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

在焊接的时候，鉴于焊件的厚度不一样，结构存在差别，使用条件更各不相同，因而其接头的型式以及坡口的形式也就不一样了。焊接接头之型式包含了：对接接头，T形接头，角接接头以及搭接接头等等。

(一)对接接头

有两件接头，其表面所构成的夹角，大于或等于一百三十五度，且小于或等于一百八十度，这样的接头，被称作对接接头。在诸多焊接结构当中，此为采用数量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。

若厚度不同的钢板对接，两板厚度差（δ—δ1）不超过表1—2规定，那么焊缝坡口的基本形式与尺寸依照较厚板的尺寸数据来选取，若不然，那就应在厚板上作出如图1—8所示的单面或双面削薄，且其削薄长度L≥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

一种接头，是两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的那种接头，它被叫做角接接头，其情况可见图1—9。这种接头，受力状况并非很好，常被用于不太重要的结构当中。

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

接头被称为 T 形接头，其是由一件的端面与另一件的表面所构成的，此面构成直角或者近似直角，具体见图 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

根据其结构形式，以及对强度的要求，搭接接头划分成了三种形式，第一种是不开坡口形式，再有一种是圆孔内塞焊形式，还有一种是长孔内角焊形式，具体可见图1—11。

接头为I形坡口的搭接形式，通常是用于厚度在12mm以下的钢板，其重叠的部分要大于或等于2倍的（δ1加上δ2），并且是进行双面焊接，这种接头会被应用在不重要的结构里面。

当碰到重叠部分面积不小之时，能够依据板的厚度以及强度方面的要求，各自采用不同尺寸以及数量的圆孔内塞焊，或者长孔内角焊的接头形式。

二、焊缝坡口的基本形式与尺寸

(一)坡口形式

因应坡口的形状，坡口被划分成若干种形式，其中包括I形（也就是不开坡口），还有V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等等。

V形坡口的加工方便，施焊也方便，且不必翻转焊件 ，Y形坡口同样如此 ，然而焊后却容易产生角变形。

有这样一种坡口，它叫双Y形坡口，它是在V形坡口的基础之上发展而来的。当焊件的自身厚度增大的时候，会采用双Y形来替代V形坡口。在焊件有着同样厚度的情况下，能够减少焊缝金属量达到约二分之一，而且还可以进行对称施焊，施焊完成之后残余变形相对较小。不过它也存在缺点，那就是在焊接过程当中需要翻转焊件。在筒形焊件的内部进行施焊之际，这会导致劳动条件变差。

在焊件厚度一样的情形下，U形坡口的填充金属量相较于V形坡口要少很多，然而，这种坡口的加工是比较复杂的。

(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。

（2）坡口面角度和坡口角度，有待加工的坡口，其处于端面的与坡口面彼此之间形成的夹角，这样子的夹角被称作坡口面角度，而那两个坡口面相互之间所形成的夹角，是叫做坡口角度，具体可见图1—12。

（3）根部间隙，焊前，在接头根部之间预留的空隙被称作根部间隙，见图1—12，其作用在于，打底焊时，能保证根部焊透，根部间隙又被叫做装配间隙。

焊件开坡口时期，沿着焊件的接头坡口根部的那个端面直边部分被称作钝边，这可见于图1—12，钝边区的作用在于防止根部出现烧穿情况，钝边是焊件开坡口时沿焊件接头坡口根部的端面直边部分，(4)钝边。

(5)根部半径，J形坡口底部的圆角半径称作根部半径，U形坡口底部的圆角半径也称作根部半径(见图1—12)。它具备增大坡口根部空间的作用，以便进而实现焊透根部。

图1—12 坡口的几何尺寸

三、焊接位置种类

依GB／T3375—94《焊接术语》规定，焊接位置，也就是熔焊的时候，焊件接缝所在的那个空间位置，能够用焊缝倾角以及焊缝转角去表示。存在平焊位置，还有立焊位置，也有横焊位置以及仰焊位置等。

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，它指的是焊缝中心线，而焊缝中心线是焊根和盖面层中心的连线，其与水平参照面Y轴所形成的夹角，见图1—14。

图1—14 焊缝转角

进行焊接时，存在这样一种位置，它被称作平焊位置，在此位置，焊缝的倾角是0°，并且焊缝的转角是90°，其形象展示可见图1—15(a)。

图1—15 各种焊接位置

(a)水平方向焊接，(b)横向位置焊接，(c)垂直方向焊接，(d)脸部朝上位置焊接，(e)水平面上夹角处焊接，(f)脸部朝下夹角处焊接。

(2)处于横焊位置，焊缝倾角为0°以及180°。是那种焊缝转角为0° ，还有180°的对接位置 ，如图1—15(b)所示。

(3)立焊位置，是焊缝倾角为90°（此为立向上情况），以及270°（此为立向下情况）的焊接位置，其图示见1—15(c)。

(4)处于仰焊位置，对接焊缝的倾角是0°以及180°，转角为270°的那样一种焊接位置，展示于图1—15(d)。

此外，对于角焊位置还规定了另外两种焊接位置。

(5)平角焊的位置，其中角焊缝的倾角是0°以及180°，转角为45°和135°的这种角焊位置，可查看图1—15(e)。

(6)有着仰角焊位置，其倾角是0°，还有处于180°，并且存在转角为225°的情况，同样有转角是315°的角焊位置情形，可见于图1—15(f)。

于平焊位置开展的焊接称作平焊，在横焊位置实施的焊接名为横焊，在立焊位置执行的焊接叫做立焊，于仰焊位置进行操作的焊接予以仰焊这个称呼，此为在四类焊接位置的焊接名称。处于平焊位置对T形与十字形以及角接接头做的焊接被叫做船形焊；在工程里经常运用的针对水平固定管的焊接，鉴于在管子360°的整个焊接进程中涵盖仰焊、立焊和平焊，故而被称作全位置焊接。当焊件的接缝放置于倾斜位置（此倾斜位置并非平、横、立、仰焊位置范畴）时所进行的焊接就被叫做倾斜焊。

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：

按照GB／T 3375—94给出的规定，依据焊缝结合形式去划分，存在对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝以及端接焊缝，一共有五种。

1)对接焊缝：焊件上边，坡口面之间，或者一个零件的坡口面，与另外一个零件表面，它们之间进行焊接所形成的焊缝。

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。

塞焊缝是这样一种焊缝，两零件相互叠放，当中一块开设圆孔，以此在圆孔里焊接两板所成的焊缝，仅仅在孔内焊接角焊缝的并非称为塞焊。

(5)槽焊缝：两块板相互叠放，其中有一块板材开设了呈现横向长边贯通状的孔，在这个长孔之内对两块板实施焊接操作所形成的焊缝，仅仅只是完成了角焊缝焊接工作的情况不能叫做槽焊。

(2)施焊的时候，焊缝于空间当中所处的位置，划分为平焊缝，立焊缝，横焊缝，以及仰焊缝，总共是四种形式。

(3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。

有两种情况，一种叫交错式，一种是并列式，这两种都属于断续焊缝(图1—16)，焊缝尺寸呢，除了注明焊脚K这个之外，还会注明在断续焊缝里每一段焊缝的长度l，以及间距e，而交错式焊缝会用符号“Z”来予以表示。

图1—16 断续角焊缝

(a)交错式 (b)并列式

(二)焊缝的形状尺寸

焊缝的形状是通过一系列几何尺寸予以表示的，焊缝存在不同的形式，不同型式的焊缝，其形状参数并非相同。

1．焊缝宽度

被称作焊趾的，是焊缝表面跟母材相交接的地方。而被叫做焊缝宽度的，是焊缝表面处于两焊趾之间的那段距离，就如同图中所展示的1—17那般。

图1—17焊缝宽度

2．余高

余高是超出母材表面之上的，焊趾连线上面那部分焊缝金属的最大高度，见图1—18。在静载状况下它具备一定的加强作用因而它又被称作加强高。然而在动载或者交变载荷的情形下它不但起不了加强作用反而由于焊趾处应力集中从而促使脆断易于发生。所以余高既不能低于母材同时也不能特别高。手弧焊时余高的值是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，而这种熔化所达到的深度就被称作熔深，相关情况可见图1—1 9。

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

焊缝横截面里，从焊缝正面朝着焊缝背面的那段距离，那就称作焊缝厚度，可看图1—20。

图1—20 焊缝厚度及焊脚

(a)凸形角焊缝 (b)凹形角焊缝

焊缝计算厚度，是在设计焊缝之际被使用的焊缝厚度。当对接焊缝焊透之时，它等同于焊件的厚度；而对于角焊缝而言，它指的是在角焊缝横截内所画出的最大直角等腰三角形当中，从直角的顶点朝着斜边的垂线长度，在习惯上也被称作喉厚，可见图1—20。

5．焊脚

处于角焊缝的横截面里头，从一个直角面之上的焊趾朝着另一个直角面表面的最小距离之处，所称作的是焊脚。于角焊缝的横截面当中被绘制出来的最大等腰直角三角形里直角边的长度被叫做焊脚尺寸，可见图1—20。

6．焊缝成形系数

图1—21 焊缝成形系数的计算

进行熔焊的时候，在单道焊缝的横截面上，存在焊缝宽度（B），也有焊缝计算厚度（H），二者的比值（ф＝B／H），被称作焊缝成形系数，相关情况见图1—21 ，该系数值要是小，那就意味着焊缝窄且深，像这样的焊缝当中容易出现气孔以及裂纹，所以焊缝成形系数应当维持一定的数值，举例来说，埋弧自动焊的焊缝成形系数ф要比1．3大。

7．熔合比

它所指的是，当进行熔焊之际，那种被熔化掉的母材，在焊道金属当中所占的比例数值。各种各样的接头，以及坡口和焊缝的形态样式，会在表1—3当中呈现出来。

表1—3 各种坡口、接头及焊缝形式

五、焊缝符号表示法

焊缝符号通常是由基本符号以及指引线构成的。在必要的情况下，还能够添加辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号等。

(一)符号

按照GB324—88《焊缝符号表示法》给出的准则，焊缝符号能够划分成以下几种类型。

(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

表示焊缝表面形状特征的符号是辅助符号，见表1—5，应用示例见表1—6。

(3)补充符号

能够补充说明焊缝的某些特征才采用的符号是补充符号，可查看表1—7，应用示例如表1—8显示。

表1—4基本符号

注意：其一，不完全溶化的卷边焊缝使用I形焊缝符号予以表示，其二，并添加焊缝有效厚度S。

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

焊缝表示方法中，仅是完整的那些，并非含上述基本符号、辅助符号、补充符号就完了，还得加上指引线、还得加上焊缝尺寸符号及数据，是这样才可完善。

指引线通常是由带有箭头的那部分指引线，也就是简称为箭头线的部分，以及两条基准线构成的，其中一条是实线，另外一条是虚线，两部分共同组成。就如同图1—22所展示的那样。

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

箭头线同焊缝相对的位置，通常没特别要求，可看图1—25(a)、(b) ，然而在标注单边V、单边Y、J形焊缝之际，箭头线要指向有坡口那侧的工件，能看图1—25(c)、(d) ，必要之时，准许箭头线弯折一回，像图1—26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。

基准线通常应当跟图样的底边相互平行，然而在特殊状况之下也能够与底边相互垂直。

5．基本符号相对基准线的位置

关于基本符号，其相对基准线的位置，可见图1—27(a)之中，也可见图1—27(b)之中，还可见图1—27(c)之中，同样可见图1—27(d)之中；当进行标注对称焊缝以及双面焊缝的时候，是不添加虚线的。

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

3) 坡口角度的尺寸，标在基本符号的上侧或下侧，坡口面角度的尺寸，标在基本符号的上侧或下侧，根部间隙的尺寸，标在基本符号的上侧或下侧。

4)相同焊缝数量符号标在尾部；

当存在众多需要进行标注的尺寸数据、且这些数据不容易分辨清楚的时候，能够在数据的前面增添上相对应的尺寸符号。当箭头线它的方向发生变化之际，上述所讲的原则不会改变意思。

(3)关于尺寸符号的说明

当处于基本符号右侧，不存在任何标注，并且没有其他说明的情况下，这意味着焊缝在工件的整条长度范围之内是连续不断的。

存在第二点，当处于这样的情况，即基本符号于左侧未进行任何标注以及不存在其他的说明的状况下，其意味着对接焊缝需要达成完全焊透这个状态。

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

在进行焊接期间，为了能够确保焊接质量所挑选确定的各个参数，像是焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量之类的，它们的总体称谓被叫做焊接工艺参数。而当中所谓的线能量，指的是在熔焊的时候，由焊接所产生的热源输入至单位长度焊缝之上的能量，单位是焦尔／厘米或者焦尔／毫米，也就是(J／cm或J／mm)，也被称作热输入。

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

电流为180A，电弧电压是24V，焊接速度是150mm／min，试对其线能进行计算。

量。

解：线能量

答：该试验的线能量为1728J／mm。

(一)焊接电流

在其它条件维持不变的状况下，致使焊缝厚度以及余高呈现出增加态势的缘由在于，对焊接电流予以增加，此时焊缝宽度几乎维持原先的状态（或者隐隐约约出现些许增加），不妨参见图1—29，这属于埋弧自动焊时所获得的实验结果，下面就来剖析这些现象背后的原因：

施焊电流加大之际，电弧所蕴热量增多，故而熔池容积以及弧坑深度皆随电流而递增，如此冷却之后，焊缝厚度便会加大。

焊接电流增大之时，焊丝的熔化数量也会增多，所以焊缝的余高也会跟着增加。要是采用不填充焊丝的钨极氩弧焊，那么余高就不会出现增加的情况了。

焊接电流增加之时，一方面电弧截面会稍有增加，进而致使熔宽增加；另一方面电流增加会促使弧坑深度增加。因为电压未曾改变，所以弧长也没有变化，致使电弧潜入熔池，使得电弧摆动范围缩小，进而促使熔宽减少。鉴于两者共同的作用，所以实际上熔宽几乎维持不变。

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

当别的条件保持不变的时候，电弧电压上升，焊缝的宽度会明显加大，然而焊缝的厚度以及余高将会稍微降低，可查看图1—30。这是缘电弧电压升高意味着电弧K长度增大，所以电弧摆动范围扩展致使焊缝宽度加大。其次，弧长增长之后，电弧的热量损耗增多，于是用于熔化母材以及焊丝的热量变少，相应地焊缝厚度和余高就稍微变小。

图1—30 电弧电压对焊缝形状的影响

从中能够看出，电流属于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，为获取良好的焊缝形状，也就是获得符合要求的焊缝成形系数，这两个因素彼此相互制约，就是一定的电流要搭配一定的电压，不应当把一个参数在较大范围内随意变动。

(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。一旦焊接速度呈现增加状态，焊缝厚度与焊缝宽度都会大幅下降，可查看图 1—31。之所以如此，乃由于焊接速度增加之际，如果将其看作有先后顺序的情况，先出现焊接速度增加这个前提，进而导致焊缝中单位时间内输入的热量随之减少， 以致产生上述结果。

图1—31 焊接速度对焊缝形状的影响

出于焊接生产率的考量，焊接速度越快越好，然而，当焊缝厚度有固定要求时，为了提升焊接速度，就需要进一步加大焊接电流以及电弧电压，所以如此三个工艺参数应当综合起来予以选用。

(四)其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响

电弧焊针对前述三个方面的主要工艺参数而言，有其他一些工艺参数，还有一些因素，这些对焊缝形状都具备一定的影响作用，都存在一定的影响效果，都产生一定会影响状况。

电极直径，变化时，若其它条件没有变化，减小其直径后，电弧截面会因之也减小，同时，电弧摆动范围被缩小，进而焊缝厚度和焊缝宽度都会变小，焊丝外伸长，同样如此，若其它条件恒定不变，减小焊丝直径，不仅电弧截面会减小，电弧摆动范围也会减小，所以焊缝厚度与焊缝宽度都将减小。

焊丝外伸长，指的是从焊丝与导电嘴的接触那一点起，至焊丝末端的那段长度，也就是焊丝上通电的那部分长度。当电流在焊丝的外伸长之上通过时，会产生电阻热。所以，当焊丝外伸长有所增加时，电阻热同样会增加，进而焊丝熔化速度加快，于是余高增加。焊丝直径越小或者材料电阻率越大的时候，这种影响越发明显。实践证实，对于结构钢焊丝而言，直径在5mm以上的粗焊丝，当焊丝的外伸长在60～150mm范围变动时，实际上是能够忽略其影响的。当焊丝直径不大于3mm，且焊丝外伸长波动幅度在超出5mm至10mm这个范围时，便极有可能对焊缝成形造成显著影响。不锈钢焊丝的电阻率相对很大，故而影响力是更为突出的。所以，针对细焊丝情形而言，尤其是不锈钢熔化电极弧焊的状况下，务必要留意着手控制外伸长达到稳定状态。

焊接时，电极也就是焊丝会相对于焊接方向倾斜出一个角度，这便是电极倾角。当电极倾角顺着焊接方向时即为后倾，逆着焊接方向时则是前倾，具体可见图1—32(a)与(b)。电极前倾的时候，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变厚，这就对电弧加热熔池底部母材造成了阻碍，所以焊缝厚度减小。并且，电弧对熔池前部未熔化母材的预热作用会增强，于是焊缝宽度增加，余高减小，这就是前倾角度。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。

焊件相对水平面倾斜时，焊件便有了倾角，此时焊缝的具体形状，依据焊接时的方向不同，会呈现出相当显著的而又区别很大模样。当焊件出现倾斜这种状况后呀，焊接的方法具体可以划分成为两种类别，其中一种是从高处朝着低处进行焊接的方式，它被称作下坡焊，另外一种是从低处朝着高处去实施焊接的办法哟，它被叫做上坡焊，相关情况可以参考去看一下图1—33(a)(b)。

图1—33 焊件倾角对焊缝形状的影响

(a)向下倾斜进行焊接 ，(b)向上倾斜进行焊接 ，(c)向下倾斜焊接时因焊件倾斜角度而产生的影响 ，(d)向上倾斜焊接时因焊件倾斜角度而产生的影响。

实行上坡焊之际，熔池里头的液体金属于重力以及电弧力的作用之下，朝着熔池尾部流动，电弧能够深入到对熔池底部金属实施加热的状态，进而使得焊缝的厚度以及余高均增加。与此同时，熔池前部的加热作用出现减弱，电弧摆动的范围变小，所以焊缝宽度减小。上坡的角度越大，其影响也就越显著明显。上坡角度大于6°～12°的时候，焊缝会因为余高过大，两侧出现咬边的状况，进而致使成形变差变糟，可见图1—33(d)。所以，在自动电弧焊的过程中，实际上一直都是尽可能地避免采用上坡焊。

正好相反的情形是下坡焊，焊缝厚度会稍有减小，余高也会稍有减小，然而焊缝宽度却会稍有增加，进而导致倾角。

（4）坡口形状，在其它条件保持不变的情况下，当增加了坡口深度以及坡口宽度之时，焊缝厚度会稍微有所增加，焊缝宽度也会稍微有所增加，然而余高会显著地减小，如图1—34所示。

图1—34 坡口形状对焊缝形状的影响

进行埋弧焊时，焊剂的成分会对焊缝形状产生一定影响，其密度也会对焊缝形状有一定作用，颗粒度同样会影响焊缝形状，堆积高度也关乎焊缝形状。当其他条件相同的情况下，若焊剂稳弧性较差，那么所形成的焊缝厚度会较大，而焊缝宽度会较小。若焊剂密度小，颗粒度大，或者堆积高度减小，因为电弧四周压力减低，弧柱体积得以膨胀，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。另外，熔渣粘度跟焊缝表面成形关联巨大，要是粘度过高，会致使熔渣的透气性欠佳，熔池结晶之时所排出的气体没法经由熔渣排出，进而让焊缝表面生成诸多凹坑，成形变差。

气体保护焊期间，保护气体的成分，以及与之紧密相关的熔滴过渡形式，对焊缝形状有着明显影响，采用各异保护气体，进行熔化极气体保护焊直流反接的时候，焊缝形状的更改，请见图1—35。射流过渡氩弧焊，一直会形成明显的蘑菇状焊缝，要是在氩气里添入O₂、CO₂或者H₂，那就能够让根部塑形成形展宽，焊缝厚度稍微有所增加。颗粒状以及短路过渡电弧焊却会形成宽度广袤且深度浅易的焊缝形状。

图1—35 保护气体成分对焊缝形状的影响

（7）母材的化学成分，其成分如有不同，在其他工艺因素保持不变的情形下，焊缝形状会不一样，这一情况在氩弧焊的时候表现得尤为突出。如同三种产地各异的不锈钢，运用钨极氩弧焊方法去焊接，当采用相同的焊接工艺参数时，所获取的焊缝形状的变化，可查看表1—10。

表1—10 母材化学成分对焊缝形状的影响