末端时，向前的电弧移动将会通过消除因工件末端磁通集中导致的后偏吹而削弱总的电弧偏吹，参见图3-41（a）。在图3-40（b）中，接地电缆连接到焊缝末端，由此产生后偏吹。此时，其将会强化焊接结束时的电弧后偏吹。
受“挤压”磁通的合并如图3-41（b）所示。然而，焊接完成时的工件接地处可能正是焊工所需要的，以此来抵消焊接起始时过度的前偏吹。
由于工件焊接回路电流的作用弱于工件末端的电弧磁通集中作用，工件接地处的定位对控制电弧偏吹的作用有限。若要解决焊接过程的电弧偏吹问题，还要必须采取其他措施。
其他方面的问题
带深V形槽的填角和对接接头
电弧偏吹还会在哪里造成问题？填角焊缝的角上以及坡口加工较深的接头也会遇到这种情况。原因与焊接直焊缝的情况完全相同 - 即磁通线的集中以及电弧通过移动削弱这种集中。图3-42和3-43展示了可能造成问题的直流电流电弧偏吹。
大电流
使用小电流时的偏吹要少于使用大电流的情况。为什么会这样？这是因为在与电流导体距离一定时，磁场强度与焊接电流的平方成正比。通常情况下，手工焊条采用低于250安培的直流焊接（但由于接头装配和几何形状可能影响很大，该参数并不准确）时，不会出现严重的偏吹问题。
直流电流
使用交流电流可显著减少偏吹。电流的快速反转会在母材中感应产生涡流，而涡流产生的磁场大大削弱了造成偏吹的磁场强度。
磁敏感材料
9％镍钢等一些具有极高磁导率的材料很容易被电力线等产生的外部磁场磁化。因材料内部磁场导致的偏吹之故，此类材料非常不容易焊接。这类磁场用廉价的手持式高斯计就可检测发现。高于20高斯的磁场通常就足以导致焊接出现问题。
热偏吹
我们已经研究过最常见电弧偏吹-磁偏吹，还有其他形式的偏吹吗？第二种就是热偏吹。电弧的物理特性要求在焊条和焊板均存在热点才能够保持电弧中的电流连续流动。当焊条沿着工件向前移动时，电弧往往会发生滞后。电弧的这种自然滞后是由电弧不容易向板材温度较低一侧移动而引起的。焊条末端和熔融弧坑的高温表面之间处于离子化状态，这个路径比从焊条到温度较低的板材导电性更好。在进行手工焊接时，电弧滞后导致的少量“热偏吹”并无大碍，但在采用速度更快的自动焊接或者当热偏吹与磁偏吹合并时，就可能发生问题。
多弧偏吹
一些最新的焊接工艺利用多焊弧来提高生产效率。但这类焊接也会引起偏吹问题。具体来说，当两个电弧彼此接近时，其磁场反应会导致在两个电弧上产生偏吹。
当两个电弧彼此接近且极性相反时，如图3-44（a）所示，电弧间的磁场让其发生彼此相斥背的偏吹。如果电弧极性相同，如图3-44（b）所示，电弧之间的磁场彼此抵消。导致电弧之间磁场减弱，发生彼此相吸的偏吹。
在使用两个电弧时，通常建议一个采用直流，另一个采用交流，如图3-44（c）所示。在这种情况下，交流电弧的磁通场在每个周期完全反转，且对直流磁场影响很小。因此很少发生电弧偏吹。
另一种常用方法是采用两个交流电弧。通过让一个电弧电流相对另一电弧电流相位差80到90度，就可很大程度上避免电弧偏吹干扰。这种方法通过所谓“Scott”接线就可自动实现。由于存在相位差，当一个电弧的电流和磁场达到最大值时，另一个电弧的电流和磁场处于或接近于最小值。由此电弧偏吹几乎不会发生。
如何减小电弧偏吹
电弧偏吹并非完全有害无益。实际上，少量的偏吹有时能够帮助形成焊道形状、控制熔渣和熔深。当电弧偏吹引起或导致诸如咬边、熔深不均匀、焊缝翘曲、焊道宽度不规则、气孔、波纹状焊缝以及飞溅过度等缺陷时，就必须加以控制。
可采取的应对措施如下：
- 如果在直流手工焊- 特别是高于250安培时 - 更改为交流焊可能就会解决问题
- 保持电弧尽可能较短有助于电弧力抵消偏吹
- 减小焊接电流 - 该方法可能需要降低焊接速度
- 如图3-45所示，焊条与工件的角度与电弧偏吹方向相反
- 在焊缝两端增加点焊量；如果坡口装配不够紧密，则沿焊缝增加点焊数量
- 焊接时朝向大的点焊方向或者已经完成的焊缝方向
- 使用分段退焊技术，如图3-46所示
- 沿背离工件接地点方向焊接以减弱后偏吹；沿朝向工件接地点方向焊接以减弱前偏吹
- 在有焊渣的焊接方法中，少量的后偏吹可能有益；为此，可沿朝向工件接地点方向焊接
- 将焊接电缆缠绕在工件周围，让回路电流沿磁场方向穿过以抵消导致电弧偏吹的磁场
- 在明弧焊接工艺中可观察到电弧偏吹方向，但埋弧工艺中不易判断，必须根据焊接缺陷类型确定
以下情况表示存在后偏吹：
- 飞溅
- 咬边，或连续或间歇
- 焊缝较窄较高，通常伴随咬边
- 熔深增加
- 薄板焊接的收弧段存在表面气孔
夹具对偏吹的影响
偏吹与夹具的关系是焊接操作人员需要注意的另一方面。夹持工件的钢制夹具可能会对电弧周围磁场和电弧偏吹产生影响，并且随着时间的流逝自身可能会被磁化。通常电流不超过250安培时，夹具不会对手工焊接造成任何问题。大电流和机械化焊接所使用的夹具应在设计时采取预防措施，以免在夹具上造成促进电弧偏吹的状况。可能需要对每个夹具进行具体分析才能确定避免夹具干扰磁场的最佳方式。
以下为一些需要注意的事项：
用于焊接气瓶纵缝的夹具（参见图3-47）应设计成在支撑梁与工件之间至少留出1英寸间隙。固定工件的夹钳或夹杆应为非磁性材料。切勿将工件电缆连接到铜制垫板上；尽可能将接地与工件直接连接。
- 沿朝向“喇叭式”夹具封闭端方向焊接可减少后偏吹
- 将夹具设计得足够长，必要时可作为引息弧板使用
- 请勿将铜材安置在钢衬垫内，如图3-48所示。钢制衬垫会增加电弧偏吹
- 在薄板缝焊时让待焊部件保持连续或紧密夹持。较宽和间隙较大的夹持可能会造成夹持点之间出现缝隙，导致在缝隙处发生偏吹请勿只在焊缝的一侧采用大质量钢材的加持工具。要在另一侧用类似质量钢材反向平衡。
- 在了解焊接中偏吹原理及正确判别方法之后，操作人员应能够解决焊接应用中的偏吹问题，提高焊接质量。
