角焊缝的基础知识

　　沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝，角焊缝又分直角焊缝和斜角焊缝。

　　焊缝（英文名：weld）是焊件经焊接后所形成的结合部分。

　　按焊缝金属充满母材的程度分为焊透的对接焊缝和未焊透的对接焊缝。未焊透的对接焊缝受力很小，而且有严重的应力集中。焊透的对接焊缝简称对接焊缝。

　　为了便于施工，保证施工质量，保证对接焊缝充满母材缝隙，根据钢板厚度采取不同的坡口形式.当间隙过大（3～6mm）时，可在V形缝及单边V形缝、I形缝下面设一块垫板（引弧板），防止熔化的金属流淌，并使根部焊透。为保证焊接质量，防止焊缝两端凹槽，减少应力集中对动荷载的影响，焊缝成型后，除非不影响其使用，两端可留在焊件上，否则焊接完成后应切去。

焊带压蒸气管的角焊缝时，应根据具体情况采用如下特殊的工艺措施： 1、控制好电弧方向。蒸气管壁越薄，电弧偏向罩管的角度也越 焊带压蒸气管的角焊缝时，应根据具体情况采用如下特殊的工艺措施：
1、控制好电弧方向。蒸气管壁越薄，电弧偏向罩管的角度也越大。
2、加夹套管紧箍。当管壁薄得难以焊条电弧焊时，可采用加夹套管内衬橡皮或纸箔紧箍的临时办法急救，以解燃眉之急。
3、由上向下熄弧点焊流补法。当电弧被吸入时可采用此法，即电弧不直接在角焊缝处引弧，而是让熔化的铁液流下堵住。
4、覆板加焊放空管。覆板可加大面积，避开局部薄壁点。
5、罩口弧度应加工适度。罩口弧度适度能使放空管罩口罩得紧密，以减少罩口处的排气。
6、先点焊挡板或小管。罩口处的排气若是由漏气偏向或分散所致，可在偏向旁先点固一小块挡板或加焊一段（约50mm）小管（小于放空管尺寸），使漏出气从正面集中排出从而减少罩口处的排气。

焊接种类
　　1、焊条电弧焊：
　　原理——用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和焊件熔化，从而获得牢固的焊接接头。属气－渣联合保护。
　　主要特点——操作灵活；待焊接头装配要求低；可焊金属材料广；焊接生产率低；焊缝质量依赖性强（依赖于焊工的操作技能及现场发挥）。
　　应用——广泛用于造船、锅炉及压力容器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中。适用于（上述行业中）各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。
　　2、埋弧焊（自动焊）：
　　原理——电弧在焊剂层下燃烧。利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生的热量，熔化焊丝、焊剂和母材（焊件）而形成焊缝。属渣保护。
　　主要特点——焊接生产率高；焊缝质量好；焊接成本低；劳动条件好；难以在空间位置施焊；对焊件装配质量要求高；不适合焊接薄板（焊接电流小于100A时，电弧稳定性不好）和短焊缝。
　　应用——广泛用于造船、锅炉、桥梁、起重机械及冶金机械制造业中。凡是焊缝可以保持在水平位置或倾斜角不大的焊件，均可用埋弧焊。板厚需大于5毫米（防烧穿）。焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、复合钢材等。
　　3、二氧化碳气体保护焊（自动或半自动焊）：
　　原理：利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊方法。属气保护。
　　主要特点——焊接生产率高；焊接成本低；焊接变形小（电弧加热集中）；焊接质量高；操作简单；飞溅率大；很难用交流电源焊接；抗风能力差；不能焊接易氧化的有色金色。
　　应用——主要焊接低碳钢及低合金钢。适于各种厚度。广泛用于汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械等部门。
　　4、MIG/MAG焊（熔化极惰性气体保护焊）：
　　原理——采用惰性气体作为保护气，使用焊丝作为熔化电极的一种电弧焊方法。
　　保护气通常是氩气或氦气或它们的混合气。MIG用惰性气体，MAG在惰性气体中加入少量活性气体，如氧气、二氧化碳气等。
　　主要特点——焊接质量好；焊接生产率高；无脱氧去氢反应（易形成焊接缺陷，对焊接材料表面清理要求特别严格）；抗风能力差；焊接设备复杂。
　　应用——几乎能焊所有的金属材料，主要用于有色金属及其合金，不锈钢及某些合金钢（太贵）的焊接。最薄厚度约为1毫米，大厚度基本不受限制。
　　5、TIG焊（钨极惰性气体保护焊）
　　原理——在惰性气体保护下，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（也可不加填充焊丝），形成焊缝的焊接方法。
　　主要特点——适应能力强（电弧稳定，不会产生飞溅）；焊接生产率低（钨极承载电流能力较差（防钨极熔化和蒸发，防焊缝夹钨））；生产成本较高。
　　应用——几乎可焊所有金属材料，常用于不锈钢，高温合金，铝、镁、钛及其合金，难熔活泼金属（锆、钽、钼、铌等）和异钟金属的焊接。焊接厚度一般在6毫米以下的焊件，或厚件的打底焊。
　　6、等离子弧焊
　　原理——借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量密度的 等离子弧进行焊接的方法。
　　主要特点（与氩弧焊比）——（1）能量集中、温度高，对大多数金属在一定厚度范围内都能获得小孔效应，可以得到充分熔透、反面成形均匀的焊缝。（2）电弧挺度好，等离子弧基本是圆柱形，弧长变化对焊件上的加热面积和电流密度影响比较小。所以，等离子弧焊的弧长变化对焊缝成形的影响不明显。（3）焊接速度比氩弧焊快。（4）能够焊接更细、更薄加工件。（4）设备复杂，费用较高。
应用
　　（1）穿透型（小孔型）等离子弧焊：利用等离子弧直径小、温度高、能量密度大、穿透力强的特点，在适当的工艺参数条件下（较大的焊接电流100A～500A），将焊件完全熔透，并在等离子流力作用下，形成一个穿透焊件的小孔，并从焊件的背面喷出部分等离子弧的等离子弧焊接方法。可单面焊双面成形，最适于焊接3～8毫米不锈钢，12毫米以下钛合金，2～6毫米低碳钢或低合金结构钢以及铜、黄铜、镍及镍合金的对接焊。（板太厚，受等离子弧能量密度的限制，形成小孔困难；板太薄，小孔不能被液态金属完全封闭，固不能实现小孔焊接法。）
　　（2）熔透型（溶入型）等离子弧焊：采用较小的焊接电流（30A～100A）和较低的等离子气体流量，采用混合型等离子弧焊接的方法。不形成小孔效应。主要用于薄板（0.5～2.5毫米以下）的焊接、多层焊封底焊道以后各层的焊接及角焊缝的焊接。
　　（3）微束等离子弧：焊接电流在30A以下的等离子弧焊。喷嘴直径很小（Φ0.5～Φ1.5毫米），得到针状细小的等离子弧。主要用于焊接1毫米以下的超薄、超小、精密的焊件。
附注
　　1、以上是常用的几种熔焊方法，各有优点和不足，选择焊接方法时，要考虑的因素比较多，如：焊件材料的种类、板厚、焊缝在空间的位置等。选焊接方法的原则是：在保证焊接接头质量的前提下，用总成本低的焊接方法。
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焊接温度控制

　　熔池温度，直接影响焊接质量，熔池温度高、熔池较大、铁水流动性好，易于熔合，但过高时，铁水易下淌，单面焊双面成形的背面易烧穿，形成焊瘤，成形也难控制，且接头塑性下降，弯曲易开裂。熔池温度低时，熔池较小，铁水较暗，流动性差，易产生未焊透，未熔合，夹渣等缺陷。
　　熔池温度与焊接电流、焊条直径、焊条角度、电弧燃烧时间等有着密切关系，针对有关因素采取以下措施来控制熔池温度。
直径
　　1、焊接电流与焊条直径：根据焊缝空间位置、焊接层次来选用焊接电流和焊条直径，开焊时，选用的焊接电流和焊条直径较大，立、横仰位较小。如12mm平板对接平焊的封底层选用φ3.2mm的焊条，焊接电流：80-85A，填充，盖面层选用φ4.0mm的焊条，焊接电流：165-175A，合理选择焊接电流与焊条直径，易于控制熔池温度，是焊缝成形的基础。
方法
　　2、运条方法，圆圈形运条熔池温度高于月牙形运条温度，月牙形运条温度又高于锯齿形运条的熔池温度，在12mm平焊封底层，采用锯齿形运条，并且用摆动的幅度和在坡口两侧的停顿，有效的控制了熔池温度，使熔孔大小基本一致，坡口根部未形成焊瘤和烧穿的机率有所下降，未焊透有所改善，使乎板对接平焊的单面焊接双面成形不再是难点。
角度
　　3、焊条角度，焊条与焊接方向的夹角在90度时，电弧集中，熔池温度高，夹角小，电弧分散，熔池温度较低，如12mm平焊封底层，焊条角度：50-70度，使熔池温度有所下降，避免了背面产生焊瘤或起高。又如，在12mm板立焊封底层换焊条后，接头时采用90-95度的焊条角度，使熔池温度迅速提高，熔孔能够顺利打开，背面成形较平整，有效地控制了接头点内凹的现象。
时间
　　4、电弧燃烧时间，φ57×3.5管子的水平固定和垂直固定焊的实习教学中，采用断弧法施焊，封底层焊接时，断弧的频率和电弧燃烧时间直接影响着熔池温度，由于管壁较薄，电弧热量的承受能力有限，如果放慢断弧频率来降低熔池温度，易产生缩孔，所以，只能用电弧燃烧时间来控制熔池温度，如果熔池温度过高，熔孔较大时，可减少电弧燃烧时间，使熔池温度降低，这时，熔孔变小，管子内部成形高度适中，避免管子内部焊缝超高或产生焊瘤。
　　焊接技能强化训练（中职中专）
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基本信息

　　
出版社： 机械工业出版社 作者： 许志安
丛书名： 中等职业教育规划教材/全国中等职业教育教材审定委员会审定 译者：
上架日期：2007-4-4 18:21:00 出版日期：2002-6-1
页数：150 版次：2-5 ISBN：7111102460
装帧：平装 开本：16开

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内容简介

　　本书以国家中级电焊工等级标准为依据。主要内容有：焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊和手工钨极氩弧焊。本书的特点是着重基本操作技术的传授和动手能力的培养，突出焊工操作技能训练，以培养读者在实践中分析和解决问题的能力。本书在第1版的基础上，增加焊工考试中的部分理论知识和典型的焊接工艺实例，内容丰富翔实，深入浅出，实用性强。
　　本书适用于中等职业学校焊接专业学生，也可作为高职高专学生、焊工培训、考工人员的参考教材。
　　目录
　　中等职业教育国家规划教材出版说明
　　第2版前言
　　第1版前言
　　第一章焊条电弧焊
　　第一节概述
　　第二节 焊条电弧焊的基本操作技术
　　第三节 焊条电弧焊工艺
　　第四节 平板对接技能训练
　　第五节 管板焊接技能训练
　　第六节 管子对接技能训练
　　第七节 T形接头焊接技能训练
　　第二章 埋弧焊
　　第一节 概述
　　第二节 埋弧焊的焊接材料
　　第三节 埋弧焊机的基本操作技术
　　第四节 平板对接埋弧焊技能训练
　　第五节 对接环焊缝焊接技能训练
　　第六节 角焊缝焊接技能训练
　　第七节 典型埋弧焊工艺技术
　　第八节 埋弧焊的辅助设备
　　第三章 CO2气体保护焊
　　第一节 概述
　　第二节 焊接材料
　　第三节 CO2气体保护焊设备
　　第四节 CO2气体保护焊机的基本操作技术
　　第五节 CO2气体保护焊技能训练
　　第六节 无衬垫板的半自动CO2焊单面焊技能训练
　　第七节 陶质衬垫半自动CO2焊单面焊双面成形的技能训练
　　第八节 水平固定管子的CO2气体保护焊对接技能训练
　　第四章 手工钨极氩弧焊
　　第一节 概述
　　第二节 焊接材料
　　第三节 手工钨极氩弧焊设备
　　第四节 手工钨极氩弧焊的基本操作技术
　　第五节 手工钨极氩弧焊平板对接技能训练
　　第六节 管板焊接技能训练
　　第七节管子对接技能训练
　　参考文献
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焊接缺陷及防治措施

　　1、外观缺陷：
　　外观缺陷（表面缺陷）是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。
　　A、咬边是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高，即电流太大，运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置（立、横、仰）会加剧咬边。
　　咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。
　　矫正操作姿势，选用合理的规范，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。
　　B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳（如偏芯），焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。
　　焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径，可能造成流动物堵塞。
　　防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置，正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。
　　C、凹坑
　　凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
　　凹坑多是由于收弧时焊条（焊丝）未作短时间停留造成的（此时的凹坑称为弧坑），仰立、横焊时，常在焊缝背面根部产生内凹。
　　凹坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
　　防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置，选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，填满弧坑。
　　D、未焊满
　　未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱，焊条过细，运条不当等会导致未焊满。
　　未焊满同样削弱了焊缝，容易产生应力集中，同时，由于规范太弱使冷却速度增大，容易带来气孔、裂纹等。
　　防止未焊满的措施：加大焊接电流，加焊盖面焊缝。
　　E、烧穿
　　烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺。
　　焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。
　　烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接飞及承载能力。
　　选用较小电流并配合合适的焊接速度，减小装配间隙，在焊缝背面加设垫板或药垫，使用脉冲焊，能有效地防止烧穿。
　　F、其他表面缺陷：
　　（1）成形不良
　　指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高，表面不光滑，以及焊缝过宽，焊缝向母材过渡不圆滑等。
　　（2）错边
　　指两个工件在厚度方向上错开一定位置，它既可视作焊缝表面缺陷，又可视作装配成形缺陷。
　　（3）塌陷
　　单面焊时由于输入热量过大，熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落，成形后焊缝背面突起，正面下塌。
　　（4）表面气孔及弧坑缩孔。
　　（5）各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。
　　2、气孔和夹渣
　　A、气孔
　　气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
　　（1）气孔的分类气孔从其形状上分，有球状气孔、条虫状气孔；从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔，密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类，有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
　　（2）气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一，熔池金属在凝固过程中，有大量的气体要从金属中逸出来。当凝固速度大于气体逸出速度时，就形成气孔。
　　（3）产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等，焊条及焊剂未烘干会增加气孔量，因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体，增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
　　（4）气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头的强度，降低塑性，还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
　　（5）防止气孔的措施
　　A、清除焊丝，工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。B、采用碱性焊条、焊剂，并彻底烘干。C、采用直流反接并用短电弧施焊。D、焊前预热，减缓冷却速度。E、用偏强的规范施焊。
　　B、夹渣
　　夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。
　　（1）、夹渣的分类
　　A、金属夹渣：指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中，习惯上称为夹钨、夹铜。B、非金属夹渣：指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金反应不完全，脱渣性不好。
　　（2）夹渣的分布与形状有单个点状夹渣，条状夹渣，链状夹渣和密集夹渣
　　（3）夹渣产生的原因
　　A、坡口尺寸不合理；B、坡口有污物；C、多层焊时，层间清渣不彻底；D、焊接线能量小；E、焊缝散热太快，液态金属凝固过快；F、焊条药皮，焊剂化学成分不合理，熔点过高；G、钨极惰性气体保护焊时，电源极性不当，电、流密度大，钨极熔化脱落于熔池中。H、手工焊时，焊条摆动不良，不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。
　　（4）夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似，带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中，尖端还会发展为裂纹源，危害较大。
　　3、裂纹
　　焊缝中原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。
　　A、裂纹的分类
　　根据裂纹尺寸大小，分为三类：（1）宏观裂纹：肉眼可见的裂纹。（2）微观裂纹：在显微镜下才能发现。（3）超显微裂纹：在高倍数显微镜下才能发现，一般指晶间裂纹和晶内裂纹。
　　从产生温度上看，裂纹分为两类：
　　（1）热裂纹：产生于AC3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现，又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界，裂纹面上有氧化色彩，失去金属光泽。
　　（2）冷裂纹：指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹，一般是在焊后一段时间（几小时，几天甚至更长）才出现，故又称延迟裂纹。
　　按裂纹产生的原因分，又可把裂纹分为：
　　（1）再热裂纹：接头冷却后再加热至500～700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料（如含CR、MO、V、TI、NB的金属）的焊接热影响区内的粗晶区，一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展，呈晶间开裂特征。
　　（2）层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中，将硫化物（MNS）、硅酸盐类等杂质夹在其中，形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下，金属沿轧制方向的杂物开裂。
　　（3）应力腐蚀裂纹：在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外，应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。
　　B、裂纹的危害裂纹，尤其是冷裂纹，带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理，选材不当的原因引起的以外，绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。
　　C、热裂纹（结晶裂纹）
　　（1）结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期，敏感温度区大致在固相线附近的高温区，最常见的热裂纹是结晶裂纹，其生成原因是在焊缝金属凝固过程中，结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界，形成所谓”液态薄膜”，在特定的敏感温度区（又称脆性温度区）间，其强度极小，由于焊缝凝固收缩而受到拉应力，最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂，为纵向裂纹，有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间，为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的，常见的热裂纹。
　　热裂纹都是沿晶界开裂，通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中
　　（2）影响结晶裂纹的因素
　　A、合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加，会扩大敏感温度区，使结晶裂纹的产生机会增多。
　　B、冷却速度的影响冷却速度增大，一是使结晶偏析加重，二是使结晶温度区间增大，两者都会增加结晶裂纹的出现机会；
　　C、结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内，金属的强度极低，焊接应力又使这飞部分金属受拉，当拉应力达到一定程度时，就会出现结晶裂纹。
　　（3）防止结晶裂纹的措施
　　A、减小硫、磷等有害元素的含量，用含碳量较低的材料焊接。B、加入一定的合金元素，减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。，C、采用熔深较浅的焊缝，改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。D、合理选用焊接规范，并采用预热和后热，减小冷却速度。E、采用合理的装配次序，减小焊接应力。