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焊接工艺
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一、 焊接接头种类及接头型式
焊接中，因为焊件厚度、结构及使用条件不一样，其接头型式及坡口形式也不一样。焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。
(一) 对接接头
两件表面组成大于或等于135°，小于或等于180°夹角接头，叫做对接接头。在多种焊接结构中它是采取最多一个接头型式。
钢板厚度在6mm以下，除关键结构外，通常不开坡口。
　厚度不一样钢板对接两板厚度差(δ—δ1)不超出表1—2要求时，则焊缝坡口基础形式和尺寸按较厚板尺寸数据来选择；不然，应在厚板上作出图1—8所表示单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。

(二)角接接头
　　两焊件端面间组成大于30°、小于135°夹角接头，叫做角接接头，见图1—9。这种接头受力情况不太好，常见于不关键结构中。

(三)T形接头
　　一件之端面和另一件表面组成直角或近似直角接头，叫做T形接头，见图1—10。

(四)搭接接头
　　两件部分重合组成接头叫搭接接头，见图1—11。
搭接接头依据其结构形式和对强度要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—11。

　　I形坡口搭接接头，通常见于厚度12mm以下钢板，其重合部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。这种接头用于不关键结构中。

　　当碰到重合部分面积较大时，可依据板厚及强度要求，分别采取不一样大小和数量圆孔内塞焊或长孔内角焊接头型式。 
二、 焊缝坡口基础形式和尺寸
(一)坡口形式
　　依据坡口形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等多种坡口形式。
　V形和Y形坡口加工和施焊方便(无须翻转焊件)，但焊后轻易产生角变形。
　双Y形坡口是在V形坡口基础上发展。当焊件厚度增大时，采取双Y形替换V形坡口，在一样厚度下，可降低焊缝金属量约1/2，而且可对称施焊，焊后残余变形较小。缺点是焊接过程中要翻转焊件，在筒形焊件内部施焊，使劳动条件变差。

　　U形坡口填充金属量在焊件厚度相同条件下比V形坡口小得多，但这种坡口加工较复杂。

(二)坡口几何尺寸
(1)坡口面  待焊件上坡口表面叫坡口面。
(2)坡口面角度和坡口角度  待加工坡口端面和坡口面之间夹角叫坡口面角度，两坡口面之间夹角叫坡口角度，见图1—12。
(3)根部间隙  焊前在接头根部之间预留空隙叫根部间隙，见图1—12。其作用在于打底焊时能确保根部焊透。根部间隙又叫装配间隙。
(4)钝边  焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部端面直边部分叫钝边，见图1—12。钝边作用是预防根部烧穿。
(5)根部半径  在J形、U形坡口底部圆角半径叫根部半径(见图1—12)。它作用是增大坡口根部空间，方便焊透根部。

图1—12  坡口几何尺寸
三、 焊接位置种类
依据GB／T3375—94《焊接术语》要求，焊接位置，即熔焊时，焊件接缝所处空间位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。
焊缝倾角，即焊缝轴线和水平面之间夹角，见图1—13。

焊缝转角，即焊缝中心线(焊根和盖面层中心连线)和水平参考面Y轴夹角，见图1—14。

(1) 平焊位置  焊缝倾角0°，焊缝转角90°焊接位置，见图1—15(a)。
图1—15  多种焊接位置
(a)平焊  (b)横焊  (c)立焊  (d)仰焊  (e)平角焊  (f)仰角焊
(2)横焊位置  焊缝倾角0°，180°；焊缝转角0°，180°对接位置，见图1—15(b)。

(3)立焊位置  焊缝倾角90°(立向上)，270°(立向下)焊接位置，见图1—15(c)。

　(4)仰焊位置  对接焊缝倾角0°，180°；转角270°焊接位置，图1—15(d)。

另外，对于角焊位置还要求了另外两种焊接位置。
(5)平角焊位置  角焊缝倾角0°，180°；转角45°，135°角焊位置，见图1—15(e)。
(6)仰角焊位置  倾角0°，180°；转角225°，315°角焊位置，见图1—15(f)。
在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置进行焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行焊接称为船形焊。在工程上常见水平固定管焊接，因为在管子360°焊接中，有仰焊、立焊、平焊，所以称全位置焊接。当焊件接缝置于倾斜位置(除平、横、立、仰焊位置以外)时进行焊接称为倾斜焊。

四、焊缝形式及形状尺寸
焊缝按不一样分类方法可分为下列多个形式：
　　(1)依据GB／T  3375—94要求，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种：

　　1)对接焊缝：在焊件坡口面间或一零件坡口面和另一零件表面间焊接焊缝。
2)角焊缝：沿两直交或近直交零件交线所焊接焊缝。

　　3)端接焊缝：组成端接接头所形成焊缝。

　　4)塞焊缝：两零件相叠，其中一块开圆孔，在圆孔中焊接两板所形成焊缝，只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。
5)槽焊缝：两板相叠，其中一块开长孔，在长孔中焊接两板焊缝，只焊角焊缝者不称槽焊。

　　(2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。

　　(3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。
断续焊缝又分为交错式和并列式两种(图1—16)，焊缝尺寸除注明焊脚K外，还注明断续焊缝中每一段焊缝长度l和间距e，并以符号“Z”表示交错式焊缝。

(二) 焊缝形状尺寸
　焊缝形状用一系列几何尺寸来表示，不一样形式焊缝，其形状参数也不一样。

　　1．焊缝宽度
　　焊缝表面和母材交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间距离叫焊缝宽度，图1—17。

2．余高
　　超出母材表面焊趾连线上面那部分焊缝金属最大高度叫余高，见图1—18。在静载下它有一定加强作用，所以它又叫加强高。但在动载或交变载荷下，它非但不起加强作用，反而因焊趾处应力集中易于促进脆断。所以余高不能低于母材但也不能过高。手弧焊时余高值为0～3mm。

　3．熔深
　　在焊接接头横载面上，母材或前道焊缝熔化深度叫熔深，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
　　在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝后面距离，叫焊缝厚度，见图1—20。

焊缝计算厚度是设计焊缝时使用焊缝厚度。对接焊缝焊透日寸它等于焊件厚度；角焊缝时它等于在角焊缝横截内画出最大直角等腰三角形中，从直角顶点到斜边垂线长度，习惯上也称喉厚，见图1—20。

5．焊脚
　　角焊缝横截面中，从一个直角面上焊趾到另一个直角面表面最小距离，叫做焊脚。在角焊缝横截面中画出最大等腰直角三角形中直角边长度叫焊脚尺寸，见图1—20。

　　6．焊缝成形系数

熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度(B)和焊缝计算厚度(H)比值(ф＝B／H)，叫焊缝成形系数，见图1—21。该系数值小，则表示焊缝窄而深，这么焊缝中轻易产生气孔和裂纹，所以焊缝成形系数应该保持一定数值，比如埋弧自动焊焊缝成形系数ф要大于1．3。

　　7．熔合比
　　是指熔焊时，被熔化母材在焊道金属中所占百分比。多种接头、坡口和焊缝形式见表1—3。

五、焊缝符号表示法
焊缝符号通常由基础符号和指导线组成。必需时还能够加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号等。
(一)符号
　　依据GB324—88《焊缝符号表示法》要求，焊缝符号能够分为以下多个：
　　(1)基础符号
　　基础符号是表示焊缝横截面形状符号，见表1—4。
(2)辅助符号
　　辅助符号是表示焊缝表面形状特征符号，见表1—5。应用示例见表1—6。

　　(3)补充符号
　　补充符号是为了补充说明焊缝一些特征而采取符号，见表1—7。应用示例见表1—8。
(二)符号在图纸上位置1．基础要求
　　完整焊缝表示方法除了上述基础符号、辅助符号、补充符号以外，还包含指导线、焊缝尺寸符号及数据。

　　指导线通常由带有箭头指导线(简称箭头线)和两条基准线(一条为实线，另一条为虚线)两部分组成。图1—22所表示。

2．箭头线和接头关系
　　图1—23和图1—24给出示例说明下列术语含义：
　a．接头箭头侧；
　　b．接头非箭头侧

　　3．箭头线位置
　　箭头线相对焊缝位置通常没有特殊要求，见图1—25(a)、(b)。不过在标注单边V、单边Y、J形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧工件，见图1—25(c)、(d)。必需时，许可箭头线弯折一次，图1—26。
4．基准线位置
　　基准线虚线能够画在基准线实线下侧或上侧。
　　基准线通常应和图样底边相平行，但在特殊条件下亦可和底边相垂直。

　　5．基础符号相对基准线位置
　　基础符号相对基准线位置见图1—27(a)、(b)、(c)、(d)；标注对称焊缝及双面焊缝时，不加虚线。

(三)焊缝尺寸符号及其标注位置
　　(1)焊缝尺寸符号，见表1—9。

　(2)焊缝尺寸符号及数据标注标准，图1—28：
　　1)焊缝横截面上尺寸标在基础符号左侧；
2)焊缝长度方向尺寸标在基础符号右侧；
3)坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基础符号上侧或下侧；
　　4)相同焊缝数量符号标在尾部；
5)当需要标注尺寸数据较多又不易分辩时，可在数据前面增加对应尺寸符号。当箭头线方向改变时，上述标准不变。
(3)相关尺寸符号说明
　　1)在基础符号右侧无任何标注且又无其它说明时，表示焊缝在工件整个长度上是连续。

　　2)在基础符号在左侧无任何标注且又无其它说明时，表示对接焊缝要完全焊透。

3) 塞焊缝、槽焊缝带有斜边时，应该标注孔底部尺寸。

六、焊接工艺参数及其对焊缝形状影响焊接时，为确保焊接质量而选定各项参数(比如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上能量焦尔／厘米或焦尔／毫米(J／cm或J／mm)，亦称热输入。
线能量计算公式为：
线能量计算公式为：

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。

(一)焊接电流
　　当其它条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高全部增加，而焊缝宽度则几乎保持不变(或略有增加)，见图1—29，这是埋弧自动焊时试验结果。分析这些现象原因是：
(1)焊接电流增加时，电弧热量增加，所以熔池体积和弧坑深度全部随电流而增加，所以冷却下来后，焊缝厚度就增加。

　　(2)焊接电流增加时，焊丝熔化量也增加，所以焊缝余高也随之增加。假如采取不填丝钨极氩弧焊，则余高就不会增加。
(3)焊接电流增加时，首先是电弧截面略有增加，造成熔宽增加；其次是电流增加促进弧坑深度增加。因为电压没有改变，所以弧长也不变，造成电弧潜入熔池，使电弧摆动范围缩小，则就促进熔宽降低。因为二者共同作用，所以实际上熔宽几乎保持不变。
(二)电弧电压
当其它条件不变时，电弧电压增加，焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有降低，见图1—30。这是因为电弧电压增加意味着电弧K度增加，所以电弧摆动范围扩大而造成焊缝宽度增加。其次，弧长增加后，电弧热量损失加大，所以用来熔化母材和焊丝热量降低，对应焊缝厚度和余高就略有减小。
\由此可见，电流是决定焊缝厚度关键原因，而电压则是影响焊缝宽度关键原因。所以，为得到良好焊缝形状，即得到符合要求焊缝成形系数，这两个原因是相互制约，即一定电流要配合一定电压，不应该将一个参数在大范围内任意变动。
(三)焊接速度
　　焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有显著影响。当焊接速度增加时，焊缝厚度和焊缝宽度全部大为下降，见图1—31。这是因为焊接速度增加时，焊缝中单位时间内输入热量降低了。

从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好。但当焊缝厚度要求一定时，为提升焊接速度，就得深入提升焊接电流和电弧电压，所以，这三个工艺参数应该综合在一起进行选择。

(三) 其它工艺参数及原因对焊缝形状影响
电弧焊除了上述三个关键工艺参数外，其它部分工艺参数及原因对焊缝形状也含有一定影响.
　　(1)电极直径和焊丝外伸长  当其它条件不变时，减小电极(焊丝)直径不仅使电弧截面减小，而且还减小了电弧摆动范围，所以焊缝厚度和焊缝宽度全部将减小。
焊丝外伸长是指从焊丝和导电嘴接触点到焊丝末端长度，即焊丝上通电部分长度。当电流在焊丝外伸长上经过时，将产生电阻热。所以，当焊丝外伸长增加时，电阻热也将增加，焊丝熔化加紧，所以余高增加。焊丝直径愈小或材料电阻率愈大时，这种影响愈显著。实践证实，对于结构钢焊丝来说，直径为5mm以上粗焊丝，焊丝外伸长在60～150mm范围内变动时，实际上可忽略其影响。但焊丝直径小于3mm时，焊丝外伸长波动范围超出5～10mm时，就可能对焊缝成形产生显著影响。不锈钢焊丝电阻率很大，这种影响就更大。所以，对细焊丝，尤其是不锈钢熔化电极弧焊时，必需注意控制外伸长稳定。
(2) 电极(焊丝)倾角焊接时，电极(焊丝)相对于焊接方向能够倾斜一个角度。当电极(焊丝)倾角顺着焊接方向时叫后倾；逆着焊接方向时叫前倾，见图1—32(a)、(b)。电极(焊丝)前倾时，电弧力对熔池液体金属后排作用减弱，熔池底部液体金属增厚了，阻碍了电弧对熔池底部母材加热，故焊缝厚度减小。同时，电弧对熔池前部未熔化母材预热作用加强，所以焊缝宽度增加，余高减小，前倾角度。愈小，这一影响愈显著，见图1—32(c)。
电极(焊丝)后倾时，情况和上述相反。
(3) 焊件倾角  焊件相对水平面倾斜时，焊缝形状可因焊接方向不一样而有显著差异。焊件倾斜后，焊接方法可分为两种：从高处往低处焊叫下坡焊；从低处往高处焊叫上坡焊，见图1—33(a)(b)。当进行上坡焊时，熔池液体金属在重力和电弧力作用下流向熔池尾部，电弧能深入到加热熔池底部金属，所以使焊缝厚度和余高全部增加。同时，熔池前部加热作用减弱，电弧摆动范围减小，所以焊缝宽度减小。上坡角度愈大，影响也愈显著。上坡角度。>6°～12°时，焊缝就会因余高过大，两侧出现咬边而使成形恶化，见图1—33(d)。所以，在自动电弧焊时，实际上总是尽可能避免采取上坡焊。
下坡焊情况恰好相反，即焊缝厚度和余高略有减小，而焊缝宽度略有增加。所以倾角。<6°～8°下坡焊可使表面焊缝成形得到改善，手弧焊焊薄板时，常采取下坡焊，首先是避免焊件烧穿，其次能够得到光滑焊缝表面成形。假如倾角过大，则会造成未焊透和熔池铁水溢流，使焊缝成形恶化，见图1—33(c)。
(4) 坡口形状  当其它条件不变时，增加坡口深度和宽度时，焊缝厚度略有增加，焊缝宽度略有增加，而余高显著减小，见图1—34。
(5) (5)焊剂  埋弧焊时，焊剂成份、密度、颗粒度及堆积高度均对焊缝形状有一定影响。当其它条件相同时，稳弧性较差焊剂焊缝厚度较大、而焊缝宽度较小。焊剂密度小，颗粒度大或堆积高度减小时，因为电弧四面压力减低，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。另外，熔渣粘度对焊缝表面成形有很大影响，若粘度过大，使熔渣透气性不良，熔池结晶时所排出气体无法经过熔渣排除，使焊缝表面形成很多凹坑，成形恶化。
(6) 保护气体成份  气体保护焊时，保护气体成份和和此亲密相关熔滴过渡形式对焊缝形状有显著影响。采取不一样保护气体进行熔化极气体保护焊直流反接时，焊缝形状改变，见图1—35。射流过渡氩弧焊总是形成显著蘑菇状焊缝，氩气中加入O2、CO2或H2时，可使根部成形展宽，焊缝厚度略有增加。颗粒状和短途经渡电弧焊则形成焊缝形状宽而浅。

(7)母材化学成份  母材化学成份不一样，在其它工艺原因不变情况下，焊缝形状不一样，这一点在氩弧焊时尤其显著。如三种产地不一样0Cr18Ni19和0Cr18Ni12Mo2不锈钢，用钨极氩弧焊方法焊接，采取相同焊接工艺参数时，所得焊缝形状改变，见表1—10。

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