4-焊缝成形解析
焊接技术与工程基础知识单选题100道及答案解析
焊接技术与工程基础知识单选题100道及答案解析1. 以下哪种焊接方法属于熔焊？（）A. 电阻点焊B. 摩擦焊C. 电弧焊D. 超声波焊答案：C解析：电弧焊是通过电弧产生的高温使焊件局部熔化，实现连接，属于熔焊。
电阻点焊、摩擦焊和超声波焊都不属于熔焊。
2. 焊接电弧中温度最高的区域是（）A. 阳极区B. 阴极区C. 弧柱区D. 以上都不对答案：C解析：弧柱区的温度最高，可达5000 - 8000K。
3. 焊条药皮的作用不包括（）A. 稳弧B. 脱氧C. 传导电流D. 造渣答案：C解析：焊条药皮主要起到稳弧、脱氧、造渣等作用，传导电流不是其主要作用。
4. 焊接接头中性能最差的区域是（）A. 焊缝区B. 热影响区C. 熔合区D. 母材区答案：C解析：熔合区是焊缝与母材的交界区，化学成分和组织不均匀，性能最差。
5. 气保焊中常用的保护气体是（）A. 氧气B. 氮气C. 氩气D. 二氧化碳答案：C解析：氩气是气保焊中常用的保护气体之一，能有效防止焊缝氧化。
6. 以下哪种材料焊接性较好？（）A. 高碳钢B. 中碳钢C. 低碳钢D. 铸铁答案：C解析：低碳钢的碳含量低，焊接性较好；高碳钢、中碳钢焊接性相对较差，铸铁焊接性很差。
7. 焊接时，焊件在冷却过程中产生的应力是（）A. 残余应力B. 工作应力C. 初应力D. 热应力答案：A解析：焊件冷却后残留的应力称为残余应力。
8. 手工电弧焊时，电弧电压主要取决于（）A. 焊接电流B. 焊条直径C. 电弧长度D. 焊件厚度答案：C解析：电弧电压主要取决于电弧长度。
9. 焊接电流增大时，焊缝的（）会增大。
A. 宽度B. 余高C. 熔深D. 以上都是答案：D解析：焊接电流增大，焊缝的宽度、余高和熔深都会增大。
10. 埋弧焊不适合焊接（）A. 长直焊缝B. 环焊缝C. 薄板D. 厚板答案：C解析：埋弧焊不适合焊接薄板，因为其热输入较大。
11. 以下哪种缺陷属于焊缝表面缺陷？（）A. 气孔B. 夹渣C. 咬边D. 未焊透答案：C解析：咬边属于焊缝表面缺陷，气孔、夹渣、未焊透属于内部缺陷。
第三章母材熔化与焊缝成形
第三章 母材熔化和焊缝成形熔化焊时，被焊金属（母材）和填充金属在热源作用下熔融在一起，并形成具有一定几何形状的液体金属叫熔池，冷却凝固后则称谓焊缝。
焊缝成形的好坏是衡量焊接质量的主要指标之一。
本章将讨论在电弧热和力作用下母材的熔化、熔池和焊缝的形成、对接接头焊缝成形的基本规律及对焊缝成形的控制。
第一节 焊缝和熔池的形状及尺寸焊接接头的形式很多，不同的接头形式其焊缝形状亦有所不同。
一、 焊缝形状尺寸及其影响焊缝的形状通常是指熔化焊缝区横截、熔宽面和余高来表的形状，一般以熔深H 、熔宽B 和余高a 来表示，如图3-1所示。
其中熔深是对接接头焊缝最重要的尺寸，它直接影响到接头的承载能力。
熔宽和余高则应与熔深具有恰当的比例，因而采用焊缝成形系数(/)B H φφ=和余高系数(/)B a ψψ=来表征焊缝的成形特点。
焊缝成形系数φ的大小影响到熔池中气体逸出的难易、熔池的结晶方向、焊缝中心偏析的严重程度等。
φ的大小要受到焊接方法及材料对焊缝产生裂纹和气孔的敏感性，即熔池合理冶金条件的制约。
一般而言，对于裂纹和气孔敏感的材料，其焊缝的φ值应取大一些。
此外，φ值的大小还受到电弧功率密度的限制。
对于常用的电弧焊方法，焊缝的φ值一般取1.3～2 。
堆焊时为了保证堆焊层材料的成分和高的生产率，要求熔深浅，焊缝宽度大，此时φ值可达10左右。
焊缝余高可避免熔池金属凝固收缩时形成缺陷，也可增加焊缝截面，提高结构承受静载荷能力。
但余高太大将引起应力集中，从而降低承受动载荷能力，因此要限制余高的尺寸。
通常对接接头的余高应控制在3mm 以下，或者余高系数ψ大于4～8。
对重要的承受动载荷的结构，焊后应将余高去除。
理想的角焊缝表面最好是凹形的（图3-1），对对于重要结构，可在焊后除去余高，磨成凹形。
焊缝的熔深、熔宽和余高确定后，基本确定了焊缝横截面的轮廓。
焊缝准确的横截面形状及面积可由焊缝断面的粗晶腐蚀确定，从而可确定母材金属在焊缝中所占的比例，即焊缝的熔合比。
焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响
焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响规律一、焊接参数对焊缝成形的影响1、焊接电流对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，随着电弧焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。
其原因如下：1）随着电弧焊焊接电流增加，作用在焊件上的电弧力增加，电弧对焊件的热输入增加，热源位置下移，有利于热量向熔池深度方向传导，使熔深增大。
熔深与焊接电流近似成正比关系，即焊缝熔深H约等于K m×I。
式中Km为熔深系数（焊接电流增加100A导致焊缝熔深增加的毫米数），它与电弧焊的方法、焊丝直径、电流种类等有关见表1-1。
2）电弧焊的焊芯或焊丝的熔化速度与焊接电流成正比。
由于电弧焊的焊接电流增加导致焊丝熔化速度增加，焊丝熔化量近似成正比的增多，而熔宽增加较少，所以焊缝余高增大。
3）焊接电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度增大，电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽的增加量较小。
气体保护熔化极氩弧焊时，焊接电流增加，焊缝熔深增加。
若焊接电流过大、电流密度过高时，容易出现指状熔深，尤其焊铝时较明显。
2.电弧电压对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加，焊件输入的热量有所增加。
但是电弧电压增加是通过增加电弧长来实现的，电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加，输入焊件的能量密度减小，因此熔深略有减小而熔深增大。
同时，由于焊接电流不变，焊丝的熔化量基本不变，使得焊缝余高减小。
各种电弧焊方法，俄日了得到合适的焊缝成形，即保持合适的焊缝成形系数φ，在增大焊接电流的同时要适当提高电弧电压，要求电弧电压与焊接电流具有适当的匹配关系。
这点在熔化极电弧焊中最为常见。
3.焊接速度对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，提高焊接速度会导致焊接热输入减小，从而焊缝熔宽和熔深都减小。
由于单位长度焊缝上的焊丝金属熔敷量与焊接速度成反比，所以也导致焊缝余高减小。
焊接速度是评价焊接生产率的一项重要指标，为了提高焊接生产率，应该提高焊接速度。
焊缝基本知识
焊缝基本常识一、焊接接头及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，示于图1。
其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。
二、焊缝坡口基本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。
三、坡口几何尺寸的参数及作用1）坡口面，焊件上所开坡口的表面称为坡口面，见图3。
2）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。
3）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。
4）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。
5）根部半径，U形坡口底部的半径称为根部半径。
摆焊参数对焊缝成形的影响分析
摆焊参数对焊缝成形的影响分析摆焊参数对焊缝成形的影响分析侯仰强王天琪李亮玉李天旭刘晓辉(天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室,天津 300387) 摘要：采用摆焊工艺对3 mm厚的普通低碳钢进行了焊接，并对摆焊参数的改变对焊缝成形的影响进行了研究，在此基础上设计并实施了3组不同焊缝宽度的宽焊缝焊接试验。
结果表明，摆动模式对焊缝形状的影响不明显，随着周期摆动长度的增大，焊缝在水平方向上的间隙逐渐增大，适当增大周期摆动宽度可增大焊缝宽度，摆动停顿距离应控制在4 mm以内，否则会出现焊缝塌陷现象。
所设计的3组宽焊缝焊接参数，其焊缝成形良好，未见焊缝塌陷、层间未熔合和咬边现象发生，满足宽焊缝焊接要求。
关键词：宽焊缝摆焊焊缝形状焊接参数0 序言随着交通运输、石油产业的迅猛发展，在一些汽车、石油管道的焊接加工中，存在着宽焊缝焊接的问题[1-2]。
传统的解决方法是依靠焊工在进行焊接操作时，以一定的周期、一定的摆动轨迹进行摆动焊接，典型的摆动轨迹有月形、栗形、三角形等[3-4]。
通过摆动操作，除了能够防止产生咬边、焊瘤、夹渣等焊缝缺陷外，还对进行横焊、立焊、仰焊及单面焊双面成形有良好的作用[5-6]。
目前，焊接摆动器可以实现摆焊的功能；另一方面弧焊机器人逐渐得到普及，特别是近十几年来由于世界范围内经济的高速发展，市场的激烈竞争使那些用于大中批量生产的焊接自动化专机已不能适应小规模、多品种的生产模式，逐渐被具有柔性的焊接机器人代替，焊接已成为工业机器人应用最大的领域之一[7-8]。
因此，为了满足焊接工艺对焊缝宽度控制的要求，提高焊缝层间及表面的焊接质量，减少焊接缺陷的产生，保证焊接质量和提高焊接效率。
要求焊接机器人除了能够直线焊接外，还应具有摆焊的功能[9]。
经过近几年的研发，一些著名的电焊机生产厂家，如福尼斯、威特力、东升焊机等，已经开发出了多种能够实现摆焊功能的电焊机及自动焊接设备，配合弧焊机器人末端执行器的摆动，能够实现宽焊缝摆焊的焊接要求[10-11]。
46-通过焊口成型分析电流、电压、焊接速度对焊缝形貌的影响
通过焊口成型分析电流、电压、焊接速度对焊缝形貌的影响管道工程二处刘渊焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数(例如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)的总称叫焊接工艺参数。
所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦尔／厘米或焦尔／毫米(J／cm或J／mm)，亦称热输入。
线能量的计算公式为：式中Q——线能量，J／cm或J／mm；I——焊接电流，A；U——电弧电压，V；V——焊接速度，cm／s或mm／s(一)焊接电流当其它条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变(或略有增加)，见图1—29这是熔化极气体保护电弧焊的理论结果。
分析这些现象的原因是：(1)焊接电流增加时，电弧的热量增加，因此熔池体积和弧坑深度都随电流而增加，所以冷却下来后，焊缝厚度就增加。
(2)焊接电流增加时，焊丝的熔化量也增加，因此焊缝的余高也随之增加。
(3)焊接电流增加时，一方面是电弧截面略有增加，导致熔宽增加；另一方面是电流增加促使弧坑深度增加。
由于电压没有改变，所以弧长也不变，导致电弧潜入熔池，使电弧摆动范围缩小，则就促使熔宽减少。
由于两者共同的作用，所以实际上熔宽几乎保持不变。
图1—29 焊接电流对焊缝形状的影响H—焊缝厚度B—焊缝宽度d—余高I—焊接电流(二)电弧电压当其它条件不变时，电弧电压增长，焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有减少，见图1—30。
这是因为电弧电压增加意味着电弧K度的增加，因此电弧摆动范围扩大而导致焊缝宽度增加。
其次，弧长增加后，电弧的热量损失加大，所以用来熔化母材和焊丝的热量减少，相应焊缝厚度和余高就略有减小。
图1—30 电弧电压对焊缝形状的影响由此可见，电流是决定焊缝厚度的主要因素，而电压则是影响焊缝宽度的主要因素。
因此，为得到良好的焊缝形状，即得到符合要求的焊缝成形系数，这两个因素是互相制约的，即一定的电流要配合一定的电压，不应该将一个参数在大范围内任意变动。
4-1 焊接成形技术
目录
第一节 焊条电弧焊 第二节 其它常用焊接方法 第三节 常用金属材料的熔焊特点 第四节 焊件的选材和结构工艺性
第一节 焊条电弧焊
一、焊接电弧和焊接冶金过程 1．焊接电弧 定义：焊接时母材和焊条之间的气体介质被电 离而产生的强烈的连续、持久放电现象。 电子流由阴极→阳极。
c.冶金条件差：①O、H、N等气体分子易与熔池中 的Fe、Mn、Si等有益元素发生化学反应，造成合 金元素的烧损,使焊缝塑性和韧性显著下降。
②空气中的水分、油、锈等，高温分 解出氢原子融入液态金属，使焊缝中 H↑，产生“氢脆”，从而引起冷裂纹 和形成气孔。
③由于冷却较快，熔入高温气体和杂 质来不及析出，易于形成气孔和夹渣。
Ⅰ 2
1Ⅱ Ⅲ
焊接顺序合理
Ⅰ 1
2Ⅱ AⅢ
焊接顺序不合理
2）合理选择焊接顺序
②.当焊缝较长时，可采用分段退焊法或跳焊法等进行 焊接，使温度分布较均匀，减少焊接应力和变形。
总焊接方向
12 3 4 5 6
分段逆焊法
总焊接方向
13 5 24 6
分段跳焊法
2）合理选择焊接顺序
③.若焊件具有对称布置的焊缝，应采用对 称焊接的顺序。
P 压头
支撑 L
机械矫正法
焊接变形的矫正
火焰矫正法：利用火焰对焊 件的某些部位进行局部加热， 冷却后焊件上部沿纵向产生 较大的塑性变形，来抵消构 件在该部分已产生的变形， 从而使焊件得以矫正。
加热位置、加热温度、加热 面积的选择需有经验可考。
加热区
上拱
图4-6 火焰矫正法
四、电焊条
1．电焊条的分类和型号 组成：一般电弧焊所使用的电焊条由焊芯
5第三篇焊接成形工艺
J422 ——牌号（焊接行业中焊条代号）
药皮类型、电流种类、 1-5酸性、6、7碱性 抗拉强度 420MPa 结构钢焊条。
注意：
• 焊条型号是国家标准中的焊条代号；焊条牌号是焊 接行业的焊条代号，注意型号和牌号的对应关系。
• 按熔渣性质，焊条可分为两类： ➢ 酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物较多，适于各
5第三篇焊接成形工艺
第一章 回归分析的性质
焊接成型
• 焊接的实质 通过加热或加压等手段，使分离的两 部分金属借助于金属间原子的粘结与扩散作用， 使分离的金属材料牢固地连接起来，成为不可拆 卸的连接方式。
• 焊接特点 • 1）能化大为小，拼小为大：把大型复杂的机器零
部件，分解为简单的小零部件来准备毛坯，然后 再用焊接的方法把它们连接起来，这样可简化锻 造或锻压工艺，还可以解决铸锻能力的不足。
小，变形较小，焊缝致密无渣壳，成形美观。 • ③ 适用性广—可以焊接几乎所有的金属，特
别适于焊接易氧化材料。 • ④明弧可见，操作方便，可以全位置焊接。
•氩弧焊与熔渣保护焊相比的缺点
• ① 氩气成本高，设备比较复杂。 • ② 只能在室内进行焊接—以防保护气体被
破坏。 • 氩弧焊主要用于焊接铝、镁、钛及其合金，
• ④ 焊前预热，可减小温差，减少焊接应力 较为效。
• ⑤ 采用小能量焊接方法，或焊后立即捶击。 • ⑥ 需较彻底地消除焊接应力时，焊后去应
力退火。
• ⑦ 采用水压试验或振动法消除焊接应力。
（七）焊接变形
• 焊接变形：由焊接应力引起的变形。 • 变形种类： • 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪变形
• 3）熔化金属与空气接触，产生氧化物，使钢中合金元素 C、Si、Mn烧蚀，氮、氢在高温下溶解于液态金属，产生 氮化物增加焊缝脆性，氢的溶入会引起氢脆化—空气在高 温电弧作用下分解出原子状态的氧、氮、氢。
母材的熔化与焊缝的成形
堆焊φ=10要求熔深深浅,焊缝宽熔大
2、余高a
有利一面:①避免熔池金属凝固收缩时形成缺陷;
②↑焊缝的截面积-提高承载能力;
有害一面:③↑应力集中;
④↓疲劳寿命.
H、B、a确定之后基本上确定了焊缝截面轮廓,但不能确定形状.
3、熔合比:确定了母材金属在焊缝中横截面与焊缝横截面之比
(2)焊剂的密度↓堆积高度↓- H↓C↑B↑;
(3)熔渣的粘度↑熔点↑-焊缝表面将形成压坑，成形变差
2、保护气体:成份将影响电弧的极区压降和弧柱的电位梯度;
原因:导热系数↑-弧柱导电截面↓-动压力及比热流发生变化
P85图3-20保护气体的成份对焊缝成形的影响.
第四节焊缝成形缺陷及缺陷形成的原因
电弧焊时的气孔,裂纹和夹渣等缺陷虽然和焊缝的成形有关,但主要是冶金因素的因素,这里不再讨论.常见的成形缺陷有未焊透、未焊合、烧穿、咬边、焊瘤等缺陷.原因:坡口尺寸不合适,规范选择不当,焊缝未对准焊缝沿.
2、空间位置施焊,由于重力不利,应限熔池的尺寸和强制成形:如电气立焊及电渣焊时.
第二节熔池受到的力及熔池尺寸的影响因素
前面只讨论了热的影响,实际上还受到各种力的影响.在焊接电弧的作用下,熔池表面凹陷液态金属被排向尾部,使熔池尾部液面高出工件表面,凝固后形成余高.力还使熔池也产生流动,从而使焊缝各处的成份比较一致,同时将影响到熔池的形状和焊缝的成形.
r=Fm/(Fm+FH)
Fm-母材金属在焊缝截面中所占的面积
FH-填充金属在焊缝截面中所占的面积
※:坡口及熔池形状改变,r将发生变化
r的影响:
①可调整焊缝的化学成份;
②↓裂纹的敏感性.坡口形状对r的影响,改变坡口形状
母材的熔化和焊缝成形
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1. 焊接温度场的解析计算
第三章 母材的熔化和焊缝成形
利用焊接温度场解析法求解熔池的形状和尺 寸的基本思路是：由于影响焊件实际温度场的因 素很多，为了使问题简化，首先作一些假设，然 后利用热传导微分方程式进行求解。 热传导微分方程式如下：
2 2 2 ( 2 2 2 ) a 2 t c x y z
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焊件上温度分布不均匀
第三章 母材的熔化和焊缝成形
•熔池：形成，移动
熔池内温度分布不均匀
•熔池前部的固体母材 金属急剧升温并不断被 熔化形成液体金属 •熔池尾部的液体金属 温度降低，不断凝固形 成焊缝
图3-1 熔池内沿焊缝纵向轴线上的温度分布示意图 1－熔池前部 2－熔池尾部
焊缝是由熔池凝固而成的，熔池 的形状将决定焊缝的形状。
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3.1.2 焊缝形状尺寸
第三章 母材的熔化和焊缝成形
焊缝的形状一般是指焊缝横截面的形状，通常用 焊缝熔深H、焊缝熔宽B和焊缝余高h来描述。 •焊缝熔深H是指母材熔化的深度；影响承载能力 •焊缝熔宽B是两焊趾之间的距离； •焊缝余高h是焊缝横截面上焊趾连线之上的那部分焊 缝金属的最大高度。0～3mm •焊缝成形系数φ（φ＝B/H）：一般1.3～2，堆焊可10 •余高系数Ψ（Ψ＝B/h）：4～8
熔焊工艺及设备
第三章 母材的熔化和焊缝成形
3.2.2 焊接温度场的解析计算
所谓焊接温度场是指焊接过程中某一瞬间 焊接接头上各点的温度分布状态，通常用等 温线或等温面来表示。 为了了解熔池形状与焊接电弧热之间的关系， 人们试图利用焊接温度场解析法求出熔池的 形状和尺寸。
4-焊缝成形
SGM
焊接工艺参数对焊缝尺寸的影响
保护气体（如 Ar、He、N2、CO2 等）的成分也 影响电弧的极区压降和弧柱的电位梯度。导热 系数大的气体和高温分解的多原子气体，使弧 柱导电截面减小，电弧的动压力和比热流分布 等不同，这些都影响到焊缝的成形。
SGM
焊接工艺参数对焊缝尺寸的影响
为了获得良好的焊缝成形，需要根据工件材 料和厚度、接头型式和焊缝空间位置，以及 工作条件对接头性能和焊缝尺寸的要求等， 选择适宜的焊接方法和焊接规范。否则，就 可能出现成形缺陷。
SGM
焊接工艺参数对焊缝尺寸的影响
上坡焊时，重力有助于熔池金属排向熔池 尾部，因而熔深大，熔宽窄，余高大。上 坡角度 612时，余高过大，且两侧 易产生咬边。在焊接结构中，焊缝常处于 不同空间位置，焊接时重力对熔池金属的 影响不同，可能会对焊缝的成形带来不良 影响。
SGM
焊接工艺参数对焊缝尺寸的影响
电流增大后，焊丝熔化量成比例地增多，由于熔宽基本 不变，所以余高增大。
电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度 增大，电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽近乎不变， 焊缝成形系数则由于熔深增大而减小，熔合比亦有所增 大。
SGM
焊接件热输 入有所增大；但同时弧长变大，分布半 径增大，比热流值减小，因此熔深略有 减小而熔宽增大。而余高减小，是因为 熔宽增大，焊丝熔化量却稍有减小。
电弧热损失中包括： 用于加热碳极或钨极、焊条头、焊钳 或导电喷嘴等的热损失； 用于加热和熔化焊条药皮或焊剂的损 失，但不包括熔渣传导给工件的那部分 热量； 电弧热辐射和气流带走的热量损失； 飞溅造成的热损失。
SGM
电弧热对熔池的作用
焊接角度和方向对焊缝成形的影响探析
焊接角度和方向对焊缝成形的影响探析摘要：本文就焊接角度和方向对焊缝成形的影响展开了探讨，以供行业中其他从业者参考。
关键词：焊接方向；焊接角度；焊缝成形;影响1焊缝成形分析焊缝成形就是电弧焊在工作状态下被焊工件影响而形成熔池和焊缝，其中对于厚度比较小的工件一般都是应用单面单道焊或者双面单道焊进行焊接，对于厚度比较大的可以用多层多道焊进行焊接。
在焊接过程中，熔深与接头的承载力有一定的关联，同时在焊缝的裂纹和焊缝中气孔的敏感性可以制约焊缝成形系数的大小，焊条在摆动中幅度的大小应该比焊缝的宽度小，而焊缝的成形离不开熔池的形状，熔池边缘移到焊缝边界的时候，应该马上向另一侧左右摆动，摆动的同时将焊条的位置上移从而形成平滑整洁的焊缝。
只有在焊条摆动中处于合适的摆动节奏和方向才可以加速焊缝外观的成形。
2 焊接方向与角度的基本概念焊接的操作方式一般分为两种，一种是操作者以右手持焊枪，焊接方向为从右到左进行，焊枪的喷嘴位置应与焊接的方向呈钝角(>90°)，这种焊接方式即称为左向焊法;另一种则与之相反，操作者以右手持焊枪时，焊接方向为从左到右进行，焊枪的喷嘴位置应与焊接的方向呈锐角(<90°)，这种焊接方式即称为右向焊法。
如果在焊接中，操作者是以左手持焊枪，则所有操作都与右手相反。
“工作角”的形成就是工作时的焊枪轴线与焊件的表面形成角共同配合所成，如果焊接的方向直线在所在平面之内就可以与其形成的角称为“行走角”。
“行走角”可以分为前倾角(左向焊)与后倾角(右向焊)，而“工作角”则是角焊缝和对接缝的角。
3 焊接方向与角度在焊缝成形中的应用影响焊缝成形的关键因素就是方向与角度的应用，其可以直接影响焊缝成形和气体的保护效果。
在实际焊接中，应该根据实际情况分别运用不同的技术，合理应用左焊法与右焊法。
左焊法与右焊法的具体应用方式:在平焊时，左焊法因熔深浅与焊缝平的优势与薄板可以共同使用，而右焊法会由于大熔深而烧穿薄板，中厚板中可以用保证良好融合的右焊法，而左焊法会由于熔深浅而无法焊透。
焊缝的成形因素
焊缝的成形因素
焊缝成形的因素很多，以下是其中一些重要的因素：
1. 焊接参数：包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等。
这些参数直接影响焊接温度、热输入、冷却速度等，从而影响焊缝成形。
2. 焊接材料：焊接材料的化学成分、物理性质等对焊缝成形也有很大的影响。
例如，焊接材料的热膨胀系数和收缩率将影响焊缝的收缩和变形。
3. 焊接位置和角度：焊接位置和角度也会影响焊缝成形。
例如，下焊和上焊的焊缝形态会有所不同。
4. 外部约束：外部约束对焊缝成形也有很大的影响。
例如，焊接板材的夹持力、支撑力等将影响焊缝的形态。
5. 焊接工艺：不同的焊接工艺对焊缝成形也会有所影响，例如，手工电弧焊和自动化焊接的焊缝形态会有所不同。
这些因素都需要考虑到，才能得到满意的焊缝成形效果。
焊接工艺解析
焊接工艺解析内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.一、焊接接头的种类及接头型式焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不一致，其接头型式及坡口形式也不一致。
焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。
(一)对接接头两件表面构成大于或者等于135°，小于或者等于180°夹角的接头，叫做对接接头。
在各类焊接结构中它是使用最多的一种接头型式。
钢板厚度在6mm下列，除重要结构外，通常不开坡口。
厚度不一致的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—2规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1—8所示的单面或者双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。
(二)角接接头两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1—9。
这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。
(三)T形接头一件之端面与另一件表面构成直角或者近似直角的接头，叫做T形接头，见图1—10。
(四)搭接接头两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—11。
搭接接头根据其结构形式与对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊与长孔内角焊三种形式，见图1—11。
I形坡口的搭接接头，通常用于厚度12mm下列的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。
这种接头用于不重要的结构中。
当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别使用不一致大小与数量的圆孔内塞焊或者长孔内角焊的接头型式。
二、焊缝坡口的基本形式与尺寸(一)坡口形式根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各类坡口形式。
焊接形状特征类型
焊接形状特征类型
常见的焊接形状特征类型有：凸焊道、扁焊道、平焊道和角焊道。
1. 凸焊道：焊接后形成的焊缝凸出在工件表面，形成一种凸起形状。
通常用于对焊缝的机械性能、密封性和外观要求较高的情况。
适用于压力容器、管道和液压设备等领域。
2. 扁焊道：焊缝凹陷在工件表面，形成一种扁平形状。
适用于焊接较薄的工件，在焊接过程中可以实现更好的热控制和焊接效果。
主要用于焊接薄板材和薄壁管道等需要减小变形和残余应力的情况。
3. 平焊道：焊缝与工件表面平齐，形成一种平面形状。
常用于对焊缝外观和平整度要求较高的情况。
可以提供良好的外观效果和结构连接，适用于装饰性焊接和需要精确加工尺寸的工件焊接。
4. 角焊道：焊缝形成的一种凹陷成角度形状的焊道。
焊缝成形系数为焊缝熔宽与熔深之比。
焊缝成形系数为焊缝熔宽与熔深之比。
焊缝成形系数是衡量焊接质量的重要指标之一。
它是焊缝熔宽与熔深之比，并能反映出焊缝的形状和尺寸。
在这篇文章中，我将为您详细介绍焊缝成形系数的定义、计算方法以及其在焊接工程中的应用。
读者将会逐步了解到焊缝成形系数的意义和实际应用价值。
首先，让我们来探讨焊缝成形系数的定义。
焊缝成形系数是指焊缝熔宽与熔深之比。
焊缝熔宽指的是焊缝中熔化金属的宽度，而熔深则是焊缝中熔化金属的深度。
通过计算这两个参数的比值，我们可以得到焊缝成形系数。
这个系数越接近1，表示焊缝的熔宽和熔深接近，说明焊缝形状较好，质量较高；而系数越小于1，则表示焊缝的熔宽较小，熔深较大，造成焊缝形状不规则，质量较差。
那么，我们如何计算焊缝成形系数呢？在实际中，焊缝成形系数通常由以下公式来计算：焊缝成形系数= 焊缝熔宽/ 焊缝熔深其中，焊缝熔宽可以通过焊缝截面的测量得到。
这种测量可以使用一些现代化的工具，如放大镜、显微镜等。
而焊缝的熔深则可以通过焊缝的截面形貌来评估。
例如，我们可以通过金相显微镜观察焊缝截面，确定焊缝的熔深。
在实际操作中，我们也可以使用一些非破坏性检测方法，如超声波检测、X射线检测等，来测量焊缝的熔深。
通过测量得到的焊缝熔宽和熔深，我们就能够计算焊缝成形系数，进而评估焊接质量。
接下来，让我们探讨焊缝成形系数在焊接工程中的应用。
焊缝成形系数是评估焊接质量的重要指标之一。
通过测量和计算焊缝成形系数，我们能够了解焊缝的形状和尺寸是否符合要求。
如果焊缝成形系数接近1，表示焊接质量较好，焊缝形状规整，没有明显的缺陷。
相反，如果焊缝成形系数远离1，表明焊缝质量可能存在问题，需要进一步的检测和分析。
焊缝成形系数的测量和评估对于焊接工程的质量控制至关重要。
首先，它可以用来判断焊接接头是否满足设计要求。
对于某些特殊材料和工件，焊缝成形系数的要求可能会有详细的规定。
比如，对于一些高强度钢材的焊接接头，焊缝成形系数要求较高，以确保焊接接头的强度和可靠性。
自动电弧焊焊缝成形有波浪现象的一种解释
自动电弧焊焊缝成形有波浪现象的一种解释摘要焊接机械手焊后焊缝成形有波浪一直是自动电弧焊焊接领域的一大难题，本文就焊缝成形有波浪的危害性及出现的原因进行分析，并对焊丝、送丝机构、焊接参数、焊枪角度、保护气体等影响因素进行实验对比得出结论，对整改后的效果进行表述，并提出几点建议。
关键词焊接机械手熔宽焊丝弹性变形焊枪角度焊缝成形有波浪1 引言在国家拉动内需、加快铁路发展的大背景下，国内高速动车组焊接技术得到了快速发展。
秉承着“接轨世界，牵引未来”的理念，为了满足国内外客户的质量要求，在生产和制造过程中不仅要注重产品质量，更要向着焊接批量化艺术化的道路发展。
在满足转向架焊接质量的前提下，还要使转向架焊缝有较高的外观质量——焊缝成形美观。
例如：对于转向架侧梁这种大型构件外部焊缝的焊接，采用比传统手工焊具有电弧稳、焊缝成形好、没有人力疲劳等优势的焊接机器人自动电弧焊，大大提高了生产效率和焊缝外观质量。
但是，采用自动电弧焊焊后焊缝成形偶尔会有波浪出现（如图1），这种现象会使焊缝产生咬边、未填满、未熔合等缺陷，这些缺陷会使母材金属的有效面积减少，减弱焊接接头的强度使焊接接头力学性能降低，同时在缺陷处容易引起应力集中，承载后有可能产生裂纹，甚至引起结构破坏，严重影响了产品的性能和焊接质量。
在客户参观验收时这样的产品不仅有损我公司的形象，还会使我公司的焊接技术水平受到质疑。
那么如何解决和防范这种质量问题的产生呢？2 分析讨论为什么焊缝成形会有波浪产生呢？这就涉及到一个“熔宽”的问题。
焊接过程中焊缝熔池的熔解幅度不均匀是导致焊后焊缝成形有波浪的直接原因。
那么影响“熔宽”的因素有哪些，又是怎样产生的呢？2.1 影响熔宽的因素有可能影响熔池“熔宽”的因素有：（1）焊丝的缠绕状态（2）送丝机构的送丝状况（3）焊接参数的变化（4）焊枪角度的影响（5）保护气体中的气体比例2.2 焊丝状态的影响在应用同种材质焊丝的情况下，我们以常用的桶装焊丝与盘装焊丝作比较，发现桶装焊丝焊后焊缝成形出现波浪的几率要大，而且焊缝波浪的形态较盘装焊丝严重。
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formation of weld
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焊缝成形
弧焊过程中，被焊工件上形成熔池和焊缝。 厚度较小的工件，通常用单面单道焊或双面 单道焊。 厚度较大的可用多层多道焊。
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焊缝成形
焊缝成形系数 B/H，余高系数 B/a，熔合比 Fm/(Fm+FH)
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焊缝成形
对接接头焊缝的最重要尺寸是熔深H， 它直接影响到接头的承载能力。 另一重要尺寸是焊缝宽度B。 B 与H之比是焊缝成形系数 = B/H，其 值大小会影响到熔池中气体逸出的难易、 熔池的结晶方向、焊缝中心偏析程度等。
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电弧热对熔池的作用
不同的焊接条件热损失大小不同，因而 η 值也不同。如深坡口窄间隙焊时热效 率比在平板上堆焊时高。电弧拉长时， 辐射和对流的热损失增大，因而η 减小。
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电弧热对熔池的作用
有了 η 值就可求出 q（或者用量热法测 定），有了 q 可以利用热计算公式来近 似地分析工件上温度分布及熔池形状尺 寸。 由计算可得，熔池尾部的长度l2与q成正 比，与热源移动速度v无关。熔池前部的 长度l1虽随q增大而增大但非正比的关系， 与热源移动速度则成反比关系。当v大时， 熔池长度近似等于熔池的尾部长度。熔 池宽度 B 和熔池深度 H 近似地与 q1/2 成正 比关系，与v 1/2成反比的关系。
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焊接工艺参数对焊缝尺寸的影响
焊接电流、电弧电压和焊接速度是决定焊缝 尺寸的主要能量参数。
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焊接工艺参数对焊缝尺寸的影响
焊接电流增大时（其它条件不变）， 焊缝的熔深和余高都会增大，而熔宽 变化不大（或略为增大）。
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焊接工艺参数对焊缝尺寸的影响
电流增大，工件所受电弧力和热输入均增大，热源位置 下移，导致熔深增加。熔深与焊接电流近乎成正比关系： H＝KmI 熔深系数Km与弧焊方法、焊丝直径、电流种类 等有关。
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熔池与焊缝成形
母材金属和焊丝金属在电弧作用下被熔化 而且混合在一起形成熔池，电弧正下方的 熔池金属在电弧力的作用下克服重力和表 面张力被排向熔池尾部。随着电弧前移， 熔池尾部金属冷却并结晶形成焊缝。 焊缝的形状决定于熔池的形状，熔池的形 状又与接头的型式和空间位置、坡口和间 隙的形状尺寸、母材边缘和焊丝金属的熔 化情况、熔滴的过渡方式（熔滴金属对熔 池冲击力的大小）等有关。
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焊缝成形
焊缝成形系数的大小要受熔池的合理冶金条 件（焊缝产生裂纹和气孔的敏感性）的制约。 埋弧焊的焊缝成形系数一般要求大于1.25。 堆焊时，为了保证堆焊层材料的成分和生产 率，要求熔深浅、宽度大，成形系数可达到 10。
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焊缝成形
焊缝的另一个尺寸是余高 a 。余高可避免熔 池金属凝固收缩时形成缺陷，也可增大焊缝 截面从而提高承受静载荷能力。 余高过大将引起应力集中，因此要限制余高 的尺寸。通常，对接接头的 a = 0-3 mm或者 余高系数 B/a 大于4-8。当焊件接头的疲劳寿 命是所考虑的主要问题时，焊后应将余高去 除。理想的角焊缝表面最好是凹形的，可在 焊后磨成。
电流增大后，焊丝熔化量成比例地增多，由于熔宽基本 不变，所以余高增大。
电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度 增大，电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽近乎不变， 焊缝成形系数则由于熔深增大而减小，熔合比亦有所增 大。
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焊接工艺参数对焊缝尺寸的影响
弧压增加后，电弧功率加大，工件热输 入有所增大；但同时弧长变大，分布半 径增大，比热流值减小，因此熔深略有 减小而熔宽增大。而余高减小，是因为 熔宽增大，焊丝熔化量却稍有减小。
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电弧热对熔池的作用
电弧的热量使工件受热熔化，但输入工件的只是 电弧热量中的一部分。一般可用下列简化公式计 算电弧对工件的热输入 q = 0.24ηUI。
电弧加热工件热效率η = 工件热输入 / 电弧热功率 = (电弧热功率电弧热损失的总合) / 电弧SGM
电弧热对熔池的作用
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力对熔池尺寸的影响
熔池受到各种力的作用，包括电弧的静压力和动 压力、熔滴金属对熔池的冲击力、熔池金属的重 力、熔池金属的表面张力、熔池金属所受电磁力 等。 在焊接电弧的作用下熔池表面凹陷，液态金属被 排向熔池尾部，使熔池尾部的液面高出工件表面， 凝固后高出部分成为焊缝的余高。 力还使熔池金属产生流动。熔池金属的流动使熔 化了的焊丝金属和母材金属混合均匀，从而使焊 缝各处的成分比较一致。金属的流动产生了熔池 内部的对流换热。金属的流动也必然影响到熔池 形状和焊缝成形。
电弧热损失中包括： 用于加热碳极或钨极、焊条头、焊钳 或导电喷嘴等的热损失； 用于加热和熔化焊条药皮或焊剂的损 失，但不包括熔渣传导给工件的那部分 热量； 电弧热辐射和气流带走的热量损失； 飞溅造成的热损失。
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电弧热对熔池的作用
熔化极电弧焊时电极所吸收的热量可由 熔滴带至工件，故熔化极电弧焊的热效 率比非熔化极的高。非熔化极电弧焊时 钨极的伸出长度、直径和钨极尖角的大 小等都会影响到电极上热损失的大小。 埋弧焊时电弧空间被液态的渣膜所包围， 电弧辐射、气流和飞溅等造成的热损失 很小，因而埋弧焊的工件加热效率最高。
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焊缝成形
为了确定焊缝横截面的轮廓形状，定义熔 合比 为母材金属在焊缝中的横截面面积 与焊缝横截面面积之比 = Fm / (Fm + FH )
坡口和熔池形状改变时，熔合比都将发生 变化。在碳钢、合金钢和有色金属的电弧 焊接中，可通过改变熔合比的大小，调整 焊缝的化学成分，降低裂纹的敏感性，提 高焊缝的机械性能。
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熔池与焊缝成形
平焊位置时熔池处于最稳定的位置，容易得到成 形良好的焊缝，在生产中常通过变位机等装置使 接头处于水平或船形位置进行焊接。在空间位置 焊接时，由于重力的作用有使熔池金属下淌的趋 势，因此要限制熔池的尺寸或采取特殊措施控制 焊缝的成形。 焊接工艺方法和规范参数不同，则熔池的体积和 熔池的长度等都不同。当坡口和间隙、焊接规范 参数等不合适时，除了可能产生裂纹和气孔等缺 陷外，还可能产生焊缝成形方面的缺陷。