母材熔化与熔池形态
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▪ 影响：弧坑可减少焊接接头的有效工作截面，并易产 生弧坑裂纹。
▪ 产生原因：熄弧过快，填充金属不足及熄弧时电流过 大等。
▪ 防止措施：焊条电弧焊的收弧过程中注意使焊枪在收 尾处作短时间停留．渐渐拉开电弧。使填充金属填满 熔池。焊接薄件时，电流不宜过大。在埋弧焊收尾时 应分两步“停止”，不可一下突然熄弧。另外，若在 焊接设备上设置电流衰减装置
3．未熔透与未熔合
▪ 概念：焊接接头根部未 熔透称为未焊透；在焊 道与母材之间、焊道与 焊道之间未能完全熔化 结合的部分称为未融 合。
▪ 影响：未熔透与未熔合常伴有夹渣，同时易引起应力 集中，这些都使捍接接头的力学性能降低。
▪ 产生原因：焊接电流太小、焊速过快、坡口尺寸不合 理、焊枪未对准焊缝中心或磁犏吹使电孤煸离焊缝中 心等。焊件清理不良，杂质阻碍母材边缘与根部之间 以及焊层之间的熔合，也易引起未焊透。
◆随电弧电压升高，Hmax减小，Bmax增加。 ◆熔池的长度与电弧能量成正比，近似估算：L=P2q=P2UI
▪ 2 熔池的质量和存在时间 ▪ 熔池的质量很小：手工电弧焊时，0.6-16g，多数情况下为5g以下；
自动理弧焊时，熔池的质量较大，但通常也小于100g。 ▪ 熔池存在的时间很短，一般只有几秒至几十秒。 ▪ 熔池中冶金反应时间是很短暂的，但比熔滴阶段存在的时间长。
4．焊瘤 ▪ 概念：焊接时，熔化
金属流到焊缝以外 未熔化的母材上形 成金属瘤的现象叫 焊瘤，也称满溢 。
▪ 影响：焊瘤部位往往还存在夹渣与未熔透。
▪ 产生原因：主要原因是填充金属量过多，如焊丝 伸出长度过长、坡口过小、焊速太慢、电弧电 压过低、焊丝未对准焊缝等均可能产生焊瘤。
5．弧坑
▪ 概念：焊焊缝收尾处熔 池冷却收缩形成的下陷 现象称为弧坑 。
图1-5 TIG焊 钛合金时熔池 中金属的流向
第四节 焊缝成形
一、焊缝形成过程
电弧焊中，母材金属和焊丝金属受电弧热作用被 熔化——熔滴过渡——形成熔池——先后结晶形成焊 缝，直至焊接过程结束。
因熔池中各部分与电弧热源中心距离不同及周围散热 条件不同等原因使熔池的温度分布不均匀，这种不均 匀决定了熔池的凝固有先后之分。处于电弧正下方的 熔池前部温度高，而离电弧稍远的尾部温度低。
▪ 原因：由焊件坡口角
度不当、装配间隙不均匀 或焊接参数不当等因素所
致。
2．咬边
▪ 概念：电弧将焊缝边缘熔化后，没有得到填充金属的补 充而留下缺口的现象叫咬边。
▪ 影响：减弱了焊件的有效截面，使焊接接头强度降低； 造成应力集中，焊缝承载后可能在咬边处产生裂纹。
▪ 产生原因：大电流高速焊接时，焊缝两侧熔化不良，可 能产生咬边。横焊及角焊缝焊接时，如果一次焊接的焊 脚过大、电压过高或焊枪角度不当，也可能造成咬边。
▪ 熔池中液体金属发生强烈运动，使熔池 中热量和质量传输过程得以进行。
1 运动方向： 熔化的母材由熔池前部，沿结晶前沿的弯 曲表面向熔池的后部运动；
熔池的表面上，液态金属由熔池的后部向 中心运动。
2 运动作用： a) 使母材和焊条金属充分混合，形成成分
均匀的焊缝金属。
b) 有利于气体和非金属夹杂物外逸，加速 冶金反应，消除焊接缺陷(如气孔)，提 高焊接质量。
第三节 母材熔化与熔池形态
一、熔池的形成
▪ 熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态 金属部分就是熔池。
▪ 熔池是由熔化的焊条金属与局部熔化的母材金属所组成的。 ▪ 若用非熔化极进行焊接时，熔池仅由局部熔化的母材所组成。
二、熔池形状和尺寸 ：半椭球体
1.宽度、深度和长度ຫໍສະໝຸດ Baidu
◆焊接电流的增加，熔池的最大深度Hmax增大； 熔池的最大宽度Bmax相对减小；
熔池最大存在时间（熔池长度决定）：
tmax
L v
三、熔池的温度
▪ 熔池各处的温度不均匀。 ▪ 熔池前部，母材就不断地熔化 ▪ 熔池中部电弧下面熔池的表面
具有最高的温度。 ▪ 熔池后部的温度逐渐降低。 ▪ 低碳钢熔池的平均温度约为
1770±100 ℃。
熔池的温度分布 1-中部 2-前部 3-后部
四、熔池中金属的流动
二、焊缝形状尺寸
焊缝形状一般指焊缝截面形状，以熔深H、熔宽B和余高h表示。 熔深是指母材熔化的深度，熔宽是指两焊趾之间的距离，焊缝余高
是指焊缝截面上两焊趾连线之上的那部分焊缝金属的最大高度。
焊缝成形系数 =B/H 余高系数B/h
三、焊缝金属的熔合比
表征缝截面形状特征参数，局部熔化的母材在焊缝金属中 所占的百分比叫做熔合比
6．焊穿及塌陷
▪ 概念：在焊缝上形成穿 孔，称为焊穿。若液体 金属从焊缝背面漏出凝 成疙瘩，正面下陷，称 为塌陷 。
▪ 影响：焊穿和塌陷均严重破坏焊缝成形，是不 允许存在的焊接缺陷。
▪ 产生原因：电流过大、焊速过慢及坡口间隙过大 等都可能造成上述缺陷。气体保护焊时，保护 气体流量过大也是形成焊穿的原因之一。
为获得良好的焊缝成形，必须根据焊件的材料和厚度、接头形 式、焊缝的空间位置以及工作条件对接头性能及焊缝的尺寸要 求等合理地选择焊件方法和焊接参数。
五、焊缝成形缺陷及产生原因
1．焊缝尺寸不符合要求
▪ 影响：表面高低不平、
波形粗劣、宽度不均匀， 除造成焊缝成形不美观外， 还影响焊缝与母材金属的 结合强度。余高过高，则 易形成应力集中；余高太 低，则不能得到足够的接 头强度。
(3)焊接速度 当其他条件一定，焊接速度提高时，单位长 度焊缝上的热输入及焊丝金属的熔敷量均减小，熔深、 熔宽和余高均会减小，而熔合比几乎不变。从提高焊接 生产率来考虑，焊速越快越好。但要保证合理的焊缝尺 寸，必须在提高焊速的同时，相应地提高焊接电流和电 弧电压。
▪ 2．工艺因素的影响 (1)电流的种类和极性 (2)钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度 (3)电极倾角 (4)焊件倾角 (5)坡口和间隙 (6)保护条件 (7)焊件材料和厚度
Am
AH Am
四、焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响
1. 焊接参数的影响
(1)焊接电流 电流增大，焊缝熔深和余高都增加，而熔宽 则几乎不变或略有增加。焊缝成形系数因熔深增大而碱 小，熔合比也有所增加。
(2)电弧电压 电弧电压即电弧长度增大，焊缝熔宽显著增 加而熔深和余高略有减小，熔合比稍有增加。
▪ 产生原因：熄弧过快，填充金属不足及熄弧时电流过 大等。
▪ 防止措施：焊条电弧焊的收弧过程中注意使焊枪在收 尾处作短时间停留．渐渐拉开电弧。使填充金属填满 熔池。焊接薄件时，电流不宜过大。在埋弧焊收尾时 应分两步“停止”，不可一下突然熄弧。另外，若在 焊接设备上设置电流衰减装置
3．未熔透与未熔合
▪ 概念：焊接接头根部未 熔透称为未焊透；在焊 道与母材之间、焊道与 焊道之间未能完全熔化 结合的部分称为未融 合。
▪ 影响：未熔透与未熔合常伴有夹渣，同时易引起应力 集中，这些都使捍接接头的力学性能降低。
▪ 产生原因：焊接电流太小、焊速过快、坡口尺寸不合 理、焊枪未对准焊缝中心或磁犏吹使电孤煸离焊缝中 心等。焊件清理不良，杂质阻碍母材边缘与根部之间 以及焊层之间的熔合，也易引起未焊透。
◆随电弧电压升高，Hmax减小，Bmax增加。 ◆熔池的长度与电弧能量成正比，近似估算：L=P2q=P2UI
▪ 2 熔池的质量和存在时间 ▪ 熔池的质量很小：手工电弧焊时，0.6-16g，多数情况下为5g以下；
自动理弧焊时，熔池的质量较大，但通常也小于100g。 ▪ 熔池存在的时间很短，一般只有几秒至几十秒。 ▪ 熔池中冶金反应时间是很短暂的，但比熔滴阶段存在的时间长。
4．焊瘤 ▪ 概念：焊接时，熔化
金属流到焊缝以外 未熔化的母材上形 成金属瘤的现象叫 焊瘤，也称满溢 。
▪ 影响：焊瘤部位往往还存在夹渣与未熔透。
▪ 产生原因：主要原因是填充金属量过多，如焊丝 伸出长度过长、坡口过小、焊速太慢、电弧电 压过低、焊丝未对准焊缝等均可能产生焊瘤。
5．弧坑
▪ 概念：焊焊缝收尾处熔 池冷却收缩形成的下陷 现象称为弧坑 。
图1-5 TIG焊 钛合金时熔池 中金属的流向
第四节 焊缝成形
一、焊缝形成过程
电弧焊中，母材金属和焊丝金属受电弧热作用被 熔化——熔滴过渡——形成熔池——先后结晶形成焊 缝，直至焊接过程结束。
因熔池中各部分与电弧热源中心距离不同及周围散热 条件不同等原因使熔池的温度分布不均匀，这种不均 匀决定了熔池的凝固有先后之分。处于电弧正下方的 熔池前部温度高，而离电弧稍远的尾部温度低。
▪ 原因：由焊件坡口角
度不当、装配间隙不均匀 或焊接参数不当等因素所
致。
2．咬边
▪ 概念：电弧将焊缝边缘熔化后，没有得到填充金属的补 充而留下缺口的现象叫咬边。
▪ 影响：减弱了焊件的有效截面，使焊接接头强度降低； 造成应力集中，焊缝承载后可能在咬边处产生裂纹。
▪ 产生原因：大电流高速焊接时，焊缝两侧熔化不良，可 能产生咬边。横焊及角焊缝焊接时，如果一次焊接的焊 脚过大、电压过高或焊枪角度不当，也可能造成咬边。
▪ 熔池中液体金属发生强烈运动，使熔池 中热量和质量传输过程得以进行。
1 运动方向： 熔化的母材由熔池前部，沿结晶前沿的弯 曲表面向熔池的后部运动；
熔池的表面上，液态金属由熔池的后部向 中心运动。
2 运动作用： a) 使母材和焊条金属充分混合，形成成分
均匀的焊缝金属。
b) 有利于气体和非金属夹杂物外逸，加速 冶金反应，消除焊接缺陷(如气孔)，提 高焊接质量。
第三节 母材熔化与熔池形态
一、熔池的形成
▪ 熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态 金属部分就是熔池。
▪ 熔池是由熔化的焊条金属与局部熔化的母材金属所组成的。 ▪ 若用非熔化极进行焊接时，熔池仅由局部熔化的母材所组成。
二、熔池形状和尺寸 ：半椭球体
1.宽度、深度和长度ຫໍສະໝຸດ Baidu
◆焊接电流的增加，熔池的最大深度Hmax增大； 熔池的最大宽度Bmax相对减小；
熔池最大存在时间（熔池长度决定）：
tmax
L v
三、熔池的温度
▪ 熔池各处的温度不均匀。 ▪ 熔池前部，母材就不断地熔化 ▪ 熔池中部电弧下面熔池的表面
具有最高的温度。 ▪ 熔池后部的温度逐渐降低。 ▪ 低碳钢熔池的平均温度约为
1770±100 ℃。
熔池的温度分布 1-中部 2-前部 3-后部
四、熔池中金属的流动
二、焊缝形状尺寸
焊缝形状一般指焊缝截面形状，以熔深H、熔宽B和余高h表示。 熔深是指母材熔化的深度，熔宽是指两焊趾之间的距离，焊缝余高
是指焊缝截面上两焊趾连线之上的那部分焊缝金属的最大高度。
焊缝成形系数 =B/H 余高系数B/h
三、焊缝金属的熔合比
表征缝截面形状特征参数，局部熔化的母材在焊缝金属中 所占的百分比叫做熔合比
6．焊穿及塌陷
▪ 概念：在焊缝上形成穿 孔，称为焊穿。若液体 金属从焊缝背面漏出凝 成疙瘩，正面下陷，称 为塌陷 。
▪ 影响：焊穿和塌陷均严重破坏焊缝成形，是不 允许存在的焊接缺陷。
▪ 产生原因：电流过大、焊速过慢及坡口间隙过大 等都可能造成上述缺陷。气体保护焊时，保护 气体流量过大也是形成焊穿的原因之一。
为获得良好的焊缝成形，必须根据焊件的材料和厚度、接头形 式、焊缝的空间位置以及工作条件对接头性能及焊缝的尺寸要 求等合理地选择焊件方法和焊接参数。
五、焊缝成形缺陷及产生原因
1．焊缝尺寸不符合要求
▪ 影响：表面高低不平、
波形粗劣、宽度不均匀， 除造成焊缝成形不美观外， 还影响焊缝与母材金属的 结合强度。余高过高，则 易形成应力集中；余高太 低，则不能得到足够的接 头强度。
(3)焊接速度 当其他条件一定，焊接速度提高时，单位长 度焊缝上的热输入及焊丝金属的熔敷量均减小，熔深、 熔宽和余高均会减小，而熔合比几乎不变。从提高焊接 生产率来考虑，焊速越快越好。但要保证合理的焊缝尺 寸，必须在提高焊速的同时，相应地提高焊接电流和电 弧电压。
▪ 2．工艺因素的影响 (1)电流的种类和极性 (2)钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度 (3)电极倾角 (4)焊件倾角 (5)坡口和间隙 (6)保护条件 (7)焊件材料和厚度
Am
AH Am
四、焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响
1. 焊接参数的影响
(1)焊接电流 电流增大，焊缝熔深和余高都增加，而熔宽 则几乎不变或略有增加。焊缝成形系数因熔深增大而碱 小，熔合比也有所增加。
(2)电弧电压 电弧电压即电弧长度增大，焊缝熔宽显著增 加而熔深和余高略有减小，熔合比稍有增加。