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常用焊接方法的焊接基础知识

焊接方法

一、焊条电弧焊

焊接电源的种类和极性

进行焊条电弧焊时，采用的电源有交流和直流两大类，根据焊条的性质进行选择，

焊接电源的选择

通常酸性焊条可采用交流、直流两种电源，一般优先选用交流电源，碱性焊条由于电弧稳定性差，所以必须使用直流电源，但对药皮中含有较多稳弧剂的碱性焊条（如低氢钾型），也可使用交流电源，此时电源的空载电压应较高些。

极性的选择

碱性焊条采用反接，碱性焊条采用正接时，电弧燃烧不稳定，飞溅严重，采用反接时，燃烧稳定，飞溅少，

酸性焊条，如果使用直流电源时，通常采用正接，因为阳极部分的温度高于阴极部分，所以用正接可以得到较大的熔深，焊接厚板时，可采用正接，而焊接薄板、铸铁、有色金属时，应采用反接。

焊条直径

焊条直径的大小取决于被焊材料的厚度，所处的焊接位置及焊接接头的形式和焊道层次等因素，打底焊要选用较细的焊条，最好选用直径不超过3.2mm的焊条焊接，T型接头应比对接接头使用的焊条粗些，

焊条选用原则碳钢和某些低合金钢焊条选用，一般是按焊缝与母材等强度的原则选用，但应注意以下问题：

1）一般钢材按屈服点来确定等级（如Q235），而碳钢焊条是按熔敷金属抗拉强度的最低值来定强度等级的，因此不能混淆，应按母材的抗拉强度等级相同的焊条；

2）对于强度级别较低的钢材，基本是按等强度原则，但对于焊接结构刚性大、受力情况复杂的工件，选用焊条时，应考虑焊缝塑性，可选用比母材低一级别抗拉强度的焊条。

不同类钢种的焊接,一般应选用介于两者之间或选用强度等级较高的钢材一侧所需用的焊条,如Q235与16Mn焊接,宜选用E50级的焊条

焊接电流

焊接电流时焊接电弧焊中最重要的工艺参数，也是焊工在操作过程中唯一需要调节的参数，选择焊接电流时，主要由焊条直径、焊接位置和焊接层次来决定，

焊条直径越粗，焊接电流越大，每种焊条都有一个的电流范围见表1-1各种焊条直径的使用电流参数表（新型焊机有特殊情况除外）

表1-1

焊条直径（mm）

1.6

2.0

2.5

3.2

4.0

5.0

6.0

焊接电流（A）

25-40

40-65

50-80

100-130

160-210

200-270

2）焊接位置，在平焊位置时，可选用偏大的焊接电流，横、仰、所选用的电流应比平焊小5%-10%左右，立焊时应比平焊小10%-15%，

3）焊道层次，打底焊道，特别是单面焊双面成型时，使用的电流要小一些，这样便于操作和保证背面焊道的质量，填充焊道时，为提高效率，通常使用较大的焊接电流，而盖面焊道时，为防止咬边和获得美观的焊缝，使用的电流应小一些，

4）焊接层次

每层焊道厚度约等于焊条直径的0.8-1.2倍的，一般情况厚度不超过4-5mm，

5）电弧电压

电弧电压由焊工根据具体具体情况灵活掌握，主要由电弧长度决定，在焊接过程中要求电弧长度不宜过长，否则会出现电弧不稳定的现象。

6）焊接速度

速度过慢，热影响区加宽，晶粒粗大，焊缝变形大，速度过快，易造成未熔合，焊缝成型不良等缺陷，

二、埋弧自动焊

焊缝成型系数和熔合比

单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）

1〉焊缝成型系数（φ）＝

焊缝计算厚度（H）

在选择埋弧焊工艺参数时，要注意控制焊缝的成型系数，一般以1.3—2为宜。

这对熔池中气体的逸出以及防治夹渣和裂纹等缺陷是有利的。

基本金属熔化的横截面积（Fm）

2〉熔合比（r）＝×100%

焊缝横截面积（Fm+Ft）

Ft焊缝中填充金属的横截面积。

埋弧自动焊熔合比的数值变化范围一般约在60%—70%之间。

焊接电流

焊接电流是埋弧焊最重要的焊接参数，它决定焊接熔化速度熔深和母材熔化量。

电流过大，熔深和余高过大，容易产生咬边或成型不良，使热影响区增大，甚至造成烧穿；电流过小，焊缝熔深减小，容易产生未焊透、夹渣，电弧稳定性也差。

因此应正确选择焊接电流。

电弧电压

电弧电压与弧长成正比，在其他条件不变实，电压增大（即弧长增加）焊缝宽度显著增加，而焊缝余高和熔深会减小，由于电弧过长，电弧燃烧就不稳定，易造成焊缝气孔和咬边的缺陷，同时焊剂熔化量也增加，造成浪费，电弧电压过小，熔深和余高就加大，形状系数下降。

电流是决定焊缝厚度的主要因素，而电压则是影响焊缝宽度的主要因素，为了保证焊缝成型美观，应使电流与电压保持合适的比例，已获得合适的焊缝成型。

焊接电流与相应的电弧电压见表2—1

表2—1焊接电流与相应的电弧电压

焊接电流（A）

600—700

700—850

850—1000

1000—1200

电弧电压（v）

36—38

38—40

40—42

42—44

焊接速度

焊接速度应由焊工根据实际情况自行选择。

焊速过高时，会造成未焊透、咬边、焊缝粗糙不平等缺陷。

焊速过低时，会形成易裂的“蘑菇形”焊缝会产生烧穿、夹渣、焊缝不规则等缺陷。

焊丝直径

焊丝直径主要影响焊缝厚度。

当焊接电流一定时，减小焊丝直径，电流密度增加，电弧吹力增大，使焊缝熔深增大，成型系数减小。

不同直径焊丝使用的焊接电流列于表2—2。

表2—2不同直径焊丝适用的焊接电流范围

焊丝直径（mm）

焊接电流（A）

200—400

350—600

500—800

700—1000

目前焊接中厚板采用直径4mm的焊丝较为普遍。

焊丝伸出长度

一般将导电嘴出口到焊丝端部为伸出长度。

伸出长度过大，则焊丝受电阻热也越大，焊丝的熔化速度加快，结果是焊缝熔深减小，余高增大，在深坡口焊接时容易产生焊偏、未熔合、夹渣等缺陷；伸出长度过短，容易烧坏导电嘴。

碳钢焊丝的伸出长度列于表2—3。

表2—3碳钢焊丝的伸出长度

焊丝直径

伸出长度

15—20

25—35

30—40

焊剂粒度和堆高

通常焊剂供应的粒度为10目—60目（烧结焊剂）、8—40亩（熔炼焊剂）、粒度的选择主要依据焊接工艺参数，一般大电流焊接情况下，应选用细粒度颗粒以免引起焊道外观成形变差，小电流焊接时，应选用粗粒度焊剂，否则气体逸出困难，易产生麻点、凹坑甚至气孔等缺陷，高速焊时，为保证气体充分逸出，也应选用相对较粗粒度的焊剂。

焊剂堆积的高度称为堆高。

焊剂堆积的高度应使电弧完全埋在焊剂层下，不会出现电弧闪光，保护良好。

一般堆高在2.5—3.5mm范围比较合适。

焊丝倾角

前倾时，焊缝成型系数增加，适合焊薄板，在采用正常速度焊接时，一般均采用焊丝垂直位置。

坡口形状

当其他条件不变时，增加坡口深度和间隙时，焊缝厚度略有增加，焊接宽度略有减小，余高和焊缝熔合比显著减小。

因此开坡口通常是控制余高和调整焊缝熔合比最好的方法。

常见板厚的埋弧自动焊双面焊工艺参数列于表2—4。

表2—4埋弧自动焊双面焊工艺参数

板厚（mm）

坡口形势

焊接位置

焊接电流（A）

电弧电压（v）

焊丝直径（mm）

焊接速度（m/h）

10—12

I形

正

600—650

35±1

反

600—650

28—35

14—16

正

650—750

38±1

25—30

反

650—750

25—28

V形

正

650±25

35±1

25±2

正

750±25

38±1

28±2

反

680±25

37±1

28±2

正

650±25

35±1

25±2

正

725±25

38±1

28±2

反

680±25

37±1

28±2

三、手工钨极氩弧焊

焊接电源种类和极性。

电源的种类和极性可根据焊件材质进行选择见表3-1

表3-1电源的种类和极性选择

电源种类和极性

被焊金属材料

直流正接

低碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、钛及合金

直流反接

适用于各种金属熔化极氩弧焊、钨极氩弧焊很少采用

交流

铝、镁及其合金

（2）钨极直径

钨极直径主要按焊件厚度、焊接电流的大小和电源极性来选择，如果钨极直径选择不当，将造成电弧不稳，钨棒烧损严重和焊缝夹钨等现象。

（3）焊接电流

焊接电流主要根据工件的厚度和空间位置选择、过大或过小的焊接电流都会使焊缝成型不良或产生焊接缺陷，不同直径钨极的许用电流范围见表3-2

表3-2不同直径钨极的许用电流范围

钨极直径（ｍｍ）

直流正接（Ａ）

直流反接（Ａ）

交流

１．６

７０～１５０

１０～２０

６０～１２０

２．４

１４０～２３５

１５～３０

１００～１８０

３．２

２２５３２５

２５～４０

１６０～２５０

（４）电弧电压

电弧电压由弧长决定，当电弧电压过高时，易产生未焊透并使氩气保护效果变差，因此，应在电弧不短路的情况下，尽量减少电弧长度。

钨极氩弧焊的电弧电压选用范围一般是１０～２４Ｖ，

（5）氩气流量

为了保护焊接区不受空气的污染，必须有足够量的保护气体，但流量过大时，不仅浪费氩气，还可能使保护流形成紊流，将空气卷入保护区，反而降低保护效果，所以，氩气流量要选择恰当，一般气体流量可按下式确定；Q=（0.8～1.2）D式中Q－氩气流量L/mmD－喷嘴直径mm

（6）焊接速度

焊接速度加快时，氩气流量要相应加大，焊接速度显著地影响焊缝成型，因此，应选择合适的焊接速度。

（7）喷嘴直径

喷嘴过大时，不仅使氩气的消耗量增加，而且可能使焊炬伸不进去，或妨碍焊工视线，不便于观察操作，故一般钨极氩弧焊喷嘴直径以5～14mm，为佳。

另外喷嘴直径也可按经验公式选择。

D=（2.5-3.5）d式中：

D—喷嘴直径（一般指内径）mm

d－钨极直径，mm.

（８）喷嘴至焊件的距离

喷嘴距焊件间的距离应尽可能小些，但过小将使操作观察不便，因此通常取喷嘴至焊件间的距离为５～１５ｍｍ。

（９）钨极伸出长度

通常焊接对接焊缝时，钨极伸出长度为３～６ｍｍ较好，焊角焊缝时，钨极伸出长度为７～８ｍｍ较好。

四、二氧化碳气体保护焊

焊丝直径

焊丝直径根据焊件厚度，焊缝空间位置及生产率的要求等条件来选择。

焊接薄板或中、厚板的立焊、横焊、仰焊时，多采用直径１.６ｍｍ以下的焊丝；在平焊位置中、厚板时，可以采用直径大于１.６ｍｍ焊丝，各种直径焊丝的适用范围见表４－１

表４－１　　　各种直径焊丝的适用范围

焊丝直径（mm）

焊件厚度（mm）

施焊位置

熔滴过渡形式

0.5～0.8

1～2.5

2.5～4

各种位置

平焊

短路过渡

粗滴过渡

1.0～1.4

2～8

2～12

各种位置

平焊

短路过渡

粗滴过渡

≥1.6

3～12

＞6

立、横、仰焊

平焊

短路过渡

粗滴过渡

焊接电流

焊接电流与工件的厚度、焊丝直径、施焊位置以及熔滴过渡形式有关。

通常用直径为０.８～１.６ｍｍ的焊丝，在短路过渡时，焊接电流在５０～２３０Ａ范围内选择，粗滴过渡时，焊接电流可在２５０～５００Ａ内选择。

焊丝直径与焊接电流关系见表４－２

表４－２　　　焊丝直径与焊接电流的关系

焊丝直径（ｍｍ）

适用的电流范围（Ａ）

０.８

５０～１２０

０.９

６０～１５０

１.０

７０～１８０

１.２

８０～３５０

１.６

３００～５００

电弧电压

CO2焊时，电弧电压与焊接电流一样，对焊接质量的影响相当大。

一般来说，短路过渡时，电压为16～24V，粗滴过渡时，电压为25～40V。

焊接速度

焊接速度也是焊接工艺参数中的一个重要因素。

它对熔深和焊道形状影响最大。

一般CO2半自动焊时焊接速度在15～40m/h范围内，自动焊时不超过90m/h。

焊丝伸出长度

焊丝伸出长度取决于焊丝直径，约以焊丝直径的10倍为宜。

伸出长度过大，焊丝会成段熔断，飞溅严重，气体保护效果差。

过小，不但宜造成飞溅物堵塞喷嘴，影响保护效果，也影响焊工视线。

ＣＯ２气体流量，ＣＯ２气体流量的大小，应根据焊接电流、电弧电压，焊接速度等因素来选择。

通常，细丝ＣＯ２焊时气体流量约为５～１５Ｌ／ｍｍ，粗丝ＣＯ２焊时约为１５～２５Ｌ／ｍｍ。

电源极性

ＣＯ２焊时必须使用直流电源，且多采用直流反接。

五、焊接材料

1、焊条

酸性焊条，烘干温度为75～1500C保温1～2h

碱性焊条，烘干温度为350～4000C保温1～2h

焊接重要产品时，每个焊工应配备一个焊条保温筒，施焊时将烘干的焊条放入保温筒内。

筒内温度保护在50～600C，还可放入一些硅酸以免焊条再次受潮。

焊条烘干一般可重复两次。

2、焊剂

熔炼焊剂要求200～2500C下烘熔1～2h

烧结焊剂要求300～4000C下烘熔1～2h

焊剂可以回收并重新利用，但应对回收焊剂过筛，随时添加新焊剂并充分拌匀后再使用。

3、气体

氩气的纯度应达到99.99％；ＣＯ２气体的纯度应达到99.5

六、焊接接头质量和焊接检验

一般焊缝表面质量标准：

1、焊缝表面不得有裂纹、气孔、夹渣及熔合性飞溅。

2、焊缝表面的焊波均匀，焊缝两侧咬边，深度小于0.5mm，长度一般不得超过焊缝全长的10%，且小于100mm。

3、对于Ⅰ、Ⅱ级焊缝表面的加强高一般为1+0.1b（b为焊缝宽度），但最高为3mm，Ⅲ、Ⅳ类焊缝表面加强高一般为1+0.2b（b焊缝宽度），最大不超过5mm。

4、对于Ⅰ、Ⅱ级焊缝表面不允许有凹陷，Ⅲ、Ⅳ类焊缝表面表面的凹陷，深度小于0.5mm，长度小于或等于焊缝全长的10%，且小于100mm。

5、对于Ⅰ、Ⅱ级焊缝，接头坡口错边量应〈0.15S（S表示板厚），但最大不超过3mm，Ⅲ、Ⅳ类焊缝接头坡口错边量应〈0.25S（S表示板厚），但最大不超过5mm。

6、焊缝宽度以每边超过坡口边缘2mm为宜，自动焊超过3mmm为宜，对于角焊缝的焊角高度应符合设计要求，其外形应平缓过渡，表面不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，咬肉深度不得大于0.5mm，

（2）无损检测

1、无损检测有表面检测和内部检测两种，根据我公司目前的无损检测有磁粉探伤、射线探伤、超声波探伤三种形式，磁粉探伤使用于磁性材料表面缺陷的检测，适合于工件表面或浅层存在缺陷的检测，不适用于有色金属的检测；超声波探伤对于未焊透、未熔合、裂纹的探伤灵敏度较高；射线探伤是检测内部缺陷的（气孔、夹渣、凹坑检查较好）无损检测方法，其原理是利用射线穿透金属，使底片感光，当射线通过金属时，有缺陷的部位产生的衰减程度不一样，这样根据底片黑度直观看出焊缝内部缺陷的位置、大小、形状，达到探伤的目地。

射线探伤焊缝的质量分级

按照〈〈钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级〉〉（GB3323-87）将焊缝质量分为4等级：

Ⅰ级：

应无裂纹、未融合、未焊透和条状夹渣

Ⅱ级：

应无裂纹、未熔合和未焊透

Ⅲ级：

应无裂纹、未熔合及双面焊或加垫板的单面焊缝中的未焊透

Ⅳ级：

超过Ⅲ级

七、常用焊条选用、烘干、预热温度

表4常用焊材烘干温度及保持时间

类别

牌号

温度（℃）

时间（h）

碳钢及低合金钢焊条

J422

150

J426

300

J427

350

J502

150

J506，J507

350

J506RH，J507RH

350-430

J507MoW

350

J557

350

J556RH

400

J606，J607

350

J607RH

350-430

J707

350

J707RH

400

低温钢焊条

W607，W707

350

钼和铬钼耐热钢焊条

R207，R307

350

R307H

400

R307，R407，R507

350

铬镍不锈钢焊条

A102

150

A107

250

A132

150

A137

250

A202

150

A207

250

A002，A022，A212，A242

150

铬不锈钢焊条

G202

150

G207

250

G302

150

G307

200-300

熔炼焊剂

HJ431

250

HJ350，HJ260

300-400

HJ250

300-350

烧结焊剂

SJ101

300-350

SJ102

表5常用钢号推荐的预热温度

钢号

厚度（mm）

预热温度（℃）

20G，20，20R，20g

30-50

≥50

＞50-100

≥100

＞100

≥150

16MnD，09MnNiD

16MnDR，09MnNiDR

15MnNiDR

≥30

≥50

16Mn，16MnR

15MnVR，15MnNBR

30~50

≥100

＞50

≥150

20MnMo

20MnMoD

08MnNiCrMoVD

任意厚度

≥100

07MnCrMoVR

07MnNiCrMoVDR

16-30

≥60

＞30-40

≥80

＞40-50

≥100

13MnNiMoNbR

任意厚度

≥150

18MnMoNbR

≥180

20MnMoNb

任意厚度

≥200

12CrMo，15CrMo

12CrMoG，15CrMoR

15CrMoG

＞10

≥150

12CrMoV

12Cr1MoVG

14Cr1MoR

14Cr1Mo

12Cr2Mo，12Cr2Mo1

12CrMoG，12Cr2Mo1R

＞6

≥200

1Cr5Mo

任意厚度

≥250

焊材选用见附表

八、焊接方法易出现的缺陷及造成缺陷的原因

1、咬边

咬边是形状缺陷中的一种.由于焊接参数选择不当,或操作方法不正确造成的焊趾（或焊根）处的沟槽或凹陷.

咬边是一种较危险的缺陷,它不但减少了基本金属的有效截面积,而且在咬边处还会造成应力集中.特别是焊接低合金结构钢时,咬边的边缘被淬硬,常常是焊接裂纹的发源地.因此,重要结构的焊接接头不允许存在咬边,或者规定咬边深度在一定数值之下（如咬边深度不得超过0.5mm），否则就应进行焊补修磨。

产生咬边的原因是：

焊接电流过大；运条速度不当；角焊缝的焊条角度不当及电弧长度不当；埋弧焊时焊接速度过快等。

产生咬边的措施是：

选择正确的焊接电流及焊接速度，电弧不能拉得过长，掌握正确的运条方法和运条角度，埋弧焊时要正确选择焊接接工艺参数。

2．焊瘤

焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之处未融化的母材上所形成的金属瘤就是焊瘤.

焊瘤是由于熔池温度过高，使液态金属凝固较慢，在其自重作用而下淌形成的。

造成熔池温度过高而使液态金属在高温停留时间过长的基本原因是焊接电流偏大及焊接速度太慢。

同时，焊接位置不同，液态金属下淌的趋势也不同。

立焊、横焊和仰焊操作时，如果运条动作慢，就会明显地产生熔敷金属的下坠，下坠的金属冷却后就成为焊瘤。

防止形成焊瘤的措施是：

注意熔池的控制，选择合适的焊接工艺参数。

如立焊、横焊、仰焊的线能量要比平焊小：

坡口间隙处停留时间不宜过长等。

3.焊缝平直度

焊缝平直度是指焊缝外表面成型状况，即焊缝外表形状高低不平，焊波粗劣，焊缝宽度不齐，焊缝余高过高或过低，角焊缝焊脚高度不符合设计要求等。

产生焊缝平直度缺陷的原因主要是：

工件坡口角度不当；装配间隙不均匀；焊接电流过大或过小；焊缝余高过高或过低，角焊缝焊脚高度不符合设计要求等。

防止焊缝平直度缺陷的措施是：

正确选用坡口角度及装配间隙；正确选择焊接电流；提高焊工操作技能；控制适当的工艺参数；角焊时随时注意保持正确的焊条角度和焊接速度等

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。

烧穿是焊条电弧焊常见缺陷之一。

产生烧穿的原因主要有：

焊接电流大，焊接速度慢，使焊件过度加热；坡口间隙大，钝边过薄；焊工操作技能差等。

防止烧穿措施：

选择合适的焊接工艺参数及合适的坡口尺寸；提高焊工的操作技能等。

5.弧坑

焊道末端产生的凹陷，且在后续焊接之前或过程中未被消除的现象称为弧坑。

这种凹陷常含有裂纹、缩孔夹渣等缺陷，因此是一种非常有害的焊接缺陷。

产生弧坑的主要原因是：

熄弧过快；薄板焊接时电流过大；焊工、操作技能差；停弧或收尾时没有填满熔坑等。

防止弧坑的措施是：

提高焊工操作技能，适当摆动焊条以填满凹陷部分；在收弧处短时停留或作几次环形运条，以继续增加一定量的熔化金属是填满弧坑的好办法。

附表：

焊材选用

常用钢号推荐选用的焊接材料

钢号

焊条电弧焊

埋弧焊

电渣焊

CO2气保焊

氩弧焊

焊条

焊剂

焊丝钢号

（标准号）

焊丝钢号

（标准号）

型号

（标准号）

牌号示例

焊丝钢号

（标准号）

型号

（标准号）

牌号示例

焊丝钢号

（标准号）

型号

（标准号）

牌号示例

Q235-A.F

Q235-A

10（管）

20（管）

E4303

（GB/T5117）

J422

H08A

H08MnA

（GB/T14957）

HJ401-H08A

（GB/T5293）

HJ431

------

---

-----

H08MnSi

（GB/T14958）

----

Q235-B

Q235-C

20G，20g

20R，

20（锻）

E4316

（GB/T5117）

J426

H08A

H08E

H08MnA

（GB/T14957）

HJ401-H08A

（GB/T5293）

HJ431

-----

H08MnS（GB/T14958）

----

E4315

（GB/T5117）

J427

09MnD

E5015-G

（GB/T5118）

W607

-----

09MnNiD

09MnNiDR

-----

W707

-----

16Mn

16MnR

E5016

（GB/T5117）

J506

H10MnSi

H10Mn2

（GB/T14957）

HJ401-H08A

（GB/T5293）

HJ402-H10Mn2

（GB/T5293）

HJ404-H08MnA

（GB/T5293）

HJ431

HJ350

SJ101

H08MnMoA

H08Mn2SiA

（GB/T14957）

HJ401-H08A

（GB/T5293）

HJ431

H08Mn2SiA

（GB/T14958）

H10MnSi

（GB/T14957）

E5015

（GB/T5117）

J507

表1（续）

钢号

焊条电弧焊

埋弧焊

电渣焊

CO2气保焊

氩弧焊

焊条

焊剂

焊丝钢号

（标准号）

焊丝钢号

（标准号）

型号

（标准号）

牌号示例

焊丝钢号

（标准号）

型号

（标准号）

牌号示例

焊丝钢号

（标准号）

型号

（标准号）

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