焊接基础二

（2）电弧电压l 电弧电压主要影响焊缝熔化宽度。电压越高，熔化宽度越大。l 而电弧电压是由电弧长度决定的，电弧长则电压高。l 焊条电弧焊电弧不宜过长，电弧电压不高，一般20～25V。        

仰焊：焊件坡口处于燃烧电弧的上方，焊工在仰视位置进行施焊的方法称之仰焊。由于熔化金属在重力的作用下较易下淌，必须保持最短的电弧长度，以使熔滴在很短的时间内，从焊条末端过渡到熔池中去。l 为减少焊接熔池的面况使焊缝容易成形，则焊条直径和焊接 电流要比平焊时小。仰焊时所用的焊条宜径要视被口形状而 定，一般为3．2或4毫米。若焊条直径较大则熔池面积过大， 容易造成熔化金属向下垂落的情况。 l 熔池大小和形状均不易控制，多采用圆圈形运条施焊。 l 易产生咬边、未熔合或焊瘤等缺陷。        

2.1.2 埋弧焊 （SAW---- Submerged Arc Welding ） l 1. 埋弧焊的特点 l 焊接过程中，主要的焊接操作如引燃及熄灭电弧、送进焊条 （焊丝）、移动焊条（焊丝）或工件等都由机械自动完成， 叫自动电弧焊。 l 自动电弧焊中，电弧被埋在焊剂层（ 30－50mm厚的粒状焊剂）下面 燃烧并实施焊接的，叫埋弧焊。        

埋弧焊用焊丝作为电极和焊接填充金属。 l 焊接时，30～50mm厚的粒状焊剂覆盖着部分焊丝和焊接熔 池，电弧在基本上是密封的空

穴里燃烧，溶化的焊剂膜可靠 地保护着电弧和熔池，使之免受大气的作用并防止了飞溅

与焊条电弧焊相比，埋弧焊有下列优点：l        

（1）能采用大的焊接电流（可高达1000A以上） ，电弧热量集中，具 有很高的熔敷效率，熔深大，焊丝可以连续送进而不象焊条那样 频繁更换，所以效率高（焊条电弧焊的5~10倍） ； l        

（2）（2） 焊剂和熔渣能严密包围着焊接区，空气难以入侵，高的焊 速可以大大减小热影区范围。熔渣的覆盖减缓冷却，利于获得良 好的组织。同时自动操作使焊接规范参数稳定，焊缝成分均匀， 外形光滑美观，焊接质量良好、稳定。 l        

（3）热量集中，焊缝金属没有飞溅损失，没有废弃的焊条头，工件厚度小时（大致14mm）可以不开坡口，从而节省金属材料和电 能。        

（4）看不到弧光，烟雾较少，机械化操作，劳动强度小，劳动条件大大改善。        

l 埋弧焊局限性： l 设备比较复杂昂贵；弧光不可见，对接头加工与装配要求严格； 焊接位置受到一定限制，一般总是在平焊位置焊接。 l 埋弧焊常用于长的直线纵缝及大直径（φ>500mm）圆筒容器环焊缝。

2. 埋弧焊的焊丝与焊剂 l （1）焊丝 l 焊丝直径为1.6～5mm。通常拉制成型成捆包装。 l 前面加上“H”。强度钢用焊丝牌号如H08、H08A、H10Mn2。 l 若牌号最后带有A字，表示为S、P含量较少的优质焊丝。 l 选用焊丝的原则： l 对于碳素钢和普通低合金钢：应保证焊缝的力学性能； l 对于铬钼钢和不锈钢：应尽量保证焊缝的化学成分与焊件相同； l 对于异种钢焊接：一般按照强度级别较低的钢材选用抗裂性能较好 的焊丝。        

（2）焊剂l 焊剂是焊接时能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金 处理作用的一种颗粒状物质。 l 焊剂的作用：与焊条的药皮作用相同。 l 国产焊剂的牌号： l 前面加HJ，如HJ431。 l 第一位数字表示氧化锰的平均含量，如“4”表示含MnO>30％； l 第二位数字表示二氧化硅、氟化钙的平均含量，如“3”表示高硅低 氟型（SiO2>30% , CaF2<10%）； l 末位数字表示同类焊剂的不同序号。

3. 埋弧焊焊接规范l 在埋弧焊中，焊缝成形可用两个指标表示： l 焊缝成形系数：是指焊缝熔化宽度与熔化深度之比（简称熔宽与熔深之比）。l焊缝成形系数小，表示焊缝深而窄，热影响区较小。l 但焊缝成形系数过小时，杂质不易浮出，易产生裂纹、气孔、夹渣l 一般将焊缝成形系数控制在1.3～2.0。l        

熔合比：l 母材在焊缝中所占的截面百分比。 l 熔合比可以影响焊缝的化学成分、金相组织和力学性能。 l 特别是在填充金属与母材的化学成分不同时，在焊缝紧邻母材的部位，化学成分的变化比较大，变化幅度与两种金属化学成分之差及熔合比的大小有关。l 熔合比：焊条电弧焊10%～100% l 埋弧焊60%～70%。        

埋弧焊的主要焊接规范参数有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和伸出长度等。l（1）焊接电流和电弧电压 l 焊接电流增大时，焊缝的熔深增大而熔宽变化不大。 l 电流增大时，电弧的吹力增强，直接加热熔池底部的未熔化金属， 从而使熔池加大； l 电流增大后，由于电弧深入熔池，电弧露出部分减少，活动能力减 低，因而熔宽近于不变。 l 当电流过大后，由于熔深过深而熔宽变化不大，使得熔池中的气体 及杂质上升困难，容易形成气孔、夹渣及裂纹，也可能造成烧穿。 l 为避免上述缺陷，在增加电流时，应相应提高电弧电压，使成形系 数适当。        

电弧电压增大时，焊缝的熔宽明显增大，而熔深有所下降。l 电弧电压电压增加时电弧长度增大，焊件被电弧加热的面积增大从而使焊缝熔宽增加。且熔池底部电弧热减少，因而熔深较小。l 电弧电压过分增加时，不仅使熔深变浅，造成焊缝的未焊透，而且 会造成气孔、咬边等缺陷。

焊接速度l当其他条件不变时，焊接速度增加，焊缝单位长度内得到的电弧热量减少，焊丝的熔化量也较少，因此熔宽及余高高度都要减小。l 熔深随焊速的变化趋势较为复杂：焊速较小 而增加时，熔深随之增加；但当焊速达到一 定值而继续增加时，则熔深反而会减小 。 l 过分地增加焊接速度，由于电弧对焊件的加 热不足会造成焊件的未焊透和焊缝边缘的未 熔合以及气孔、咬边等缺陷。焊接速度过低， 会造成蘑菇型焊缝，易在焊缝内部形成裂纹。 l 说明：这三个参数是互相关联的，要综合考虑各 方面的影响与要求去确定，才能得到良好的焊缝 成型，接头性能才能满足要求，生产效率才能得 到提高。        

（2）焊丝直径及伸出长度l 当其他参数不变时，焊丝直径增大，弧柱直径随之增大，电 弧加热的范围扩大，使得焊缝熔宽增加而熔深减少。 l 反之，焊丝直径减小，电流密度相对增加，熔深增加而熔宽 减小。故使用同样大小的电流时，小直径焊丝可以得到较大 的熔深。 l 焊丝伸出长度增加时，由于电阻增大，伸出部分的焊丝所受 到的预热作用增强，焊丝熔化速度加快，使得熔深变小，余 高增大。 l 埋弧焊焊丝伸出长度通常为30～40mm，伸出变化范围为 5~10mm。        

2.1.3 气体保护焊 l 1. 气体保护焊常见的分类： l 1）按电极状态分 l 可分为不熔化极和熔化极两种。如：钨极氩弧焊、钨极惰性气体保护焊（TIG）与熔化极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等。 l 2）按保护气体分 l 可分为氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、混合气体保护焊等。 l        

2. 气体保护焊的特点l        

（1）气体保护焊是明弧焊 l 熔池可见度好，便于及时发现问题和控制焊接质量 l        

（2）工件变形小 l 保护气流的压缩下，热量集中熔池小热影响区窄，变形小，适合薄板焊 l        

（ 3）特别适合于化学性质活跃的金属焊接 l 采用惰性气体保护，对化学成分活跃的金属或合金，如铝、钛，        

（ 4）弧光辐射强 l 室外要挡风；电弧光辐射强；设备复杂；焊缝背面气体保护较困难。        

l氩弧焊有下列优点：l        

（1）适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；l        

（2） 电弧和熔池用气体保护，清晰可见、易控制，便于实 现全位置自动化焊接；        

（3） 电弧在保护气流压缩下燃烧，热量集中，熔池较小， 焊接速度较快，热影响区较小，工件焊接变形较小； l        

（4） 电弧稳定，飞溅极少，焊缝致密性好，成形美观。l 缺点： 氩气成本昂贵； l 设备复杂、造价高； l 生产效率低且只能焊薄壁构件。 l 可用于各种焊接接头形式。对接接头和T形接头，氩气具有良 好的保护效果。 l 但对角接接头，空气容易侵入，要考虑氩气的保护效果。        

l 氩弧焊的焊接规范参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速 度、焊丝直径、氩气流量、喷嘴直径等。 l 氩气流量是影响焊接质量的重要因素，氩气流量增大，提高抗 外界干扰的能力，增强保护效果。但氩气过大，会产生紊流， 影响电弧稳定，并将空气卷入电弧区，反而降低焊接效果。        

二氧化碳气体保护焊l 以二氧化碳气体作为保护气体的电弧焊接方法，叫二氧化碳气 体保护焊，简称CO2保护焊。 l 它是以焊丝作为电极，靠焊丝与工件之间产生的电弧热熔化焊 丝和工件，形成焊接接头。

二氧化碳与惰性气体不同，它本身是氧化性气体，在高温下可以将金属元素氧化；而且，在电弧高温下，二氧化碳会分解成一氧化碳和原子态的氧，这些原子态的氧更易使铁及其合金元素氧化、烧损，从而降低焊缝的合金含量及力学性能；生成的氧化锰、二氧化硅等构成浮渣浮在熔池表面，反应产生的大量一氧化碳，在熔池冷却过程中来不及全部析出会形成很多气孔。可采用加锰、硅等脱氧剂，弥补二氧化碳对铁的氧化问题，同时弥补合金元素的烧损。常用于二氧化碳气体保护焊的焊丝是H08Mn2SiA、H04Mn2SiTiA。        

等离子弧焊l 等离子弧是利用等离子枪将阴极（如钨极）和阳极之间的自由 电弧压缩成高温、高电离度及高能量密度的电弧。        

等离子弧是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧的。喷嘴是等离子弧焊枪的关键部件，一般需要水冷。电离了的离子气从喷嘴孔径流出时受到喷嘴压缩及电弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧的电弧温度比自由电弧高30%，电弧功率高100%。l 焊接时可以外加填充金属，也可以不加填充金属。        

等离子弧焊焊接时，由于其电弧挺直、能量密度大、因而电弧穿透能力强。等离子弧焊焊接时产生的小孔效应，对于一定厚度范围（6～12mm）内的大多数金属可以进行不开坡口对 接，并能保证熔透和焊缝均匀一致。 l 因此，等离子弧焊的生产率高、焊缝质量好。l 微束等离子弧由于电流小至1A以下甚至0.1A，故可焊接1mm 以下的极薄细丝和箔材。 l 但等离子弧焊设备（包括喷嘴）比较复杂，对焊接工艺参数 的控制要求较高。        

等离子焊可以替代氩弧焊吗？        

用等离子弧设备实施氩弧焊工艺时，只需将焊枪喷嘴孔径开得大于钨极直径，让钨极尖端伸出喷嘴之外。当电弧引燃后，便不再受喷嘴的压缩，成为自由电弧，就与氩弧焊的电弧相同了。应该指出，用等离子设备实施氩弧焊工艺是不经济的，因为等离子设备价格贵，电源空载电压高，所以不但设备投资大，而且运行费用也高。        

2.1.5 电渣焊 l 电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的 方法。 l 焊接过程是在立焊位置、在由两工件端面与两侧水冷铜滑块 形成的装配间隙内进行； l 先由电极首引弧，将焊剂熔化，形成液体渣池； l 正常焊接时，利用焊接电流通过渣池产生的电阻热，温度可 达1600～2000℃，将电极熔化，成为金属熔池，电极不断送， 熔池不断上升，液体金属逐渐凝固形成焊缝（不属于电弧焊）； l 根据焊接时所用的电极形状，电渣焊分为丝极电渣焊、板极 电渣焊和熔嘴电渣焊。        

电阻焊 RW resistance welding l 利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或 熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。 l 电阻焊方法主要有四种，即电阻点焊RSW、电阻缝焊RSEW、凸焊PW、 对焊。 补充知识 RW，主要参数是焊接电流、 焊接时间、电极压力以及电极 的材料和设计。 RW的典型焊接时间小于1秒 钟，而电流从几百安培到几千 安培。