焊接工艺基本知识

焊接工艺基本知识1什么是焊接接头？它有哪几种类型？用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。

它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。

在焊接结构中焊接接头起两方面的作用，第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。

根据GB/T3375—94《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，如图1。

其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。

2什么是坡口？常用坡口有哪些形式？根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。

开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。

坡口的形式由 GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》标准制定的：常用的坡口形式有I形坡口、Y型坡口、带钝边U形坡口、双Y形坡口、带钝边单边V形坡口等，见图2。

3表示坡口几何尺寸的参数有哪些？它们各起什么作用？⑴坡口面焊件上所开坡口的表面称为坡口面，见图3。

⑵坡口面角度和坡口角度焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度，两坡口面之间的夹角称为坡口角度，见图4。

开单面坡口时，坡口角度等于坡口面角度；开双面对称坡口时，坡口角度等于两倍的坡口面角度。

坡口角度（或坡口面角度）应保证焊条能自由伸入坡口内部，不和两侧坡口面相碰，但角度太大将会消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。

⑶根部间隙焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙。

亦称装配间隙。

根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。

因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。

⑷钝边焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。

钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。

⑸根部半径 U形坡口底部的半径称为根部半径。

根部半径的作用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸入根部，促使根部焊透。

4试比较Y形、带钝边U形、双Y形三种坡口各自的优缺点？当焊件厚度相同时，三种坡口的几何形状见图5。

⑴Y形坡口1）坡口面加工简单。

2）可单面焊接，焊件不用翻身。

3）焊接坡口空间面积大，填充材料多，焊件厚度较大时，生产率低。

4）焊接变形大。

⑵带钝边U形坡口1）可单面焊接，焊件不用翻身。

2）焊接坡口空间面积大，填充材料少，焊件厚度较大时，生产率比Y形坡口高。

3）焊接变形较大。

4）坡口面根部半径处加工困难，因而限制了此种坡口的大量推广应用。

⑶双Y形坡口1）双面焊接，因此焊接过程中焊件需翻身，但焊接变形小。

2）坡口面加工虽比Y形坡口略复杂，但比带钝边U形坡口的简单。

3）坡口面积介于Y形坡口和带钝边U形坡口之间，因此生产率高于Y形坡口，填充材料也比Y形坡口少。

5常用的垫板接头有哪几种形式？它有什么优缺点？在坡口背面放置一块与母材成分相同的垫板，以便焊接时能得到全焊透的焊缝，根部又不致被烧穿，这种接头称为垫板接头。

常用的垫板接头形式有：I形带垫板坡口、V形带垫板坡口、Y形带垫板坡口、单边V形带垫板坡口等见图6。

垫板接头的操作技能比单面焊双面成形简单，容易掌握，常用于背面无法施焊（如小直径圆筒环缝、夹套容器环缝）的场合，缺点是当垫板和筒体的椭圆度不一致时，两者之间装配在一起时局部会留有缝隙，焊接时，熔渣流入此缝隙时无法上浮，因此易形成夹渣。

JB4708—92《钢制压力容器焊接工艺评定》中规定，有衬垫的单面焊的弯曲角度可按双面焊的弯曲角度标准。

手工电弧焊操作工艺技术第一节酸性和碱性焊条操作特点酸性和碱性焊条由于药皮类型不同，从而决定了两者操作特点也不相同，差别如下：1．电源种类的不同。

酸性焊条可采用交流或直流焊接电源，当采用交流焊机时，操作时易产生断弧现象；碱性焊条多用直流焊机，操作时易发生电弧偏吹现象。

2．工艺性能差别。

酸性焊条工艺性能较好，熔渣流动性和覆盖性好，脱渣容易，电弧稳定，飞溅小，焊缝外形美观，焊波细密、平滑。

碱性焊条工艺性能一般，熔渣流动性好而覆盖性较差，脱渣性较差，只有采用直流电源电弧才能稳定燃烧，电弧吹力较大，易产生咬边缺陷，焊缝易凸起，焊波粗糙。

3．使用焊接电流的差别．在同等条件下，碱性焊条的焊接电流比酸性焊条小约10％～15％。

4．引弧、运条和收弧方法的差别。

酸性焊条引孤时可采用划擦法或撞击法，而碱性焊条宜用划擦法引弧。

一般情况下，酸性焊条正常弧长约为焊条直径大小，而碱性焊条的正常弧长约为焊条直径的一半，属于短弧操作。

酸性焊条收弧时可采用反复断弧法、划圈收弧法或者回焊收弧法，而碱性焊条不能采用反复断弧法，常用回焊收弧法。

5．熔池状态的差别及控制。

平焊时，酸性焊条焊接的熔渣高出熔池表面2～3mm，熔渣反应激烈，呈黑白两色不断翻腾。

熔池的铁水呈亮白色且不断波动，铁水波动是因为氧化还原反应产生的气体排出现象。

平焊时，碱性焊条焊接时熔渣高出熔池约1mm左右，熔渣反应不激烈，呈黑红色且不太翻腾；熔池的铁水呈亮白色且平稳不太波动，如熔池铁水波动起泡，则说明焊件除锈不彻底或焊条未烘干等，焊缝很可能产生气孔缺陷。

第二节单面焊双面成型操作技术单面焊双面成型指在开坡口的焊件上单面施焊时获得双面成型的焊缝(即焊缝正面、背面均具有良好的内在和外观质量)。

适于无法进行背面清根的工件(如管子对接焊缝)，单面焊双面成型操作方法难度较大，要求操作人员具有熟练的操作技能。

一、单面焊双面成型的分类1．按焊接工艺方法分为。

(1)连续电弧焊(连弧焊)。

(2)间断灭弧焊(灭弧焊)。

2．按电弧熔化坡口根部的机理分。

(1)击穿焊法。

(2)不击穿焊法(渗透焊法)。

指坡口间隙小，钝边大的情况下，焊接时电弧没有穿透坡口根部，通过熔化的铁水渗透到背面。

它容易使接头在半熔化状态下连接在一起，甚至形成“冷接”，产生根部未熔合缺陷等。

常用焊接材料焊接时消耗的各种材料通称为焊接材料，主要包括有焊条、焊丝、焊剂和保护气体等。

手工电弧焊焊接材料手工电弧焊用焊接材料是焊条，它是涂有药皮供手工电弧焊用的熔化电极。

掌握各种焊条的特点和性能，才能正确选用焊条，从而获得优质焊缝，另外又能提高焊接效率。

一、焊条的组成焊条由焊芯和药皮两部分组成。

1．焊芯。

焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。

焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧，把电能转换成热能；二是焊芯本身熔化作为填充金属，与液体母材金属熔合形成焊缝。

手工电弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的50％～70％，所以焊芯的化学成分直接影响焊缝的质量。

用做焊芯的钢丝是经特殊冶炼的，是焊接专用焊丝的一种，具有规定的牌号和成分。

低碳钢和低合金钢焊条一般均采用H08A或H08E焊芯。

各种类型高合金钢焊条一般采用与熔敷金属成分相近似的合金焊芯。

通常所说的焊条直径就是指焊芯直径，生产中应用最广泛的焊条规格是3．2、4和5三种。

焊条长度是指焊芯的长度，一般均在200～5501nm之间。

2．药皮。

压涂在焊芯表面的涂料层称为药皮。

药皮是由各种粉料和粘结剂按一定比例配制而成的。

(1)药皮的作用。

1)机械保护作用：焊接时，焊条药皮熔化产，生大量气体，将熔化金属与空气隔绝开来，防止空气中的氧、氮侵入。

同时药皮熔化形成的熔渣覆盖着熔滴和熔化金属，不仅隔绝空气，保护焊缝金属；而且还能减缓焊缝的冷却速度，有利于焊缝金属的结晶。

2)冶金处理作用：通过熔渣与熔化金属冶金作用，除去有害杂质如氧、氢、硫、磷等，并掭加有益的合金元素，从而获得需要的机械性能。

3)改善焊缝工艺性能；药皮中添加专门的粉料，能使电弧稳定燃烧，飞溅小，焊缝成型好，易脱渣和熔敷效率高等。

(2)药皮的组成。

焊条药皮是由各种矿物质、铁合金和金属物、有机物、化工产品(水玻璃等)等原料组成。

按其在焊接过程所起的作用可分为八类：1)稳弧剂：主要起稳定电弧的作用。

一般采用电离电位低的物质，焊接时易电离，增强电弧空间的导电性能。

常用的稳弧剂有碳酸钾、碳酸钠、钾硝石、大理石和钛白粉等。

2)造气剂：主要作用是形成保护气氛，以隔绝空气侵入。

常用的碳酸盐类矿物质有大理石、菱镁矿和白云石等，有机物类有木粉、纤维素和淀粉等。

3)造渣剂：主要作用是能形成具有一定物理化学性能的熔渣，产生良好的机械保护作用和冶金处理作用。

手工电弧焊（之一）一、概述手工电弧焊简称手工焊。

它利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化，从而获得牢固的焊接接头。

焊接过程中，药皮不断地分解、熔化而生成气体及熔渣，保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域，以防止大气对熔化金属的有害污染。

焊条芯棒也在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，构成焊缝的填充金属。

有时也可通过焊条药皮掺合金属粉末，向焊缝提供附加填充金属。

手工电弧焊与其他电弧焊方法相比，具有下列特点。

1．操作灵活手工电弧焊之所以成为应用最广泛的连接金属的焊接方法，其主要原因是它的灵活性。

手工电弧焊不论在焊接车间内，还是在野外施工现场均可采用。

由于设备简单、移动方便、电缆长、焊把轻巧等特点，手工电弧焊既适用于平焊、立焊、仰焊等各种空间位置的焊接，又适用于对接、搭接、角接、T形接头等各种接头型式构件的焊接。

可以说，凡是焊条能达到的任何位置的接头，均可采用手工电弧焊方法连接。

特别对于复杂结构、不规则形状的构件以及单件、非定型钢结构制造，由于可以不用辅助工装、变位器、胎夹具等就可以焊接，手工电弧焊的优越性显得尤为突出。

2．待焊接头装配要求低由于焊接过程由焊工控制，可以适时调整电弧位置和运条手势，修正焊接规范，以保证跟踪接缝和均匀熔透。

因此，对焊接接头的装配尺寸要求相对降低。

3．可焊金属材料广手工电弧焊广泛应用于低碳钢、低合金结构钢的焊接。

选配相应的焊条，手工电弧焊也常用于不锈钢、耐热钢、低温钢等合金结构钢的焊接，用于铸铁、铜合金、镍合金材料的焊接，以及耐磨损、耐腐蚀、耐热等特殊使用要求的构件表面层堆焊。

4．熔敷速度低手工电弧焊和其他电弧焊方法（如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊等）相比，因为使用的焊接电流小、每焊完一根焊条后必须换焊条以及清渣而停止焊接等，熔敷速度低，生产率低。

5．依赖性强虽然焊接接头的力学性能可以通过选择与母材性能相当的焊条来满足，但焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技能及现场发挥，甚至焊工施焊过程中的精神状态也会影响焊缝质量。

二、手工电弧焊基础手工电弧焊原理如图1所示。

电弧发生在焊条端部和工件之间。

在焊接过程中，弧长不仅由于电弧的手工操作，而且由于熔滴过渡而发生频繁波动。

因此一台具有合适下降伏安特性和良好动态特性的电源，对于焊接规范及电弧燃烧的稳定性有着重要的影响。

（一）电弧特性1．电弧建立条件同时具有下列条件，才能产生电弧：（1）合适的空载电压空载电压高有利于引燃电弧和稳弧，但从安全和经济观点考虑，又希望空载电压低些。