搞焊接的这些关于焊接工艺的基础知识必须要知道

一、焊接接头的种类及接头型式

焊接的时候，鉴于焊件其厚度不一样，结构存在差异，使用条件也不相同，所以其接头型式以及坡口形式也是不一样的。焊接接头型式包含：对接接头，T形接头，角接接头，还有搭接接头等等。

(一)对接接头

叫对接接头的，是两件接头，其表面所构成的夹角，大于或等于135°，且小于或等于180°。在各种焊接结构里，它是被采用得最多的一种接头型式。

钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。

当厚度不一样的钢板对接时，若两板厚度差（δ—δ1）不超过表1—2所规定的情况，那么焊缝坡口的基本形式以及尺寸要依据较厚板的尺寸数据去选取；要是不然，也就是超过规定，那么就应该在厚板之处作出像图1—8呈现的单面或者双面削薄；而且其削薄长度L要满足≥3(δ—δ1)。

图1—8 不同厚度板材的对接

(a)单面削薄，　　(b)双面削薄

表1-2

(二)角接接头

两焊件的端面之间，构成了大于30°、小于135°的夹角，这样的接头，则被称作角接接头，见图1—9。此种不太好受力状况的接头，常常被应用于不重要的结构当中。

图1—9 角接接头

(a)I形坡口；　　(b)带钝边单边V形坡口

(三)T形接头

有一件东西，其端面和另一件东西的表面，所构成的，是直角或者近似直角的接头，这样的接头呢，被叫做T形接头，请看，图1—10。

图1—10 T形接头

(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。

图1—11 搭接接头

(a)I形坡口，　　(b)圆孔内塞焊；　　(c)长孔内角焊

搭接接头，依据其结构形式，以及对强度的要求，被划分出来，有不开坡口这种形式，还有圆孔内塞焊这种形式，另外还有长孔内角焊这种形式，可参见图1—11。

一种被称作I形坡口的搭接接头，通常是用于厚度在12mm以下的钢板情况下，其重叠的部分是要大于或等于2(δ1+δ2)的，并且是采用双面焊接方式，此接头是被应用于不重要的结构当中的。

当碰到重叠部分面积比较大的情形时，能够依据板厚以及强度方面的要求，分别运用不同大小以及数量的圆孔内塞焊，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

根据坡口所呈现的形状，坡口被划分成这样多种的形式，有I形即所谓不开坡口 的这种形式，还有V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形以及J形等等这样的各种坡口形式。

V形坡口的加工以及施焊较为方便，不必将焊件翻转，Y形坡口同样如此，然而，焊后却极易产生角变形。

双Y形坡口是在V形坡口基础上发展而来的，当焊件厚度增大时，会采用双Y形去代替V形坡口，在同样厚度的情况下，能减少焊缝金属量大约1/2，而且还可对称施焊，焊后的残余变形较小，其缺点是在焊接过程中要翻转焊件，要在筒形焊件的内部进行施焊，从而使劳动条件变差。

焊件厚度处于相同情形时，u形坡口的填充金属数量要远比v形坡口少好多，然而，此种坡口去进行加工颇复杂。

(二)坡口的几何尺寸

(1)坡口面 待焊件上的坡口表面叫坡口面。

对于待加工坡口而言，存在着特定两个角度，一个角度是，待加工坡口的端面与所述坡口面之间所形成的夹角。此夹角有专门称谓，被叫做坡口面角度。另一个角度是，两坡口面之间一同所形成的夹角，这一夹角命名为坡口角度。并且，相关情况可见图1—12。

（3）根部间隙，焊前位于接头的根部之间预留的空隙被称作根部间隙，可参见图1—12 ，此间隙的作用在于实施打底焊时能够确保根部实现焊透，根部间隙又被叫做装配间隙。

(4)钝边，在焊件开坡口之际，沿着焊件接头坡口根部的端面直边部分被称作钝边，如图 1—12 所示。钝边所具备的作用是避免根部出现烧穿的情况。

（5）根部半径，于J形、U形坡口底部的那个圆角半径称作根部半径（可见图1—12），其作用是让坡口根部的空间得以增大，进而能够焊透根部。

图1—12 坡口的几何尺寸

三、焊接位置种类

按照GB／T3375—94《焊接术语》给出的规定，焊接位置也就是熔焊之际，焊件接缝所在的空间位置，它能够借助焊缝倾角以及焊缝转角予以表示。存在平焊位置，还有立焊位置，又有横焊位置，另外还有仰焊位置等等。

焊缝倾角，即焊缝轴线与水平面之间的夹角，见图1—13。

图1—13 焊缝倾角

焊缝转角，是焊缝中心线，也就是焊根和盖面层中心连线，与水平参照面Y轴形成的夹角，见图1—14。

图1—14 焊缝转角

对于平焊位置，其焊缝倾角是0°，焊缝转角为90°的那种焊接位置，可参见图1—15(a)。

图1—15 各种焊接位置

平焊，横焊，立焊，仰焊，平角焊，仰角焊，它们是不同焊接位置的几种方式呀，可以在焊接作业中发挥不同作用，有着各自的适用场景呢。

(2)处于横焊位置，焊缝倾角是0°以及180°，焊缝转角为0°还有180°的对接位置，可查看图1—15(b)。

(3)立焊位置，焊缝倾角为90°（此为立向上的情况），还有270°（立向下的情况）的焊接位置，如图1—15(c)所示。

（4）处于仰焊位置，对接焊缝的倾角是0°以及180°，转角为270°的那种焊接位置，如同图1—15(d)显示的那样。

此外，对于角焊位置还规定了另外两种焊接位置。

（5）存在这样一种平角焊位置，其角焊缝的倾角处于0°以及180°的情况，同时该位置转角是45°还有135°，此角焊位置可参照图1—15(e)。

角焊位置之中存在仰角焊位置，其为倾角0°以及倾角180°的情况，还有转角225°到转角315°的角焊位置，这些具体情况可见图1—15(f)。

分别于平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置所开展的焊接，依次称作平焊、横焊、立焊、仰焊。处于平焊位置对T形、十字形以及角接接头实施的焊接叫做船形焊。工程里常用的水平固定管焊接，鉴于该管子360°的焊接过程中，涵盖仰焊、立焊、平焊，因而被称作全位置焊接。当焊件接缝处在倾斜位置（除平、横、立、仰焊位置之外）进行操作时的焊接就叫做倾斜焊。

四、焊缝形式及形状尺寸

(一)焊缝形式

焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式：

(1)按照GB／T 3375—94给出的规定，依据焊缝结合的形式，划分成对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝以及端接焊缝这五种。

焊件的坡口面间，或者一零件的坡口面与另一零件表面间，进行焊接所形成的焊缝，叫做对接焊缝。

2)角焊缝：沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。

3)端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝。

)塞焊缝：存在这样一种情况，两零件相互叠放，其中一块零件上开了圆孔，然后在这个圆孔之中焊接两块板从而形成的焊缝，要是仅仅在孔内焊接角焊缝这种情形可不称作塞焊。

5)槽焊缝情形是，两板相互叠放，其中一块做出长条状的孔，要在这个长条状的孔里去焊接两板形成的焊缝，仅仅焊接角焊缝的那种情况不称作槽焊。

(2)施焊的时候，焊缝于空间当中所处的位置分类，有平焊缝这种形式，还有立焊缝这种形式，包含横焊缝这种形式，以及仰焊缝这种形式，一共是四种形式。

(3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。

分两种的，是又把断续焊缝，分为了交错式，还有并列式(图1—16)，焊缝尺寸这方面，如果注明了焊脚K之外，另外还会标明，断续焊缝里，每单个一段焊缝的长度l，以及间距e，并且用符号“Z”，来表示交错式焊缝。

图1—16 断续角焊缝

(a)交错式 (b)并列式

(二)焊缝的形状尺寸

焊缝的形状，是要通过一系列几何尺寸去表示的，对于不同形式的焊缝而言，其形状参数并非相同。

1．焊缝宽度

在焊缝表面那儿，和母材相交界的那个地方被称作焊趾，那么，在 焊缝表面里面，处于两焊趾之间的那段距离，它被叫做焊缝宽度，就如同图 1—17 所呈现的那样。

图1—17焊缝宽度

2．余高

余高是指超过母材表面焊趾连线之上的那部分焊缝金属的最大高度，见图1—18 ；在静载情况下它具备一定的加强作用，故而亦称之为加强高 ；然而在动载或者交变载荷情形下，它不但无法起到加强作用，反倒因焊趾处应力集中易于促使脆断点产生 ；所以余高既不能低于母材同时不可过高 ；手弧焊时的余高值是0～3mm。

图1—18 余高

3．熔深

在焊接接头的横截面上，存在着母材或者前道焊缝熔化的情况，其熔化所达到的深度被称作熔深，相关情况可见图1—19。

图1—19 熔深

(a)对接接头熔深 (b)搭接接头熔深 (c)T形接头熔深

4．焊缝厚度

在焊缝的横截面那里，存在一种距离，它是从焊缝的正面起始，一直到焊缝的背面为止，这种距离被称作焊缝厚度，而这个情况可以查看图1—20。

图1—20 焊缝厚度及焊脚

(a)凸形角焊缝 (b)凹形角焊缝

计算焊缝厚度，是设计焊缝之际所用的焊缝厚度，对接焊缝焊透之时，它等同于焊件的厚度，角焊缝的情形下，它是于角焊缝横截之内画得出的最大直角等腰三角形里，自直角的顶点朝斜边所作垂线的长度，按习惯也称作喉厚，可见图1—20。

5．焊脚

角焊缝，其处于横截面里，从一个直角面上的焊趾开始，一直达到另一个直面表面区域的最小距离的这个情况，被称为焊脚。在角焊缝其所处横截面位置，予以画置的最大尺寸的等腰直角三角形当中，该三角形直角边所拥有的长度，被称作焊脚尺寸，具体状况可参照图1—20。

6．焊缝成形系数

图1—21 焊缝成形系数的计算

所谓焊缝成形系数，是指熔焊时，存在于单道焊缝横截面上的焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）相除所得的比值（ф＝B／H），可参考见图1—21。此系数值若较小，那就意味着焊缝呈现出窄深的样子，而这样的焊缝当中极易产生气孔以及裂纹，故而焊缝成形系数应当维持一定的数值，就如埋弧自动焊的焊缝成形系数ф需大于1．3。

7．熔合比

在熔焊那种情况下，被熔化的母材于焊道金属里所占的比例，就是所述情况。各种各样的接头，还有坡口以及焊缝的形式，都在表1—3之中列了出来。

表1—3 各种坡口、接头及焊缝形式

五、焊缝符号表示法

构成焊缝符号的，一般而言是基本符号以及指引线，在必要的情形下，还能够添加辅助符号、补充符号以及焊缝尺寸符号等。

(一)符号

按照GB324—88《焊缝符号表示法》给出的规定，焊缝符号能够划分成下面几种：

(1)基本符号

基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，见表1—4。

(2)辅助符号

象征焊缝表面形状特征的是辅助符号，其具体内容见表1—5 ，应用示例的相关情况见表1—6。

(3)补充符号

为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号是补充符号，见表1—7，应用示例见表1—8。

表1—4基本符号

注意，其一，不完全熔化的卷边焊缝，采用I形焊缝符号予以表示，其二，并且要加注焊缝有效厚度S，呐。

表1—5辅助符号

表1—6 辅助符号的应用示例

表1—7补充符号

表1—8 补充符号应用示例

(二)符号在图纸上的位置

1．基本要求

上述基本符号、辅助符号、填充符号以外，完整的焊缝表示方法，包含指引线，还有焊缝尺寸符号以及数据。

首先，指引线一般是由带有箭头的指引线，也就是简称的箭头线来构成。其次，它还包含两条基准线。其中一条是实线，而另一条是虚线。这两部分共同组成了指引线。如图1—22所示。

图1—22 指引线

2．箭头线和接头的关系

图1—23和图1—24给出的示例说明下列术语的含义：

图1—23 带单角焊缝的T型接头

(a)焊缝在箭头侧 (b)焊缝在非箭头侧

图1—24 双角焊缝的十字接头

a．接头的箭头侧；

b．接头的非箭头侧

3．箭头线的位置

箭头线相对焊缝的位置，一般而言并没有特殊要求，可参照图1—25中的(a)与(b)查看，若是在标注单边V、单边Y、J形此类焊缝时，那头的箭头线应当指向带有坡口一侧的工件那边去，具体如同图1—25里的(c)和(d)所示，在有必要的情况下，是被允许让箭头线弯折一次的哟，就像图1—26所呈现的那样。

图1—25 箭头线的位置

图1—26 弯折的箭头线

4．基准线的位置

基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。

基准线通常是应当跟图样的底边保持相平行的状态，然而呢，在特殊的条件情形之下，它也可以与底边呈现成相垂直的状况。

5．基本符号相对基准线的位置

看图1—27(a)、(b)、(c)、(d)，基本符号与基准线的相对位置在那儿；要是标注对称焊缝以及双面焊缝那种，就别加虚线。

图1—27 基本符号相对基准线的位置

(三)焊缝尺寸符号及其标注位置

(1)焊缝尺寸符号，见表1—9。

表1—9焊缝尺寸符号

(2)焊缝尺寸符号及数据的标注原则，如图1—28：

1)焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧；

2)焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧；

图1—28 焊缝尺寸的标注原则

坡口角度的尺寸，标在基本符号的上侧或者下侧，坡口面角度的尺寸，也是如此，并且根部间隙的尺寸，同样在基本符号的上侧或者下侧进行标注。

4)相同焊缝数量符号标在尾部；

5) 要是存在好多需要去进行标注的尺寸数据，并且这些数据不容易分辨清楚的时候，能够在数据前面添加对应的尺寸那符号。当出现箭头线方向发生变化这种情况时，上面所说的原则是不会改变的。

(3)关于尺寸符号的说明

1)在基本符号右侧，不存在任何标注，并且不存在其他说明的情况下，这意味着焊缝在工件的整个长度范围之内是连续不断的。

2)当基本符号于左侧没有任何标注，并且不存在其他说明的情况下，意味着对接焊缝需完全焊透。

3)塞焊缝、槽焊缝带有斜边时，应该标注孔底部的尺寸。

六、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响

焊接的时候，用以确保焊接质量而挑选确定的各个参数，像焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等，总称为焊接工艺参数。线能量是指熔焊时，焊接热源输送到单位长度焊缝上的能量，单位是焦尔／厘米或者焦尔／毫米，也就是J／cm或J／mm，也被叫做热输入。

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。

例：某焊接性试验的焊接工艺参数如下：焊条直径4mm，焊接

有电流为180A，存在电弧电压是24V，并且焊接速度为150mm／min。试着去计算它的线能。

量。

解：线能量

答：该试验的线能量为1728J／mm。

(一)焊接电流

如若其它条件维持不变，此时增加焊接电流，那么焊缝厚度会出现增加的情况，并且余高同样会增加，然而焊缝宽度却几乎维持不变（或者是稍有增加），可依照图 1—29 所示，这乃是埋弧自动焊的时候所产生的实验结果。对这些现象究其原因的话就是：

当焊接电流出现增加的情况时，电弧所产生的热量会随之增加，鉴于此，熔池的体积以及弧坑的深度都会随着电流产生增长的态势，因而在冷却下来以后，焊缝的厚度就会呈现出增加的状况。

在焊接过程中，当焊接电流呈现增加的状况时，焊丝的熔化量会相应地跟着增加，所以焊缝的余高也会随之出现增加的情况。要是采用的是不填丝的钨极氩弧焊，那么余高就不会出现增加的现象。

焊接电流增加之时，一则电弧截面稍有增加，致使熔宽增加；二则电流增加促使弧坑深度增加。因电压未变，故弧长亦不变，致使电弧潜入熔池，令电弧摆动范围缩小，进而促使熔宽减少。鉴于两者共同作用，故而实际上熔宽近乎保持不变。

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

在其它条件保持不变的情况下，电弧电压呈现增长状态，此时焊缝宽度会显著地加大，然而焊缝厚度以及余高将会稍微地降低，可查看图1—30。这是由于电弧电压升高意味着电弧的弧长有所增加，所以电弧摆动的范围得以扩展，进而致使焊缝宽度增大。其次，弧长增加以后，电弧的热量损耗会加大，故而用于熔化母材以及焊丝的热量会减少，相应地焊缝厚度和余高就会略微减小。

图1—30 电弧电压对焊缝形状的影响

由此可以看出，电流乃是决定焊缝厚度的主要因素，然而电压却是影响焊缝宽度的主要因素。所以，为了获取良好的焊缝形状，也就是得到符合要求的焊缝成形系数，这两个因素是相互制约的，也就是说一定强度的电流要搭配一定数值的电压，不应当在大范围内随心所欲地变动其中一个参数。

(三)焊接速度

对焊缝厚度以及焊缝宽度而言，焊接速度有着明显影响。一旦焊接速度有所增加，焊缝厚度会大幅下降，焊缝宽度同样会大幅下降，可查看图1—31。之所以如此，是因为倘若焊接速度增加，那么焊缝之中单位时间里输入的热量便减少了。

图1—31 焊接速度对焊缝形状的影响

单从焊接生产率方面去考量，焊接速度越快就越好，然而，当面临需限定焊缝厚度的情况时，要是想要提升焊接速度，那就必须进一步提高焊接电流以及电弧电压，所以呀，这三个工艺参数应当综合起来一同进行选用。

(四)其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响

电弧焊，除了有如上所说的那三个主要的工艺参数外，另外一些工艺参数，以及一些因素，对于焊缝形状而言，也是有着一定的影响的。

当其它条件不变时，电极直径和焊丝外伸长存在关联。减小电极（焊丝）直径，这一行为不仅会致使电弧截面减小，而且还会使得电弧的摆动范围减小。所以，焊缝厚度和焊缝宽度都将会减小。

焊丝外伸长，指的是从焊丝跟导电嘴的接触点开始，到焊丝末端那里的长度，也就是焊丝上通电部位的长度。电流在焊丝的外伸长上通过，就会产生电阻热。所以，当焊丝外伸长增加，电阻热也会增加，焊丝熔化得更快，于是余高增加。焊丝直径越小或者材料电阻率越大，这种影响就越明显。实践证明，对于结构钢焊丝而言，直径是5mm以上的粗焊丝，在焊丝的外伸长身处60～150mm范围内变动时，实际上能够忽略其影响。在焊丝直径小于3mm的情况下，当焊丝外伸长波动范围超过5到10mm时，便有可能对焊缝成形造成明显的影响。不锈钢焊丝的电阻率极大，这种影响更为突出。所以，针对细焊丝，尤其是不锈钢熔化电极弧焊时，一定要留意控制外伸长的稳定性。

电极（焊丝）在焊接时，相对于焊接方向能够倾斜一个角度，处于倾角状态。当电极（焊丝）的倾角顺着焊接方向时，称为后倾；逆着焊接方向时，则称为前倾，如图1—32(a)、(b)所示。当电极（焊丝）前倾时，电弧力对熔池液体金属后排的作用会减弱，熔池底部的液体金属会增厚，进而阻碍电弧对熔池底部母材进行加热，所以焊缝厚度会减小。与此同时，电弧对熔池前部未熔化母材的预热作用会加强，因而焊缝宽度会增加，余高会减小，前倾角度也会有所变化。愈小，这一影响愈明显，见图1—32(c)。

图1—32 电极(焊丝)倾角对焊缝形状的影响

(a)后倾 (b)前倾 (c)前倾倾角的影响

电极(焊丝)后倾时，情况与上述相反。

当焊件相对水平面倾斜时，焊件存在倾角，此时焊缝的形状会因为焊接方向的不同而出现明显的差别，对于倾斜后的焊件，焊接方法能够分为两种，一种是从高处往低处进行焊接，这种被叫做下坡焊，另一种是从低处往高处进行焊接，这种被叫做上坡焊，具体可见图1—33(a)(b)。

图1—33 焊件倾角对焊缝形状的影响

(a)往下坡方向进行的焊接，(b)往上坡方向进行的焊接，(c)在下坡焊这种焊接方式时，焊件倾角所产生的影响，(d)在上坡焊这种焊接方式时，焊件倾角所产生的影响。

当开展上坡焊之际，熔池当中的液体金属于重力以及电弧力的作用之下，朝着熔池尾部方面流动，电弧能够深入到对熔池底部金属加热的程度，经由这样的情况，致使焊缝的厚度以及余高都均有增加。与此同时，熔池前部的加热作用出现减弱，电弧摆动的范围有所减小，基于此焊缝宽度减小。上坡的角度越大，所产生的影响也就更加明显些。且当上坡角度处于大于6°至12°这个范围时，焊缝会因为余高过大，两侧出现咬边的状况进而使得成形情况变差，参照图1—33(d)。所以，在进行自动电弧焊的时候，实际上往往是尽可能地去避免采用上坡焊这种方式的。

下坡焊时的情形恰恰相反，就是焊缝的厚度会稍微有所减小，并且余高也会稍有降低，然而焊缝的宽度却会略微有所增加，所以存在倾角。

当其它条件保持不变的情况下，在增加坡口深度之时，同时增加坡口宽度，此时焊缝厚度会有略微的增加，焊缝宽度也会有略微的增加，然而余高会显著地减小，这种情况可见图1—34。

图1—34 坡口形状对焊缝形状的影响

(5)焊剂，在埋弧焊的时候，焊剂的成分，对焊缝形状有一定影响，其密度、颗粒度以及堆积高度，同样对焊缝形状，有一定影响。当其它条件相同的时候，稳弧性较差的焊剂，焊缝厚度会比较大，而焊缝宽度较小。焊剂的密度小，颗粒度大，或者堆积高度减小的时候，因为电弧四周压力减低，弧柱体积膨胀，电弧摆动范围扩大，所以焊缝厚度减小，焊缝宽度增加，余高略为减小。此外，熔渣粘度对焊缝表面成形有着极大的影响，要是粘度过大，就会致使熔渣的透气性不佳，熔池结晶的时候所排出的气体没办法经由熔渣排出，进而让焊缝表面形成诸多凹坑，使得成形出现恶化。

（6）保护气体成份，在气体保护焊之际，那般保护气体的成份，以及和此紧密关联的熔滴过渡形式，对于焊缝形状有着显著影响。选取不同保护气体来施行熔化极气体保护焊直流反接之时，焊缝形状所产生的变化，可见图1—35。射流过渡氩弧焊老是会形成非常明显的蘑菇状焊缝，当在氩气里添加O₂、CO₂或者H₂之时，能够让根部成形展宽，焊缝厚度会稍有增加。颗粒状以及短路过渡电弧焊从而会形成形状宽且浅的焊缝。

图1—35 保护气体成分对焊缝形状的影响

母材的化学成分存在差异，在其他工艺因素保持不变的情形下，焊缝形状会有所不同，这一情况在氩弧焊时尤为显著。比如说三种产地各异的不锈钢，运用钨极氩弧焊方法进行焊接，在采用相同焊接工艺参数的状态下，所获取焊缝形状的变化，详见表1—10。

表1—10 母材化学成分对焊缝形状的影响