特钢检修部电焊工培训课件

特钢检修部电焊工培训教程2015年5月

培训提纲前言第一节焊接的基本原理第二节焊条电弧焊第三节手弧焊的工艺特点

第四节各种焊接位置操作要点

第五节电弧焊常见焊接缺陷防止方法

第六节手弧焊常见焊接缺陷的产生原因及危害

第七节金属结构焊接工艺

何为焊接？焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。1）.熔焊将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。2）.压焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或加热），以完成焊接的方法称为压焊。3）.钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材溶化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。前言焊接分类：一、

焊接的实质焊接的实质是使两个分离的物体通过加热或加压，或两者并用，在用或不用填充材料的条件下借助于原子间或分子间的联系与质点的扩散作用形成一个整体的过程。1.焊接电弧由焊接电源供给、具有一定电压的两极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。电弧燃烧后，弧柱中充满了高温电离气体，放出大量的热能和强烈的光。焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成。如图3-1所示。阴极区是电弧紧靠负电极的区域，阴极区很窄，约为0.1um-0.01um，温度约为2400K。阳极区是指电弧紧靠正电极的区域，阳极区较阴极区宽，约为10um-1um，温度约为2600K。电弧阳极区和阴极区之间的部分称为弧柱，弧柱区温度最高，可达6000K-8000K。焊接电弧两端间（指电极端头和熔池表面间）的最短距离称为弧长。第一节

焊接的基本原理图11-1焊接电弧示意图2.焊接的冶金特点1）熔池中冶金反应不充分，化学成分有较大的不均匀性，常常发生偏析、夹杂等缺陷。2）在高温电弧作用下，氧、氢、氮等气体分子吸收电弧热量而分解成化学性质十分活泼的原子或离子状态，它们很容易溶解在液体金属之中，造成气孔、氧化、脆化和其它缺陷。3）在熔剂或药皮中加入比铁氧化能力强的硅铁、锰铁等物质，除起到渗入合金作用、补充烧损元素外，亦可起到脱氧作用。4）焊缝中硫或磷的质量分数超过0.04%时，极易产生裂纹。因此，应选用含硫、磷低的焊接原材料，并通过在焊剂或药皮中加石灰石、氟石等脱硫脱磷，以保证焊缝质量。图1-2低碳钢焊接热影响区的组织变化二、

焊接热过程对焊接接头组织、性能的影响（一）焊接热循环焊接时，电弧沿焊件逐渐移动并对焊件进行局部加热。焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝。焊缝及其邻近区域的总称叫焊缝区。在焊接过程中，焊缝区金属从常温被加热到最高温度，然后再逐渐冷却到常温。由于焊件上各点所处的位置不同，其被加热的最高温度亦不相同；而热量的传递需要一定的时间，故各点达到其最高温度的时间亦不相同。在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。(二)焊缝区的金属组织与性能1.焊缝金属区焊缝金属区指在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔焊时，是指由焊缝表面和熔合线所包围的区域；电阻焊时，是指焊后形成的熔核部分。焊接加热时，焊缝金属区的温度在液相线以上，母材金属和填充金属熔化后共同形成液态熔池。冷却结晶是以熔池和母材交界处半熔化状态的母材金属晶粒为结晶核心，沿着垂直于散热面的反方向生长，成为柱状晶的铸态组织。2.熔合区焊缝与母材交接的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。此区是焊缝和母材金属的交界区，温度在固相线和液相线之间，焊接过程中母材金属部分熔化，故亦称半熔化区。熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化的金属因加热温度过高成过热粗晶，其塑性和韧性明显变差，容易产生裂纹和脆性破坏。虽然此区只有0.1mm-0.4mm，但它对焊接接头的性能影响很大，是焊接接头的危险区域之一。3.热影响区是焊接或切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。按其组织特征又可分为以下四个区域：（1）过热区指焊接热影响区中，具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。此区的温度范围为固相线至1100℃，因加热温度过高，奥氏体晶粒急剧长大，使其塑性明显下降，尤其是冲击韧度下降20％-30％，对于易淬火钢，此区脆性更大，是热影响区中性能最差的部位。焊接刚度大的结构件，此区容易产生裂纹。（2）细晶区此区温度范围为Ac3以上，而尚未达到过热温度。由于焊后为空冷，相当于热处理后的正火组织，亦称正火区。此区的力学性能优于母材金属。（3）不完全重结晶区此区温度范围为Ac3至Ac1之间。在此区间珠光体已转变为奥氏体，部分铁素体深入奥氏体，尚未溶入奥氏体的铁素体晶粒不断长大。空冷时，奥氏体又折出较细的铁素体，到Ar1线时，残余奥氏体直接转变为共析组织珠光体，未深入奥氏体的铁素体却将粗大晶粒保持下来，亦称部分相变区。该区金相组织很不均匀，力学性能较差。（4）再结晶区此区温度范围在Ac1至500℃-450℃之间。焊前经过冷变形加工的焊件，由于母材中有晶格畸变及碎晶组织，当加热到该温度时，就会产生回复及再结晶而细化，其力学性能提高。焊前未经冷加工变形的焊件不存在再结晶区。图1－3平板焊接过程中的应力与变形形成原理示意图(三)焊接裂纹与焊接变形的形式焊接时，在任何情况下焊接应力总是存在的。当焊接应力超过该材料相应温度的屈服应力时，焊件将产生变形；超过材料的断裂应力时，焊件将会产生裂纹甚至断裂。焊接裂纹包括纵向裂纹、横向裂纹、内部裂纹、根部裂纹等；焊接变形的基本形式有角变形、弯曲变形、波浪变形、收缩变形、扭曲变形、错边变形等，见图11-4。图11-4焊接变形形式(a)图11-4焊接变形形式(b)图11-4焊接变形形式(c)图11-4焊接变形形式(d)(四)预防和减小焊接应力及焊接变形的措施1.合理设计焊接结构尽量减少焊缝及焊缝的长度和截面积，并尽量使结构中的所有焊缝对称，避免交叉焊缝等，详见焊接结构工艺性一节。2.焊前预热焊前对焊件预热，可减少焊件各部分的温差，对减小焊接应力与变形较为有效。重要焊件可整体预热，还有局部预热即焊前选择焊件的合理部位局部加热使其伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝同时收缩。3.反变形法根据实验或计算，确定工件焊后产生变形的方向和大小，焊前将工件预先斜置或弯曲成等值反向角度，以期达到焊后与所要求的工件角度正好吻合。4.刚性固定法采用工装夹具或定位焊固定，此法可显著减小但不能完全消除焊后残余变形。5.选择合理的焊接顺序应尽量使焊缝的纵向和横向都能自由收缩，避免交叉焊缝处应力过大产生裂纹；采用对称焊接顺序以减小变形；长焊缝可采用分段退焊法或跳焊法。6.锤击焊缝法用圆头小锤对焊后红热的焊缝金属进行均匀适度锤击，以延伸变形，补偿其收缩，同时释放出部分能量，减小焊接应力和变形。7.强迫冷却法将焊缝区的热量迅速散掉，使焊接时金属受热面积减小，此法又称散热法。8.焊后热处理采取去应力退火的方法将焊件整体或局部加热到600℃-650℃，保温一定时间后（不小于1h）缓慢冷却，这样可消除焊接余应力80％-90％。(五)接变形的矫正1.机械矫正法即用机械的方法将变形矫正过来，生产中常用的设备有辊床、压力机、矫直机等；薄板焊接最常见的变形为波浪变形，其矫正较难，一般用锤击法进行矫正2.火焰矫正法采用局部加热焊件的某些部位，使其受热时膨胀，受周围冷金属制约引起长度方向被压缩，冷却时收缩而矫正变形。电弧焊是利用电弧作为热源的熔焊方法，简称弧焊。焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。焊条电弧焊具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，是生产中应用最广的焊接方法。但焊条电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，劳动条件差，生产率低，对工人技术水平要求较高，焊接质量不够稳定。因此，主要应用于单件小批量生产中焊接碳素钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和对铸铁的补焊等。适宜板厚为3mm-20mm。一、焊条电弧焊电源二、焊条三、焊条电弧焊接工艺规范第二节

焊条电弧焊一、

焊条电弧焊电源1.电源的要求焊条电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不同的焊件及焊条的要求。2.电源种类（1）交流弧焊机它是一种特殊的降压变压器，具有结构简单、噪声小、成本低等优点，但电弧稳定性较差。（2）直流弧焊机直流弧焊机有弧焊发电机（由一台三相感应电动机和一台直流弧焊发电机组成）和焊接整流器（整流式直流弧焊机）两种类型。二、

焊条1、焊条的组成和作用

焊条是涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，由药皮和焊芯两部分组成。

焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又溶化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属；药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过程中造气，起保护作用，防止空气进入焊缝；同时具有冶金作用，如脱氧、脱硫、脱磷和渗合金等；并具有稳弧、脱渣等作用，以保证焊条具有良好的工艺性能，形成美观的焊缝。2.焊条的分类(1)焊条按熔渣的化学性质分为两大类

1）酸性焊条溶渣呈酸性，药皮中含大量SiO2、TiO2、MnO等氧化物。2）碱性焊条熔渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCo3和CaF2。(2)焊条按用途可分为十一大类碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条。(3)焊条型号由国家标准分别规定各类焊条的型号编制方法。如标准规定碳钢焊条型号为"E××××"，其中，字母"E"表示焊条；前二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值；第三位数字表示焊接位置，"0"及"1"表示焊条适用于全位置（平焊、立焊、横焊、仰焊）焊接，"2"为平焊及平角焊，"4"表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。在第四位数字后附加"R"表示耐吸潮焊条；附加"M"表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条；附加"-1"表示冲击性能有特殊规定的焊条。3.焊条的选用（1）按强度等级和化学成分选用

1）焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近。2）焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。3）焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。4）焊件碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条。5）焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，故一般选用碱性焊条。（2）按焊件的工况条件选用焊条

1）焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，应选用碱性焊条。2）焊接承受静载的结构件时，应选用酸性焊条。3）焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条。4）焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。（3）按焊件形状、刚度及焊接位置选用焊条1）厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊条。2）厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊结构件，应选用适当的酸性焊条。3）除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件应选用全位置焊条。三、

焊条电弧焊接工艺规范1.焊条直径的选择焊条直径主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置、焊层（道）数等因素。根据焊件厚度平焊时焊条的选用原则：一般当焊件板厚t≤4mm时，焊条直径d=t；当t>4mm时，常采用多层焊，焊条直径为4mm-6mm。2.焊接电流的选择焊接电流大小根据焊条直径来选择。焊接电流选择亦可用经验公式进行估算，估算公式为：I=Kd，式中I-焊接电流（A）；d-焊条直径（mm）；K-经验系数，常取30-40（A/mm）。第三节手弧焊的工艺特点一、优点(1)工艺灵活、适应性强适用于碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢和不锈钢等各种材料的平、立、横、仰各种位置以及不同厚度、结构形状的焊接。(2)质量好与气焊及埋弧焊相比，金相组织细，热影响区小，接头性能好。(3)易于通过工艺调整(如对称焊等)来控制变形和改善应力。(4)设备简单、操作方便。二、缺点(1)对焊工要求高，焊工的操作技术和经验直接影响产品质量的好坏。(2)劳动条件差焊工在工作时必须手脑并用，精神高度集中，而且还要受到高温烘烤，有毒、烟、尘和金属蒸气的危害。(3)生产率低受焊工体质的影响，焊接工艺参数选择较小，故生产率低。三、适用范围在造船、锅炉及压力客器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中都广泛使用手工电弧焊。第四节各种焊接位置操作要点所谓焊接位置指焊接时焊件接缝所处的空间位置。根据焊缝倾角和焊缝转角的不同，有平焊、立焊、横焊和仰焊等焊。

添加标题一、平焊

平焊分为对接平焊、角接平焊、搭接平焊等。1、对接平焊对接平焊一般分为不开坡口的和开坡口的对接平焊两种。当板厚小于6ram时，不开坡口；当焊件厚度等于或大于6mm时，应开坡口。(1)不开坡口的对接平焊，详见图6—1。焊接正面焊缝时宜用3～4mm焊条短弧焊接，使熔深达到焊件厚度的2／3左右，焊缝宽度为5～8mm，加强高应小于1.5mm。反面焊缝用直径为3mm的焊条，可用稍大的电流焊接。对于重要的焊缝，在焊反面焊缝前，必须铲除焊根。在焊接时焊条的角度见图6—2。图6—1不开坡口的对接

图6—2对接平焊的焊条角度

多层焊时，第一层打底焊道应采用小直径焊条，运条方法应视间隙的大小而定。间隙小时可用直线形运条法，间隙大时可用直线往复式运条法，以防烧穿。第二层焊道，可用直径较大的焊条，用直线形或小锯齿形运条法，进行短弧焊。以后备层均可用锯齿形运条法，并且摆动范围应逐渐加宽，摆动到坡口两边时，应稍作停留，防止出现熔合不良、夹渣等缺陷。应注意每层焊缝不能过厚，否则使焊渣流向熔池前面，造成焊接困难。各层之间的焊接方向应相反，其接头也应相互错开，每焊完一层焊缝，要把表面焊渣和飞溅等清除干净后才能焊下一层，以保证焊缝质量和减小变形。多层多道焊的焊接方法与多层焊相似，焊接时，采用直线运条法。(2)开坡口的对接平焊，坡口有V型和X型。可采用多层焊法如图6—3和多层多道焊法如图6—4。图6—3多层焊

图6—4多层多道焊2、角接平焊角接平焊形成的焊缝为角焊缝，详见图6—5。角焊缝接焊脚尺寸(在角焊缝中画出的最大等腰三角形中直角边的长度)的大小采用单层焊、多层焊和多层多道焊。当焊脚尺寸小于6mm时的焊缝用单层焊，采用4mm的焊条；焊脚尺寸为6～8mm时，用多层焊，采用4～5mm的焊条；焊脚尺寸大于8mm时用多层多道焊。焊条直径的选择，一般焊脚尺寸小于14mm，用直径4mm的焊条；焊脚尺寸大于14mm，用直径5mm的焊条，便于操作并提高生产率。对多层多道焊，在焊接第一道焊缝时，应用较大电流，以得到较大的溶深；焊第二道焊缝时，由于焊件温度升高，应用较小的电流和较快的焊速，以防止垂直板产生咬边现象。焊条的角度随每一道焊缝的位置不同而有所不同，详见图6—6。角接平焊的运条手法，第一层(打底焊)一般不做横向摆动外可以采用圆圈形、三角形、锯齿形和直线形。在实际生产中，如焊件能翻动时，应尽可能把焊件放成船形位置进行焊接，见图6—7。船形位置焊接可避免产生咬边等缺陷，焊缝美观平整，又有利于使用大直径焊条和用大的焊接电流，提高生产率。运条手法可用月牙行或锯齿形。

图6—5角焊缝

图6—6焊条的角度随每道焊缝位置的改变

图6—7船行位置焊接

3、搭接平焊搭接平焊形成的焊缝为一种填角焊缝。焊接时焊条与下板表面间的角度应随下板的厚度增大而增大详见图6—8。焊条与焊接方向的角度以75°～85°为宜。当焊脚尺寸为6mm时，用4～5mm焊条，用斜圆圈形运条法进单道焊。当焊脚尺寸为6～8mm时，采用多层焊，焊第一层用4～5mm焊条，以直线形运条为宜；第二层用5mm焊条，运条方法为斜圆圈形。当焊脚大于8mm时，采用多层多道焊，较多层焊容易掌握。搭接平焊除以上说明外其它方面与一般角焊缝焊接相同，开始焊接时电流可大些，当焊件温度升高后，电流可小些，以防板边缘熔化过多而咬边，确保焊缝成型良好。图6—8搭接平焊的焊条角度

二、立焊

立焊是焊接垂直平面上垂直方向的焊缝。由于在重力的作用下，焊条熔化所形成的焊滴和熔池中的熔化金属要往下淌，就会使焊缝成型困难，不如平焊美观，对初学者比起平焊操作有一定的难度。实施立焊应注意以下问题：1、在选择焊条直径和电流强度时都应比平焊小，立焊时选的电流强度可比平焊小10％～15％，以避免过多的熔化金属下淌；其次，应采用短弧焊接法，避免因电弧过长所造成的熔滴下淌及严重飞溅。2、焊条的运动。立焊的操作要领如下：在立焊过程中眼睛和手要协调配合，采用长短电弧交替起落焊接法。当电弧向上抬高时，电弧自然拉长些，但不应超过6mm；电弧自然下降在接近冷却的熔池边缘时，瞬间恢复短弧。电弧纵向移动的速度应依据电流大小及熔池冷却情况而定，其上下移动的间距一般不超过12mm，详见图6—9。焊条与焊缝中心线夹角应保持在60°～80°，并保持焊条左右方向夹角相等。焊条的运条手法要依据焊缝的熔宽来决定。3、焊工的操作姿势。立焊的操作根据焊缝与焊工距离的不同，一般采用胳臂有依托和无依托两种姿势。有依托，即胳臂大臂轻轻地贴在上体的肋部或大腿、膝盖位置，随着焊条的熔化和缩短，胳臂自然地前伸，起到调节的作用。用有依托的姿势焊接时，比较牢靠、省力。无依托，即把胳臂半伸开或全伸开，悬空操作，这需要靠胳臂的伸缩来调节焊条的位置。胳臂活动范围大，操作难度也较大立焊时焊工的操作姿势见图6—10。4、握焊钳的方式。握焊钳的方式，常有正握式(如图6—11a、b)和反握式(如图6—11c)两种。图6—11a是一般立焊时常用的握焊钳方式。当遇到较低的焊接部位和不好施焊的位置时，常用图6—11b的握焊钳方式，也有采用图6—11c的握焊钳方式，立焊分为对接立焊和立角焊。图6—11握焊钳的姿势（1）对接立焊。对接立焊除了要控制熔化金属不下淌外，还要求焊缝保持平直。为操作方便，常使用小直径焊条和较小的焊接电流，并采用短弧焊接法。对于不开坡口的对接立焊，当焊接薄板时，容易产生烧穿、咬肉和变形等缺陷。此时对接立焊采用自下而上和自上而下两种焊接方法，后一种方法也称立向下焊。在采用自下而上的方法时，如选用碱性焊条，焊条直径为2.5或3.2mm，焊接电流均应较平焊小。采用短弧焊接，可使熔滴过渡的距离缩短，操作容易，并有利于避免烧穿，缩小受热面积，减小变形运条手法可用直线形、月牙形或锯齿形等。在操作中，当观察到有咬肉等缺陷时，焊条可在咬肉部位稍微停一会儿，然后再抬起电弧。如发现有熔化金属下淌，焊缝成型不良的部分应立即铲去，一般可用电弧吹掉后再向上焊接。当发现有烧穿时应停止焊接，将烧穿部位焊补后，再进行焊接。立向下焊时应采用立向下焊焊条。当采用酸性焊条时，也必须用小直径焊条，并注意焊条的角度，一般采用长电弧焊接法。在操作中应注意观察焊缝的中心线、焊接熔池和焊条的起落位置。由于酸性焊条为长渣，所以要求焊条摆动的速度快而且准确。焊条的摆动方法，是以焊缝中心线为准，从左右两侧往中间作半圆形摆动。对于开坡口的对接立焊，坡口的形式有V形或U形等，一般采用多层焊，层数多少根据焊件厚度而定。一定要注意每一层焊缝的成型，详见图6—12a。如果焊缝不平，中间高两侧低，甚至形成尖角，如图6—12b，则不仅给清渣带来困难，而且因成型不良造成夹渣、未焊透等缺陷。

开坡口的对接立焊可分三个环节1)封底焊，就是正面的第一道焊缝。焊接时应选用直径较小的焊条和较小的焊接电流。对厚板可采用小三角形运条法，对中板或较薄板，可采用小月牙形或跳弧运条法。在封底焊时，一定要保证焊缝质量，尤其注意避免产生气孔如果在第一层焊缝产生了气孔就会自下而上的柱状贯穿气孔。焊接厚板时，采用逐步退焊法，每段长度不宜过长，应按每根焊条可能焊接的长度来计算。图6—12开坡口对接立焊的成型2)中间层焊缝焊接，主要是填满焊缝。为提高生产效率可采用月牙形运条，焊接时应避免产生未熔合、夹渣等缺陷。接近表面的一层焊缝的焊接非常重要，一方面要将以前各层焊缝凸凹不平的加以平整，为表层焊缝打好基础；另一方面，这层焊缝一般比板面低lmm左右，而且焊缝中间应有些凹以保证表层焊缝成型美观。3)表层焊缝焊接，即多层焊的最外层焊缝应满足焊缝外观尺寸要求。运条手法可按要求的焊缝的余高加以选择。如要求稍高时，焊条可作月牙形摆动，如要求稍平整时焊条可作锯齿形或不等八字形摆动。在焊接时应注意，运条的速度必须均匀一致。当焊条在焊缝两边时，要将电弧进一步缩短，并应稍微停留，这样有利于熔滴的过渡和减少电弧的辐射面积，可以防止产生咬肉等缺陷。不等八字形运条法，详见图6—13。当焊缝要求较宽的情况下，如采用月牙形或锯条形手法时，一次摆动往往达不到焊缝边缘良好的熔合，采用八字形运条法能得到较宽的焊波，焊缝表面是鱼鳞状的花纹。焊接时自左向右把熔滴放置在焊缝宽度的1／3处，稍微停顿一下，接着把焊条抬高并引到焊缝的2／3处，再向焊缝右边瞬间划弧以后，将焊条降落到焊缝的2／3处，瞬间变成短弧，停顿一下，使熔化金属与前面焊坡熔合好，然后把焊条抬高向左引到焊缝宽度的1／3处……。这种有规律的运条方法要求焊条有节奏地均匀摆动，摆动时要快而稳，熔滴下落的位置要准确。（2）立角焊缝的焊接。立角焊时应注意以下问题：1)焊条的位置。为了使两块钢板能均匀受热，保证熔深和提高工效，在立角焊时应注意焊条的位置和倾斜角度。当被焊的两块钢板厚度相等时，焊条与两块钢板的夹角左右相等，并根据不同的板厚来改变夹角大小，焊条与焊缝中心线的夹角保持60°～80°图6—13不等八字运条法2)熔化金属的控制。立角焊操作的关键是如何控制熔化金属，要求焊接时精神集中，注意观察金属的冷却情况，焊条要根据熔化金属的冷却情况有节奏地摆动。在立角焊的过程中，当引弧后焊出第一个焊坡时电弧应较快地提高；当看到熔池瞬间冷却成一个暗红点时，电弧又下降到弧坑处，并使熔滴凝固在前面已形成的焊波z／3处，然后电弧再抬高。如果前一熔滴未冷却到一定的程度，就过急地下降焊条，会造成熔化金属下淌；而当焊条下降动作过慢时，又会造成熔滴之间熔合不良。如果焊条放置的位置不对，会使焊坡脱节影响焊缝的美观和焊接质量。3)焊条的摆动。应根据不同的板厚和焊脚尺寸的要求，选用适当的运条手法。对焊脚尺寸较小的焊缝可采用直线往复运条手法；对焊脚尺寸要求较大的焊缝可采用月牙形、三角形、锯齿形等运条手法，详见图6—14。4)局部间隙过大的焊接方法。对立角焊缝当不要求焊透或遇到局部间隙超过焊条直径时，可预先采用下行焊的方法使熔化金属把过大的间隙填满后，再进行正常焊接。这样做可以提高工效，并大大减少金属的飞溅和电弧偏吹。三、横焊横焊是焊接垂直或倾斜平面上水平方向的焊缝，横焊时，由于重力作用，熔化金属容易下淌而产生各种缺陷，如图6—15。因此采用短弧焊接，并且选用较细的焊条和较小的焊接电流及适当的运条手法。1、不开坡口的对接横焊。不开坡口的对接横焊当板厚为3—5mm时应采用双面焊。正面焊时焊条直径宜为3．2～4mm，焊条与下板成75°～80°，如图6—16。当焊件较薄时，用直线往复形运条法，

这样可借焊条向前移动的机会使熔池得到冷却，这样熔池中的熔化金属就有机会凝固，防止烧穿。当焊件较厚时，可采用短弧直线形或小斜圆圈形运条手法，如图6—17，以得到合适的熔深。焊接速度应稍快并均匀，避免焊条的熔化金属过多地聚集在某一点上，形成焊瘤和在焊缝上部咬边，而影响焊缝成型。反面封底焊时，应选用细焊条，焊接电流应稍大，一般选平焊用的焊接电流强度，用直线运条法进行焊接。2、开坡口的对接横焊。对接横焊坡口加工如图6—18的形状。一般下板不开坡口，或下板所开坡口角度小于上板，这样有利于焊缝成形。开坡口对接横焊缝如图6—19。在焊第一道焊缝时，应选用细焊条，一般为3mm，运条手法可根据接头的间隙大小来决定，当间隙大时，宜采用直线往复形运条法。第二道用3～4mm的焊条。

横焊的运条手法采用斜圆圈形运条手法，如图6—20。在旋焊过程中，应保持较短的电弧长度和均匀的焊接速度。为了有效地防止焊缝表面咬边和下面产生熔化金属下淌现象，每个斜圆圈形与焊缝中心的斜度不得大于45°。当焊条末端运到斜圆圈上面时，电弧应更短，并稍停片刻，使较多的熔化金属过渡到焊缝上去。然后缓慢将电弧引到焊缝的下边，即原先电弧停留的旁边，如图6—21所示，这样做能有效地避免各种缺陷使焊缝成型良好。当横焊板厚大于8mm时，应采用多层多道焊，这样可以较好地避免由于熔化金属下淌造成的焊瘤。运条手法用直线形，并应始终保持短弧和适当的焊接速度，同时焊条的角度也要根据焊缝的位置来调节，如图6—22。焊条直径可用3.2～4mm。在施焊过程中，焊缝排列顺序如图6—22。四、仰焊

仰焊是几种焊接位置中焊接最困难的一种，由于仰焊时熔池倒悬在焊件下面，使焊缝成型困难。同时在施焊中，常发生熔渣超前现象，因此在运条方面要比平焊、立焊、横焊困难。当焊件厚度为4mm左右时，仰焊可采用不开坡口的对接焊，焊条直径为3.2mm，焊条与焊缝两侧成90°，与焊接方向保持80o～90o，如图6—23。在整个施焊过程中，焊条要保持在上述位置均匀地运条。运条手法可采用直线形和直线往复形，直线形用于焊接间隙小的接头，直线往复形可用于间隙稍大的接头。焊接电流不应过小，否则就得不到足够的熔深并且电弧不稳，操作难以掌握而且焊缝质量也难以保证。

当焊件厚度大于5mm时，对接仰焊均开坡口。对于开坡口的对接仰焊的第一层焊缝，宜用直线形或直线往复形运象方法。焊缝表面要平直，不允许出现凸形。第二层以后均宜用锯齿形或月牙形运条手法，如图6—24。在进行仰焊时不论采用哪种运条手法，均应形成较薄的焊道。图6—25为开坡口对接仰焊时，多层多道焊焊缝的排列顺序，并且焊条的角度应根据每一道的位置作相应的调整，以有利于熔滴金属的过渡和能获得较好的焊缝成型为原则。第五节电弧焊常见焊接缺陷防止方法一、焊缝表面尺寸不符合要求焊缝表面高低不平、焊缝宽窄不齐、尺寸过大或过小、角焊缝单边以及焊脚尺寸不符合均属于焊缝表面尺寸不符合要求，见图6—26。1、产生原因焊件坡口角度不对，装配间隙不均焊接速度不当或运条手法不正确，焊条和角度选择不当或改变，加上埋弧焊焊接工艺选择不正确等都会造成焊件缺陷。2、防止方法选择适当的坡口角度和装配间隙；正择焊接工艺参数，特别是焊接电流值，采用恰当运条方法和角度，以保证焊缝成形均匀一致。二、焊接裂纹在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下，焊接接头局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙叫焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。1、热裂纹的产生原因与防止方法焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹叫热裂纹。(1)产生原因是由于熔池冷却结晶时，受到的拉应力作用，而凝固时，低熔点共晶体形成的液态薄层共同作用的结果。增大任何一方面的作用，都能促使形成热裂纹。(2)防止方法①控制焊缝中的有害杂质的含量即碳、硫、磷的含量，减少熔池中低熔点共晶体的形成。②预热：以降低冷却速度，改善应力状况。③采用碱性焊条，因为碱性焊条的熔渣具有较强脱硫、脱磷的能力。④控制焊缝形状，尽量避免得到深而窄的焊缝。⑤采用收弧板，将弧坑引至焊件外面，即使发生弧坑裂纹，也不影响焊件本身。二、电动机修后的一般性试验修理后的电动机为保证其检修质量，应做以下的检查和试验。1、修后装配质量检查轴承盖及端盖螺栓是否拧紧，转子转动是否灵活，轴伸部分是否有明显的偏摆。绕线转子电动机还应检查电刷装配情况是否符合要求。在确认电动机一般情况良好后，才能进行试验。2、绝缘电阻的测定修复后的电动机绝缘电阻的测定一般在室温下进行。额定工作电压在500V以下的电动机，用500V摇表测定其相间绝缘和绕组对地绝缘。小修后的绝缘电阻应不小于0.5MΩ，大修更换绕组后的绝缘电阻一般不低于5MΩ。3、空载电流的测定试验时，应在电动机定子绕组上加三相平衡的额定电压，且电动机不带负荷，测得的电动机任意一相空载电流与三相电流平均值的偏差不得大于10%，试验时间为1h。试验时可检查定子铁心是否过热或温升不均匀，轴承温度是否正常，倾听电动机启动和运行有无异常响声。4、耐压试验电动机大修后，应进行绕组对机壳及绕组相间的绝缘强度（即耐压）试验。对额定功率为1kw的电动机，且额定电压为380V，其试验电压为交流50Hz，有效值为1760V。对额定功率小于1KW的电动机，额定电压为380V，其试验电压有效值为1260V。

第五节电刷的更换及调整电刷是电机固定部分与转动部分导电的过渡部件。电刷工作时，不仅有负荷电流通过，而且还要保持与滑环表面良好的接触和滑动。因此，要求电刷应具有足够的载流能力和耐磨的力学性能。为保持电刷良好的电气性能和力学性能，在检查、更换和调整电刷时，应注意以下几点。一、注意检查电刷磨损情况，在正常压力下工作的电刷，随着电刷的磨损，弹簧压力会逐渐减弱，应调整压力弹簧予以补偿。而电刷磨损超过新电刷长度的60％时，要及时更换。更换电刷时，应尽量选用原电刷牌号及尺寸。电刷停止运行时，应仔细检查滑环表面，若表面不平不清洁，应及时修理清洁滑环，以保证滑环与电刷的良好接触。二、更换电刷时，应将电刷与滑环表面用0号砂布研磨光滑，使接触面积达到电刷截面积的75％以上。刷握与滑环的距离应为2～4mm。三、更换后的电刷在刷握那应能上下自由移动，当不能太松而摇晃。6～12mm的电刷在旋转方向上游隙为0.1～0.2mm；12mm以上的电刷游隙为0.15～0.4mm。四、测量电刷压力。用弹簧秤测量各个压力时，一般电刷压力为15～25kPa，同一刷架上的电刷压力差值不应超过10％目测检查调整时，把电刷压力调整到不冒火花，电刷不在刷握里跳动，摩擦声很低即可。五、更换电刷时，应检查电刷的软铜线是否牢固完整，若软铜线折断股数超过总股数的1/3，应更换新电刷线。2、冷裂纹的产生原因及防止方法焊接接头冷却到较低温度时(对钢来说在Ms温度以下或200℃～300℃)，产生的焊接裂纹叫冷裂纹。(1)产生原因主要发生在中碳钢、低合金和中合金高强度钢中。原因是焊材本身具有较大的淬硬倾向，焊接熔池中溶解了多量的氢，以及焊接接头在焊接过程中产生了较大的拘束应力。(2)防止方法从减少这三个因素的影响和作用着手。1)焊前按规定要求严格烘干焊条、焊剂，以减少氢的来源。2)采用低氢型碱性焊条和焊剂。3)焊接淬硬性较强的低合金高强度钢时，采用奥氏体不锈钢焊条。4)焊前预热。5)后热焊后立即将焊件的全部(或局部)进行加热或保温、缓冷的工艺措施叫后热。后热能使焊接接头中的氢有效地逸出，所以是防止延迟裂纹的重要措施。但后热加热温度低，不能起到消除应力的作用。6)适当增加焊接电流，减慢焊接速度，可减慢热影响区冷却速度，防止形成淬硬组织。3、再热裂纹的产生原因与防止方法焊后焊件在一定温度范围再次加热(消除应力热处理或其它加热过程如多层焊时)而产生的裂纹，叫再热裂纹。再热裂纹一般发生在熔点线附近，被加热至1200℃～1350℃的区域中，产生的加热温度对低合金高强度钢大致为580℃～650℃。当钢中含铬、钼、钒等合金元素较多时，再热裂纹的倾向增加。防止再热裂纹的措施，第一是控制母材中铬、钼、钒等合金元素的含量；第二是减少结构钢焊接残余应力；最后在焊接过程中采取减少焊接应力的工艺措施，如使用小直径焊条，小参数焊接，焊接时不摆动焊条等。4、层状撕裂的产生原因与防止方法焊接时焊接构件中沿钢板轧层形成的阶梯状的裂纹叫层状撕裂，见图6～27。产生层状撕裂的原因是：轧制钢板中存在着硫化物、氧化物和硅酸盐等非金属夹杂物，在垂直于厚度方向的焊接应力作用下(图中箭头)，在夹杂物的边缘产生应力集中，当应力超过一定数值时，某些部位的夹杂物首先开裂并扩展，以后这种开裂在各层之间相继发生，连成一体，形成层状撕裂的阶梯形。防止层状撕裂的措施是严格控制钢材的含硫量，在与焊缝相连接的钢材表面预先堆焊几层低强度焊缝和采用强度级别较低的焊接材料。三、气孔焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，残存下来形成的空穴叫气孔。1、产生原因(1)铁锈和水分对熔池一方面有氧化作用，另一方面又带来大量的氢。(2)焊接方法埋弧焊时由于焊缝大，焊缝厚度深，气体从熔池中逸出困难，故生成气孔的倾向比手弧焊大得多。(3)焊条种类碱性焊条比酸性焊条对铁锈和水分的敏感大得多，即在同样的铁锈和水分含量下，碱性焊条十分容易产生气孔。(4)电流种类和极性当采用未经很好烘干的焊条进行焊接时，使用交流电源，焊缝最易出现气孔；直流正接气孔倾向较小；直流反接气孔倾向最小。采用碱性焊条时，一定要用直流反接，如果使用直流正接，则生成气孔的倾向显著加大。(5)焊接工艺参数焊接速度增加，焊接电流增大，电弧电压升高都会使气孔倾向增加。2、防止方法(1)对手弧焊焊缝两侧各10mm，埋弧自动焊两侧各20mm内，仔细清除焊件表面上的铁锈等污物。(2)焊条、焊剂在焊前按规定严格烘干，并存放于保温桶中，做到随用随取。(3)采用合适的焊接工艺参数，使用碱性焊条焊接时，一定要短弧焊。四、咬边由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷叫咬边，如图6—28所示。1、产生原因主要是由于焊接工艺参数选择不当，焊接电流太大，电弧过长，运条速度和焊条角度不适当等。2、防止方法选择正确的焊接电流及焊接速度，电弧不能拉得太长，掌握正确的运条方法和运条角度。埋弧焊时一般不会产生咬边。五、未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象叫未焊透。见图6—29。1、产生原因焊缝坡口钝边过大，坡口角度太小，焊根未清理干净，间隙太小；焊条或焊丝角度不正确，电流过小，速度过快，弧长过大；焊接时有磁偏吹现象；或电流过大，焊件金属尚未充分加热时，焊条已急剧熔化；层间或母材边缘的铁锈、氧化皮及油污等未清除干净，焊接位置不佳，焊接可达性不好等。

2、防止方法正确选用和加工坡口尺寸，保证必须的装配间隙，正确选用焊接电流和焊接速度，认真操作，防止焊偏等。六、未熔合熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分叫未熔合，如图6—30所示。1、产生原因层间清渣不干净，焊接电流太小，焊条偏心，焊条摆动幅度太窄等。2、防止方法加强层间清渣，正确选择焊接电流，注意焊条摆动等。七、夹渣焊后残留在焊缝中的熔渣叫夹渣，见图6—311、产生原因焊接电流太小，以致液态金属和熔渣分不清；焊接速度过快，使熔渣来不及浮起；多层焊时，清渣不干净；焊缝成形系数过小以及手弧焊时焊条角度不正确等。2、防止方法采用具有良好工艺性能的焊条，正确选用焊接电流和运条角度，焊件坡口角度不宜过小，多层焊时，认真做好清渣工作等。八、焊瘤焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上，所形成的金属瘤叫焊瘤。见图6—32。1、产生的原因操作不熟练和运条角度不当。2、防止方法提高操作的技术水平。正确选择焊接工艺参数，灵活调整焊条角度，装配间隙不宜过大。严格控制熔池温度，不使其过高。九、塌陷单面熔化焊时，由于焊接工艺选择不当，造成焊缝金属过量透过背面，而使焊缝正面塌陷、背面凸起的现象叫塌陷。见图6—33。产生的原因塌陷往往是由于装配间隙或焊接电流过大所致。十、凹坑焊后在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分叫凹坑。见图6—34面的凹坑通常叫内凹。凹坑会减少焊缝的工作截面。产生的原因电弧拉得过长，焊条倾角不当和装配间隙太大等。十一、烧穿焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫烧穿。1、产生的原因对焊件加热过甚。2、防止方法正确选择焊接电流和焊接速度，严格控制焊件的装配间隙。另外，还可采用衬垫、焊剂垫、自熔垫或使用脉冲电流防止烧穿。十二、夹钨钨极惰性气体保护焊时，由钨极进入到焊缝中的钨粒叫夹钨。夹钨的性质相当于夹渣。1、产生原因主要是焊接电流过大，使钨极端头熔化，焊接过程中钨极与熔池接触以采用接触短路法引弧等。2、防止方法降低焊接电流，采用高频引弧。第六节手弧焊常见焊接缺陷的产生原因及危害焊接缺陷按其在焊缝中的位置，可分为内部缺陷和外部缺陷两大类。外部缺陷位于焊缝的外表面，直接或用低倍的放大镜就能看到。外部缺陷主要包括焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、塌陷、表面气孔、表面裂纹、烧穿等；内部缺陷主要包括未焊透、内部气孔、内部裂纹、夹渣等。内部缺陷位于焊缝内部，须用无损探伤法或用破坏性试验才能发现。下面分别叙述各种焊接缺陷的特征、产生原因和防止措施。一、焊缝形状方面的缺陷1、焊缝尺寸不符合要求主要指焊缝高低不平、宽窄不一，余高过高和不足等。焊缝尺寸过小会降低焊接接头的承载能力；焊缝尺寸过大会增加焊接工作量，使焊接残余应力和焊接变形增加，并会造成应力集中。焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀、焊接电流过大或过小、运条方式或速度及焊角角度不当等均会造成焊缝尺寸不符合要求。2、咬边由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷即为咬边，详见图6一35。3、焊瘤焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤即为焊瘤，详见图6—36。

焊瘤不仅影响焊缝外表的美观，而且焊瘤下面常有未焊透缺陷，易造成应力集中。对于管道接头来说，管道内部的焊瘤还会使管内的有效面积减少，严重时使管内产生堵塞。焊缝间隙过大、焊条位置和运条方法不正确、焊接电流过大或焊接速度太慢等均可引起焊瘤的产生。焊瘤常在立焊和仰焊时发生。4、烧穿焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿，详见图6—37。烧穿在手工电弧焊中，尤其是在焊接薄板时，是一种常见的缺陷。烧穿是一种不允许存在的焊接缺陷。产生烧穿的主要原因是焊接电流过大，焊接速度太低当装配间隙过大或钝边太薄时也会发生烧穿现象。为了防止烧穿，要正确设计焊接坡口，确保装配质量，选用适当的焊接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂垫等办法防止熔化金属下塌及烧穿。手工电弧焊焊接薄板时，可采用跳弧焊接法或断续灭弧焊接法。4、烧穿焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿，详见图6—37。烧穿在手工电弧焊中，尤其是在焊接薄板时，是一种常见的缺陷。烧穿是一种不允许存在的焊接缺陷。产生烧穿的主要原因是焊接电流过大，焊接速度太低当装配间隙过大或钝边太薄时也会发生烧穿现象。为了防止烧穿，要正确设计焊接坡口，确保装配质量，选用适当的焊接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂垫等办法防止熔化金属下塌及烧穿。手工电弧焊焊接薄板时，可采用跳弧焊接法或断续灭弧焊接法。5、未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象称为未焊透，如图6—38。未焊透常出现在单面焊的根部和双面焊的中部。未焊透不仅使焊接接头的机械性能降低，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后会引起裂纹未焊透产生的原因是焊接电流太小；运条速度太快；焊条角度不当或电弧发生偏吹；坡口角度或对口间隙太小；焊件散热太快；氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的熔合等。凡是造成焊条金属和基本金属不能充分熔合的因素都会引起未焊透的产生。防止未焊透的措施包括：正确选择坡口型式和装配间隙，并清除掉坡口两侧和焊层间的污物及熔渣；选用适当的焊接电流和焊接速度；运条时，应随时注意调正焊条的角度，特别是遇到磁偏吹和焊条偏心时，更要注意调整焊条角度，以使焊缝金属和母材金属得到充分熔合；对导热快、散热面积大的焊件，应采取焊前预热或焊接过程中加热的措施。6、未熔合未熔合指焊接时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分；或指点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。详见图6—39。

未熔合产生的危害大致与未焊透相同。产生未熔合的原因有：焊接线能量太低；电弧发生偏吹；坡口侧壁有锈垢和污物；焊层问清渣不彻底等。7、凹坑、塌陷及未焊满凹坑指在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分，详见图6—40。塌陷指单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成焊缝金属过量透过背面，使焊缝正面塌陷，背面凸起的现象，详见图6—41。由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽，这种现象即未焊满。上述缺陷削弱了焊缝的有效截面，容易造成应力集中并使焊缝的强度严重减弱。塌陷常在立焊和仰焊时产生，特别是管道的焊接，往往由于熔化金属下坠出现这种缺陷。手工电弧焊应注意在收弧的过程中，使焊条在熔池处作短时间的停留，或作环形运条以避免在收弧处出现凹坑。

二、夹渣焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣，详见图6—42。夹渣与夹杂物不同，夹杂物是由于焊接冶金反应产生的，焊后残留在焊缝金属中的非金属杂质，如氧化物、硫化物、硅酸盐等。夹杂物尺寸很小，呈分散分布。夹渣一般尺寸较大。常为一毫米至几毫米长。夹渣在金相试样磨片上可直接观察到，用射线探伤也可检查出来。夹渣外形很不规则，大小相差也极悬殊，对接头性能影响比较严重。夹渣会降低焊接接头的塑性和韧性；夹渣的尖角处，造成应力集中；特别是对于淬火倾向较大的焊缝金属，容易在夹渣尖角处产生很大的内应力而形成焊接裂纹。1、夹渣产生的原因熔渣未能上浮到熔池表面就会形成夹渣。夹渣产生的原因有：（1）在坡口边缘有污物存在。定位焊和多层焊时，每层焊后没将熔渣清净，尤其是碱性焊条脱渣性较差，如果下层熔渣未清理干净，就会出现夹渣。（2）坡口太小，焊条直径太粗，焊接电流过小，因而熔化金属和熔渣由于热量不足使其流动性差，会使熔渣浮不上来造成夹渣。（3）焊接时，焊条的角度和运条方法不恰当，对熔渣和铁水辨认不清，把熔化金属和熔渣混杂在一起。（4）冷却速度过快，熔渣来不及上浮。（5）母材金属和焊接材料的化学成分不当，如当熔渣内含氧、氮、锰、硅等成分较多时，容易出现夹渣。（6）焊接电流过小，使熔池存在时间太短。（7）焊条药皮成块脱落而未熔化，焊条偏心，电弧无吹力磁偏吹等。2、防止夹渣产生的措施（1）认真将坡口及焊层间的熔渣清理干净，并将凹凸处铲平，然后施焊。（2）适当地增加焊接电流，避免熔化金属冷却过快，必要时把电弧缩短，并增加电弧停留时间，使熔化金属和熔渣分离良好。（3）根据熔化情况，随时调整焊条角度和运条方法。焊条横向摆动幅度不宜过大，在焊接过程中始终应保持轮廓清晰的焊接熔池，使熔渣上浮到铁水表面，防止熔渣混杂在熔化金属中或流到熔池前面而引起夹渣。（4）正确选择母材和焊接材料；调整焊条药皮或焊剂的化学成分，降低熔渣的熔点和粘度，能有效地防止夹渣。三、气孔1、气孔的形成焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴称为气孔。气孔可分为密集气孔、条虫状气孔和针状气孔等。焊缝中形成气孔的气体主要是氢气、一氧化碳、氮气等。气孔可能产生在焊缝表面或隐藏在焊缝内部深处。小的气孔要在显微镜下才能看到，大的气孔直径可达3mm。2、气孔对焊缝性能的影响气孔对焊缝的性能有较大影响，它不仅使焊缝的有效工作截面减少，使焊缝机械性能下降，而且破坏了焊缝的致密性，容易造成泄漏。条虫状气孔和针状气孔比圆形气孔危害性更大，在这种气孔的边缘有可能发生应力集中，致使焊缝的塑性降低。因此在重要的焊件中对气孔应严格地控制。3、防止气孔产生的措施为防止气孔的产生，应从母材方面、焊接材料方面和焊接工艺等方面采取措施。（1）在母材方面，应在焊前清除焊件坡口面及两侧的水分、锈、油污及防腐底漆。在焊接材料方面，手工电弧焊时，如果焊条药皮受潮、变质、剥落、焊芯生锈等，都会产生气孔。焊条焊前烘干对防止气孔的产生，十分关键。一般说，酸性焊条抗气孔性好，要求酸性焊条药皮的含水量不得大于4％。对于低氢型碱性焊条，要求药皮的水分含量不得超过0.1％。气体保护焊时，保护气体的纯度必须符合要求。（2）在焊接工艺方面，手工电弧焊时，焊接电流不能过大否则，焊条发红，药皮提前分解，保护作用将会失去。焊接速度不能太快。对于碱性焊条，要采用短弧进行焊接，防止有害气体侵入。当发现焊条有偏心时，要及时转动或倾斜焊条。焊接复杂的工件时，要注意控制磁偏吹，因为磁偏吹会破坏保护产生气孔。焊前预热可以减慢熔池的冷却速度，有利于气体的浮出。选择正确的焊接规范，运条速度不应过快，焊接过程中不要断弧，保证引弧处、接头处、收弧处的焊接质量，在焊接时避免风吹雨打等均能防止气孔产生。实践证明，焊接时极性对气孔有一定的影响，直流反接的气孔倾向小，直流正接的气孔倾向大，交流时介于两者之间。4、二氧化碳气体保护焊时气孔的产生及防止方法二氧化碳气体保护焊时，由于在焊接熔池表面上没有熔渣覆盖，同时二氧化碳气流对熔池又有较大的冷却作用，使熔池凝固较快，不利于气体在溶池凝固前逸出，因而容易出现气孔。二氧化碳气体保护焊产生气孔的气体来源、气孔类型及防止方法有以下三方面：1）一氧化碳气孔。当焊丝中的硅、锰脱氧元素含量不足时，熔池中生成的一氧化碳气体不能完全从熔池中逸出，便形成了一氧化碳气孔。通常一氧化碳气孔产生在焊缝内部，为虫状，其表面比较光滑，并沿结晶方向分布。（2）氮气孔。气体保护焊时，氮气深入熔池的原因有，喷嘴孔径过大、气体流量太小、喷嘴与焊件间距离太远、焊速太快等。氮气孔大多成堆出现，形状与蜂窝相似。（3）氢气孔。由于二氧化碳气体不纯，焊件和焊丝表面有铁锈、油污和水气，使熔池中溶入大量的氢气。氢气孔大多出现在焊缝表面，其断面呈螺钉状或针状，从焊缝表面观察呈圆喇叭口形，在气孔四周有光滑的内壁，在个别情况下氢气孔也会在焊缝内部产生，形状为圆形小球状。气体保护焊时，主要是保证保护气流对焊缝金属具有良好的保护作用。焊接速度太快时，熔池尾部有可能处于喷嘴的保护区以外。手工钨极氩弧焊填加焊丝时，已受热的丝端头要在保护范围之内停留，防止产生氧化。第七节金属结构焊接工艺

焊接是现代制造金属结构的基本工艺方法。金属结构大部分是用板、型钢、管材等焊成，焊接的金属结构具有强度和刚度高、结构重量轻、施工简便等优点。但也存在下述问题：一是在整个结构中，由于各部位的受力情况不同，所以对焊缝的要求也不一样。二是焊接残余应力对结构的承载能力有一定的影响，残余应力的逐步松弛，又会引起结构的尺寸与形状的变化，给组装带来很多困难，严重的可能影响结构的使用。三是如果结构设计和焊接工艺不当，有可能造成结构有很大的应力集中，使在动载荷或低温条件下工作的结构产生脆断。针对以上问题，在金属结构的焊接前应首先充分做好焊前的准备工作，并根据各种长度的焊缝确定正确的焊接方法，在金属结构的焊接中，根据结构的特点采用适当的焊接工艺。一、焊前的准备工作焊前的准备工作做得好坏，与焊接金属结构的产品质量有着密切的关系。焊前的准备工作包括正确选择焊接规范、母材和焊接材料(电焊条)的选用、焊接用夹具的选用、装配质量的检查、坡口的选用及加工和清理、定位焊等。其中正确选择焊接规范可参见本章第二节一般焊接规范相应内容。1、材料的准备母材(焊件材料)的质量必须符合设计图纸的要求。母材应具有出厂合格证。如果焊件材料的性能成分不清楚，应通过化学分析和机械性能试验来鉴定。根据焊件的材质来确定母材是否需要预热；来选择合适的焊条；还要根据母材的材质来确定焊接生产的工艺等。焊接材料(焊条)的选择首先要适合母材的性质，在选择焊接材料时要特别注意以下三点：（1）焊接材料必须满足金属结构产品设计对焊接接头机械性能、工作条件(温度、介质、承载)的要求。（2）焊接材料应根据母材的可焊性选择，以保证获得优质、无缺陷的焊接接头。（3）选择焊接材料，还要根据焊接结构的具体情况、施工条件等，从提高生产率和降低成本出发来选择。2、焊接夹具的选用

使用合理的焊接夹具，不但能提高生产效率，还能获得优质的产品。例如，通过使用焊接夹具使接头处于平焊位置，所焊出的产品的焊缝既漂亮，又不容易产生缺陷，还能提高生产效率。总之，在焊接尺寸和形状相同的产品时，如果采用夹具固定并组装起来焊接，要比一个一个地进行测量、进行定位焊、再进行焊接的方法，效率高、制造精度均匀一致。3、焊接接头装配质量的检查在焊前的准备工作中，装配时应对坡口和焊接接头部位的精度进行检查。如果坡口过于狭窄，则可能产生未焊透，使接头的使用性能降低；如果坡口过宽，则焊后变形明显，而且消耗材料多、工时多，不经济。结构在装配时，还应检查装配间隙、错边量等是否符合图纸和工艺文件的要求。如果发现不符合要求的坡口和接头，要采取措施进行补救和修正。对于接头装配间隙过大时，绝对不允许采用填充金属的错误方法进行修补，如图6—43

图6—44为角接头装配间隙过大时的修补方法，图6—44a为角接头间隙超过规定间隙1．5mm时的修补方法；图6—44b为间隙接近4mm时，应加大焊脚尺寸；当角接头间隙超过4mm时，就应使用垫板修复如图6—44c。对接接头的修补方法，详见图6—45。4、清理工作接头表面上的锈、水分、油、涂料、轧制氧化皮等，在焊接时容易引起气孔等缺陷，所以必须清理干净。在多层焊接时，必须使用钢丝刷等工具把每一层焊缝的焊渣清理干净。如果接头表面有油和水分时，可用气焊枪烘烤，并用钢丝刷清除。对于铁锈和轧制氧化皮等，可采用喷砂清除或采取用砂轮机研磨的方法来去除，并在坡口面上涂上10～20um(1／1000mm)对焊接不会造成缺陷的防锈涂料。5、定位焊定位焊又称点固焊。定位焊缝起到在正式接之前把焊件组装成整体的作用，定位焊缝要做为正式焊缝的一部分而被保留在焊件之中，所以，其质量好坏及位置、长度是否合适，会直接影响正式焊缝的质量和焊件的变形豹大小。点固焊实际上比正式焊接显得更为重要，因此，定位焊缝所用的焊条及对焊工技术水平的要求与正式焊缝一样，甚至更高些。在焊接定位焊缝时，应注意以下几点：1）定位焊缝短小，起头和收尾部位很接近，因而容易产生始端未焊透，收尾部分有裂缝缺陷。要求在正式焊接之前必须把有缺陷的定位焊缝剔除重焊。2）定位焊缝应避免在焊件的端部、角部等容易引起应力集中的地方。3）定位焊所用的焊条要用正式焊接时技术文件中所规定用的焊条。焊条的直径比正式焊接的焊条细(3．2～4mm)焊接电流比正式焊接时大10％～15％。4）焊接淬硬倾向较大的低合金高强钢和耐热钢时，焊定位焊缝也应预热，而且预热温度与焊正式焊缝时相同，并且应尽可能避免直接在坡口内焊接定位焊缝，可采用拉紧板、定位镶块等进行组装，正式焊接后在拆除这些工艺件以后应把焊点磨平，并检查有无表面裂纹。6、定位焊缝的厚度(在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离)、长度和间距可参照表6—1。当有起重需要时焊缝长度可适当加长。二、各种长度焊缝的焊接方法一般在500mm以下的焊缝为短焊缝；在500～1000mm以内的焊缝为中等长度焊缝；焊缝长度在1000mm以上为长焊缝。在焊接金属结构时，为减小金属结构的变形，当焊缝长度不同时，采用的焊接顺序也就有所不同。现将各种常用的焊接方法说明如下：1、直通焊接法对于短焊缝的焊接一般采用直通焊接法。即从焊缝起点起焊，一直焊到终点，焊接方向始终保持不变。2、对称焊法对称焊法(见图6—46)一般适用于中等长度焊缝的焊接。即以焊缝的中点为起点，交替向两端进行直通焊。对称焊法的主要目的是为了减小焊接变形。3、分段退焊法分段退焊法(见图6—47)主要适用于中等长度焊缝的焊接。分段退焊法应注意第一段焊缝的起焊处要略低些，在下一段焊缝收弧时，就会形成平滑的接头。分段退焊法的关键在于预留距离要掌握合适，每一段预留长度最好等于一根焊条所焊的焊缝长度，以节约焊条。4、分中逐步退焊法分中逐步退焊法(见图6—48)适用于长焊缝的焊接。即从焊缝中点向两端逐步退焊。此法应用较为广泛，可由两名焊工对称焊接。5、跳焊法跳焊法(见图6—49)适用于长焊缝的焊接。其特点是朝着一个方向进行间断焊接，要求每段长度以200～250mm为宜。、交替焊法交替焊法(见图6—50)的基本原理是选择焊件温度最低的位置进行焊接，使焊件温度分布均匀，有利于减小焊接变形。和此法的缺点是焊工要不断地移动焊接位置。交替焊法适用于长焊缝的焊接。长焊缝的焊接方法较多，但都是为了减小焊接变形图6—51所示为处于倾斜位置的长焊缝的焊接方法。三、梁的焊接工艺1、不带肋板工字梁及其它对称结构的焊接图6—51所示分别为不带肋板的工字梁和箱形断面梁，这种梁的焊接必须考虑到变形问题。对于工字梁的焊接，最好在焊前对上下翼板用压床压出与焊接相反的反变形，或使焊件在刚性固定下进行焊接。对于腹板的上下两端应开出坡口。在焊接的过程中必须按照正确的装配和焊接顺序来控制变形。图6—52中的数字表示施焊焊接顺序，如果由一个焊工旋焊时，应先焊焊缝1，然后翻转工件焊接焊缝2、3，最后再翻转回原位置焊接焊缝4。若由两个焊工同时施焊时，则由一个焊工焊接焊缝2，另一个焊工焊接焊缝3，焊完后翻转工件，用同样的方法焊接焊缝1和4。焊接时，应根据焊缝长度选择正确的焊接方法，一般应从焊缝的中点处向两侧施焊，均采用分段退焊法。2、带肋板的工字梁的焊接带肋板的工字梁如图6—53所示。这种结构以肋板作为分段范围，不论大小和长短，应一律从中部开始焊接。在每一分段范围内应按图6—54所示的1、2、……8的顺序进行焊接，其中1、4、5、7焊缝较长，最好采用分段退焊法。在旋焊时，首先按以上叙述焊接I范围内全部焊缝，然后翻转工件焊接另一面的相对位置Ⅱ的全部焊缝。依次焊接Ⅲ、IV、V、Ⅵ……直至Ⅺ、Ⅺ。严格按照以上焊接顺序旋焊，则焊接应力分散，达到变形较小的效果。3、梁柱的安装焊接如图6—54所示，把箱形断面梁安装到立柱上时，应首先把梁焊接在支撑牛腿上，然后把侧面的连接板焊接到梁与柱上，最后把上面的连接板焊到梁与柱上。这样能使梁贴紧牛腿，不会发生位移和脱空。四、柱的焊接工艺1、十字形钢柱的焊接十字形钢柱是用三块钢板拼焊而成的，如图6—55。首先将板I、Ⅱ与板Ⅲ组对装配好。然后按图6—55a所示的焊接顺序1—2—3—4，进行焊接。在焊接每一道焊缝时，为了减小焊接变形必须进行分段焊接，即焊一段空一段。还必须指出，十字钢柱的焊接与工字柱焊接不同，焊接板I和板Ⅱ是同时交错进行的。为了减少变形，可用90°龙门板夹固进行焊接。2、双工字钢柱的焊接定位焊(点固焊)好以后，其焊接顺序如图6—56所示。首先用跳焊法焊接正面的加强板1、2、3。翻过去再焊背面的加强板I、Ⅱ、Ⅲ……。跳焊完后，翻过来再焊背面的加强板4、5……，再翻过去焊接1、2、3对面的加强板。这样反复翻转两次就完成了整个焊接过程。上述焊接过程，跳焊距离应根据柱的长短和加强板的多少每隔两块或三块块加强板焊一块，同时必须要求两面交错进行焊接。五、桁架的焊接工艺桁架焊接工艺的关键问题是：从工艺上保证桁架能够适应载荷的变化，满足对桁架的强度要求；在施焊中按照正确的焊接顺序和焊接方法，控制其变形量，满足对桁架的安装和使用的要求。桁架的焊接工艺要点如下：1、焊缝的高度和长度应按图纸施焊，装配误差要小，接头清理干净，保证焊接质量。2、上、下弦接点的焊接要分散，采取跳焊法，如图6—57所示的钢结构房盖，应按①、②、③、……接点顺序进行焊接。3、由于在结点处焊缝密集，焊接应力集中，应采用分散应力的焊接方法。如图6—57b所示，先焊主要焊缝1、2和3、4然后再焊斜缝5、6和7、8。对于其中较长的焊缝1、2，应从中间开始向两侧进行施焊。第六节管焊接工艺

管道在各类装置和设备中使用数量很大，管道焊接质量的好坏，直接影响到装置或设备的安全和正常运转。一、管道焊接接头准备只能从单面进行手工电弧焊的管道，容易出现焊缝的根部缺陷。一般较重要的管道中常见的坡口型式有V型、U型和双V型三种基本类型，如图6—58所示。1、Ｖ型坡口在管子端部加工成30°～35°斜边，由两端口合起来形成，如图6—58a。由于Ｖ型坡口加工方便坡口形状上大下小、运条方便、视野清楚、容易焊透、易于掌握，所以应用得较多。但由于此种坡口外张角较大，填充金属较多，故焊接残余应力较大，故在生产实际中，当管壁厚度大于16mm时，一般不再采用V型坡口。2、U型坡口U型坡口适用于管壁厚度大于16mm，要求严格的焊口，如主蒸气管、给水管等，见图6—58b。这种坡口型式在各种位置上均具有操作方便，掌握容易，填充金属少等优点，但因坡口带圆弧，加工较困难。3、双V型坡口双V型坡口把管壁分成两层，靠内壁10mm壁厚为V型坡口；10mm以上的外壁部分为10°～15°的小坡口，内外层用R5圆弧过渡，如图6—58c。这种坡口型式具有以上两种坡口的优点，但加工复杂。双V型坡口由于它在同壁厚的各种坡口中，填充金属最少，焊接速度快，热应力小，在较重要的厚壁管道焊接中得到应用。以上各种管道的坡口均应清理干净，内壁平齐，管道焊接接头离弯头或三通的距离必须符合有关技术规定。二、水平位置管道的转动焊接管道采用转动焊接，操作简便、生产率高、易保证质量。焊接操作要领如下：1、装配与点固焊装配时要求坡口端面的不平度小于0.5mm，焊口拼装错边不得大于1mm，对口处的弯曲度不得大于1／400。定位焊时，如管径≤φ70mm，只需在管子对称的两侧点焊定位；管径大可点焊兰点或更多焊点。当管壁厚度≤5mm时点焊焊肉厚度可与管壁齐平，若管壁厚度大于5mm时，点焊焊肉厚度约5mm。点焊焊肉的两端必须修成缓坡形。2、根部的焊接不带垫圈的管子转动焊，为了使根部易熔透，运条范围应选择在立焊部位，如图6—59。操作手法采用直线形或稍加摆动的小月牙形。对于厚壁管子，为防止因转动时的振动而使焊口根部出现裂缝，在对口前应把管子放在平整的转动台或滚杠上。焊接时每一焊段焊两层后方可转动一次。同时要求点固焊缝必须有足够的强度，并且靠焊口的两个支点间距不应大于管径的1.5～2倍，如图6—603、多层焊的其它各层焊接方法转动焊的多层焊接，运条范围选择在平焊部位。焊条在垂直中心线两测15°～20°范围内运条，并且焊条与垂直中心线成30°角。采用月牙形手法，压住电弧作横向摆动，这样可得到整齐美观的焊缝。三、水平固定管道的焊接水平固定管道的焊接，由于焊条位置变化很大，操作较困难；仰焊时，熔化金属有向下坠落的趋势；而在立焊及过渡到平焊位置时，则有向管子内部滴落的倾向，因而有时熔透不均、产生焊瘤和外观不整齐的现象；在仰焊时为了使熔化金属能熔化到坡口中去，主要靠电弧吹力，所以需增大焊接电流，但焊接电流较大使熔池面积增加，熔化金属容易下坠，故在仰焊时必须使用合适的电流；自立焊过渡到平焊的部位，往往由于操作不当而产生气孔、裂缝等缺陷。水平固定管道的焊接操作要领如下：1、装配与点固焊组装时，管道轴线必须对正，以免形成弯折的接头；因先在下面焊接，应考虑到焊缝在冷却时会发生收缩，对于较大直径的应使平焊部位的对口间隙大于仰焊部位。点固焊与管道转动焊的焊接方法相同。2、根部施焊在旋工现场不带垫圈的V型坡口对接焊比较普遍。一般焊接方法有两种，一种是分两半焊接，此法较常用；第二种是顺着管子圆周焊接。（1）两半焊接法，详见图6—62。沿垂直中心线将管子截面分成相等的两半，顺次进行仰、立、平三种位置的焊接。这种方法能保证熔化金属和熔渣很好地分离，透度比较容易控制，在仰焊和平焊处形成两个接头。两半焊接法的操作要领是首先修正点固焊焊口，在仰焊缝的坡口边上引弧至焊缝间隙内，用长弧烤热起焊处，经过3～5s预热后，迅速压短电弧熔化