小型钢结构件的焊条电弧焊-焊条电弧焊过程（钢结构焊接）

焊缝金属的形成焊接熔池的有效热功率单位时间内（秒）焊接电弧所产生的热量叫做焊接电弧的热功率，即：

q0=0.24UhIh

考虑热效率，则

q=q0ηM=0.24UhIhηM（1）焊条金属的熔化系数焊条金属在焊缝中所占的比例约在30~80%范围内。通常把这个是指称为熔合比。

1）熔化系数焊条熔化系数是指在一小时内每一安培电流所熔化的焊芯（或焊丝）的重量。

Ap=（Gp/Iht）×3600（克/安时）其中Gp在t时间内焊条金属熔化的重量（克），影响焊条熔化系数的因素主要是焊条药皮类型，其次是直流焊中的极性和电弧电压。2.1.2.2焊条金属的熔化和过渡2、熔敷系数和损失系数（飞溅率）实际落入到熔池中的焊条金属质量用熔敷系数（aH）表示。熔敷系数是指单位时间内每一安培电流所能熔敷到焊件上的金属质量，即

aH=GH/Iht×3600（克/安时）其中GH在t时间内实际过度到焊件上的焊条金属质量（克）损失系数（￠）：表示焊条金属飞溅损失的程度，用下式表示。￠=（GP-GH）/GP×100%上述三个系数中能够反映生产率的是熔敷系数aH。1）表面张力平焊时对熔滴起阻碍过渡作用。仰焊时有利于熔滴过渡。2）熔滴的重力平焊时有利于熔滴过渡，仰焊立焊阻碍熔滴过渡。3）电磁力在空间任何位置进行焊接时，起促进熔滴过渡的作用。4）电弧空间的气体的吹力无论焊接的空间位置怎样都有利于熔滴过渡。5）极点压力带电的质点撞击在两极的斑点上，使产生了机械压力，它阻碍熔滴过渡。直流正接时，阻碍熔滴过渡的是正离子，引起极点压力，直流反接时，阻碍熔滴过渡的是电子，引起的极点压力。（2）熔滴过度的作用力（3）熔滴的过渡形式

1）短路过渡当电弧长度小于焊条直径时，焊条熔化的金属再焊条末端与熔池之间形成液体金属小桥，并随之而向熔池过度，

2）滴状过渡当电弧长度大于焊条直径时，焊条金属的颗粒熔滴形式向熔池过度

3）射流过渡在细焊丝、大电流，即电流密度超过一定临界值时，熔滴不在是较大的滴状，而以及细小的颗粒向熔池喷射，这种过度称为射流过度，焊接接头的性能焊缝熔合区过热区正火区部分相变区2.1.3焊接接头的金相组织及其机械性能

2.1.3.1焊接接头的金属与组织（1）焊缝金属焊接工件上温度的变化各点处：常温—————较高温度———————常温

固态

液态

固态

在焊接过程中，母材因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区。熔焊焊缝和母材的交界线叫熔合线，熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区，叫熔合区，也叫半熔化区。因此，焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成。

（2）

焊缝的组织和性能

1）焊缝的组织

焊缝组织是由熔池金属结晶得到的柱状的铸造组织。焊接熔池的结晶首先从熔合区中处于半熔化状态的晶粒表面开始，晶粒沿着与散热最快的方向的相反方向长大，因受到相邻的正在长大的晶粒的阻碍，向两侧生长受到限制，因此，焊缝中的晶体是方向指向熔池中心的柱状晶体，焊缝中的铸态组织，晶粒粗大，组织不致密，但是，由于焊接熔池小，冷却快，焊条药皮、焊剂或焊丝在焊接过程中的冶金处理作用，使得焊缝的金属的化学成分优于母材，硫、磷含量较低，所以容易保证焊缝金属的性能不低于母材，特别是强度容易达到。

2）焊缝形状与焊接质量的关系

焊缝形状是焊件熔化区横截面的形状，它可用焊缝熔深s、焊缝熔宽c和余高h三个参数来描述，如图2－8所示。合理的焊缝形状要求s、c和h之间有适当的比例。生产中常用焊接成形系数（φ＝c／s）和余高系数（

＝c／h）来表征焊缝成形的特点。

图2－8焊缝的横截面焊缝宽度焊缝余高

焊接参数决定焊缝输入的能量，是影响焊缝成形的主要工艺参数。焊接参数对焊缝熔深s、焊缝熔宽c和余高h的影响如图4-8所示。焊接电流主要影响焊缝熔深s；电弧电压主要影响焊缝熔宽c；焊接速度的快慢主要影响母材的热入，提高焊速焊缝熔深s、焊缝熔宽c、余高h均减少。图4－8焊接参数对焊缝熔深s、焊缝熔宽c和余高h的影响a)焊接电流的影响；b)焊接电压的影响；c)焊接速度的影响。3）

熔合区的特征熔合区，又称半熔化区，是焊缝与母材的交界区加热温度：1495～1538℃（固、液相线之间）组织：（未熔化但因过热而长大的）粗晶组织和（部分新

结晶的）铸态组织。特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。

（2）

低碳钢接头的热影响区

1）热影响区：受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域。低碳钢的热影响区分为过热区、正火区和部分相变区。

A）过热区：紧靠熔合区加热温度：1100℃～1490℃（1100℃～固相线）组织：粗大的过热组织。特点：宽度为1～3mm，塑性和韧性下降。焊接刚度大的结构时，该区易产生裂纹。B）正火区：紧靠着过热区加热温度：850℃～1100℃（AC3至1100℃）组织：均匀细小的铁素体和珠光体组织（近似于正火组织）特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于母材。C）部分相变区加热温度：AC1～AC3之间组织：F+P（F粗、细不均）相变的F，变细小；未相变的F，变粗大特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学

性能稍差2）影响热影响区的因素有：i焊接材料一看材料的加热温度高低；二看热量是否集中；三看保护措施如何。ii焊接方法不同的焊接方法，有不同的焊接效果。iii焊接工艺焊接工艺不同焊缝熔深和焊接变形效果有较大的差异。iv焊后热处理对焊后变形要求严格的焊件，应作焊后热处理。v接头形式、工件厚度、施工环境等是影响焊接工艺的重要因素。（3）

提高焊接接头质量的措施1）

合理的选用焊接方法和焊接规范，以减少热影响区的影响焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧焊等，少用气焊和电渣焊等。焊接规范：小直径焊条（或焊丝）、小电流、快速焊、多层焊等。2）

焊前预热、焊后热处理棗细化晶粒，清除硬化组织。3）加强对焊缝金属的保护。2.1.3.2

焊接接头的机械性能

（1）焊缝金属的机械性能影响焊接金属的机械性能的因素有焊接材料（焊条，焊丝，焊剂），母材的化学成分，焊接方法及焊接工艺参数，焊件的尺寸及冷却速度，焊缝金属的塑性变形等。

（2）热影响区金属的机械性能热影响区的机械性能与母材的化学成分和焊接工艺有关。粗晶越粗，强度高，塑性降低。热影响区的硬度，在熔合线附近的粗晶区，硬度值最高。焊接船用碳素钢时，硬度升高20～30%。为了避免母材重复或多次受焊接影响区而使性能（塑性及韧性）降低，一般规范中规定，相邻对接焊缝的距离不得小于100毫米。

（3）热影响区的脆化见图2-14在低碳钢粗晶粒及Ac1以下温度（400～1000℃）的区域冲击值最低，形成2个谷，称为脆化区。粗晶粒区对不易淬火钢，易形成粗大的组织；对易淬火钢易产生硬脆的淬火组织。焊条电弧焊过程认知

电弧是焊接的热源，它所产生的高温能将被焊金属和填充金属熔化，冷却凝固后形成焊缝。2.1.1.1焊接电弧的产生过程焊条电弧焊（也称手工电弧焊）是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。它利用电弧产生的高温熔化焊条和焊件，使两块分离的金属熔合在一起，从而获得牢固的接头，其原理如图2-1所示。

2.1.1.2、焊条电弧焊的特点设备简单、操作灵活待焊接头装配要求低可焊金属材料种类多焊接生产率低焊缝质量依赖性强2.1.1.3、电焊条（1）组成由药皮和焊芯两部分组成。

（2）作用

焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又熔化填充金属，·与熔化的母材共同形成焊缝金属。药皮是压涂在焊条芯表面上的涂料层，焊接时形成熔渣及气体。药皮的主要作用是：(1)保护作用(2)冶金作用(3)改善焊接