第二章焊条电弧焊

第二章焊条电弧焊焊条电弧焊2.1焊条电弧焊设备及工具2.2焊条电弧焊原理、特点及应用2.32.4焊条2.5焊条电弧焊工艺弧焊电源本章提示本章重点：①焊条电弧焊原理及应用；②焊条电弧焊设备及工具的使用；③焊条电弧焊工艺。本章难点：①焊接设备和焊条多样化、复杂化；②焊接工艺的适用性、针对性。学习方法建议：①焊接原理理解为主；②焊接设备和焊条建议由实物参考，且编号不用详记。③焊接工艺必须掌握其影响规律。2.1焊条电弧焊设备及工具2.1.1设备及工具组成2.1焊条电弧焊设备及工具焊接电路由电源(焊机)、电缆、焊钳、焊条、电弧、工件及接地线构成回路，所以必须保证回路上的各种器件正常工作，才能保证焊接活动的进行，任何一个器件出现问题，将会给焊接造成影响。1.电源焊接电源是提供电能的设备，它是输出电流和电压的来源，额定电流、稳定性、外特性、空载电压是焊接电源的基本技术参数。2.1焊条电弧焊设备及工具2.焊接电缆和快速接头焊接电缆和快速接头是起传导的作用，电缆的长度和截面积是基本技术参数，快速接头参照GB/7925-19872.1焊条电弧焊设备及工具3.焊钳焊钳的作用一是夹持焊条；二是传导电流。所以，焊钳必须具有良好的导电性、耐热性、重量轻、夹持牢固及装换焊条方便等特性，焊钳的构造如图。2.1焊条电弧焊设备及工具焊钳有几种规格，是以所要夹持的最大直径焊条需用的电流设计的，市面上常用的焊钳有300A和500A两种，技术指标见下表。

2.1焊条电弧焊设备及工具4.焊条作用：a.传导电流；b.作填充金属。焊条作为填充金属，焊后作为焊件的一部分，对于焊接接头是至关重要的，选择优良的焊条是焊接关键环节之一，在后面的章节，会详细讲解。5.焊件正接与反接：直流焊接时，焊件作为一个电极，接电源正极时，称为正接；焊件接负极，称为反接。焊接方法与焊接条件不同，接法也不同，对接头影响极大。比如：酸性焊条一般使用正接；碱性焊条使用反接；CO2焊使用反接。

注意：在焊件端接地线时，要保证地线接触良好，否则电流和电压不稳定，容易出现气孔缺陷。2.1焊条电弧焊设备及工具其他工具有：

1.面罩及护目玻璃作用是防止飞溅物、弧光及其他辐射对焊工面部及颈部灼伤的遮蔽工具。面罩有手持式与头盔式两种。

护目玻璃安装在眼睛正面，吸收红外线与紫外线和大多数可见光，护目玻璃的色泽有深浅之分，颜色越深，色号越大，这取决于周围环境亮度，电弧光亮度，焊工视力等因素。光控护目镜2.1焊条电弧焊设备及工具2.焊条保温筒焊条保温筒里面装入散装的已烘干焊条，起到防潮的作用。特别是碱性焊条，防潮是非常重要的。2.1焊条电弧焊设备及工具3.清渣榔头、角向磨光机、錾子和钢丝刷用于除锈和清渣。角向磨光机还要对焊缝及坡口进行修整和加工。在使用时，注意安全。2.1焊条电弧焊设备及工具4．夹具及变位器夹具用于定位，防止焊接变形。变位器用于将工件上待焊焊缝置于更容易焊接的位置，以提高焊接质量及生产效率。根据被焊工件结构、焊接方法等不同，夹具和变位器多种多样，夹具设计已经成为焊接的一个就业方向。2.2焊条电弧焊原理、特点及应用2.2.1定义：焊条电弧焊是利用焊条进行的手工电弧焊。2.2.2形成过程：焊件局部形成熔池的同时，焊条熔滴过渡到熔池中，与熔池液态金属相互熔合而形成第一个焊点。随着电弧运动，第二个熔池金属与焊条熔滴熔合，叠加在第一个熔池的1/2～1/3处，形成第二个焊点，熔化的药皮产生气体和熔渣，不仅可以隔绝空气，起到保护作用，而且可以与焊芯、母材发生一系列冶金反应，保证焊缝质量。此时第一个焊点开始冷却。先后冷却的各个焊点相互连接，形成鱼鳞状焊缝。2.2焊条电弧焊原理、特点及应用2.2.3特点1）优点：a.设备简单；b.方便灵活；c.适应性强。2）缺点：a.生产率低；b.劳动条件差；c.焊工操作技术要求高。2.2.4适用范围1）材料：碳钢、合金钢、不锈钢、铜及铜合金等金属材料的焊接，铸铁补焊和各种金属材料的堆焊等。活泼金属和难熔金属，以及锡、锌及其合金不能采用焊条电弧焊。2）厚度：1.5mm以上。3）结构：单件或小批量产品，不规则的、各种空间位置以及其他不易实现机械化焊接的焊缝。4)行业：广泛应用于机械、冶金、建筑、桥梁、船舶、汽车、电力、电子、锅炉和压力容器、航空航天、军工和军事装备等产业部门。特别是焊条电弧焊技术，由于使用上非常灵活，无论是在焊接车间内，还是在野外施工现场，应用都非常普遍。2.2焊条电弧焊原理、特点及应用2.3弧焊电源2.3.1焊条电弧静特性焊条电弧焊使用的焊接电流较小，特别是电流密度较小，所以焊条电弧焊电弧的静特性处于水平段，在水平段工作区间，弧长基本保持不变时，若在一定范围内改变焊接电流值，电弧电压基本不发生变化，所以电弧燃烧稳定。2.3弧焊电源2.3.2对弧焊电源的基本要求弧焊电源实质上是将电能转换为电弧热量，保证电弧稳定燃烧和焊接过程正常进行的一种装置。弧焊电源在焊接过程中，主要发挥两个功能：一是容易引弧，并保持电弧稳定地燃烧；二是保证焊接规范稳定，并可灵活调节。所以，弧焊电源在电气性能上应具备与一般电力电源不同的特性。为满足焊接需要，弧焊电源应具备良好的动特性和调节特性，适当的空载电压以及短路电流。2.3弧焊电源1.对空载电压的要求空载电压就是电源电压，即电源接通电网但输出端没有负载时，焊接电流为零的电压。意义：击穿空气，使之电离，引燃电弧。影响：空载过低，引弧困难，电弧燃烧不稳定。空载过高，设备体积大，质量大，耗费材料增加，制造成本增加。且威胁焊工安全。空载电压范围：为了保证焊工生命安全,又不影响焊接工作,空载电压一般小于100V。根据GB/T1118-1995规定焊接电源空载电压为以下范围。2.3弧焊电源2.对短路电流的要求

当电极和焊件短路时，电压为零，此时焊机的输出电流称为短路电流Is。在引弧和熔滴过渡时，经常发生短路。如果短路电流过大，电源将出现过载而有烧坏的危险，同时还会使得焊条过热，药皮脱落，并使飞溅增加。但是如果短路电流太小，则会使引弧和溶滴过渡发生困难。因此短路电流值应满足以下要求：1.25＜Is/I＜22.3弧焊电源3.对电源外特性的要求焊接时，焊接电源和电弧组成了一个供电——用电系统，在稳定状态下，电源输出电流与电压之间的关系称为电源外特性。电源外特性有许多种类型，焊条电弧焊，一般使用陡降特性曲线。

2.3弧焊电源电源外特性与电弧静特性需匹配电弧稳定燃烧的条件是：1.电源外特性与电弧静特性相交；2.交点处静特性曲线斜率必须大于外特性曲线的斜率。2.3弧焊电源稳定工作点,静特性与外特性的匹配电源外特性曲线与电弧静特性曲线的稳定工作点主要是看电源电压和电弧电压的关系。2.3弧焊电源4.对电源调节特性的要求调节特性越好，工艺参数选择性越多，适用于焊接工艺越广泛。现代焊机具有连续可调外特性曲线。并且焊机的功能越来越多，手弧焊——氩弧焊两用焊机，埋弧焊——碳弧气刨——电渣焊三用焊机等。系统调节精度也越来越高，在自动焊方面，对送丝速度、干伸长、弧长等控制力强。5.对电源动特性的要求良好的动特性，即电源电压和电流对负载变化的反应速度快，有利于焊接参数的保证，以及方便焊工操作。

2.3弧焊电源2.3.3弧焊电源种类及型号

1.分类按输出波形分为：直流、交流、脉冲电源。1）交流弧焊电源（弧焊变压器）原理：将电网的交流电变成适宜于弧焊的交流电,由主、次级相隔的主变压器及所需的调节和指示装量等组成优点：结构简单、易造易修、成本低．磁偏吹很小、空载损失小、噪音小缺点：电弧稳定性差(相对于直流电源)、功率因数较低应用：它一般应用于质量要求不高的场合，焊条电弧焊(使用酸性焊条)，埋弧焊（大容量的弧焊变压器)2.3弧焊电源2）直流弧焊电源a.直流弧焊发电机（淘汰产品）原理：一般由特种直流发电机，以及获得所需外特性的调节装置等组成。优点：过载能力强，输出脉动小，电网电压波动的影响小。缺点：噪音及空载损失较大，效率稍低而价格较高应用：它可用作各种弧焊的电源2.3弧焊电源b.弧焊整流器

原理：交流电经整流装置获得直流电的弧焊电源。一般由初、次级绕组相隔的主变压器、半导体整流元件组以及为获得所需外特性的调节装置等组成。优点：制造方便、价格低、空载损耗小、噪音小、焊接性能好、控制方便等优点。应用：它可作各种弧焊的电源c.逆变弧焊电源原理：优点：体积小，是传统焊机1/3;重量轻，是传统焊机的1/5;效率高达85－95%，比传统焊机节能40%；功率因数高达0.99；微秒级的响应速度，故动特性非常好，焊接质量较传统焊机有很大的提高。应用：它可作各种弧焊的电源ZX7-400300×530×56036kg2.3

弧焊电源2.3弧焊电源3）脉冲弧焊电源原理：焊接电流以低频调制脉冲方式输出。优点：具有效率高，输入线能量较小，可在较宽范围内控制线能量等优点。应用：它主要用作气体保护焊和等离子弧焊以及手工弧焊的电源，适用于热敏感性大的高合金材料、薄板和全位置焊接等场合。2.3弧焊电源弧焊电源对比：25022518215032重量(Kg)0.830.620.60.750.94功率因素0.560.650.830.750.9效率190025032025050空载损耗(W)6060606060负载持续率(%)250250250250250额定焊接电流(A)13.4811.59108.3额定输入功率(KW)15.318.4515149.8额定输入容量(KVA)发电机磁放大器动圈式晶闸管逆变式型式AX-250ZX-250BX3-250ZX5-250ZX7-250型号2.3弧焊电源2.弧焊电源（电焊机）型号的编制方法国标GB/T10249-88《电焊机型号编制方法》1－大类名称，指弧焊机类型B：弧焊变压器；Z：弧焊整流器；M：埋弧焊机；W：TIG焊机2－小类名称，指弧焊机外特性或焊接类别X：下降；P：平；D：多特性；S：手工焊；Z：自动焊；B：半自动焊3－附注特征，指电源特征4－系列序号，指整流或电流调节方式1、动铁芯式，2、串联电抗器式，3、动圈式，4、旋转焊头式，5、晶闸管式或台式，6、变换抽头式，7、变频式，8、焊头悬挂式。5－基本规格，指额定焊接电流（A）、最大贮能量（J）或额定容量（KVA）。6－派生代号7－改进序号 编号举例：BX1-330 表示具有下降特性，额定焊接电流为330A的动铁芯式弧焊变压器。BX3-300 动圈式ZXE-300 表示具有下降特性，额定焊接电流为300A的交直流两用弧焊整流器。12345672.3弧焊电源2.3.4弧焊电源的正确使用（书P38）１）应尽可能将弧焊电源放在通风良好、干燥、不靠近高温和粉尘多的地方；弧焊整流器要特别注意保护和冷却。２）接线和安装应由专门的电工负责，焊工不应自行动手。３）弧焊变压器和弧焊整流器必须接地，以防机壳带电。４）弧焊电源接入电网时，必须使两者电压相符合。５）起动弧焊电源时，焊钳和焊件不能接触，以防短路。焊接过程中，也不能长时间短路，特别是弧焊整流器，在大电流工作时产生短路会使硅整流器烧坏。６）应按照弧焊电源的额定焊接电流和负载持续率来使用，不要使弧焊电源因过载而被损坏。７）经常保持焊接电缆与弧焊电源接线柱的接触良好，注意紧固螺母。８）调节焊接电流和变换极性接法时，应在空载下进行。９）露天使用时，要防止灰尘和雨水进入弧焊电源内部。１０）弧焊电源移动时不应受剧烈振动，特别是硅整流弧焊电源更忌振动，以免影响工作性能。１１）要保持弧焊电源的清洁，特别是硅整流弧焊电源，应定期用干燥压缩空气吹净内部的灰尘。１２）当弧焊电源发生故障时，应立即切断弧焊电源的电源，及时进行检查和修理。１３）工作完毕或临时离开工作场地时，必须及时切断弧焊电源的电源。2.4焊条2.4.1焊条组成与作用定义:在金属丝表面均匀地包覆上具有一定功能和厚度的涂料叫做焊条。组成:焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯是指焊条中被药皮包覆的金属芯。焊条中，压涂在焊芯表面上的涂料层，称为药皮。2.4焊条作用：1.焊芯：焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。

焊条焊接时，焊芯金属占整个焊缝金属的一部分。所以焊芯的化学成分，直接影响焊缝的质量。为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质（如硫、磷等)的含量，应有严格的限制，优于母材。2.4焊条焊接碳钢及低合金钢的焊芯，一般都选用低碳钢作为焊芯，并添加锰、硅、铬、镍等成分。采用低碳的原因一方面是含碳量低时钢丝塑性好，焊丝拉拔比较容易，另一方面可降低还原性气体CO含量，减少飞溅或气孔，并可增高焊缝金属凝固时的温度，对仰焊有利。加入其他合金元素主要为保证焊缝的综合机械性能，同时对焊接工艺性能及去除杂质，也有一定作用。作为焊条芯用的钢丝都单独规定了它的牌号与成分。如果用于埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法作填充金属时，则称为焊丝。

2.4焊条焊芯的成分及对焊接的影响1）碳（C）是一种良好的脱氧剂。C+O→CO CO+O→CO2随着含碳量的升高，使焊缝金属的凝固温度降低。固溶强化加剧，焊缝极剧变脆，增加开裂几率。含C量应＜0.2%，低碳钢焊芯含C量＜0.1%。2）锰（Mn）是一种良好的脱氧剂。含Mn量在0.4—0.6%时，脱氧效果最好。是常用的脱硫剂。Mn+S→MnS，形成熔渣浮于铁水表面，减少焊缝热裂倾向。锰还能提高焊缝强度。一般碳素钢焊芯含锰量为0.3%—0.55%，合金钢焊芯可达0.8%—1.1%或更高。2.4焊条3）硅（Si）有较强的脱氧能力。Si+2O→SiO2，但它的熔点高，使熔渣变稠，增加粘度，造成脱氧困难。含硅量过多会引起飞溅现象，并易造成二氧化硅的非金属夹渣，降低焊缝的塑性。一般含硅量＜0.03%4）铬（Cr）对合金钢来说，是一种主要的合金元素，能提高钢的硬度、耐磨性和耐蚀性；当Cr＜1.5%，可以提高塑性。对低碳钢来说，是一种杂质，2Cr+3O→Cr2O3，增加熔渣的粘度，易产生夹渣。所以不应大于0.2%对于不锈钢来说，Cr是保证不锈的主要原因，含量需≥12%。2.4焊条5）钼（Mo）可提高钢材的强度，尤其是高温强度。加入0.5%的钼使钢的高温蠕变强度提高75%，少量的钼还能增加焊缝金属的韧性。但含量超过0.4%时，钢的淬硬性增大，焊接冷裂纹敏感性增加，应采取焊前预热处理，防止冷裂纹。6）镍（Ni）可提高钢材的强度和韧性。含Ni量＜2.5%，对焊接基本没影响。超过3.5%时，增加晶粒长大倾向，韧性强度均会下降。因此，焊镍钢应采用小线能量焊接。此外，镍是奥氏体不锈钢形成的主要元素，应匹配适当，否则容易出现热裂纹。7）钒（V）是一种强烈的碳化物形成元素，可细化晶粒，提高钢的常温和高温强度。钒、铬与钼同时存在时，会形成复杂的碳化物，降低塑性和韧性，增加裂纹敏感性，含量必须严格控制，一般限制在0.1%以下。2.4焊条8）硫（S）S+2Fe→Fe2S，易造成热裂。9）磷（P）P+3Fe→Fe3P，易造成冷裂。2.4焊条2.药皮：指由具有不同物理和化学性质的细粒状物质经粘结均匀包覆在焊芯表面的涂料层。作用：1）机械保护作用：焊接时，药皮中产生大量气体，使熔化金属与空气隔绝，形成保护层。药皮溶化后形成熔渣，熔渣密度小，浮于熔化金属上，也起到隔绝空气的作用。2）冶金处理作用：药皮中加入了脱氧剂，可以除去氧、硫等有害杂质，减小缺陷产生率，提高接头力学性能。3）渗合金作用：一是由于焊接是个加热过程，所以有些元素会在焊接时通过烧损、蒸发、挥发等过程流失。这时候，需要在药皮中加入一定元素补充。二是对于某些性能要求的焊接接头，需要在药皮中加入特定元素提高其特殊性能。4）改善焊接工艺性能：一是加入低电离电位的物质，提高稳定性；二是形成套筒，提高挺直性。2.4焊条各种原材料根据其在焊条药皮中的作用可分为：(1)稳弧剂主要作用是使焊条容易引弧及在焊接过程中保持电弧稳定燃烧。作为稳弧剂的原材料主要是一些含有一定数量低电离电位易电离元素的物质，如长石、水玻璃、金红石、钛白粉、大理石、云母、钛铁矿、还原钛铁矿等。(2)造渣剂焊接时能形成具有一定物理化学性能的熔渣，保护焊接熔滴和熔池金属，改善焊缝成形、作为造渣剂的原材料有大理石、萤石、白云石、菱苦土、长石、白泥、云母、石英、金红石、钛白粉、钛铁矿等。(3)脱氧剂(又称还原剂)通过焊接过程中的化学冶金反应，降低焊缝金属中的氧含量，提高焊缝金属的性能。脱氧剂主要是含有对氧亲和力大的元素铁合金及其金属粉，常用脱氧剂有锰铁、硅铁、钛铁、铝铁、硅钙合金等。2.4焊条(4)造气剂在电弧高温作用下分解出气体，形成保护气氛，保护电弧及熔池金属，防止周围空气中氧和氮的侵入。常用的造气剂有碳酸盐(如大理石、白云石、菱苦土、碳酸钡等)及有机物(如木粉、淀粉、纤维素、树脂等)。(5)合金剂用于补偿焊接过程中合金元素的烧损及向焊缝中过渡合金元素，以保证焊缝金属的化学成分及性能。根据需要可选用各种铁合金(如锰铁、硅铁、铬铁、钢铁、钒铁、铌铁、硼铁、稀土硅铁等)或纯金属(如金属锰、金属铬、镍粉、钨粉等)。(6)增塑剂主要作用是改善药皮涂料在焊条压涂过程中的塑性、弹性及流动性，提高焊条的压涂质量，使焊条药皮表面光滑面不开裂。通常选用有一定弹性、滑性或吸水后有一定膨胀特性的物料，如云母、白泥、钛白粉、滑石粉、固体水玻璃、纤维素等。(7)粘结剂使药皮物料牢固地粘结在焊芯上，并使焊条药皮烘干后具有一定的强度。在焊接冶金过程中不对熔池和焊缝金属产生有害作用。常用粘结剂是水玻璃（钾、钠及其混合水玻璃）及酚醛树脂、树胶等。2.4焊条2.4.2焊条的分类1）按焊芯成分分类2）按用途分类2.4焊条3）按熔渣的酸碱性分类主要是根据焊接熔渣的碱度，即按熔渣中碱性氧化物与酸性氧化物的比例来划分。a.酸性焊条药皮中含有大量的TiO2、SiO2等酸性造渣物及一定数量的碳酸盐等，熔渣氧化性强，熔渣碱度系数小于1。酸性焊条焊接工艺性好，电弧稳定，可交、直流两用，飞溅小、熔渣流动性和脱渣性好，熔渣多呈玻璃状，较疏松、脱渣性能好，焊缝外表美观。酸性焊条的药皮中含有较多的二氧化硅、氧化铁及氧化钛，氧化性较强，焊缝金属中的氧含量较高，合金元素烧损较多，合金过渡系数较小，熔敷金属中含氢量也较高，因而焊缝金属塑性和韧性较低。2.4焊条b.碱性(低氢型)焊条药皮中含有大量的碱性造渣物(大理石、萤石等)，并含有一定数量的脱氧剂和渗合金剂。碱性焊条主要靠碳酸盐(如CaCO3等)分解出CO2作保护气体，弧柱气氛中的氢分压较低，而且萤石中的氟化钙在高温时与氢结合成氟化氢(HF)，降低了焊缝中的含氢量，故碱性焊条又称为低氢型焊条。碱性渣中CaO数量多，熔渣脱硫的能力强，熔敷金属的抗热裂纹的能力较强。而且，碱性焊条由于焊缝金属中氧和氢含量低，非金属夹杂物较少，具有较高的塑性和冲击韧性。碱性焊条由于药皮中含有较多的萤石，电弧稳定性差，一般多采用直流反接，只有当药皮中含有较多量的稳孤剂时，才可以交、直流两用。碱性焊条一般用于较重要的焊接结构，如承受动载荷或刚件较大的结构。2.4焊条4）按焊条药皮类型分类2.4焊条5）按焊条性能分类按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而制造的专用焊条。如：超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。2.4焊条2.4.3焊条的规格、型号及编制方法1、规格焊条直径为φ2、φ2.5、φ3.2、φ4mm四种规格还有其他专用规格。焊条的长度是以焊芯长度为准，一般为200—450mm之间，主要取决于焊芯的直径、材质和药皮类型等。2.4焊条

焊条药皮偏心

其中：T1—焊条断面药皮最大厚度+焊芯直径

T2—同一断面药皮最小厚度+焊芯直径

2.4焊条药皮偏芯度应符合如下规定：直径等于或小于2.5mm的焊条，偏芯度不大于7%；直径为3.2mm和4mm的焊条，偏芯度不大于5%；直径大于等于5mm焊条，偏芯度不大于4%。2、编制方法（书P51页）2.4焊条2.4.4焊条的选用原则1）焊件材料的化学成分和机械性能；2）焊件的工作条件和使用性能；3）焊件的结构特点（考虑焊件几何形状的复杂程度、刚性大小、焊接坡口的制备情况及焊缝位置）；4）施工现场的设备情况（考虑操作工艺性、设备及施工条件）；5）劳动条件、生产率和经济性。2.4焊条2.4.5焊条检验、保管及烘干1、检验1）药皮是否受潮2）焊芯是否生锈3）偏心度4）药皮是否脱落、针孔2.4焊条2、保管焊条应存放在干燥且通风良好的库房内；重要焊接工程使用的焊条，特别是低氢型焊条，最好存放在专用的仓库内，室内温度应保持在5～25℃之间，相对湿度小于60%；焊条储存时，必须放置在距地面垫高300mm的专用货架上，并离开墙壁300mm，并用标签注明焊条型号、牌号、批号、规格和数量；2.4焊条3、烘干焊条在存放时会从空气中吸收水分而受潮，会影响工艺性能和焊缝质量，因此焊条(特别是碱性焊条)在使用前必须烘干。一般酸性焊条烘干温度为75～150℃，保温1～2h；碱性焊条为350～400℃，保温1～2h。烘焙温度不宜过高，否则会使焊条中的有益元素损失。烘焙温度不能骤升骤降，否则药皮容易脱落。可以将未用完的焊条重新放回烘干箱烘干，但是焊条累计烘干次数一般不宜超过3次。2.5焊接工艺焊接接头性能好坏与工艺的制定密切相关，焊接工艺包括：1.焊接方法的选择2.接头的选择3.坡口的选择与制备4.焊接参数的选择2.5焊接工艺2.5.1焊接方法的选择对于焊件，首先要分析其物理特性、化学特性以及结构特性，然后再选择适合它的焊接方法。这一章，已经确定了是焊条电弧焊方法，所以跳过第一点。2.5焊接工艺2.5.2焊接接头焊接接头有很多种，常用的4种有：对接、角接、T型和搭接接头。

2.5焊接工艺1）对接接头两焊件端面小于30°，大于135°的接头叫对接接头。对接接头是理想的接头形式，其优点是应力集中最小，强度高，残余应力小。2）T型接头（或十字形接头）一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头叫T型接头。若两焊接厚度不同，这时候焊接设计时照顾薄的一端。特点：a.能承受各方面的力b.焊趾出容易出现应力集中2.5焊接工艺3）角接接头两焊件端面间构成大于30°，小于135°夹角的接头叫角接接头。用于箱形结构居多，由于少了一边，所以比T型接头在抵抗各种方向力的时候稍差。4）搭接接头两焊件部分重叠构成的接头叫搭接接头。特点：拘束力大，焊后残余应力大，且容易发生错边变形，应力分布不均匀，疲劳强度较低，不是理想的接头。但焊前准备和装配工作简单。2.5.3坡口的选择1.定义：坡口指根据设计或工艺要求，在焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽。2.坡口的作用：使热源（电弧或火焰）能深入焊缝根部，保证根部焊透。便于操作和清理焊渣。调整焊缝成形系数，获得较好焊缝成形。调节基本金属与填充金属的比例。有利于控制焊接变形和焊接应力2.5焊接工艺3.选择坡口的原则为获得高质量的焊接接头，应选择适当的坡口型式。坡口的选择，主要取决于母材厚度、焊接方法和工艺要求。选择时，应注意以下问题：1）尽量减少填充金属量。2）坡口形状容易加工。3）便于焊工操作和清渣。4）焊后应力和变形尽可能小。4.坡口的加工坡口加工方法有氧-乙炔火焰或氧-液化石油气火焰切割、等离子切割、碳弧气刨、刨削、车削等。坡口加工以机械方法为宜。2.5焊接工艺5.坡口的形式根据被焊工件的形状（板状、管状等）、结构特点、工件的厚度和承载要求等，接头的坡口型式一般分为下列几种：对接接头：1）V形坡口：最常用的坡口形式。这种坡口便于加工，焊接时为单面焊，不用翻转焊件，但焊后容易产生焊接变形。2）X形坡口：在同样厚度下，较V形坡口能减少焊缝金属约1/2,并且是对称焊接，焊接变形小，但缺点是要翻转焊件。3）U形坡口：焊件厚度相同条件下U形坡口的空间比V形坡口小得多，所以焊件厚度较大，只能单面焊时，为提高生产率，常采用U形坡口。4）I形坡口：即不开坡口，这种坡口省去加工环节，但是填充金属多，且常常成形系数不良造成焊接各种缺陷，所以一般在焊接薄件的时候使用。另外还有双U形、单边V形等坡口形式。2.5焊接工艺2.5焊接工艺V、U和X形坡口对比坡口形式比较条件加工焊缝填充金属量焊件翻转焊后变形V方便较多不需要较大U复杂少不需要较小X方便较少需要小2.5焊接工艺2.5焊接工艺T形接头若T形接头的焊缝要求承受载荷，则应按照钢板厚度和对结构强度的要求，分别选用不开坡口、单边V形、K形等坡口形式。使接头能焊透，保证接头强度。一般来说，焊缝正面比焊缝背面强度大30%。2.5焊接工艺角接接头根据坡口型式的不同，分为不开坡口、单边V形、V形及K形等4种型式。2.5焊接工艺搭接接头根据结构形式和对强度要求不同，分为不开破口、圆孔内塞焊和长孔内角焊等3种。为保持搭接焊缝的强度，一般要求不开坡口搭接长度大于母材厚度5倍，最小不得小于30mm。2.5.4焊接位置焊接位置一般在工装设计的时候已经确定，我们学习一下各种位置的特点1.板—板对接接头焊接位置1）平焊即被焊工件与地面平行，被焊接口的正面朝上，焊工俯身进行施焊的一种空间位置。2）立焊工件与地面相垂直，被焊的接口（长度方向）垂直地面，接口的正面朝向焊工的空间位置。3）横焊工件与地面相垂直，被焊的接口（长度方向）平行于地面，接口的正面朝向焊工，由左（或右）向右（或左）施焊的一种空间位置。4）仰焊工件与地面相平行，被焊接口的正面朝下，焊工仰面进行施焊的一种空间位置。5）斜立焊工件与地面呈角度的空间位置。2.5焊接工艺平焊(1G)横焊(2G)立焊(3G)仰焊(4G)2.5焊接工艺2.板状T型接头焊接位置：有船形焊、平角焊、立角焊、仰角焊。1）船形焊

T型接头处于平焊位置进行的焊接称为船形焊，用1F表示。2）平角焊

焊缝倾角0°，180°的角接位置称为平角焊位置，用2F表示。在平角焊位置进行的焊接称为平角焊。3）立角焊

焊缝与水平位置垂直的焊接位置称为立角焊位置，用3F表示。4）仰角焊

焊缝倾角0°，180°的角焊位置称为仰角焊位置，用4F表示。在仰角焊位置进行的焊接称为仰角焊。

2.5焊接工艺船形焊（1F）平角焊（2F）立角焊（3F）仰角焊（4F）2.5焊接工艺3.管-管对接接头的焊接位置

管状对接接头的焊接位置有水平转动、水平固定、垂直固定和斜45°固定四种位置。1）水平转动

管子转动，焊缝始终处于平焊位置，用1G表示。是铁塔加工中最常见的焊接位置。2）水平固定

管子与地面平行置放，对接口垂直于地面，它包括平、立、仰3个位置，通常称为全位置焊，用5G表示。焊接时，基本上都是由下向上施焊。3）垂直固定

管子与地面垂直置放，对接口平行于地面，用2G表示。焊接时，围绕接口水平施焊。4）斜45°固定焊

管子与地面倾斜45°用6G表示。2.5焊接工艺

水平转动（1G）水平固定（5G）垂直固定（2G）斜45°固定（6G）2.5焊接工艺插入式骑坐式4.管-板角接可以分为插入式管板和骑坐式管板两类。根据空间位置不同，每类管板又可分为垂直固定俯焊，垂直固定仰焊和水平固定全位置焊三种。2.5焊接工艺2.5焊接工艺2.5焊接工艺2.5.5焊接参数选择焊条电弧焊主要参数有：焊条直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接层数。各个焊接参数不仅要适当，还要相互匹配，在焊接工艺设计时，可以只留一个或