焊接工藝基礎知識

1、第四節(jié)焊接工藝基礎知識一、焊接接頭的種類及接頭型式焊接中，由于焊件的厚度、結構及使用條件的不同，其接頭型式及坡口形式也不同。焊接接頭型式有：對接接頭、T形接頭、角接接頭及搭接接頭等。（一一 ）對接接頭兩件表面構成大于或等于 135°,小于或等于180°夾角的接頭，叫做對接接頭。在各 種焊接結構中它是采用最多的一種接頭型式。鋼板厚度在6mm以下，除重要結構外，一般不開坡口。厚度不同的鋼板對接的兩板厚度差（5 5 1）不超過表1 2規(guī)定時，則焊縫坡口的基本形式與尺寸按較厚板的尺寸數(shù)據(jù)來選?。环駝t，應在厚板上作出如圖18所示的單面或雙面削?。黄湎鞅￠L度 L > 3（ 5 5

2、 1）。（a）單面削薄,（b）雙面削薄表1-2較溥板厚度51W 25>59>9 12>12允許厚度差（5 5 1）1234（一二 ）角接接頭夾角的接頭，叫做角接接頭，見圖1 9。這兩焊件端面間構成大于 30 °、小于135 種接頭受力狀況不太好，常用于不重要的結構中。（>圖1 9（a）I形坡口；（b）帶鈍邊單邊V形坡口角接接頭（三）T形接頭一件之端面與另一件表面構成直角或近似直角的接頭，叫做T形接頭，見圖1 10。圖1 10 T形接頭（四）搭接接頭兩件部分重疊構成的接頭叫搭接接頭，見圖111。(b)! 1 11搭接接頭(b)圓孔內塞焊；(C)長孔內角焊搭接接頭

3、根據(jù)其結構形式和對強度的要求，分為不開坡口、圓孔內塞焊和長孔內角焊三種形式，見圖1 11。I形坡口的搭接接頭， 一般用于厚度12mm以下的鋼板，其重疊部分2(3 1+ § 2),雙面 焊接。這種接頭用于不重要的結構中。當遇到重疊部分的面積較大時，可根據(jù)板厚及強度要求，分別采用不同大小和數(shù)量的圓 孔內塞焊或長孔內角焊的接頭型式。二、焊縫坡口的基本形式與尺寸(一)坡口形式根據(jù)坡口的形狀，坡口分成 I形(不開坡口)、V形、丫形、雙丫形、U形、雙U形、單 邊V形、雙單邊丫形、J形等各種坡口形式。V形和丫形坡口的加工和施焊方便 (不必翻轉焊件)，但焊后容易產生角變形。雙丫形坡口是在 V形坡口的

4、基礎上發(fā)展的。當焊件厚度增大時， 采用雙丫形代替V形坡口，在同樣厚度下，可減少焊縫金屬量約1/2，并且可對稱施焊，焊后的殘余變形較小。缺點是焊接過程中要翻轉焊件，在筒形焊件的內部施焊，使勞動條件變差。U形坡口的填充金屬量在焊件厚度相同的條件下比V形坡口小得多，但這種坡口的加工較復雜。(二 )坡口的幾何尺寸(1) 坡口面待焊件上的坡口表面叫坡口面。(2) 坡口面角度和坡口角度待加工坡口的端面與坡口面之間的夾角叫坡口面角度，兩坡口面之間的夾角叫坡口角度，見圖112。見圖1 12。其作用在于打(3) 根部間隙 焊前在接頭根部之間預留的空隙叫根部間隙， 底焊時能保證根部焊透。根部間隙又叫裝配間隙。見圖

5、1 12。鈍鈍邊 焊件開坡口時，沿焊件接頭坡口根部的端面直邊部分叫鈍邊， 邊的作用是防止根部燒穿。(5)根部半徑 在J形、U形坡口底部的圓角半徑叫根部半徑(見圖1 12)。它的作用是增大坡口根部的空間，以便焊透根部。坡口的幾何尺寸三、焊接位置種類根據(jù)GB /T3375 94焊接術語的規(guī)定，焊接位置，即熔焊時，焊件接縫所處的空 間位置，可用焊縫傾角和焊縫轉角來表示。有平焊、立焊、橫焊和仰焊位置等。1 13。焊縫傾角，即焊縫軸線與水平面之間的夾角，見圖坤曲圖113焊縫傾角焊縫轉角，即焊縫中心線(焊根和蓋面層中心連線)和水平參照面 丫軸的夾角，見圖1 14。護 1 1V*圖114焊縫轉角(1) 平焊

6、位置焊縫傾角0°，焊縫轉角90°的焊接位置，見圖1 15(a)。m<n圖1 15各種焊接位置（a）平焊 （b）橫焊 （C）立焊（d）仰焊（e）平角焊仰角焊見圖 1 15(b)。1 15(c)。1 15(d)。見圖 1 15(e)。1 15(f)。 立焊、（2）橫焊位置焊縫傾角0°, 180 ° ;焊縫轉角0° , 180°的對接位置，（3）立焊位置 焊縫傾角90° （立向上），270° （立向下）的焊接位置，見圖 仰焊位置 對接焊縫傾角0°, 180°轉角270°的焊接位置，如圖

7、 此外，對于角焊位置還規(guī)定了另外兩種焊接位置。（5）平角焊位置角焊縫傾角0°, 180° ;轉角45°, 135°的角焊位置，（6）仰角焊位置 傾角0 °, 180 °轉角225 °, 315 °的角焊位置，見圖 在平焊位置、橫焊位置、立焊位置、仰焊位置進行的焊接分別稱為平焊、橫焊、仰焊。T形、十字形和角接接頭處于平焊位置進行的焊接稱為船形焊。在工程上常用的水平 固定管的焊接，由于在管子360 °的焊接中，有仰焊、立焊、平焊，所以稱全位置焊接。當焊件接縫置于傾斜位置（除平、橫、立、仰焊位置以外）時進行的焊

8、接稱為傾斜焊。四、焊縫形式及形狀尺寸（一 ）焊縫形式焊縫按不同分類方法可分為下列幾種形式：（1）根據(jù)GB/T 3375 94的規(guī)定，按焊縫結合形式，分為對接焊縫、角焊縫、塞焊縫、 槽焊縫和端接焊縫五種：1）對接焊縫：在焊件的坡口面間或一零件的坡口面與另一零件表面間焊接的焊縫，2）角焊縫：沿兩直交或近直交零件的交線所焊接的焊縫。3）端接焊縫：構成端接接頭所形成的焊縫。4）塞焊縫：兩零件相疊，其中一塊開圓孔，在圓孔中焊接兩板所形成的焊縫，只在孔內 焊角焊縫者不稱塞焊。5）槽焊縫：兩板相疊，其中一塊開長孔，在長孔中焊接兩板的焊縫，只焊角焊縫者不稱 槽焊。（2）按施焊時焊縫在空間所處位置分為平焊縫、立

9、焊縫、橫焊縫及仰焊縫四種形式。（3）按焊縫斷續(xù)情況分為連續(xù)焊縫和斷續(xù)焊縫兩種形式。斷續(xù)焊縫又分為交錯式和并列式兩種（圖1 佝，焊縫尺寸除注明焊腳 K外，還注明斷續(xù)焊縫中每一段焊縫的長度 I和間距e,并以符號“ Z”表示交錯式焊縫。圖1 16斷續(xù)角焊縫（a）交錯式（b）并列式（二）焊縫的形狀尺寸焊縫的形狀用一系列幾何尺寸來表示，不同形式的焊縫，其形狀參數(shù)也不一樣。 1焊縫寬度焊縫表面與母材的交界處叫焊趾。焊縫表面兩焊趾之間的距離叫焊縫寬度,如圖1 17。a圖1 17焊縫寬度2.余高超出母材表面焊趾連線上面的那部分焊縫金屬的最大高度叫余高，見圖1 18。在靜載下它有一定的加強作用， 所以它又叫加強

10、高。但在動載或交變載荷下，它非但不起加強作用， 反而因焊趾處應力集中易于促使脆斷。所以余高不能低于母材但也不能過高。手弧焊時的余高值為03mm。圖118 余高1 19。3. 熔深在焊接接頭橫載面上，母材或前道焊縫熔化的深度叫熔深，見圖tcj圖119 熔深（a）對接接頭熔深（b）搭接接頭熔深 （c）T形接頭熔深4. 焊縫厚度在焊縫橫截面中，從焊縫正面到焊縫背面的距離，叫焊縫厚度，見圖1 20。焊縫計算厚度是設計焊縫時使用的焊縫厚度。對接焊縫焊透日寸它等于焊件的厚度；角焊縫時它等于在角焊縫橫截內畫出的最大直角等腰三角形中，從直角的頂點到斜邊的垂線長度，習慣上也稱喉厚，見圖1 20。5. 焊腳角焊縫

11、的橫截面中，從一個直角面上的焊趾到另一個直角面表面的最小距離， 在角焊縫的橫截面中畫出的最大等腰直角三角形中直角邊的長度叫焊腳尺寸，見圖叫做焊腳。1 20。6. 焊縫成形系數(shù)熔焊時，在單道焊縫橫截面上焊縫寬度（B）與焊縫計算厚度（H）的比值（e= B/H），叫焊縫成形系數(shù)，見圖1 21。該系數(shù)值小，則表示焊縫窄而深，這樣的焊縫中容易產生氣孔和 裂紋，所以焊縫成形系數(shù)應該保持一定的數(shù)值，例如埋弧自動焊的焊縫成形系數(shù)e要大于1. 3。7. 熔合比是指熔焊時，被熔化的母材在焊道金屬中所占的百分比。各種接頭、坡口和焊縫的形式見表1 3。53罔辭式腰頭稱式W魅總式G11 «對IC爍耀1

12、1;頭-.- =表1 3各種坡口、接頭及焊縫形式£10liiS« 口 f&式譯冊式1瘩ffwJfK«9rig時接 1播頭血捲國St 簡娜）V矗 t帯憚色）皓a耳 aV毎損頭制揍輝券(#«»)M搔對桎90 （科恨族 wa>X趣ft頭對播邯h桝t迦11的訊含理 stt«w!ia)對接,援頭時極邯4卜,xttt 擡臭越理UiavjisAlft ffi頭對fc睥墜單邊V強,呼削時撞,ft罠11 対接<輝5678920忖ZZa 2b0nf«二謊 3(寺善«» V宙K氓K 0X «S&#

13、171;B-盍<涂K &H»»>*wT襪之港T«w>T»T訊»*T»1農交拿«諜Asatts 黑盂3 注*史»多*«»« 書養(yǎng)純3 .s««Mies犀聽EMS »a«3tt工歳««M倉易»23242SZ6272$25J0317 ft<135*>4_1o-3(rI形I幅草邊V畛 (#«iS)按頭搭»ft頭«焊播權箱頭ff iVft 頭«轉接頭

14、危按擴頭»頭«樓廉頭ffVft去A好9鬼舉9專卻9«««4熄$1角邯st角焊4«按坤履角殲a3240犧c協(xié)式* -a去ft竝捲1頭U馬1 »莫u晤 £惜轉曲卜對1換丁形ft 良(A) 姑ffi tt財接ffstft按I?雅五、焊縫符號表示法焊縫符號一般由基本符號和指引線組成。必要時還可以加上輔助符號、補充符號和焊縫尺寸符號等。(一)符號根據(jù)GB324 88焊縫符號表示法的規(guī)定，焊縫符號可以分為以下幾種：(1) 基本符號14。基本符號是表示焊縫橫截面形狀的符號，見表(2) 輔助符號1 5。應用示例見表 16。輔助符號

15、是表示焊縫表面形狀特征的符號，見表(3) 補充符號1 7。應用示例見表1補充符號是為了補充說明焊縫的某些特征而采用的符號，見表8。表14基本符號呂色S創(chuàng)W擂邊賣全熔牝）示#陽捋號八23 V砸焊ft單邊V卻 一櫓犍邊V 骼焊aV觀9W11V¥#«邊u 形那址 裕鍵通j35srM封廉*3樂用髀as序號名韓示竟捋11ffl理afa f12 1盤卸基-JK. -r Jh-r 一 fI13卩得號O注：1）不完全熔化的卷邊焊縫用 I形焊縫符號來表示，并加注焊縫有效厚度So表1 5輔助符號表17補充符號序號'£5陶HW壤符？0現(xiàn)場?7爭堆ffi許號笛號：譙明a匚:瀝就三

16、闔皓對ft!瞳O棧朮環(huán)霾工件閻朋焊a卜ft?jt在現(xiàn)場謔工地上遊行婢接! <可y聲黒GUM 55標注燭接 工藝方法曙肉容XIwf I二-5斤號T.r 苗!示歪圖rm ,: ,.一-1 - - » 4符號i1就明一 1 i¥曲科號jr CZ jr _ 1燼堆農曲齊侍f wa過按工>£-H3冊翊號1 J3>_,焊#農皈凹fe凸耐號p焊段曲/表18補充符號應用示例l.fTHye帯有角焊®螂 播方浚為乎T電亂焊黑咸在視場誥工件 焊劇鏗a（二）符號在圖紙上的位置1.基本要求輔助符號、補充符號以外，還包括指引線、焊完整的焊縫表示方法除了上述基本符號

17、、 縫尺寸符號及數(shù)據(jù)。（簡稱箭頭線）和兩條基準線（一條為實線，另一條為虛線）指引線一般由帶有箭頭的指引線 兩部分組成。如圖1 22所示。墓fta i實a)tt頭枝圖1 22指引線2. 箭頭線和接頭的關系圖1 23和圖1 24給出的示例說明下列術語的含義:W圖1 23帶單角焊縫的T型接頭（a）焊縫在箭頭側（b）焊縫在非箭頭側播頭A的琴*%«劑“的n.riM *頭魄一! 竺"揍頭R按頭力的 韭*頭#«頭啟的料ft頭W圖 1 24雙角焊縫的十字接頭a. 接頭的箭頭側；b. 接頭的非箭頭側3. 箭頭線的位置(b)。但是在標注單邊V、單1 25(c)、(d)。必要時，允許箭

18、頭線相對焊縫的位置一般沒有特殊要求，見圖 1 25(a)、 邊丫、J形焊縫時，箭頭線應指向帶有坡口一側的工件，見圖 箭頭線彎折一次，如圖1 26。廠lb)<cJ&r«)4. 基準線的位置基準線的虛線可以畫在基準線的實線下側或上側?；鶞示€一般應與圖樣的底邊相平行，但在特殊條件下亦可與底邊相垂直。5. 基本符號相對基準線的位置基本符號相對基準線的位置見圖1 27(a)、(b)、(C)、(d);標注對稱焊縫及雙面焊縫時,不加虛線。(三) 焊縫尺寸符號及其標注位置 (1)焊縫尺寸符號，見表1 9。表19焊縫尺寸符號n號11名j益席圖符號&工汗厚度Rd|農K焊腳尺+Ltu

19、屈間陳4fir*炸師段S垃堀TV：根黑半徑1ir Z余髙城1】而梢nrdlrl（2）焊縫尺寸符號及數(shù)據(jù)的標注原則，如圖1 28 :1）焊縫橫截面上的尺寸標在基本符號的左側；2）焊縫長度方向尺寸標在基本符號的右側；hf 虹氛趴Gdf#車苒號JPXefeJ 、OH P、h«*趴上P'lUlL別基*帶號）tPe怙）圖1 28焊縫尺寸的標注原則3）坡口角度、坡口面角度、根部間隙等尺寸標在基本符號的上側或下側；4）相同焊縫數(shù)量符號標在尾部；可在數(shù)據(jù)前面增加相應的尺寸符號。當箭5）當需要標注的尺寸數(shù)據(jù)較多又不易分辯時， 頭線方向變化時，上述原則不變。（3）關于尺寸符號的說明表示焊縫在工件

20、的整個長度上是連1）在基本符號的右側無任何標注且又無其他說明時， 續(xù)的。2）在基本符號在左側無任何標注且又無其他說明時，表示對接焊縫要完全焊透。3）塞焊縫、槽焊縫帶有斜邊時，應該標注孔底部的尺寸。六、焊接工藝參數(shù)及其對焊縫形狀的影響焊接時，為保證焊接質量而選定的各項參數(shù)（例如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱叫焊接工藝參數(shù)。所謂線能量是指熔焊時，由焊接熱源輸入給單位長度焊縫 上的能量焦爾/厘米或焦爾/毫米 J/cm或J/ mm），亦稱熱輸入。線能量的計算公式為：式中 Q線能量， I焊接電流， U電弧電壓， V 焊接速度，J/ cm 或 J/mm;A ；V ；cm/ s 或 mm /

21、s。例：某焊接性試驗的焊接工藝參數(shù)如下：焊條直徑4mm，焊接電流180A，電弧電壓24V，焊接速度150mm/ min。試計算其線能 量。Q 解：線能量 V150V 150mm/ min mm/ s 2.5mm/s60c IU 180 24Q 1728J / mmV 2.5。答：該試驗的線能量為 1728J/ mm。（一 ）焊接電流當其它條件不變時， 增加焊接電流，則焊縫厚度和余高都增加，而焊縫寬度則幾乎保持不變（或略有增加），見圖1 29,這是埋弧自動焊時的實驗結果。分析這些現(xiàn)象的原因是：（1）焊接電流增加時，電弧的熱量增加，因此熔池體積和弧坑深度都隨電流而增加，所 以冷卻下來后，焊縫厚度就

22、增加。焊接電流增加時，焊絲的熔化量也增加，因此焊縫的余高也隨之增加。如果采用不 填絲的鎢極氬弧焊，則余高就不會增加。（3）焊接電流增加時，一方面是電弧截面略有增加，導致熔寬增加；另一方面是電流增 加促使弧坑深度增加。由于電壓沒有改變，所以弧長也不變，導致電弧潛入熔池， 使電弧擺動范圍縮小，則就促使熔寬減少。由于兩者共同的作用，所以實際上熔寬幾乎保持不變。圖1 29 焊接電流對焊縫形狀的影響H焊縫厚度B焊縫寬度d 余高I焊接電流（二）電弧電壓當其它條件不變時，電弧電壓增長，焊縫寬度顯著增加而焊縫厚度和余高將略有減少， 見圖1 30。這是因為電弧電壓增加意味著電弧K度的增加，因此電弧擺動范圍擴大而

23、導致焊縫寬度增加。其次，弧長增加后，電弧的熱量損失加大，所以用來熔化母材和焊絲的熱量 減少，相應焊縫厚度和余高就略有減小。圖1 30 電弧電壓對焊縫形狀的影響由此可見，電流是決定焊縫厚度的主要因素，而電壓則是影響焊縫寬度的主要因素。因此，為得到良好的焊縫形狀，即得到符合要求的焊縫成形系數(shù)，這兩個因素是互相制約的， 即一定的電流要配合一定的電壓，不應該將一個參數(shù)在大范圍內任意變動。（三）焊接速度焊接速度對焊縫厚度和焊縫寬度有明顯的影響。當焊接速度增加時，焊縫厚度和焊縫寬度都大為下降，見圖1 31。這是因為焊接速度增加時，焊縫中單位時間內輸入的熱量減少 了。圖1 31焊接速度對焊縫形狀的影響從焊接

24、生產率考慮，焊接速度愈快愈好。但當焊縫厚度要求一定時，為提高焊接速度， 就得進一步提高焊接電流和電弧電壓，所以，這三個工藝參數(shù)應該綜合在一起進行選用。（四）其它工藝參數(shù)及因素對焊縫形狀的影響電弧焊除了上述三個主要的工藝參數(shù)外，其它一些工藝參數(shù)及因素對焊縫形狀也具有一定的影響。（1）電極直徑和焊絲外伸長當其它條件不變時，減小電極（焊絲）直徑不僅使電弧截面減小，而且還減小了電弧的擺動范圍，所以焊縫厚度和焊縫寬度都將減小。焊絲外伸長是指從焊絲與導電嘴的接觸點到焊絲末端的長度，即焊絲上通電部分的長 度。當電流在焊絲的外伸長上通過時，將產生電阻熱。因此，當焊絲外伸長增加時，電阻熱 也將增加，焊絲熔化加快

25、，因此余高增加。焊絲直徑愈小或材料電阻率愈大時，這種影響愈 明顯。實踐證明，對于結構鋼焊絲來說，直徑為5mm以上的粗焊絲，焊絲的外伸長在60150mm范圍內變動時，實際上可忽略其影響。但焊絲直徑小于3mm時，焊絲外伸長波動范圍超過510mm時，就可能對焊縫成形產生明顯的影響。不銹鋼焊絲的電阻率很大，這種 影響就更大。因此，對細焊絲，特別是不銹鋼熔化電極弧焊時，必須注意控制外伸長的穩(wěn)定。當電極(焊絲)(2)電極(焊絲)傾角焊接時，電極(焊絲)相對于焊接方向可以傾斜一個角度。的傾角順著焊接方向時叫后傾；逆著焊接方向時叫前傾，見圖1 32(a)、(b)。電極(焊絲)前熔池底部液體金屬增厚了,傾時，電

26、弧力對熔池液體金屬后排作用減弱，熔池底部液體金屬增厚了，阻礙了電弧對熔池底部母材的加熱，故焊縫厚度減小。同時，電弧對熔池前部未熔化母材預熱作用加強，因此焊縫寬度增加，余高減小，前傾角度。愈小，這一影響愈明顯，見圖1 32(c)。(»)型 80* rtf 60* 5(r 遊' 30-<c)圖1 32電極(焊絲)傾角對焊縫形狀的影響(a)后傾(b)前傾(C)前傾傾角的影響電極(焊絲)后傾時，情況與上述相反。(3)焊件傾角 焊件相對水平面傾斜時，焊縫的形狀可因焊接方向不同而有明顯差別。 焊件傾斜后，焊接方法可分為兩種：從高處往低處焊叫下坡焊；從低處往高處焊叫上坡焊， 見圖 1

27、 33(a)(b)。k)曠 h 用 If廠® 0曾 I圖1 33 焊件傾角對焊縫形狀的影響(a)下坡焊(b)上坡焊(C)下坡焊時焊件傾角的影響(d)上坡焊時焊件傾角的影響當進行上坡焊時，熔池液體金屬在重力和電弧力作用下流向熔池尾部，電弧能深入到加 熱熔池底部的金屬，因而使焊縫厚度和余高都增加。同時，熔池前部加熱作用減弱，電弧擺 動范圍減小，因此焊縫寬度減小。上坡角度愈大，影響也愈明顯。上坡角度。>6。12時，焊縫就會因余高過大，兩側出現(xiàn)咬邊而使成形惡化，見圖1 33(d)。因此，在自動電弧焊時，實際上總是盡量避免采用上坡焊。下坡焊的情況正好相反， 即焊縫厚度和余高略有減小，而焊縫寬度略有增加。 因此傾角。<6°8°的下坡焊可使表面焊縫成形得到改善，手弧焊焊薄板時，常采用下坡焊，一方面 是避免焊件燒穿，另一方面可以得到光滑的焊縫表面成形。如果傾角過大，則會導致未焊透和熔池鐵水溢流，使焊縫成形惡化，見圖1 33(c)。1 34。(4) 坡口形狀 當其它條件不變時，增加坡口深度和寬度時，焊縫厚度略有增加，焊縫 寬度略有增加，而余高顯著減小，見圖圖1 34坡口形狀對焊縫形狀的影響(5) 焊劑