电弧焊时，焊丝或焊条端部形成熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程称熔滴过渡。熔滴过渡对熔焊过程稳定、飞溅大小，焊缝成形优劣以及焊接缺陷等有很大影响。
熔滴过渡的类型：自由过渡、接触过渡、渣壁过渡。
（一）自由过渡 按过渡形态不同分：滴状过渡、喷射过渡、爆炸过渡。
（1）滴状过渡：当电流较小时，电弧力作用小，随着焊丝熔化，熔滴逐渐长大，当熔滴的重力克服其表面张力的作用时，就以较大的颗粒脱离焊丝，落入熔池成为滴状过渡的形式，例如高电压小电流的MIG焊接(熔化极惰性气体保护焊如氩气、氦气焊)。如果有斑点压力作用且大于熔滴的重力，熔滴在脱离焊丝之前就偏离了焊丝轴线，甚至上翘，脱离之后不能沿焊丝轴线过渡时，成为排斥过渡焊接形式。例如高电压小电流的CO2焊及直流正接的大电流CO2焊。滴状过渡和排斥过渡的熔滴较大，一般大于焊丝直径，属大滴过渡(粗颗粒过渡)。大滴过渡的熔滴大，形成时间长，影响电弧稳定性，焊缝成形粗糙，飞溅较多，生产中很少采用。当电流较大时，电磁收缩力较大，熔滴的表面张力较小，熔滴细化，其直径一般等于或小于焊丝直径，熔滴向熔池过渡频率增加，飞溅少，电弧稳定，焊缝成形较好，这种过渡形式叫细颗粒过渡。在生产中常用，例如较大电流的CO2焊。
（2）喷射过渡：随着焊接电流的增加(大于电流临界值)，熔滴尺寸变得更小，过渡频率也急剧提高，在电弧力的强制作用下，熔滴脱离焊丝沿焊丝轴向飞速地射向熔池的焊接形式。喷射过渡焊接过程稳定，飞溅小，熔深大，焊缝成形好，多用于板厚大于3mm的平焊，不宜焊薄板。
滴状过渡转变成喷射过渡有一临界电流，大于临界电流的熔滴过渡为喷射过渡。临界电流与焊丝成分、直径、伸出长度、保护气体成分等因素有关。
（3）爆炸过渡：指熔滴在形成、长大或过渡过程中，由于激烈的冶金反应，在熔滴内部产生CO气体，使熔滴急剧膨胀爆裂而形成的一种过渡形式。在CO2气体保护焊和焊条电弧焊中有时会出现这种熔滴过渡，爆炸时引起飞溅，恶化工艺。如焊丝中含挥发性成份的CO2焊。
（二）接触过渡：短路过渡、搭桥过渡 1、 短路过渡：
短路过渡——在小电流低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝前就与熔池接触形成液态金属短路，使电弧熄灭，当液桥金属在电磁收缩力、表面张力作用下，脱离焊丝过渡到熔池中去，这时电弧复燃，又开始下一周期过程，如此反复的过渡形式。
短路过渡有利于薄板或全位置焊接，短路过渡一般采用细焊丝，焊接电流密度大，焊速快，对焊件热的敷入量低，此外，焊接时电弧短，热量集中，因而可减少接头热影响区和焊件的变形。但是，当焊接工艺参数选择不当，或焊接动特性不佳时，短路过渡将伴随大量金属飞溅而使过渡过程变得不稳定。
短路过渡频率越高，每秒钟内熔滴过渡次数越多，则在焊丝端部形成的熔滴尺寸越小，过渡过程就越稳定，飞溅就越小，可提高生产率。一般气体保护焊时，为获得短路过渡最高频率，有一个最佳的电弧电压值，对于1.2mm以下的焊丝，V=20左右。
增大电弧电压，减小焊接电流或送丝速度，都会使熔滴较长时间才能与熔池接触短路。使燃弧时间长、熔滴尺寸大、短路频率低，导致电弧稳定性降低和增大飞溅。但当电弧电压过低，或送丝速度过快，会造成熔滴尚未脱离焊丝时，焊丝未熔化部分就可能插入熔池，造成固态短路，并产生大段爆断，飞溅增大。
在电源方面，要有合适的静特性和动特性：即
1）对不同直径和工艺参数，要有合适的短路电流上升速度早。如果过小短路时电流不能增到相应数值，则熔滴不能及时过渡，熄弧时间拉长，电弧空间温度下降过多，造成电弧复燃困难，此外，等速送丝条件下，还可能引起固态焊丝插入熔池而破坏电弧稳定。甚至使焊接无法进行。若短路电流过大，则短路峰值电流也过大，造成短路过程不稳定，引起大量飞溅。
2）要有适当的短路峰值电流Imax。一般为平均电流的2-3倍。过大会飞溅，过小则不利引弧。 3）短路结束后，空载电压恢复速度快，以保证电弧及时复燃，避免断弧。 短路电流上升速度和短路峰值电流主要靠串联在焊接回路中的电感H来调节。H大时短路电流上升速度慢，短路时间长，同时短路峰值电流也较小。通常细焊丝熔化快，熔滴过渡周期短，要求短路电流上升速度快一些。下表为短路过渡形式的工艺参数：
1
焊丝直径
送丝速度cm/min
电弧电压V 焊接电流A 电感mH
短路电流上升速度(×103A/S)
0.8 500 18 100 0.01～0.08 50～150 1.2 250 19 130 0.01～0.06 40～130 1.6 175 20 160 0.30～0.70 20～75 2.0 125 21 175 ------------- 8～20
2、搭桥过渡
在非熔化极电弧焊或气焊中，填充焊丝的熔离过渡与短路过渡相似，同属接触过渡，只是填充焊丝不通电，故不称短路过渡而叫搭桥过渡，又称桥接过渡。
（三）渣壁过渡
是埋弧焊和焊条电弧焊时熔滴过渡期形式之一。埋弧焊时电弧在熔渣形成的空腔内燃烧，熔滴中大部分是通过渣壳的内壁流向熔池的形式。焊条电弧焊时电焊条的熔滴过渡形式，据较多文献资料介绍，认为焊条金属熔滴过渡形态由焊芯和药皮的类型、成分和药皮的厚度决定，除了有大熔滴过渡、喷射过渡、爆炸过渡等类型外，也有渣壁过渡。焊条熔滴渣壁过渡的特点是熔滴总是沿焊条套筒内壁的某一侧滑出套筒，并在没有脱离套筒边缘之前，已脱离焊芯端部而和熔池接触（不构成短路），然后向熔池过渡，故又称沿套筒过渡。
渣壁过渡电流稳定，飞溅小，综合工艺性能优良，是理想的过渡形式。
综上所述，熔滴过渡形式主要决定于电弧形态，而电弧形态受许多因素影响，如焊接工艺参数（电流、电压）、保护气体成分、焊丝（芯）成分与直径、药皮厚度及其熔渣成分等。不同熔滴过渡形式有不同的工艺特点，大熔滴过渡适合于平焊位置，喷射过渡可以进行平焊和横焊，可获得较大熔深，短路过渡期可以进行薄板和全位置的焊接。
焊缝中的气孔和夹杂物
气孔和夹杂物是焊缝中常遇到的两种缺陷，它们都是在熔池金属结晶过程中产生的。它们的存在不仅削弱焊缝隙的有效截面，也带来应力集中，显著降低焊缝金属的强度和韧性，还会引起裂纹或影响焊缝的气密性。
一、 气孔形成的因素：冶金因素和工艺因素
1．冶金因素 熔渣的氧化性的影响、药皮和焊剂冶金反应的影响、铁锈、油污和水分（焊条焊剂或母材表面的水分）的影响，常在焊缝中由于生成CO、氢气而来不及排出，形成气孔。
在使用前要对焊条和焊剂烘干，对碱性焊条烘干温度为350～450℃，酸性焊条为200℃。 2．工艺因素 是指焊接工艺参数和操作技巧等方面对焊缝产生气孔和影响。
1） 工艺参数的影响：焊接时，增大焊接热输入会延长熔池存在时间，有利于气体的逸出，而减少气孔。
通常是靠降低焊接速度而不过分地增大焊接电流和电弧电压来增大热输入。增大焊接电流会使电弧温度升高，氢的分解度大；另外熔滴变细，其表面积增大，高温下有利于吸收更多的氢，反而增大气孔倾向。特别是当电流过大时，焊条药皮发红，造气剂提前分解，气孔倾向更大。
A．弧焊时，增大焊接电流则熔深加大，气泡逸出路径长，故其气孔倾向比焊条电弧焊时大。
B．焊条电弧焊时，随着电弧电压的升高，或电弧长度拉长，则熔滴过渡时间增长，熔氢量增加，氢气孔
倾向增加。此外，电弧拉长，空气中的氮将侵入而出现氮气孔。 C．提高焊接速度往往因结晶速度加快，使气孔不及逸出而出现气孔。 2） 电流种类和极性的影响
在焊接中发现，用交流电弧焊较直流电弧焊气孔倾向大。直流反接时较正接时气孔倾向小。 原因分析：①直流反接时，工件接负极，熔池表面的电子过剩，不利于产生氢质子的反应，阻碍了氢向熔池中熔解，因而气孔倾向最小。②当直流正接时，工件接正极，在熔池表面容易发生氢形成质子的反应，有一部分氢熔入熔池，另一部分在电场作用下飞向负极，所以，其气孔倾向比直流反接时要
2
大。③当用交流焊接时，在电流通过零点瞬间无电场作用，氢质子可以顺利地熔入熔池，故其气孔的倾向增加。
3） 工艺操作的影响 工艺操作不当引起气孔的例子很多，应特别注意如下几点：
A． 清除焊件和焊丝焊条上的铁锈、油污等到杂质。 B． 焊条焊剂用前应烘干，最好烘后放在保温箱内随用随取。 C． 焊接工艺参数要保持稳定，用低氢焊条 时应尽量采取短强焊，适当配合摆动，以利气体逸出。 D． 直流焊接时，防止磁偏吹导致电弧不稳定面破坏保护作用。
二、焊缝中的夹杂物
1．焊缝隙中的夹杂物主要有氧化物、硫化物、氢化物。 2．夹杂物的危害：产生裂纹。 3．防止措施
在硬件方面，严格控制母材和焊材中S、P含量，正确选用焊条和焊剂以保证能充分地脱氧脱硫。
在软件方面，注意工艺操作。①选用合适的焊接工艺参数，保证熔渣和杂质的浮出。②多层焊时
注意清除前层焊道的熔渣（即清根）。③焊条电弧焊时，焊条稍作摆动，利于熔渣和杂物上浮。④加 强对熔池的保护，防止空气侵入。
焊 接 裂 纹
一、概述：
在焊接接头中由于焊接所引起的各种裂纹，统称焊接裂纹．焊接裂纹在焊缝金属和热影响区中都可能产生，是焊接凝固冶金和固相冶金过程中产生最为危险的一种缺陷。焊接结构产生的破坏事故大部分都是由焊接裂纹所引起。 二、裂纹的危害
焊接裂纹种类繁多，产生的条件和原因各不相同。有些裂纹在焊后立即产生，有些在焊后延续一段时间才产生，甚至在使用过程中，在一定外界条件诱发下才产生。裂纹既出现在焊缝和热影响区衰面，也产生在其内部．它对焊接结构的危害有：
1)减少了焊接接头的工作截面，因而降低了焊接结构的承载能力。
2)构成了严重的应力集中。裂纹是片状缺陷，其边缘构成了非常尖锐的切口．具有高的应力集中，既降低结构的疲劳强度，又容易引搜结构的脆性破坏．
3)造成泄漏．用于承受高温高压的焊接锅炉或压力容器，用于盛装或输送有毒的、可燃的气体或液体的各种焊接储罐和管道等，若有穿透性裂纹，必然发生泄露，在工程上是不允许的． 4)表面裂纹能藏垢纳污，容易造成或加速结构的腐蚀。
5)留下隐患，使结构变得不可靠。延迟裂纹产生的不定期性，以及微裂纹和内部裂纹易于漏检。漏检的裂纹即使很小，在一定条件下会发生扩展，这些都增加了焊接结构在使用中的潜在危险。若无法监控便成为极不安全的因素．
正是由于上述危害，从焊接工艺应用的早胡(20世纪40年代)到近代，在国内外屡屡发生过由焊接裂纹引起的重大事故。例如，焊接桥粱坍塌，大型海轮断裂，各种类型压力容器爆炸等恶性事故。
随着现代钢铁、石油化工、船舰和电力等工业的发展，在焊接结构方面都趋向大型化、大容量和高参数方向发展．有的在低温、腐蚀介质下工作，都广泛采用各种低合金高强度钢，中、高冶金钢，超高强度钢．以及各种合金材料，而这些金属材料通常对裂纹十分敏感．这些重大焊接结构发生事故，往往是灾难性的，必须十分重视． 三、焊接裂纹的分类及特点 1．焊接裂纹的分类
焊接裂纹可以从不同角度进行分类。这里仅从裂纹的分布形态及其产生机理两方面划分：
1)按焊接裂纹的分布形态分 在裂纹产生的区域上有：焊缝裂纹和热影响区裂纹；在相对于焊道的方向上有：纵向裂纹和横向裂纹，前者裂纹的走向与焊缝轴线平行，后者与焊缝轴线基本垂直；在裂纹的尺寸大小上有宏观裂纹（通常刚目可见)和微观裂纹；在裂纹的分布上，有表面裂纹、内部裂纹和弧坑(火口)裂纹；相对于焊缝断面的位置上，有焊趾裂纹、根部裂纹，焊道下裂纹和层状撕裂等。
2)按裂纹产生的机理分 按裂纹产生机理分类能反映裂纹的成因和本质．现归纳成：热裂纹(包括结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹)、冷裂纹(包括延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹等)、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹等5类．
3
2．焊接热裂纹
在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的焊接裂纹称热裂纹。焊接热裂纹可分成结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹三类．
1） 结晶裂纹
结晶裂纹又称凝固裂纹，是在焊缝凝固过程的后胡所形成的裂纹．它是生产中最为常见的热裂纹之一． A．一般特征
结晶裂纹只产生在焊缝中，多呈纵向分布在焊缝中心，也有呈弧形分布在焊缝中心线两侧，而且这些弧形裂纹与焊波呈垂直分布(见下图)。通常倾向裂纹较长、较深，而弧形裂纹较短、较浅。弧坑裂纹亦属结晶裂纹，它产生于焊缝收尾处。
图：结晶裂纹的位置,走向与焊缝结晶方向的关系
1---柱体晶界 2----焊缝表面焊接 3----弧坑裂纹 4---焊缝中心线两侧的弧形结晶裂纹
5----沿焊缝中心线的纵向结晶裂纹
这些结晶裂纹尽管形态、分布和走向有区别，但都有一个共同特点，即所有结晶裂纹都是沿一次结晶的晶界分布．特别是沿柱状晶的晶界分布．焊缝中心线两侧的弧形裂纹是在平行生长的柱状晶界上形成的。在焊缝中心线上的纵向裂纹恰好是处在从焊缝两侧生成的柱状晶的汇合面上。
多数结晶裂纹的断口上可以看到氧化的色彩，说明了它是在高温下产生的。在扫描电镜下观察结晶裂纹的断口具有典型的沿晶开裂特征，断口晶粒表面圆滑。 B．形成机理
从焊接凝固冶金得知，焊缝结晶时先结晶部分较纯，后结晶的部分合杂质和合金化元素较多，这种结晶偏析造成了化学不均匀。随着柱状晶长大，杂质合金化元素就不断被排斥到平行生长的柱状晶交界处或焊缝中心线处，它们与金属形成低熔相或共晶(例如钢中含硫量偏高时，刚生成FeS，便与铁形成熔点只有985℃的共晶Fe-FeS)。在结晶后期已凝固的晶粒相对较多时，这些残存在晶界处的低熔相尚未凝固，并呈液膜状态散布在晶粒表面，割断了一些晶粒之间的联系。在冷却收缩所引起的拉伸应力作用下，这些远比晶粒脆弱的液态薄膜承受不了这种拉伸应力，就在晶粒边界处分离形成了结晶裂纹。图2-4-3是在收缩应 力作用下，在柱状晶界上和在焊缝中心处两侧柱状晶汇合面上形成结晶裂纹的示意图。 影响结晶裂纹的因素可从冶金和力学两方面进行分析。
(1) 冶金因素的影响
a) 拄状晶形成裂纹 b)焊缝中心线上形成裂纹
图2-4-3 收缩力作用下结晶裂纹示意图
1)合金元素 合金元素对结晶裂纹的影响十分复杂又很重要，而且多种元素相互影响要比单一元素的影响更复杂。
①硫和砷在各类钢中几乎都会增加结晶裂纹的倾向。在钢的各种元素中硫和磷的偏析系数量大(见表2—4—2)。所以在钢中极易引起结晶偏析。同时硫和磷在钢中还能形成多种低熔化合物或共晶。例如化合物
4
FeS和Fe2P的熔点分别为1 190℃和1166℃：它们与FeO形成的共晶FeS-Fe(熔点985℃)Fe2P-Fe(1050℃)等，它们在结晶期极易形成液态薄膜，故对各种裂纹都很敏感。
表2-4-2 钢中各元素的偏析系数K(%)
元素 S P W V Si MO Cr Mn Ni K 200 150 60 55 40 40 20 15 5
②碳也是影响结晶裂纹的主要元素，并能加剧其他元素的有害作用。由Fe-C相图可知，由于含碳增加，初生相可由S相转为V相，而硫、磷在r中溶解度比在S相中低很多，硫低3倍，磷低约10倍。如果初生相或结晶终了前是Y相，硫和磷就会在晶界析出，使结晶裂纹倾向增大。
③锰具有B2硫作用，能置换FeS为球状的高熔点的MnS(1610℃)，因而能降低热裂倾向。为了防止硫引起的结晶裂纹，随着钢中含碳量的增加，则MnS的比值也应随之增加。当 w(C)≥0.1％时，Mn／S>~22：
w(C)：0.11％~0 125％时，Mn／S~30 w(C)0.126％~0．155％时，Mn／S>~59
锰、硫、碳在焊缝和母材中常同时存在，在低碳钢中对结晶裂纹的共同影响有如下规律：在一定含碳量的条件下，随着含硫量的增高，裂纹倾向增大；随着含锰量增多，而裂纹倾向下降；随着含碳量的增加，硫的作用则加剧。
④硅是δ相形成元素，少量硅有利于提高抗裂性能．但w(Si)超过0.04％时，会因形成硅酸盐夹杂而降低焊缝金属的抗裂性能。
⑤镍是促进热裂纹敏感性很高的元素，因镍是强烈稳定Y相的元素，降低硫的溶解度此外，如果形成NiS或NiS- Ni，其熔点很低(分别为920℃和5℃)有利于形成热裂纹。因此，含镍的钢对硫的允许含量要求比普通碳钢更低。例如，对质量分数为49的Ni钢要求W(S+P)<0.01．
⑥最近发现，钍、锆和谰、铈等稀土元素能形成高熔点的硫化物。例：钍的硫化物TiS熔点约2 000～2 100℃，铈的硫化物CeS熔点2 400℃，它们的效果比锰还好(MnS熔点1 610℃)故有消除结晶裂纹的良好作用。
2)组织形态 是指一次结晶的组织形态对结晶裂纹的影响．
如果焊缝一次结晶组织的晶粒度越大，结晶的方向性越强，就越容易促使杂质偏析，在结晶后期就越容易形成连续的液态共晶薄膜，增加结晶裂纹的倾向。如果在焊缝或母材中加入一些细化晶粒元素，如：Mo，V、T1、Nb、Zr、A1、Re等，一方面使晶粒细化，增加晶界面积，减少杂质的集中。另一方面又打乱了柱状晶的结晶方向，破坏了液态薄膜的连续性，从而提高抗裂性能。 如果一次结晶组织仅仅是与结晶主轴方向大体一致的单相奥氏体(Y)，结晶裂纹倾向就很大。如果一次结晶组织为S铁素体，或者Y+δ同时存在的双相组织，则结晶裂纹的倾向就很小。因为S相有两点良好作用：它比Y相能固溶更多的有害杂质而减少有害杂质的偏析：它在Y相中的分散存在，可使Y相结晶支脉发展受到，从而产生一定的细化晶粒和打乱结晶方向的作用。所以在焊接18-8型不锈钢时，通过调整母材或焊接材料的成分，使焊缝中存在体积分数约，％的s相，形成Y十S双相组织，从而提高焊缝金属的抗裂性能。
(2)力学因素的影响
焊接结晶裂纹具有高温沿晶断裂性质。发生高温沿晶断裂的条件是金属在高温阶段晶间塑性变形能力不足以承妥当时所发生的塑性应变量，即：高温阶段晶间发生的塑性应变
δmin反映了悍缝金属在高温时晶间的塑性变形能力。金属在结晶后期，即处在液相线与固相线温度附近，有一个所谓“脆性温度区”，在该区域范围内其塑性变形能力最低。脆性温度区的大小，及区内最小的变形能力δmin，由前述的冶金因素所决定．
δ是焊缝金属在高温时受各种力综合作用所引起的应变，它反映了焊缝当时的应力状态。这些应力主要是由于焊接的不均匀加热和冷却过程而引起，如热应力、组织应力和拘束应力等。与δ有关的因素有： 1)温度分布 若焊接接头上温度分布很不均匀，即温度梯度很大，同时冷却速度很快，则引起的δ就很大，极易发生结晶裂纹．
2)金属的热物理性能 若金属的热膨胀系数越大，则引起的δ也很大，越易开裂。
3)焊接接头的刚性或拘束度 当焊件越厚或接头受到拘束越强时，引起的δ也越大，结晶裂纹也越易发生。
C．防治措施
防治结晶裂纹可从下列两方面着手： 1．冶金方向
1)控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量 这几种元素不仅能形成低熔相或共晶，而且还能促使偏析，从而增大结晶裂纹的敏感性。为了消除它们的有害作用，应尽量母材和焊接材料中硫、磷、碳的
5
含量。按当前的标准规定：W(s)、W(P)都应小于0．03％~0．04％．用于低碳钢和低合金钢的焊丝，其w(c)一般不得超过0．12％。用于高合金钢时，w(S+P) 必须控制在0．03％以下，焊丝中的W（c）也要严格，甚至要求用超低碳(w (C)=0.03％～0.06％)焊丝。 重要的焊接结构应采用碱性焊条或焊剂。
2)改善焊缝结晶形态 在焊缝或母材中加入一些细化晶粒元素，如Mo、v、n、No、Zr、Al、RE等元素，以提高其抗裂性能；焊接18-8型不锈钢时，通过调整母材或焊接材料的成分，使焊缝金属中能获得Y+δ的双相组织，通常S相的体积分数控制在5％左右。既能提高其抗裂性，也提高其耐腐蚀性．
3)利用“愈合”作用 晶间存在易熔共晶是产生结晶裂纹的重要原因，但当易熔共晶增多到一定程度时，反而使结晶裂纹倾向下降，甚至消失。这是因较多的易熔共晶可在已凝固晶粒之间自由流动，填充了晶粒间由于拉应力所造成的缝隙，即所谓“愈合”作用。焊接铝合金时就是利用这个道理来研究和选用焊接材料的。通用的SAI-Si I焊丝用来焊接铝合金就具有很好的愈合作用．
但须注意，晶间存在过多低熔相常会增大脆性，影响接头性能，故要控制适当。 2．工艺方面
主要指从焊接工艺参数、预热、接头设计和焊接顺序等方面去防治结晶裂纹。
1)合理的焊缝形状 焊接接头形式不同，将影响到接头的受力状态，结晶条件和热的分布等，因而结晶裂纹的倾向也不同。
表面堆焊和熔深较浅的对接焊缝抗裂性较好，见图2-4—4a、b。熔深较大的对接焊接和角焊缝抗裂性能较差，见图2-4-4c、d、c、f，因为这些焊缝的收缩应力基本垂直于杂质聚集的结晶面，故其结晶裂纹的倾向大。实际上，结晶裂纹和焊缝的成形系数Q=W/H (即宽深比)有关， 见图2-4-5。
图2-4-4 焊接接头型式对裂纹倾向的影响
a) 电弧焊缝 b)电渣焊缝 c)碳钢结晶裂纹与形成系数的关系 图2-4-5 焊缝成形系数对焊缝结晶裂纹的影响
一般，提高焊缝成形系数Q可以提高焊缝的抗裂性能。从图中看出，当焊缝含碳量提高时，为防止裂纹，应相应提高宽深比。要避免采用Q<1的焊缝截面形状。
为了控制成形系数，必须合理调整焊接工艺参数。平焊时，焊缝成形系数随焊接电流增大而减少，随电弧电压的增大而增大。
焊接速度提高时，不仅焊缝成形系数减小，而且由于熔池形状改变(见图2-3-29)，焊缝的柱状晶呈直
6
线状，从熔池边缘垂直地向焊缝中心生长，最后在焊缝中心线上形成明显偏析层，增大了结晶裂纹倾向。 2)预热以降低冷却速度 一般冷却通度升高，焊缝金属的应变速率也增大，容易产生热裂纹。为此，应采取缓冷措施．预热对于降低热裂纹倾向比较有效，因为预热改变了焊接热循环，能减慢冷却速度；增加焊接热输入也能降低冷却速度，但提高焊接热输入却促使晶粒长大，增加偏析倾向，其防裂效果不明显，甚至适得其反。
形成弧坑裂纹的主要原因是它比焊缝本体具有更大的冷却速度。因为它处在焊缝末尾，是液源和热源均被切断的位置。在工艺上填满弧坑和衰减电流收弧能减少弧坑裂纹。
3)降低接头的刚度和拘束度 为了减小结晶过程的收缩应力，在接头设计和装焊顺序方面尽量降低接头的刚度和拘束度。例如，设计上减小结构的板厚，合理地布置焊缝：在施工上合理安排构件的装配顺序和每道焊缝的焊接先后服序，尽量避免每条焊缝处在刚性枸束状态焊接，设法让每条焊缝有较大的收缩自由．图2—4—6为由三块平板用A、B两条对接焊缝拼接成一整板的例子。为了减少焊接应力，防止产生结晶裂纹，最好的装配焊接顺序应当是：先l板与2板装配，接着焊接A缝，然后再装配3扳，焊环缝B。这样焊接过程三块扳不受拘束．最不理想的装配焊接顺序是；先把三块板装配好，并定位焊，然后先焊环缝B缝，后焊A缝，这种焊接顺序，先焊的B缝已把三块板牢牢地固定了，施焊A缝时，A缝的横向收缩就不自由，在A缝终端会产生很大的拘束应力而极易出现纵向结晶裂纹。
图2-4-6 具有交叉焊缝的平板拼接(箭头表示焊接方向)
用单面埋自动焊焊长焊缝时，常产生终端裂纹，其原因与上述例子相似．通常长缝对接焊时，为了防止焊接过程因变形使装配间隙改变和保证焊缝终端的内在质量，焊前在终端处焊有引出板，见图2-4-7a。在这里引出板对焊件起着刚性拘束作用。焊后在焊件终端的焊缝上出现较大的横向拘束应力，导致产生终端裂纹。只需改变引出板的结构和尺寸，见图2-4-7b，焊前在引出板两侧各开一条通槽再用两段短焊缝连接在焊件终端上，构成弹性拘束，从而缓解了横向拘束应力，避免了焊终端开裂。
a)
b)
图2-4-7 引出板与终端裂纹
2） 液化裂纹
1.基本特征
在母材近缝区或多层焊的前一焊道因受热作用而液化的晶界上形成的焊接裂纹称液化裂纹。因是在高
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温下沿晶断裂，故是热裂纹之一。
与结晶裂纹不同，液化裂纹产生的位置是在母材近缝区或多层焊的前一焊道上，见图2-4-8。近缝区上的液化裂纹多发生在母材向焊缝凸进去部位，该处熔合线向焊缝侧凹进去而过热严重。液化裂纹多为微裂纹，尺寸很小，一般在0．5mm以下，个别达1mm．主要出现在合金元素较多的高强度钢、不锈和耐热合金的焊件中。 2．形成机理
液化裂纹形成机理在本质上与结晶裂纹相同，都是由于晶间有脆弱低熔相或共晶，在高温下承受不了力的作用而开裂。区别仅在于结晶裂纹是液态焊缝金属在凝固(或结晶)过程中形成的，而液化裂纹则是固态的母材受热循环的峰值温度作用下使晶间层重新熔化后形成的。因此，如果在母材近缝区上或多层焊的前一焊缝上。其奥氏体晶界处有元素偏聚，或已形成低熔相或共晶，则在重新受热条件下，这些晶间物体便发生熔化。如果这时受到力的作用就很容易形成液化裂纹。
图2-4-8 液化裂纹出现位置
1----母材上 ，位于熔合线凹区 2------多层焊层间过热区
3，影响因素与防治措施
对结晶裂纹产生影响的因素也同样对液化裂纹有影响，同样有冶金因素和力学因素。
冶金方面主要是合盘元素的影响，对于易出现液化裂纹的高强度钢、不锈钢和耐热台金的焊件，除了硫、磷、碳的有害作用外，也有镍、铬和硼元素的影响。镍是这些钢的主加元素，但它既是强烈的奥氏体形成元素，可显著降低有害元素(硫，磷)的溶解度，引起偏析，又是易与许多元素形成低熔共晶的元素，故易于引起液化裂纹：铬的含量小高时，没不良影响．如果含量高时，也因不平衡的加热和冷却，在晶界可能产生偏析，如Ni-Cr共晶，熔点l040℃，也能增加热裂倾向：硼在铁和镍中的溶解度很小，但只要有微量的硼（如w(B)：0．003％~0．005％)就能产生明显的晶界偏析。除能形成硼化物和硼碳化物外，还与铁、镍形成低熔共晶，如Fe-B为1149℃、Ni-B为1140℃或990℃。所以微量硼存在就可能引起液化裂纹。 力学方面主要决定于作用在近缝区处热循环的特点以及接头的刚性或拘束度等。具有陡变的温度梯度和能引起快速热应变的条件，是极易引起液化裂纹的。
防止液化裂纹的措施与防治结晶裂纹的一致。最主要的是尽可能降低母材金属中硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量。如果裂纹发生在多层焊的前一焊道上，则须严格控制焊接材料中上列元素的含量． 在焊接工艺方面不能随便加大焊接热输入，因为输入越大，输入热量越多，晶界低熔相的熔化越严重，晶界处于液态的时间就越长，液化裂纹的倾向就越大。此外，要通过改变工艺参数去调整和控制焊缝形状，如埋弧焊和气体保护焊，往往因电流密度过大，易得到“蘑菇状”的焊缝，这种焊缝的熔合线呈凹陷状，凹进部位因过热而易形成液化裂纹。
3）多边化裂纹
1 主要特征
焊接时在金属多边化晶界上形成的一种热裂纹称多边化裂纹。它是由于在高温时塑性很低而造成的，故又称高温低塑性裂纹。这种裂纹多发生在纯金属或单相奥氏体焊缝中，个别情况下也出现在热影响区中。其特点是；
1) 在焊缝金属中裂纹的走向与一次结晶并不一致，常以任意方向贯穿于树枝状结晶中； 2) 裂纹多发生在重复受热的多层焊层间金属及热影响区中，位置并不靠近熔合区； 3) 裂纹附近常伴随有再结晶晶粒出现：
4) 断口无明显的塑性变形痕迹，呈现高温低塑性开裂特征。 2．形成机理
多发生在焊缝中。焊缝金属结晶时在结晶前沿已凝固的晶粒中萌生出大量晶格缺陷(如空位和位错等)，在快速冷却下因不易扩散便以过饱和状态保留在焊缝金属中。在一定温度和应力条件下，品格缺陷由高能部位向低能部位转化，即发生迁移和聚集，形成了二次边界，又叫多边化边界。对于母材热影响区在焊接热循环作用下，由于热应变，金属中的畸变能增加，也会形成多边化边界。一般情况下，二次边界并不与一次结晶晶界重合，在焊后的冷却过程中，因其热塑性降低，在一定的应力状态下沿多边化的边界产生裂
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纹。所以，多边化裂纹的走向总是沿高温下点阵迁移形成的新晶界扩展。 3．影响因素及防治措施
对多边化裂纹形成机理及影响因素目前还缺乏深入研究。初步认为影响多边化裂纹的主要因素是合金成分、应力状态和温度，它们的影响主要表现在形成多边化过程所需的时间上，如果导致多边化的时间越短则裂纹颅向就越大。
研究表明，在Ni—Cr系的单相合金中，向焊缝加入Mn、W、Ti、Ta等元素可有效阻止多边化过程。此外，高温δ相存在时，也能阻碍位移动，故可作为阻止二次边界形成的组织成分。说明双相金属具有良好的抗多边化裂纹性能，有应力存在能加遭多边化的过程。因此，增大应力是不利的。温度越高，形成多边化过程的时间就越短，越会增加裂纹倾向。
3. 焊接再热裂纹
（1）再热裂蚊的发生及其特点：
焊后，焊件在一定温度范围再次加热而产生的裂纹称再热裂纹。下列两种情况下出现的裂纹部属再热裂纹：
1)有些金属焊后并未发现裂纹，而在焊后消除应力的热处理过程中才出现裂纹。这种裂纹又称消除应力处理裂纹，简称sR裂纹．
2)有些焊接结构焊后没有裂纹，但在一定温度条件下长期工作才产生的裂纹． 特点 从裂纹形态、发生部位和发生条件等方面看，再热裂纹有如下特点：
1)只发生在某些金属内。再热裂纹仅在含有一定沉淀强化元素的金属焊件中产生。
为了增加钢材的室温或高温强度，常常加入一些沉淀强化元素，如Cr、Mo、v等，于是这类钢材一般都有再热裂倾向．而一般的低碳钢和固沼强化类的低合金高强度钢，如Q345(16Mn)钢，均无再热裂纹倾向。 2)只发生在某一温度区间。再热裂纹与再热温度、再热时间有关，存在一个再热裂的敏感温度区间。对于一般的低合金钢，这温度区间约为500~700℃之间，对于奥氏体不锈锅和一些高温合金钢在700～900℃之间，随材料不同而变化。
3)只发生在热影响区粗晶区的晶界上．再热裂纹都发生在焊接热影响区的粗晶部位，裂纹走向是沿熔合线母材侧的奥氏体粗晶晶界扩展，呈晶间开裂。裂纹并不一定连续，有时断续出现，遇到细晶就停止扩展。在母材、焊缝和热影响区的细晶部位均不产生再热裂纹。 4)在焊接区必须同时存在有残余应力和不同程废的应力集中。 因此，在大拘束焊件或应力集中部位最容易产生再热裂纹。 （2）再热裂纹的形成机理
研究认为，再热裂纹的产生是由于高温下晶界SJ度低于晶内强度，晶界优先于晶内发生滑移变形，使变形集中在晶界上。当晶界的实际变形量超过了它的塑性变形能力时，就会发生裂纹，即 δ>q
式中 δ——局部晶界的实际塑性变形量；q——局部晶界的塑性变形能力。
实际的塑性应变主要由焊接接头的残余应力在再加热过程中发生应力松弛而引起，它与接头的拘束度和应力集中有关。而晶界的塑性变形能力，则取决于晶界性质，晶内抗蠕变能力及晶粒大小等因素。由于杂质在晶界偏析而导致晶界塑性变形能力的减弱，将使接头的再热裂纹倾向增大；而当晶内存在沉淀相时，由于晶内抗蠕变能力增大，促使塑性变形更易集中在晶界发展，从而再热裂纹倾向也相应增加．也即再热裂纹的产生是晶界相对弱化或晶内相对强化所造成。
目前对再热裂纹的机理存在不同理论，各自强调了自己试验范围内所得的结论。如晶界杂质析集弱化理论，晶内二次强化理论、蠕变开裂理论等，还有人认为再热裂纹与回火脆性具有相同机理。 1. 晶界杂质析集的弱化作用
对一些低合金高强度钢再热裂纹的试验研究表明，杂质在晶界析集对产生再热裂纹具有重要作用．在焊接接头再加热到500—600℃的过程中，钢中的P、S、Sb、Sn、AS等元素都会向晶界析集，大大降低了晶界的塑性变形能力，图2-4-9表示了这些元素对塑性变形能力的影响。
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杂质的质量分数(%)
图2-4-9 杂质对塑性变能力的影响钢,在热温度600℃
近年国内对14MnMoNbD钢的研究发现：微量的硼明显地提高Mn—Mo-Nb系钢的再热裂倾向，这是因碳硼化古物沿晶界析出和聚集，并构成析出网络的结果。它不仅降低晶界的聚合强度和蠕变延性，还为sR裂纹提供了形校的核心和裂纹的扩展通道． 2．晶内沉淀的强化作用
沉淀强化元素O、Mo、v、Ti、Nb等的，碳、氮化合物在一次焊接热(高于1 100℃)作用下而固溶，在焊后冷却时来不及充分析出。在二次再热时，这些元素的碳、氰化合物，就在晶内沉淀析出，使晶内强化。由于晶内强化的提高，使变形更困难，于是应力松弛引起的塑性变形便集中到晶界上，当晶界的塑性储备不足时，就产生了再热裂纹。
根据晶内强化的观点，人们建立了一些按合金元素的质量分数定量地评估某些低合金钢，再热裂纹倾向的经验公式，如：
AG=Cr+3.3Mo+8.1V-2 当AG>0时，易裂。
AG1=Cr+3.3Mo+8.1V+l0C -2 当AG>2时易裂：AG， （3）再热裂纹的影响因素及其防治 1） 冶金因素 主要是钢中的化学成分的影响，其次是晶粒度。 化学成分对再热裂纹的影响 各种合金元素对钢的再热裂纹倾向的影响较复杂，随钢种不同而有差别。图2-4-10、图1-4-11、图2-4-12和图2-4-13分别为Cr、Mo，Cu、V、Nb、Ti和C等元素对不同钢种再热裂纹倾向的影响，从这些图中看出： 图2-4-10 钢中Cr、Mo 含量对SR裂纹的影响[6] 10 图2-4-11 钢中Mo，Cu对SR裂纹的影响[6] 图2-4-12 碳对SR 裂纹的影响[6] 图2-4-13 V，Nb,Ti,对SR 裂纹的影响[6] ①随着钢中沉淀强化元素C，、Mo、Cu、V、Nb、Ti等的增加，钢的再热裂纹倾向增大。 ②从图中看出，铬的影响较复杂，当铬含量超过一定值后，再热裂纹倾向反而降低。 ③钒对再热裂纹倾向影响最大，见图2-4-13， ④各沉淀强化元素之间的交互作用，会改变某些元素的影响作用，如图2-4-10所示，钢中含钼量越多，铬对再热裂纹倾向的影响也越大。 ⑤碳对再热裂纹倾向影响很大，随着碳量增加，再热裂颅向增大，但达到一定数量后即达饱和就不再增大，见图2-4-12． 钢晶粒度的影响 试验表明高强度钢的晶粒度越大则晶界开裂所需的应力越小，也就容易产生再热裂纹。此外，钢中的杂质(sb)越多，也会降低晶界开裂所需的应力． 3)焊接接头不同部位对再热裂纹的影响对HT80钢的焊接接头进行试验，把缺口分别开在不同位置， 600℃，2h后再热处理后。发现只有缺口开在粗晶区的接头才发生再热裂纹而开在母材、焊缝，细晶区等 11 处均未发现再热裂纹。 工艺因素的影响 1)焊接方法及热输入的影响 焊接方法和线能量对再热裂纹的影响主要表现在是增大还是减小过热粗晶区．显然采用焊接热影响区窄的焊接方法，如气体保护焊或等离子弧焊等因其热影响区窄，有的甚至不存在过热粗晶区，则是有利的。大的焊接热输入会使过热区的晶粒粗大，其中电渣焊最为严重．对于一些晶粒长大敏感的钢种，埋弧焊的再热裂纹敏感性比焊条电弧焊时为大，但对一些淬硬倾向较大的钢种，焊条电弧焊反而比埋弧焊时的再热裂倾向大。 2)焊接材料的影响 选用低匹配的焊接材料，适当降低焊缝金属的强度以提高其塑性变形能力，从而可以减轻近缝区塑性应变集中的程度，缓和焊接接头的受力状态，有利于降低再热裂纹的敏感性． 3)预热和后热的影响 预热是防止再热裂纹的有效措施之一，通常有再热裂纹倾向的钢种也有冷裂纹倾向，所以预热具有同时防止两种裂纹的双重作用．但是为了防止再热裂纹应采取比单纯防止冲裂纹更高的预热温度或配合后热才有效。例如焊接14MnMoNbB钢，预热200Y可以防上冷裂纹，但经600℃，6小时消除应力热处理后便产生了再热裂纹。如果预热温度提高到270--300℃或预热200℃后立即进行270℃，5h小时的后热，这两种裂纹均可防止。 表2-4-3为上述常用压力容器用钢防止再热裂纹的预热与后热温度． 4)残余应力和应力集中的影响 焊件若存在较大残余应力，在进行消除应力热处理之前接头粗晶区就可能存在有微裂纹。在这种情况下，消除应力处理过程中会加速产生再热裂纹。应力集中对再热裂纹影响十分明显，随着应力集中系数的增大，再热裂纹倾向就越大。减少焊接残余应力和消除应力集中源是减少再热裂纹的重要措施．一般应当： 表2-4-3 国内压力容器常用钢防止在热裂纹的预热温度[35] 试验钢种 板厚/mm 防止冷裂纹的预防止再热裂纹的防止在热裂纹的 热温度/oc 预热温度/oc 后热工艺参数 14MnMoNbB 50 14MnMoNbB 28 18MnMoNb 32 18MnMoNbNi 50 2*(1/4)Cr-Mo 50 200 180 180 180 180 300 300 220 220 200 270 oc,5h 250 oc,2h 180 oc,2,h 180 oc,2h ----- BHW35 50 160 210 ------ ①改进结构设计。减小接头刚度和消除应力集中因素。必要时，要求焊后消除应力处理之前削除焊缝余高以减少焊趾的应力集中． ②提高焊接质量，减少焊接缺陷，防止咬边、未焊透等缺陷。 ③合理地安撑装配和焊接顺序，以减少接头的拘束度，降低残余应力水平． ④必要时对焊缝表面重熔。即焊后在消除应力处理之前，利用钨极氩弧焊(TⅡG)对焊缝表层进行重熔，可以减小接头的残余应力，以降低再热裂纹倾向。 4．焊接冷裂纹 冷裂纹的基本特征及其分类： 1．基本特征 焊接接头冷却到较低温度下(对于钢来说，在Ms温度以下)产生的焊接裂纹统称冷裂纹。它是焊接中、高碳钢，低合金高强钢、某些超高强钢、工具钢、钛合金及铸铁等材料易出现的一种工艺缺陷。 冲裂纹可以在焊后立即出现，有时却要经过一段时间，如几小时，几天，甚至更长时间才出现。开始时少量出现，随时间增长逐渐增多和扩展．对于这类不是在焊后立即出现的冷裂纹称为延迟裂纹，它是冷裂纹中较为常见的一种形态。 冷裂纹多数出现在焊接热影响区，但一些厚大焊件和超高强钢及钛合金也出现在焊缝上；裂纹的起源多发生在具有缺陷效应的焊接热影响区或物理化学不均匀的氢聚集的局部地带；裂纹有时沿晶界扩展，有时是穿晶前进，这要由焊接接头的金相组织、应力状态和氢的含量等而定。较多的是从沿晶为主兼有穿晶的混合形断裂。 裂纹的分布与最大应力方向有关。纵向应力大，则出现横向裂纹：横向应力大，则出纵问裂纹。 2．分类 焊接生产中由于采用的钢种、焊接材料不同，结构的类型、刚度以及施工的条件不同，可能出现不同 12 形态的冷裂纹。大致上可分为： 1)淬硬脆化裂纹 又称淬火裂纹，一些淬硬倾向很大的钢种，焊接时即使没有氢的诱发，仅在拘束应力作用下就能导致开裂。焊接含碳较高的Ni-Cr-Mo钢、马氏体不锈钢、工具钢，以及异种钢等都有可能出现这种裂纹。它完全是由于冷却时发生马氏体相变而脆化所造成的，与氢关系不大，基本上没有延迟现象。焊后常立即出现，在热影响区和焊缝上都可产生。 通常采用较高的预热温度和使用高韧性焊条，基本上可防止这类裂纹。 2)低塑性脆化裂纹 它是某些塑性较低的材料，冷至低温时，由于收缩而引起的应变超过了材料本身所具有的塑性储备或材质变脆而产生的裂纹。例如，铸铁补焊，堆焊硬质合金和焊接高烙合金时，就易出现这类裂纹。通常也是焊后立即产生，无延迟现象。 3)延迟裂纹 已如上述，它是焊后不立即出现，有一定孕育期(又叫潜伏期)，具有延迟现象。它决定于钢种的淬硬倾向、焊接接头的应力状态和熔敷金属中的扩散氢含量。氢在这里起着非常特殊的作用。这类裂纹在生产中经常遇到，是本节重点介绍对象。延迟裂纹按其发生和分布位置的特征可分为三类： ①焊趾裂纹 裂纹起源于母材与焊缝交界的焊趾处，并有明显应力集中的部位(如咬肉处)。裂纹从表面出发，往厚度的纵深方向扩展，止于近缝区粗晶部分的边缘，一般沿纵向发展，见图2-4—14。 a) b) c) 图2-4-14 三种冷裂分布示意图 1----焊趾裂纹 2----跟部裂纹 3---焊道下裂纹 ②根部裂纹或称焊根裂纹 裂纹起源于坡口的根部间隙处，视应力集中源的位置与母材及焊接金属的强度水平的不同，裂纹可以起源于母材的近缝区金属，在近缝区中大体平行于熔合线扩展。或再进入焊缝金属中，也可以起源于焊缝金属的根部，在焊缝中扩展，见图2-4-14b、c。 ②焊道下裂纹 裂纹产生在靠近焊道之下的热影响区内部，距熔合线约0.1~0.2mm处，该处常常是粗大马氏体组织。裂纹走向大体与熔合线平行，一般不显露于焊缝表面，见图2-4-14a。 冷裂纹的形成机理： 1．产生延迟裂纹的三个基本要素 生产实践与理论研究证明：钢材的淬硬倾向、焊接接头中的氢含量及其分布、焊接接头的拘束应力状态是形成延迟裂纹的三大要素。这三大要素共同作用达到一定程度时，在焊接接头上就形成了冷裂纹。 对每一既定成分组合的母材和焊缝金属，其塑性储备是一定的。延迟裂纹产生合一个孕育期，这一期间的长短，决定于焊缝金属中扩散氢的含量与焊接接头所处的应力状态的交互作用。相应于某一应力状态，焊缝金属中含氢量愈高，裂纹的孕育期愈短，裂纹倾向就意大；反之，含氢量低，裂纹孕育期长，裂纹倾向就小。当应力状态恶劣，拉应力水平高时，即使氢量比较低，经过不长的孕育期，即有裂纹产生。决定延迟裂纹的产生与否，存在一个临界含氢量与临界应力值。当氢低于临界含氢量，只要拉应力低于强度极限，孕育期将无限长，实际上不会产生延迟裂纹。同样，当拉应力低于临界值，孕育期也无限长，即使含氢量相当高，也不易产生延迟裂纹。 对于淬硬倾向低的钢材，它的塑性FS高，对应力集中不敏感，诱发裂纹所需的临界含氢量与临界应力值都高，所以延迟裂纹的孕育期长。裂纹倾向低。反之，对于淬硬倾向高的钢材，由于塑性变形能力低、金属中容易在缺陷处产生应力集中，诱发延迟裂纹不仅所需的临界应力低，而且临界含氢量也低，所以裂纹倾向大。 2．三大要素的作用 上面说明了三大因素之间的有机联系和相互影响。它们各自的作用则是： (1) 氢的作用 氢是引起高强度钢焊接冷裂纹重要因素之一，并具有延迟的特征。把由氢而引起的延迟裂纹称氢致裂纹(Hydrogen induced crack)。 氢在钢中分为残余的固溶氢和扩散氢，只有扩散氢对钢的焊接冷裂纹起直接影响。氢在形成冷裂纹过程中的作用与它下面的动态行为有关： 1)氢在焊缝中的溶解 在焊接电弧的高温作用下，焊接材料中的水分、焊件坡口上的油污、铁锈，以及空气中的水分，都会分解出氢原子或氧离子，并大量溶入焊接熔池中。从图2—3—4中可知氢在铁中的溶解度随温度变化很大，并在凝固点发生突变。由于熔池体积小、冷却快，很快由液态凝固，多余的氢来 13 不及逸出，结果就以过饱和状态存在于焊缝中。 2)氢在焊接区的浓度扩散 焊缝中过饱和状态的氢处于不稳定状态，在含量差的作用下会自发地向周围热影区和大气中扩散。这种浓度扩散的速度与温度有关，温度很高时，氢很快从焊接接头扩散出去；温度很低时，氢的活动受抑制，因此都不会产生冷裂纹。只有在一定温度区间氢的作用才显著，如果同时育敏感组织和应力存在，就会产生冷裂纹。 在预热条件下焊接时，由于在冷裂纹敏感温度区间之上停留时间较长，大部分氢已在高温下从焊接区逸出，降至较低温度时，残留的扩散氢已不足以引起冷裂纹，这就是预热可防止冷裂纹的原因之一。 3)氢的组织诱导扩敝 氢在不同组织中的溶解和扩散能力是不同的，见图2-4-15．在奥氏体(Y)中氢具有较大的溶解度，但扩散系数较小：在铁素体(e)中氢却具有较小的溶解度和较大的扩散系数． 图 2-4-15 氢在钢中的溶解度[H]与扩散系数D随温度的变化[42] 在焊接过程中，氢原子从焊缝向焊接热影响区扩散的情况如图2—14—16所示。通常焊接高强度钢时焊缝金属的含碳量总是控制在低于母材，因此焊缝金属在较高温度(TA，)下就产生相变，即由奥氏体(A)分解为铁索体(F)和珠光体(P)。此时，热影响区金属因含碳量较高，相变尚未进行，仍为奥氏体(A)，当焊缝金属产生相变时，氢的溶解度会突然下降，而氧在铁素体、珠光体中具有较大的扩散系数(见表2-4-4)。因此氢将很快从焊缝向仍为奥氏体的热影响区金属扩散(见图2-4-16中的箭头)。奥氏体中氢的扩散系数很小，却有较大的溶解力，氢的进入就在熔合线附近形成富氢带．当热影响区金属进行相变（T）时，即奥氏体向马氏体（M)转变，氢便以过饱和状态残存在马氏钵中，促使该处金属进一步脆化而导致冷裂纹。 4) 氢的应力诱导扩散 氢在金属中的扩散还受到应力状态的影响，它有向三向拉应力区扩散的趋势。常在应力集中或缺口等有塑性应变的部位产生氢的局部聚集，使该处最早达到氢的临界含量，这就是氢的应力诱导扩散现象。应力梯度愈大，氢扩散的驱动力也愈大，也即应力对氢的诱导扩散作用愈大。 图 2-4-16 高强度钢热影响区延迟裂纹的形成过程(箭头标号司原子氢的扩散方向) TAF---焊缝A体相变等温面 TAM----热影响区A体相变等温面a,b--- 熔合线 14 D 组织 表2-4-4 氢在不同组织内的扩散系数D 铁素体，珠光体索氏体 托氏体 马氏体 奥氏体 扩散系数D/cm2.s-1 4.0*10-7 3.5*10-7 3.2*10-7 7.5*10-7 2.4*10-11 表面饱和浓度 Co/cm3.(100g)-1 40 32 26 24 ------ 综上所述，焊接接头金属中氢的扩散行为，从高温到低温受不同机理控制。在液相与固相并存时期存在着含量扩散；在焊后冷却过程中不同温度范围存在着应力诱导扩散；以及在冷却转变时存在着组织诱导扩散。使氢向热影响区的熔合线附近，特别是向其中的应力集中部位扩散、聚集。当这些部位的氢含量达到一定的临界含量值时，就会诱发冷裂纹。氢的扩散有一定速度，聚集到临界含量就需要时间，这就是在宏观上表现为焊后到产生冷裂纹要有一定的潜伏期(孕育期)，即冷裂纹具有延迟开裂的特征。 (2)组织的作用 钢材的淬硬倾向越大或马氏体数量越多，越容易产生冷裂纹。这是因马氏体是碳在铁中的过饱和固熔体，它是一种硬脆组织，发生断裂只需消耗较低的C量。但是不同化学成分和形态的马氏体组织的冷裂敏感性不同，如果出现的是板条状低碳马氏体，则因其Ms点较高，转变后有自回火作用，它既有较高的强度又有足够的韧性，其抗裂性能优于含碳量较高的片状孪晶马氏体。挛晶马氏体不仅硬度很高，韧性也很差，对冷裂纹特别敏感。 经大量试验获得各种组织对冷裂纹的敏感性由小到大排列的如下顺序： 铁索体(P)一珠光体(P)一下贝氏体 焊接接头的应力状态是引起冷裂纹的直接原因，而且还影响到氢的分布，加剧氢的不利影响。焊接接头的应力状态是由热应力、组织应力和拘束应力叠加的结果。 1)热应力 是由焊接不均匀加热及冷却过程中产生的。在接头上不同位置的热应力其方向与大小是随焊接热循环而变化，加热时的应力是由局部金属膨胀所引起，冷却时则因局部金属收缩所引起。冷后在接头上留存着残余应力。它的大小及分布决定于母材和填充金属的热物理性质、温度场以及结构的刚度等，其最大值可达母材的屈服点。 2)组织应力 又叫相变应力，是金属发生局部相变而引起。高强度钢奥氏体分解时析出铁索体、珠光体、马氏件等组织，由于它们具有不同的膨胀系数(见表2-4-5)，引起了局部体积变化，从而产生组织应力。 3)拘束应力 这里指的是接头受到外部刚性拘束，焊件收缩不自由而引起的应力。它的大小与结构的厚度和拘束度等有关。图2—4—17在示了接头的拘束度与拘束应力的关系，从图中看出，在弹性范围内，拘束应力和拘束度成正比。也可把热应力和组织应力看成是内拘束应力，因为都是焊件内部自相制衡而产生的应力，它们和外拘束应力共同对冷裂纹的形成发生影响。 表 2-4-5 钢的不同组织的物理性质[35] 组织类别 物理性质 奥氏体 铁素体 珠光体 马氏体 渗碳体 比体 /cm3.g-1 积 0.123—0.125- 0.127 0.129 0.127—0.131 0.130 线膨胀系数（*10-6/oc） 体膨胀系数（*10-6/oc0 23.0 14.5 ----- 11.5 12.5 70.0 43.5 ------ 35.0 37.5 15 图2-4-17 几中钢拘束度R与拘束力的关系 3．三大要素综合影响的评定 在实际焊接中需要有反映出材料淬硬组织(或化学成分)、扩散氢和应力三大要素同时对冷裂纹发生影响的定量关系。国内外学者通过大量插销试验，建立了临界断裂应力计算公式(略)，这些公式较好地反映了这三大要素之间的联系和对冷裂纹的影响，还可用此临界断裂应力作为是否产生冷裂纹的判据． 冷裂倾向的判据 如何根据焊接结构的材料、结构和工艺特点去判断其冷裂坟倾向或其敏感性，是焊接工作者最关心的的问题，因为它是评定金属材料焊接性的重要依据。 许多学者根据生产经验和各自试验研究的结果，总结出许多用于评估金属材料冷裂倾向的判据。这些判据中有的强调某主要方面的影响因素，因而使用起来较为简便，但往往不够全面；有些判据则综合考虑多种因素，能较全面地反映实际情况，但应用和计算较为复杂。无论那一种判据都是在一定范围内适用。 1．与材料化学成分有关的判据 主要从材抖淬硬程度方面去评定其冷裂倾向，因为钢材的淬硬倾向越大，越容易产生冷裂纹。 (1) 碳当量CE 根据钢材化学成分与焊接热影响区淬硬性的关系，把钢中合金元素(包括碳)的含量，按其作用换算成碳的相当含量(以碳的作用系数为1，作为粗略地评定钢材的冷裂倾向的一种参考指标。有各种碳当量计算的经验公式； 1) 国际焊接学会(11W)推荐的公式（略） 此式适用于中高强度非调质高强度钢。当CEAws<0．45％时，厚度在25mm以内的钢板焊接时不预热，也不裂。 2) 美国焊接学会(AWS)提出的公式（略） 此式适用于低碳钢和低合金高强度钢，其化学成分范围(质量分数)：C<0.6％，Mn<1．6％，Ni<3．3％，O<1．O％，Mo<0．6％，Cu—0.5％～1.0％，P—0.05％—0.15％。一般认为板厚在25mm以内CEAws<0．4％，可不预热，焊接也不裂。 3) 日本JIS及WES推荐的公式（略） 此式适用于强度σ=500—1 000MPa级低碳调质低合金钢其化学成分范围(质量分数)c<0.2%，Si<0.55％，Mn<1.5％，Cn<0.5％，Ni<2.5％，Cr<1.15％，Mo<0．7％，V<0．1％，B<0.006％，认为CEwes<0．46％可不预热，焊接也不裂。 (2)临界冷却时间C 前面第3章第3．3．3节曾提出在热影响区熔合线附近从A，冷至500℃开始出现铁索体组织的临界时间C可以作为焊接热影响区冷裂倾向的判据，即： t8/5 16 2．与接头含氢量有关的判据 延迟裂纹与接头中的含氢量关系极大。高强度钢焊接接头中的含氢量越多，则裂纹倾向越大。当由于氢的扩散、聚集，使接头中局部地区的含氢量达到某一数值而产生裂纹时，此含氢量即为产生冷裂纹的临界含氢量[H]cr。 临界含氢量[n)c，与钢的化学成分、刚性、预热温度以及接头的冷却条件等有关，图2—4—18是钢的碳当量与临界含氢量的关系。临界含氢量随着钢种碳当量提高而减小。 当实际热影响区的含氢量[H)大于或等于LH，。时，就可能产生冲裂纹。 3．与接头拘束度有关的判据 （1)临界拘束皮度Rcr 对接接头的拘束度Ab随板厚σ增加而增大，随拘束距离L的增大而减小。当拘束度增大到某一数值时，接头出现裂纹，此时的值称临界拘束魔Rcf。焊接接头的临界拘束皮Rc值越大，说明该接头的冷裂敏感性越小。如果实际结构的拘束度为R，则不产生冷裂纹的条件为： 图 2-4-18 碳当量与临界含量的关系 表2-4-7 为几种结构钢的临界拘束度（RRC）试验结果，从表中看出 表2-4-7 集中结构钢的临界拘束度（RRC试验） 钢种 CE(%) Pcm(%) Rcr/N.mm-2 低碳钢 0.35 ----- 11400--14000 HT50 0.37 0.210 10000--11000 HT60 0.38 0.214 8460---9400 HT70 0.68 0.343 7000--7600 随着钢种强度级别提高，其临界拘束度降低，产生冷裂纹的倾向大。 (2)临界拘束应力， 焊接接头冷却过程中开始产生冷裂纹的拘束应力称临界拘束应力ol+它可以采用各种冲裂纹试验方法(如TRC，RRC和插销试验等)定量地测定出来。也可用经验公式进行计算，见本章4．4．2节(有关临界断裂应力计算)公式。 焊接接头实际的拘束应力δ可通过实验或核它与拘束度\"的关系来确定，即： δ>mR m为转换系数，它与钢材的热物理性能、接头结构特点、工艺条件有关，对于低合金高强度钢焊条电弧焊时，m=(3-5)x10-2．当δcr>δ时不裂。 4．综合性判据 冷裂纹的产生实际上是钢材的化学成分、接头的扩散氢含量及接头拘束度三方面的因素综合作用的结果。前面所述，通过插销试验得出临界断裂应力，即属于综合性判据。这里介绍另一种综合性判据。 日本伊膝等人对强度δb=500～1000HPMPA的钢种进行大量斜Y形坡口裂纹试验，建立了这三方面与棍部裂纹敏感性的关系式，即： 如果某钢种产生冷裂纹的敏感指数为Pcr则可作为冷裂倾向判据。即Pc( 或Pw)< Pcr不裂。 17 防止冷裂纹的措施 主要是对影响冷裂纹的三大要素进行控制，如改善接头组织、消除一切氢的来源和尽可能降低焊接应力。常用措施主要是控制母材的化学成分，合理选用焊接材料和严格控制焊接工艺，必要时采用焊后热处理等。 1 控制母材的化学成分 从设计上首先应选用抗冷裂性能好的钢材，把好进料关。尽量选择碳当量CE或冷裂纹敏感系数Pcm小的钢材，因为钢种的CE或Pcm越高，淬硬倾向越大，产生冷裂纹的可能性越大。碳是对冷裂纹倾向影响最大的元素，所以近年来各国都在致力于发展低碳、多元合金化的新钢种。如开发一些无裂纹钢(CF钢)，这些钢具有良好的焊接性，对中、厚板的焊接也无需预热。 2．合理选择和使用焊接材料 主要目的是减少氢的来源和改善焊缝金属的塑性和韧性． (1)选用低氢和超低氧焊接材料 碱性焊条每百克熔敷金属中的扩散氢含量仅几毫升，而酸性焊条可高达几十毫升，所以碱性焊条的抗冷裂纹性能大大忧于酸性焊条。对于重要的低合金高强度钢结构的焊接，原则上都应选用碱性焊条。 表 2-4-8 实际结构焊接接头拘束度[6] 国际标准IS03690--1977附录1-1983(E)中把焊条按扩散氢含量划分为控氢焊条和不控氢焊条两大类，控氢焊条又分成中氢、低氢和极低氢三种，见表2-4-9。 我国对碳钢和低合金钢用焊条的熔敷金属扩散氢含量已作出规定，见表2-4-10。生产焊条的厂家出产的焊条都应符古此标准的定，含量越低越好。对于重要的焊接结构，尽量选用扩散氢含量小于2mL／100g的超低氢焊条． (2) 严格烘干焊条或焊剂 焊条和焊剂要妥加保管，不能受潮。焊前必须严格烘干，使用碱性焊条更应如此。随着烘干温度升高，焊条扩散氢含量明显下降，见图2—6—19。 18 图 2-4-19 焊条烘干温度与扩散氢含量的关系 表2-4-9 按国际标准对焊条扩散氢含量分类[38] 表2-4-10 焊条药皮含水量与熔敷金属扩散氢含量国家标准的规定 通常加热到400℃左右扩散氢己接近最低点。为了防止温度过高引起药皮变质。一般低氢焊条在350℃，烘干2h，超低氢焊条在400℃烘干2h比较合适． 在现场使用经烘干的焊条温度内，随用随取，以防吸潮。 (3) 选用低匹配焊条 选择强度级别比母材略低的焊条有利于防止冷裂纹，因强度较低的焊缝本身冷裂倾向小，而且由于它较易塑性变形，从而降低了接头的拘束应力，使焊趾、焊根等部垃的应力集中效应相对减小，改善了热影响区的冷裂倾向。按日本在HT80钢厚壁承压水管焊接件的制造和应用中，认为焊缝强度为母材强度的0．82时，可以达到等强度要求。笔者在uQl30+Q163高强度钢焊接时采用低匹配(500MPa级)焊材焊接，也避免 19 了冷裂，而接头强度已接近QJ63(σ=800MPa)水平。 此外，还可采用“软层焊桉”的方洼去制造一些高强废钢的球形容器和反应堆外壳．即用抗裂性能好的焊条作底层，内层采用与母材等强度的焊条，而表层2～6mm采用稍低于母材的焊条，这样可增加焊缝金属的塑性储备，降低焊接接头的拘束应力，从而提高其抗裂性能． （4) 选用奥氏体焊条 实践证明，采用奥氏体焊条焊接淬硬倾向较大的低、中合金高强度钢能很好地避免冷裂纹。因为奥氏体焊缝可以溶解较多的氢，同时奥氏体的塑性好，可以减小接头的拘束应力。但必须注意奥氏体焊缝强度低，对承受主应力的焊缝。只有在接头强度允许的情况下才能使用；在使用时要采用小的焊接电流，使熔合比减小。如果焊接电流大，熔合比的增大将使焊缝边界过渡层的cr、N6稀释，在过渡层中可能出现淬硬的马氏体组织，而增大冷裂倾向。使用奥氏体焊条焊接高强毒钢时，仍然要含氢量。否则，当焊缝与近缝区氢的含量变化大时，仍会通过熔合线向近缝区扩散，导致冷裂纹出现。 (5) 提高焊缝金属韧性 通过焊接材料在焊缝中增加某些微量合金元素，如钦、铌、钼、钒、硼、碎、稀土等来韧化焊缝，也能减小冷裂纹倾向。因为在拘束应力作用下，利用焊缝足够的塑性储备，可以减轻热影响区的负但，从而提高整个接头的抗裂性． 3，正确制订焊接工艺 包括合理选定焊接热输入、预热及层间温度、焊后热处理和正确的施焊顺序等，目的在于改善热影响区和焊缝组织，促使氢的逸出以及减少焊接拘束应力。 (1) 严格控制焊接热输入 高强度钢对焊接热输入较为敏感。热输入取得过大，会使热影响区奥氏体晶粒粗化，接头韧性下降，降低其抗裂性能，热输入取得过小，则冷却速度大，易淬硬而增大其冷裂倾向。合理的作法应当是在充分保证焊接接头韧性的前提下，适当加大焊接热输入。这样可以增大冷却时间，减小热影响区的淬硬倾向和有利于氢的扩散逸出，达到防止冷裂纹的产生。对每种钢经工艺试验或评定合格的焊接热输入，都应严格执行，不能随意变动。 （2) 合理选择预热温度 预热是防止冷裂纹的有效措施。预热的主要目的是为了增大热循环的低温参数Tmn使之有利于氢的充分扩散逸出。预热温度的选择须视施焊环境温度、钢材强度等级、焊件厚度或坡口形式、焊缝合属中扩散氢含量等因素而定。有许多确定预热温度的方法，下面介绍其中几种： 1) 根据钢材碳当量和板厚确定预热温度，见图2-4~20和表2-4-11．碳当量桉美国焊接学会(AWS)提出的公式确定(4 3)。图中按碳当量和板厚大致划分为焊接性不同的四个等级．然后在表中规定其预热温度及其他工艺条件。 2) 根据碳当量与钢材强度等级确定预热温度，见表2-4-12．表中碳当量是按日本WES推荐的公式(见4．4．3)确定。 表2-4-11 不同焊接性登记的钢材应采用的施工条件[45] 20 图2-4-20 施焊条件与碳当量 表2-4-12 按钢材强度登记与碳当量确定预热温度 钢材强度等级/Mpa 碳当量 Cewes(%) 预热温度/oc 500 0.46 不预热 600 0.52 25 oc 700 0.52 100 oc 800 0.62 150 oc 3) 按化学成分、板厚和扩散氢含量确定的预热温度 对于大型焊接结构，采用整体预热有困难，常采用局部预热。通常是在焊缝两侧各100~200mm范围内进行。局部预热温度不宜过高，否则要产生附加应力。最量好采用履带式电热器或火焰加热进行局部预热。 预热温度基本确定之后，尚须根据下列情况作适当调整：①当施焊环境温度较低时，如-10℃，预热温度应适当提高：②采用低氢的焊接方法时，如C02气体保护焊或氩弧焊等，其预热温度可适当降低；②采用低匹配的焊接材料焊接时，也可以降低预热温度；④坡口根部所造成的应力集中越显著时，其预热温度就应适当提高：⑤如焊后采取紧急后热（见后所述)，也可以适当降低预热温度． 注意，预热对防止冷裂纹有效，但毕竟是一种消极措施，更不是预热温度越高越好。预热温度过高不仅恶化工人劳动条件，而且浪费能源；如果是局部预热，还会引起附加应力，反而促使冷裂纹的产生。所以预热温度的确定要慎重。 (3) 紧急后热 因冷裂纹存在潜伏期，一般在焊后一段时间后才产生。所以，如果在裂纹产生之前能及时进行加热处理，即所谓紧急后热，也能达到防止冷裂纹的目的。紧急后热工艺的关健在于及时，一定要在热影响区冷却到产生冷裂纹的上限温度（一般在100℃左右）之前迅速加热，加热的温度也应高于100℃，并且需保温一定时间。 后热的作用是使扩散氢在温度Tu．以上便能充分扩散逸出。若焊后间隔时间较长，裂纹已经产生才后热就失去意义．选用合适的后热温度，可以适当降低角热温度或代替某些重大焊件的中间热处理，达到改善劳动条件等目的。例如HTS0高强度钢由于采用后热(200℃，1h)可以降低预热温度近100℃。后热不仅消氢，也能韧化热影响区和焊缝组织，特别对于一些淬硬颅向较大的中碳谓质钢，效果更明显。 钢的碳当量越高，后热所需温度也越高。则所需后热时间就越短。 (4) 充分利用多层焊的有利影响 多层焊时，后层对前层有消氢和改善热影响区组织的作用，前层焊道的余热又相当于对后层焊道进行了预热。因此，多层焊时的预热温度可比单层焊时适当降低，要使多层焊发挥消氢作用关键在于控制层间温度不能低于预热温度，因此，条件允许，应尽量采用短段多层焊，使每一焊道的间隔时间不宜过长。但也不宜过短，因层间温度过高，又会引起接头过热脆化。 4．加强工艺管理 许多焊接裂纹事故并不是由于母材或焊材选择不当或结构设计不合理，更多的是由于施工质量差所造成。因此要防止冷裂纹，在施工中应注意： 1) 彻底清理焊接坡口 焊前对焊接坡口及其两侧约10mm的范围应用砂轮等工具仔细清理，去除锈迹、油污和水分等。并防止己清理过的坡口被再次污染。 2) 保证焊条或焊剂的烘干 未经烘干的焊条或焊剂不得使用。若条件允许，每位焊工都配备焊条保温箱，保证用前焊条处于干燥状态。 3) 提高装配质量 避免出现过大错边或过大的装配间隙，以免造成未焊透、夹渣或焊缝成形不良等缺陷；尽量不使用夹具进行强制装配，以免造成过大的装配应力和拘束应力，这些都会增加冷裂纹倾向． 4) 保证焊接质量 对于重要焊接结构，如压力容器等，严格焊工持证上岗制度，一定按工艺规程操作，防止发生气孔、夹渣、未焊遗，咬边等工艺缺陷，这些缺陷构成局部应力集中，成为氢的富集场所，从而增加了冷裂纹倾向。 5) 注意施工环境 避免在阴雨潮湿天气中施工，冬天在室外焊接时，要有防风雪措施，以免焊缝过快的冷却。 5．层状裂纹 层状撕裂的特征与危害 21 当焊接大型厚壁结构时，如果在钢板厚度方向受到较大的拉伸应力，就可能在钢板内部出现沿钢板轧制方向发展的具有阶梯状的裂纹，这种裂纹称层状撕裂。 层状撕列常出现在T形接头、角接头和十字接头中，见图2—4—22。对接接头很少出现。但当在焊趾和焊根处由于冷裂纹的诱导也会出现层状撕裂，见图2-4-22d。 a） b) c) d) a) 焊根处层状撕裂， b) 、c)焊道下层状撕裂，d)焊趾处层状撕裂 图2-4-22 层状撕裂示意图 层状撕裂不发生在焊缝上，只产生于热影响区或母材金属的内部，一般在钢表面上难以发现，由焊趾或焊根冷裂纹诱发的层状撕裂，有可能在这些部位显露于金属表面。从焊接接头断面上可以看出，层状撕裂和其他裂纹的明显区别是呈阶梯状形态，裂纹是由基本平行轧制表面的平台和大体垂直于平台的剪切壁两部分组成。 层状撕裂与钢种强度级别无关，主要与钢中夹杂物的数量及其分布状态有关，在撕裂平台上常发现不同种类的非金属夹杂物。当沿钢的轧制方向有较多的片状MnS时，层状撕裂才以阶梯状形态出现。如果是以硅酸盐夹杂为主，则常呈直线状。 层状撕裂之所以危险在于它的隐蔽性，外观上没有任何迹象，现有的无损检查，手段难以发现。即使发现了，修复起来也相当困难，且成本很高。更为严重的是，发生层状撕裂的结构多为大型厚壁的重要结构，如海洋采油平台、核反应堆压力容器，潜艇外壳等。这些结构因层状撕裂而造成的事故是灾难性的。因此，须在设计选材和施焊工艺中加以预防。 22 图2-4-21 避免冷裂纹的后热温度及时间(焊前预热130℃) 焊 条 电 弧 焊 概述： 定义与工作原理 焊条电弧焊是药皮焊条手工电弧焊的简称，是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。 它利用焊条与工件之间燃烧的电弧热熔化焊条端部和工件的局部，在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴经弧柱过渡到工件已经局部熔化的金属中，并与之融合一起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。焊接过程中，焊条芯是焊接电弧的一个极，并作为填充金属熔化后就成为焊缝的组成部分，焊条的药皮经电弧高温分解和熔化而生成气体和熔渣，对金属熔滴和熔池起防止大气污染的保护作用和冶金反应作用；某些药皮加入金属粉末为焊缝提供附加的填充金属。 电弧中心的温度在5 000℃以上，电弧电压在16~40V范围，焊接电流在20~500A之间。下图 3-2-2是电弧区的详图。 工艺特点 1)焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好，不受场地和焊接位置的，在焊条能达到的地方一般都能施焊，这些都是被广泛应用的重要原因。 图 3-2-2 焊接电弧区 2)可焊金属材料广乏，除难熔或极易氧化的金属外，大部分工业用的金属均能焊接； 3)待焊接头装配要求较低，但对焊工操作技术要求高，焊接质量在一定程度上取决于焊工的操作水平。 4)劳动条件差，熔敷速度慢，生产率低。因所用焊条尺寸一般已固定，其直径在l. 6—5mm范围，长度在200~450mm之间，焊接电流一般在500A以下。每焊完一根焊条，必须更换焊条，井残留下一截焊条头，而未被充分利用，焊后还须清渣等，故生产率低． 23 弧焊电源 焊条电弧焊用的弧焊电源是一台额定电流在500A以下的具有下降外特性的弧焊电源，它既可是普通交流电的，如弧焊变压器；也可是直流电的，如弧焊整流器、弧焊逆变器等。特殊情况下也可使用矩形波交流弧焊电源和脉冲弧焊电源． 如何选用焊条电弧焊电源，可参考有关书籍介绍，在具体选用时还须考虑如下因素： 1． 对电流种类的选择 1)电压降 交流电在焊接电缆中电压降较小，若焊接在远离电源处进行，宜选用交流电。但要注意，传导交流电的电缆不应盘绕。否则产生感应电流而减少电流输出。 2)小电流 使用小直径焊条和低的焊接电流时，直流电具有较好的操作性能，它易引弧和稳弧，故宜选用直流电。因此，薄板焊接用直流电比交流电更合适。 3)电弧长度 需要采用短弧焊工艺时，(如用碱性焊条施焊时)，因电弧电压低，用直流比交流电容易实现。 4)电弧偏吹 用交流电焊接很少引起电弧偏吹，因磁场每秒钟100次不断地变换极性。用直流电焊接钢材时，若电弧周围的磁场不平衡，就可能出现电弧偏吹。电弧偏吹能造成焊接缺陷。 5)焊接位置 进行立焊和仰焊时，常用较低的焊接电流，用直流电焊接略优于交流电。若用交流电，则须使用可以进到全位置焊接的电焊条。 6)焊条 各类焊条均可用直流电焊接，在药皮中含有稳弧剂的焊条才可用交流电焊接，有极性要求的焊条，必须采用直流电焊接，接法为反接。 2．对外特性的选择 焊条电弧焊时，焊工很难保持弧长恒定。因此，具有恒压(平)外特性的弧焊电源不适用。而应选用恒流(或陡降)外特性弧焊电源，因为在恒流电源中，弧长发生变化时，电流只产生很小的变化。当用于焊接非平焊位置的焊缝或装配间隙大小不均的接头根部焊道时，宜采用具有较为缓降外特性的弧焊电源。这样，焊工可以利用弧长变化在特定的范围内调整焊接电流，以控制焊缝成形。如果为了提高引弧性能和电弧熔透能力，而须增加焊接短路电流时，可以选用更为理想的恒流加外拖的外特性。 焊条电弧焊电源要具有一定的空载电压是为了易于引弧，一般在0—100V之间。引燃后的电弧电压(即工作电压)在16~40V之间。该电压由电弧长度和所用焊条类型决定。 焊条电弧焊接工艺 焊前准备 1．焊条烘干 焊前对焊条烘干的目的是去除受潮焊条中的水分，减少熔池和焊缝中的氢，以防止产生气孔和冷裂纹。不同药皮类型的焊条，其烘干工艺不同。具体遵照焊条产品使用说明书中指定的工艺进行。 2．焊前清理 是指焊前对接头坡口及其附近(约20mm内)的表面被油、锈、漆和水等污染的清除。用碱性焊条焊接时，清理要求严格和彻底，否则极易产生气孔和延迟裂纹。酸性焊条对锈不很敏感，若锈得较轻，而且对焊缝质量要求不高时，可以不清除。 3．预热 是指焊前对焊件整体或局部进行适当加热的工艺措施，其主要目的是减小接头焊后的冷却速度，避免产生淬硬组织和减小焊接应力与变形。它是防止产生焊接裂纹的有效办法。是否需要预热和预热温度的高低，取决于母材特性、所用的焊条和接头的拘束度。对于刚性不大的低碳钢和强度级别较低的低合金高强度钢的一般结构，一般不需预热。但对刚性大的或焊接性差而容易产生裂纹的结构，焊前需预热。 焊接热导率很高的材料，如铜、铝及其合金，有时需要预热，这样可以减小焊接电流和增加熔深，也有利于焊缝金属与母材熔合。必须指出，预热焊接不仅能源消耗、生产率低，而且劳动条件差。只要可能都应不预热或低温预热焊接。采用低氢型焊条可以降低预热温度，因其抗裂性能好，但焊条的含水量必须很低，只要允许，可按低组配的原则选用焊条，即采用熔敷金属的强度低于母材，而塑性和韧性忧于母材的焊条施焊，这样可以降低预热温度或不预热。 焊接工艺参数 焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量的总称，叫焊接工艺参数。焊条电弧焊的工艺参数包括：焊条直经、焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等。过去又称焊接规范。 1． 电流种类 焊条电弧焊既可用交流电也可用直流电，用直流电焊接的最大特点是电强稳定、柔顺、飞溅少，容易 24 获得优质焊缝。此外直流电弧有极性和明显磁偏吹现象。因此，在下列情况常采用直流电进行焊条电弧焊： 1)使用低氢钠型焊条时弧性差： 2)薄板焊接时，因用的焊接电流小，电弧不稳： 3)立焊、仰焊及短弧焊，而又没有适于全位置焊接的焊条时： 4)有极性要求时，如为了加大焊条熔化速废用正接(工件接正极);为了加大熔深用反(工件楼负极)需要减熔深则用正接：使甩碱性焊条时，为了焊桂电弧稳定和减少气孔，要求用直流反接等。 用交流电作焊条电弧焊电弧稳定性差，特别是在小电流焊接时对焊工操作技术要求高，但交流电焊接有两大优点：一是电源成本低，二是电弧磁偏吹不明显。因此，除上述的特殊情况外，一般都选用交流电作焊条电弧焊，特别是用铁粉焊条在平焊位置焊接可选较大的焊条直径，较高的焊接电流，以提高生产率。 2. 焊条直径 焊条直径大小对焊接质量和生产率影响很大。通常是在保证焊接质量前提下，尽可能选用大直径焊条以提高生产率。如果从保证焊接质量来选焊条直径时，则须综合考虑：焊件厚度、接头形式、焊接位置、焊接层次和允许的线能量等因素． 厚焊件可以采用大直径焊条及相应大的焊接电流，这样有助于焊缝金属在接头中完全熔合和适当的熔深，其熔敷速度也高于小直径焊条，表3-2-8是按板厚来选用焊条直径。 表3-2-8 焊条直径的选择 板厚/mm 焊条直径 ≤4 不超过焊条厚度 4-12 3.2-4 >12 ≥4 带斜坡口需多层焊的接头，第一层焊缝应选用小直径焊条，这样，在接头根部容易操作，有利于控制熔缝和焊波形状，以后各层可用大直径焊条以加大熔深和提高熔敷率，可达到快速填满坡口。 在横焊、立焊和仰焊等位置焊接时，由于重力作用，熔化金属易从接头中流出，应选用小直径焊条，因为小的焊接熔池，便于控制。在“船形”位置上焊接角焊缝时，焊条直径不应大于角焊缝的尺寸。对某些金属材料要求严格控制焊接线能量时，只能选用小直径的焊条。 3，焊接电流 焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，它直接影响焊接质量和生产率。总的原则是在保证焊接质量的前提下．尽量用较大的焊接电流以提高焊接生产率。但是，要避免如下情况： 1)焊接电流过大，焊条后部发红，药皮失效或崩落，保护效果变差，造成气孔和飞溅，出现焊缝咬边，烧穿等缺陷。此外，还使接头热影响区晶粒粗大，接头的韧性下降。 2)焊接电流过小，则电弧不稳，易造成未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。 确定焊条电弧焊焊接电流大小要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置、母材性质和施焊环境等因素。其中最主要的是焊条直径和焊接位置。有三种方法可确定焊接电流： ① 经验公式 一般碳钢焊接结构是根据焊条直径按下式来确定焊接电流． I=kd 式中 I----焊接电流(A)； d----焊条(即焊芯)直径(mm)： k----经验系数，可按下表确定： 焊条直径/mm k φ1.6 20-25 φ2-φ2.5 25-30 φ3.2 30-40 φ4-φ6 40-50 根据上面经验公式计算出的焊接电流，只是大概的参考数值，在实际使用时还应根据具体情况灵活掌握。例如板厚较大时，或T形接头和搭接接头时，施焊环境温度低时，均因导热快，焊接电流必须大一些；立焊、横焊和仰焊时，为了防止熔化金属从焙池中流淌，需减小熔合面积以便于控制焊缝成彤，须采用较小一些的焊接电流，一般比平焊位置小10％～20％。焊接不锈钢，使用不锈焊条时，为了减小晶间腐蚀，以及减少焊条发红，焊接电流应小一些。 ②查焊接工艺参数表 根据本厂长期生产积累的经验总结出实用的表格，从表中根据焊接位置，板厚和焊条直径等直接查出焊接电流。 ③由焊接工艺试验确定 对于普通结构，利用经验公式或查表确定焊接电流一般已足够。但是对于某些金属材料如合金钢焊接或重要的焊接结构如锅炉压窖器的焊接等，焊接电流必须通过试验加以确定。对 25 热输入敏感的金属材料，必须根据试验得出的许用热输入来确定焊接电流范围。总之，重要金属结构必须按焊接工艺评定合格后的工艺来确定焊接电流。 4. 电弧长度 焊条电弧焊中电弧电压不是焊接工艺的重要参数，一般不须确定。但是电弧电压是由电弧长度来决定，电弧长则电弧电压高，反之则低． 电弧长度是焊条芯的熔化端到焊接熔池表面的距离。它的长短控制主要决定于焊工的知识、经验、视力和手工技巧。在焊接过程中，电弧长短直接影响着焊缝的质量和成形。如果电弧太长，电弧漂摆，燃烧不稳定、飞溅增加、熔滴减小、熔宽加大。熔敷速度下降，而且外部空气易侵入，造成气孔和焊缝金属被氧或氢的污染，焊缝质量下降。若弧长太短，熔滴过渡时可能经常发生短路，操作困难。正常的弧长是小于或等于焊条直径，即所谓短弧焊。超过焊条直径的弧长为长弧焊，在使用酸性焊条时，为了预热待焊部位或降低熔池的温度和加大熔宽，有时将电弧稍为拉长进行焊接。碱性低氢型焊条，应用短弧焊以减少气孔等缺陷． 5．焊接层数 厚扳焊接常是开坡口采用多层焊或多层多道焊，层数增多对提高焊缝的塑性和韧性有利，因为后焊道对前焊道有回火作，使热影响区显微组织变细，尤其对易淬火钢效果明显。但随着层数增多，生产效率下降，往往焊接变形也随之增加。层敷过少，每层焊缝厚度过大，接头易过热引起晶粒粗化，反而不利。一般每层厚度以不大于4—5mm为好。 焊条电弧焊操作技术 在各类焊工培训教材或焊工手册中对焊条电流焊操作技术都有详尽介绍，这里简述其要点． 1．引弧、运条和收弧 (1)引弧 是将焊条端部在靠近开始焊接的部位引燃电弧。常用划擦法和轻击法引燃． 划擦法是将焊条端在焊件表面划一下即可，相似于划火柴的动作。划擦必须在坡口内进行，引弧点最好选在离焊缝起点10mm左右的待焊部位上，引燃后立即提起(弧长约等于焊条直径)并移至焊缝的起点，再沿焊接方向进行正常焊接，焊接经过原来引燃点面重熔，从而消除该点可能残留下的弧疤或球滴状焊缝金属。 轻击法是使焊条垂直于焊件上的起弧点，端部与起弧点轻轻碰击并立即提起。引燃后的操作方法同上述划擦祛。碰击力不宜过猛，否则造成药皮成块脱落，导致电弧不稳，影响焊接质量． 焊接过程中电弧一旦熄灭，须再引弧。再引弧最好在焊条端部冷却之前立即再次触击焊件，这样有利于再引燃，因为热的药皮往往成为导电体，特别是含大量金属粉末的焊条。再引弧的引弧点应在弧坑上或紧靠弧坑的待焊部位．更换焊条也须再引弧，起孤点应选在前段焊缝弧坑上或它的前方，引燃后把电弧移回填满弧坑后再继续向前焊接。 不许在非焊部位引弧，否则将在引弧处留下坑疤、焊瘤或龟裂等缺陷。 (2)运条 焊接时，通过正确运条可以控制焊接熔池的形状和尺寸，从而获得良好的熔合和焊缝成形。运条过程有三个基本动作，即前进动作、横摆动作和送进动作。 1)前进动作 是使焊条端沿焊缝轴线方向向前直线移动的动作，它的快慢代表着焊接速度，能影响着焊接热输入和焊缝金属的横截面积。 2)横摆动作 是使焊条端在垂直前进方向上作横向撂动，摆动的方式、幅度和快慢直接影响焊缝的宽度和熔深，以及坡口两侧的熔合情况。 3)送进动作 是使焊条沿自身轴线向熔池不断送进的动作。若焊条送进速度和它的熔化速度相同，则强长稳定：若送进速度慢于熔化速度，则弧长变长，使熔深变浅，熔宽增加、电弧漂动不稳，保护效果差，飞溅大等。故一般情况下宜使送进速度等于或略大于熔池速度、让弧长等于或小于焊条直径下焊接。 熟练焊工能够根据焊接接头形式，焊缝位置、焊件厚度、焊条直径和焊接电流等情况，以及在焊接过程中根据熔池形状和大小的变化，不断变更和协调这三个动作，把熔池控制在所需的形状和尺寸范围之内。 表3—2—10列出常用的运条方式及其运用范围． (3)收弧 焊接结束时，若立即断弧则在焊缝终端形成弧坑，使该处焊缝工作截面减少，从而降低接头强度，导致产生弧坑裂纹，还引起应力集中。因此，必须是填满弧坑后收弧，常用的收强方法有： 1)划圈收弧法 当电弧移至焊缝终端时，焊条端部作圆圈运动，直至填满弧坑后再拉断电弧，此法适于厚板焊接． 2)回焊收弛法 当电弧移至焊缝终端处稍停，且改变焊条角度回焊一小段，然后拉断电弧，此法适用 26 于碱性焊条焊接。 3)反复熄弧再引弧法 电弧在焊缝终端作多次熄弧和再引弧，直至弧坑填满为止，适用于大电流或薄板焊接的场合。 2．各种焊接位置操作技术 无论在何种焊接位置施焊，最关键的是能控制住焊接熔池的形状和大小。熔池形状和尺寸主要与熔池温度分布有关，而熔池的温度分布又直接受电孤的热量输入影响。因此，通过调整焊条的倾斜角度以及前述三个运条基本动作的相互配合，就可以调整熔池的温度分布，从而达到控制熔池形状和大小的目的。 图3-2-10 立焊时焊条角度 a) b) c) a)对接接头对缝立焊b)工形接头角焊 a)直线跳弧 b)月牙形跳弧 c)锯齿形跳弧 27 (1)平焊 1)基本特点 焊缝处于水平位置，焊接时，熔滴主要靠自重自然过渡。操作容易，便于观察，可以使用较大直径焊条和较高的焊接电流，生产率高，容易获得优质焊缝。因此，应尽可能使焊件处在平焊位置焊接。 2)操作要领见表3—2—11。 28 图3-2-12 开坡口对接立焊 a)正面第一层焊 b)第二层以外焊接 29 (2)立焊 1)基本特点 立焊是对在垂直平面上垂直方向的焊缝的焊接。立焊时，由于熔渣和熔化金属受重力作用容易下淌，使焊缝成形困难。有两种立焊方式，一种是由下而上施焊，即立向上焊法，是生产中应用最广的操作方法，因为易掌握焊透情况。另一种是由上向下施焊，即立向下焊法，此法要求有专用的立向下焊的焊条施焊才能保证成形。这里介绍立向上焊。 2)操作要点 为了防止熔化金属流淌： ①确定好焊条的角度。对接接头立焊时，焊条与焊件的角度，左右方向各90°，指向上与焊缝轴线成60°-80°；T形接头角焊缝立焊时，焊条与两扳之间各为45°，指向上与焊缝轴线成60°一90°，见图3-2-10。 ②用较小直径的焊条和较小的焊接电流，大约比一般平焊小10％～15％，以减小熔滴体积，使之少受重力的影响，有利于熔滴过渡。 ③采用短弧焊，缩短熔滴过渡到熔池的距离，以形成短路过渡。 ④根据接头形式、坡口特点和熔池温度的情况、灵活运用运条方法，此外，充分利用焊接过程引起气体吹力、电磁力和表面张力等促进熔滴顺利过渡。 a．不开坡口对接接头立焊 常用于薄板焊接。除采取上述措施外，可以适当采用跳弧法、灭弧法或摆动幅度较小的锯齿形法及月牙形法运条。 跳弧法(见图3-2-11)是熔滴脱离焊条末端过渡到熔池后，立即将电弧向焊接方向提起，使熔化金属有凝固机会，随后即把电弧拉回熔池，当新的熔滴过渡到熔池后，再提起电弧。为了不使空气侵入熔池，电弧移开熔池的距离尽可能短，且跳弧的最大弧长不超过6mm。直线跳弧法是焊条只沿间隙不作任何横向摆动，直线向上跳弧施焊，见图3-2-11a．月牙形跳弧法或锯齿形跳弧法是在作月牙形或锯齿形摆动的基础上作跳弧焊的方法(见图3—2—11b，c) 。 灭弧法是当熔滴从焊条末端过渡到熔池后，立即将电弧熄灭，使熔池金属有瞬时凝固机会，随后重新在弧坑引燃电弧，按此交错地进行．灭弧时间长短以不产生烧穿和焊瘤来灵活掌握。灭弧法多用于焊缝收尾时的焊法。 焊接反面封底焊缝时，由于间隙较小，可以适当增大焊接电流以获较大熔深。 b．开坡口对接接头立焊 钢板厚度大于6mm时，采用开坡口多层焊，层数由板厚决定，焊正面第一层是关键，应用3.2mm焊条。运条方法，厚板可用小三角形运条法在每个转角处稍作停留；中等厚板或稍薄的板，采用小月牙形或跳弧运条法(图3—2—12)。最好的焊缝成形是两侧熔台，焊缝表面较平坦，且焊后要彻底清渣，否则焊第二层时易未焊透或产生夹渣等缺陷．焊第二层以上的焊缝宜用锯齿形运条法，焊条直径不大于4mm。最后一层运条速度要均匀一致，电弧在两侧要短且稍微停留。 c． T形接头立焊 最容易产生根部末焊透和焊缝两侧咬边，因此，施焊时注意焊条角度(见图3—2-10)和运条方法，图3—2—13为常用的几种运条方法，电弧尽可能短，摆幅不大于所要求的焊脚尺寸，摆至两侧时稍为停留以防止咬边和未熔合。 30 图3-2-13 T形接头立焊运条法 (3)横焊 焊接在垂直平面上水平方向的焊缝为横焊。焊接时，由于熔化金属受重力作用容易下淌而产生咬边、焊瘤及未焊透等缺陷。因此，应采用短弧焊、小直径焊条、适当焊接电流和运条方法。 1)不开坡口的对接横焊 板厚在3~5mm的不开坡口对接横焊应采取双面焊，正面焊缝宜用3．2mm焊条，其焊条角度见图3-2-14。较薄焊件宜采用直线往返运条，以利用焊条前移机会使熔池获得冷却，不致熔滴下淌和烧穿。较厚焊件用短弧直线形或斜圆圈形运条法，以得到适当的熔深，焊速应稍快而均匀，避免过多地熔化在一点上，以防止形成焊瘤和焊缝上部咬边，封底焊缝用直径为 3．2mm焊条，稍大的焊接电流直线形运条法焊接． 图3-2-14 不开坡对接横焊的焊条角度[112] 2)开坡口的对接横焊 一般采用V形或K形坡口多层悍，坡口主要开在上板上，下板不开坡口或少开坡口，这样有利焊缝成形，见图3-2-15。焊第一层时，焊条直径一般为3 .2mm，间隙小时用直线形运条：间隙大时，用直线往夏形运条；其后各层用直径3．2mm或4mm的焊条，用斜圆圈形运条方法，均用短弧焊。多层横焊的焊道排列顺序见图3—2—16。焊每一道焊缝时，应适当调整焊条角度。 a) b) c) a) b) 图3-2-15对接横焊接头坡口形式[112] 图3-2-16 V形坡口对接横焊 4)仰焊 是焊工仰头向上施焊的水平焊缝。最大的困难是焊接熔池倒悬在焊件下面，熔化金属因自重易下坠，熔滴过渡和焊缝成形困难。为了减小熔池面积，使焊缝容易成形，所用焊条直径和焊接电流均比平焊小。此外，要保持最短的电弧长度，以使熔滴在很短时间过渡到熔池中去，并充分利用焊接时气体吹力、电磁 31 力和流体金属表面张力的有利熔滴过渡的作用，促使焊缝成形良好。熔池宜薄不宜厚，熔池温度过高时，可以抬弧降温。 1)不开坡口的对接仰焊 当焊件厚度为4mm左右，一般不开坡口，用直径为3．2mm焊条，其角度见图3-2-17a，与焊接方向成70°-80°)，其左右位置为90°。用短弧焊，间隙小时用直线形法运条。间隙较大时，用直线往返形运条。 a) b) 图3-2-17 仰焊的焊条角度 a)对接仰焊焊条角度 b)T形接仰焊焊条角度 2)开坡口的对接仰焊 为了焊透，焊件厚度 > 5mm的对接仰焊都要开坡口，其坡口角比平焊坡口大些，以便焊条在坡口内能更自由地摆动和变换位置。焊第一层用直径为3．2mm焊条，用直线形或往复直线形运条法；第二层以后可用月牙形或锯齿形运条，每层熔敷量不宜过多，焊条位置根据每一层焊缝位置作相应调整，以利于熔滴过渡和焊缝成形。 3) T形接头的仰焊 焊脚尺寸在6mm以下宜用单层焊，超过6mm时用多层焊或多层多道焊。层焊时，焊条角度如图3-2-17b所示。焊条直径宜用3．2mm或4mm，用直线或往复直线形运条法。多层焊或多层多道焊时第一层用单层焊，以后各层可用斜环形或斜三角形运条法。 3．单面缝双面成形操作技术[44] 无法进行双面施焊而又要求焊透的接头焊接，须采用单面焊双面成形的操作技术。此种技术只适于具有单面V或U形坡口多层焊的焊件上，要求焊后正反面均具有良好的内在和外观质量。 成败的关键在于如何保证第一层焊透且背面成形良好，以后各层和前述多层或多层多道焊焊法相同。焊工在生产中创造出许多操作技术，如灭弧焊法和连弧焊法等，这些操作方法的共同特点是： ①焊接过程中在熔池前沿均须形成熔孔。它是保证焊透的关键，熔孔必须略大于接头根部间隙且左右对称，一般在坡口根部两侧各熔化1.5mm左右(见图3-2-18)。 ②熔孔的形状和尺寸沿缝须均匀一致。熔孔大小对焊缝背面成形影响很大．若不出现熔孔或熔孔过小．则可能产生根部未熔合或未焊透、背面成形不良等缺陷：或熔孔过大，则背面焊道余高过高或产生焊瘤。要控制熔孔大小必须严格控制根部间隙、焊接电流、焊条角度、运条的方法与焊接速度． 图3-2-18 弧焊过程中的熔孔 以连弧焊为例介绍操作要点： 引弧后用短弧在起弧处加热，待接头根部即将熔化时，作一击穿动作，即把焊条往根部下送，待听到“噗”的声音，表示熔孔形成，迅速将焊条移到任一坡口处， 以一定焊条角度使该坡口根部熔化约1 5mm左右，然后将焊条提起1—2mm以小距离锯齿形作横向摆动，熔化另一侧坡口根部(约熔化1．5mm左右)，边交替熔化边向前移动，为使熔孔形状和大小始终一致，使焊条中心对准熔池前沿与母材交界处，让每个新熔池与前一个熔池相对叠，见图3-2-19。 4．薄板对接焊操作技术 (1 )特点 厚度 2mm的钢板焊条电弧焊属薄板焊，其最大困难是易烧穿、焊缝成形不良和变形难控制。对接焊比T形接和接合搭接操作。焊条用Φ2.o～Φ3.2mm，间距适当小些、焊缝呈点状，焊点间距80—l00mm，板愈薄间距愈短。对缝两端定位焊缝约长l0mm左右。 32 a) b) c) d) a) 平焊 b)立焊 c)横焊 d)仰焊 图3-2-19 单面焊双面成形操作技术[44] (3)焊接 用与定位焊一样的小直径焊条施焊。焊接电流可比焊条使用说明书规定的大些，但焊接速度高些以获得小尺寸熔池。采用短弧焊，快速直线形运条，不作横向摆动。若有可能把焊件一头垫高，呈15°-20°，作下坡焊，可提高焊接速度和减小熔深。对防止薄板焊接时烧穿和减小变形有利。还可以采用灭弧焊法，即当熔池温度高，快要烧穿时，立即灭强待温度降低再引弧焊接：亦可直线前后往复焊，向前时将电弧稍提高—些。 若条件允许最好在立焊位置作立向下焊，使用立向下焊的专用焊条，这样熔深浅，焊速高、操作简便、不易烧穿。 后热与焊后热处理 1．后热 焊接后立即对焊件的全部(或局部)进行加热或保温，使其缓冲的工艺措施称后热。后热的主要目的是使扩散氢从焊缝中逸出，从而防止产生氢致裂纹。 对冷裂倾向较大的低合金高强度钢和大厚度的焊接结构焊接时，为了使其扩散氢从焊缝金属中逸出，降低焊缝和热影响区中的氢含量，防止冷裂，焊后立即将焊件加热到250—350℃温度范围，保温2—6h后空冷。即进行所谓消氢处理。 2．焊后热处理 焊后为了改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，称焊后热处理． 对于易产生脆性破坏和延迟裂纹的重要结构，尺寸稳定性要求很高的结构，有应力腐蚀的结构等部应考虑焊后进行消除应力的热处理。 消除应力热处理一般采用高温回火，是把焊件整体或局部(接头区)均匀地加热到回火温度，保温一定时间(视板厚而定)，然后冷却。回火温度由材料性质决定，碳钢一般在500℃-650℃范围内。对于象锅炉、压力容器等重要结构，有规程规定不必进行消除应力热处理的最大厚度和规定进行热处理的工艺参数，如加热速度、加热温度．保温时间和冷却速度等。 为了改善焊接接头的组织与性能而进行的焊后热处理，须由母材性质决定其热处理方法，例如，对于易淬火的低合金高强度钢和耐热钢，焊后进行高温回火，以获得回火组织；为了细化电渣焊接头的粗晶组 33 织而须进行正火处理；对于奥氏体不锈钢，为了改善其接头的抗晶间腐蚀性能，焊后可进行固熔处理(加热温度1050-1080℃之间．加热后急冷，使铬的碳化物来不及析出，减少贫铬层)；含有Ti、Ni的奥氏体不锈钢，焊后可进行稳定化处理(加热温度850～900℃，保温2～4h后空冷)，使之析出Ti和Ni的碳化物，稳定Cr，从而提高其抗腐蚀性能。 必须指出，消氢处理的加热温度较低，不能起到消除焊接应力作用，但是，当焊后就立即进行消除应力热处理的结构，同时起到消氢作用，故不需另作消氢处理。同理，改善组织性能热处理温度高于消除应力热处理的温度时，在改善性能热处理过程中也起到消除应力的作用。 此外，某些含有Cr、Mo、V、No、Ca等元素的珠光体耐热钢，消除焊接应力热处理时，可能产生消除应力裂纹，即再热裂纹，须引起注意。 埋 弧 焊 优缺点 埋弧焊是在自动或半自动下完成焊接的，与焊条电弧焊或其他焊接方法比较有如下优缺点： 1．优点 1)生产率高 埋弧焊时，焊丝从导电嘴伸出长度短，可以提高焊接电流(或电流密度)，一般可提高4—5倍。因此，熔透能力和焊丝熔敷率大大提高，一般不开坡口单面一次焊，熔深可达20mm。另一方面，由于焊剂和熔渣的隔热作用，电弧热散失少，飞溅少、故热效率高，可提高焊接速度。厚度8～10mm钢板对接，单丝埋弧焊速度可达30~50m／h，（即500~830mm/min）。而焊条电弧焊不超过6一8m／h。 2)焊缝质量高 埋弧焊时，焊剂和熔渣能有效地防止空气侵入熔池而免受污染，还可以降低焊缝冷却速度，从而可以提高接头的力学性能。由于焊接工艺参数可以通过自动调节保持稳定，焊缝表面光洁平直，焊缝金属的化学成分和力学性能均匀而稳定，对焊工技术水平要求不高。 3)节省焊接材料和能源 较厚的焊件不开坡口也能熔透，从而焊缝中所需填充金属——焊丝量显著减少，省去了开坡口和填充坡口所需能源和时间；熔渣的保护作用避免了金属元素的烧损和飞溅损失；不像焊条电弧焊那样，有焊条头的损耗。 4)劳动条件好 由于焊接过程的机械化和自动化，焊工劳动强度大大降低，有弧光对焊工的有害作用；焊接时放出的烟尘和有害气体少，改善了焊工的劳动条件。 2 缺点 1)埋弧焊是靠颗粒状焊剂堆积覆盖而形成对焊接区的保护条件，故主要适用于平焊(即俯焊)位置焊接。其他位置埋弧焊因装置过于复杂未被应用。 2)最适于长焊缝的焊接，其适应性和灵活性不如焊条电弧焊，特别短焊缝埋弧焊的效率低，不适于焊接厚度小于1mm以下的薄板，因为小电流焊接电弧不稳定。 3)焊接时用的辅助装置较多。如焊剂的输送和回收装置，焊接衬垫、引强板和引出板，焊丝的去污锈和缠绕装置等，有时尚需与焊接工装配合才能使用。 厚度范围 埋弧焊最适于焊接中厚以上的钢板，这样能发挥大电流高熔深的优点；随着厚度增加，在待焊部位开适当坡口以保证焊透和改善焊缝成形。表3-3-1列出一般可焊厚度范围。 焊件厚度 单层无坡口 单层带坡口 多层焊 表 3-3-1 埋弧焊焊接厚度范围 0.13 0.4 1.6 3.2 4.8 6.4 10 12.7 19 25 51 102 205 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √√ √ √ √ √ √ 埋弧焊接工艺与技术 一、焊缝形状与尺寸及对其影响的因素 焊缝的形状与尺寸影响到焊缝的质量和工作性能，焊接时必须进行控制． 34 1 焊缝形状与尺寸 焊缝形状是指焊接接头中经熔化及随后冷凝而形成焊缝的截面形状，它由焊接熔池形状所决定。一般用熔深H、焊缝宽度B和余高a三个参数来表征焊缝的形状和尺寸，见图3—3—32。 (1) 焊缝成形系数 熔深H反映焊接的熔化程度，它决定着焊接接头的承载能力，是说明焊缝质量的重要指标之一。焊缝宽度B不直接反映接头的承载能力，但它和熔深H构成的焊缝的基本形状却影响着焊缝的质量，常用焊缝成形系数Q=（B/H）来描述。当Q小时，说明焊缝窄而深，这样的焊缝往往在熔池金属冷凝过程中气体难以逸出而易生气孔，同时熔池的结晶方向有利于焊接裂纹的生成；另一方面，这样的焊缝反映其焊接热量较集中，其接头的热影响区较小。当Q大时，说明焊缝浅而宽，这样的焊缝根部不易焊透。通常埋弧焊接头的焊缝成形系数Q=1.3较为合理。若是埋弧堆焊，为了保证堆焊层成分和高的堆焊生产率，其焊缝成形系数Q一般要求较大，可达10。 (2) 余高系数 焊后焊缝产生凹陷是不允许的。焊缝余高是为了避免熔池金属凝固时产生凹陷而留出的工艺允差，它的存在还能增大焊缝工作截面，从而提高其承受静载的能力。但是，余高过大，则在焊趾处引起应力集中，使接头的疲劳寿命下降。所以要加以，使余高d与焊缝宽B应有一个合理的比例关系，常用余高系数——B与A之比（即B/A)来表示这种关系。一般要求B/A＞4～8，为了提高焊件的疲劳寿命，最好的办法是把对接接头的焊缝余高去掉，或把角焊缝焊成凹面的或者焊后加工焊趾，使余高向母材平滑过渡，见图3—3—33。 图 3-3-32 常见焊缝形状尺寸 a) b) 图 3-3-33 高疲劳寿命的焊缝表面形状 (3) 焊缝熔合比 熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的体积分数称焊缝熔合比。由图3-3-32可见熔合比Y可用下式表示 Y=Fm／(Fm十Fh) Fm、Fh——母材熔化的横截面积和填充金属熔敷(图3-3-32中影线部分)的横截面积（mm）。 35 熔合比Y随坡口和熔池的形状与尺寸的改变而改变，在焊接中碳钢、合金钢和有色金属时，可以通过改变熔合比的大小来调整焊缝的化学成分和组织，这是防止焊缝产生冶金缺陷、提高焊缝力学性能的有效途径。 2．影响焊缝形状及尺寸的因素 影响焊缝形状及尺寸的因素可归纳为：焊接工艺参数、工艺因素和结构因素等三方面。 (1) 焊接工艺参数 埋弧焊接的工艺参数主要是焊接电流、电弧电压和焊接速度等。 1) 焊接电流 其他条件不变时，作平面堆焊，焊接电流对焊缝形状及尺寸的影响如图3—3-34所示，熔深H几乎与焊接电流成正比，即 H=KmI Km为熔深系数，它随电流种类、极性、焊丝直径以及焊剂化学成分而异。对直径2mm和5mm焊丝实侧的Km，值分别为1.0～l.7和0.7～1.3，这些数据可作为熔深要求初步估算焊接电流的出发点。其余条件相同时，减小焊丝直径，可使熔深增加而缝宽减小。为了获得合理的焊缝成形，通常在提高焊接电流的同时，相应地也提高电弧电压。 图 3-3-34 焊接电流对焊缝成形的影响 B—焊缝宽度 H---熔深 a---余高 2) 电弧电压 在其他条件不变的情况下，电弧电压对焊缝形状及尺寸的影响如图3-3-35所示。电弧电压与电弧长度有正比关系，埋弧焊接过程中为了电弧燃烧稳定总要求保持一定的电弧长度，若弧长比稳定的弧长偏短，意味着电弧电压相对于焊接电流偏低，这时焊缝变窄而余高增加；若弧长过长，即电弧电压偏高这时电弧出现不稳定，缝宽变大，余高变小，甚至出现咬边。在实际生产中电弧电压和电流如图3-3-36所示的关系，表示在焊接电流增加时，电弧电压也相应增加，或熔深增加的同时，熔宽也相应增加。但是，在每一档焊接电流上约有10V左右的电压变动范围，较低的电压将焊出窄焊道，而较高电压将焊出宽焊道，超出10V的工作范围焊缝金属的质量下降。 图 3-3-35 电弧电压对焊缝成形的影响 36 焊接电流/A 图3-3-36 埋弧焊实际应用中的焊接电流与电弧电压的关系[5] 3) 焊接速度 在其他条件不变的情况下，焊接通度对焊缝形状及尺寸的影响如图3-3-37所示。提高焊接速度则单位长度焊缝上输入热量减小，加入的填充金属量也减少。于是熔深减小、余高降低和焊道变窄。过快的焊接速度减弱了填充金属与母材之间的熔合并加剧咬边、电弧偏吹、气孔和焊道形状不规则的倾向。较慢的焊速使气体有足够时间从正在凝固的熔化金属中逸出，从而减少气孔倾向。但过低的焊速又会形成易裂的凹形焊道，在电弧周围流动着大的熔池，引起焊道波纹粗糙和夹渣。 实际生产中为了提高生产率，在提高焊接速度的同时必须加大电弧的功率(即同时加大焊接电流和电弧电压保持恒定的热输入量)，才能保证稳定的熔深和熔宽。 图 3-3-37 焊接速度对焊缝成形的影响 (2) 工艺因素 主要指焊丝倾角、焊件斜度和焊剂层的宽度与厚度等对焊缝成形的影响。 1) 焊丝倾角 通常认为焊丝垂直水平面的焊接为正常状态，若焊丝在前进方向上偏离垂线，如产生前倾或后倾，其焊缝形状是不同的，后倾焊熔深减小，熔宽增加，余高减少，前倾恰相反，见图3-3-38。 37 图 3-3-38 焊丝倾角对焊缝形状及尺寸的影响 2) 焊件倾斜 是指焊件倾斜后与焊缝轴线不处在水平线上，出现了俗称的上坡焊或下坡焊。上坡焊随着斜角的增加重力引起熔池向后流动，母材的边缘熔化并淹向中间，熔深和熔宽减小，余高加大。当倾斜度β＞6°～12°，则余高过大，两边出现咬边，成形明显恶化，见图3-3-39a。应避免上坡焊，或倾角小于6°(约1：10)。下坡焊效果与上坡焊相反，倾斜度增大则余高变小，若倾斜度过大，焊缝中间表面下凹，熔深减小，熔宽加大，就会出现未焊透、未熔合和焊瘤等缺陷。在焊接圆筒状工件的内、外环缝时，一般都采用下坡焊（焊偏离中心位置且背向旋转方向），以减少烧穿的可能性，并改善焊缝成形。厚l.3mm薄板高速焊接，B=15°～18°，下坡焊效果好。随着板厚增加，下坡焊斜角相应减少，以加大熔深。侧面倾斜也对焊缝形状造成影响，见图3-3-40。一般侧向倾斜度应在3°(或1：20)内。 图 3-3-39 焊件倾斜角对焊缝形状及尺寸的影响 a)上坡焊b)平焊c)下坡焊 38 图 3-3-40侧面倾斜对焊缝形状造成影响 3) 焊剂层厚度 在正常焊接条件下，被熔化焊剂的重量约与被熔化的焊丝的重量相等。焊剂层的厚度对焊缝外形与熔深的影响见图3-3-41。焊剂层太薄时，则电弧露出，保护不良，焊缝熔深浅，易生气孔和裂纹等缺陷。过厚则熔深大于正常值，且出现峰形焊道。 在同样条件下用烧结焊剂焊的熔深浅，熔宽大，其熔深仅为熔炼焊剂的70％～90％。 图 3-3-41 焊剂层厚度对焊缝形状的影响 a)焊剂层太薄b)正常c)焊剂层太厚 4) 焊剂粗细 焊剂粒度增大时，熔深和余高略减，而熔宽略增，即焊缝成形系数Q和余高系数B增大，而溶合比r稍减。 5) 焊丝直径 在其他工艺参数不变的情况下，减小焊丝直径，意味着焊接电流密度增加，电弧窄因而焊缝熔深增加，宽深比减小，见图3—3—42。 6) 极 性 直流正极性(焊件接正极)焊缝的熔深和熔宽比直流反接的小，而交流电介乎两者之间。 综合上述各焊接工艺参数对焊缝形状的影响见表3—3—9。 图3-3-42 焊丝直径对堆焊焊缝形状及尺寸的影响[7] (碳钢埋弧焊 U=30v,I=600A,v=76cm/min) 下表 3-3-9 工艺参数对焊缝形状和焊缝组成比例的影响(交流电焊接) 39 表 3-3-9 工艺参数对焊缝形状和焊缝组成比例的影响(交流电焊接) 40 (3) 结构因素 主要指接头形式、坡口形状、装配间隙和工件厚度等对焊缝形状和尺寸的影响。 通常是增大坡口深度或宽度时，或增大装配间隙时，则相当于焊缝位置下沉，其焰深略增，熔宽略减，余高和熔合比则明显减小。因此，可以通过改变坡口的形状、尺寸和装配间隙来调整焊缝金属成分和控制焊缝余高。留或不留间隙与开坡口相比，两者的散热条件有些不同，一般开坡口的结晶条件较为有利。 对T形接头和搭接接头的角焊缝，若处在船形位置干焊，其焊缝形状就相当于开90°角的V形坡口对接焊缝的形状相同，若水平横焊，角焊缝的形状还要受到焊条运条的角度、速度和方式的影响。 工件厚度和散热条件对焊缝形状也有影响，当熔深H≤(0.7～0.8)，时，则板厚与工件散热条件对熔深影响很小，但散热条件对熔宽及余高有明显影响，用同样的工艺参数在冷态厚板上施焊时，所得的焊缝比在中等厚度板上施焊时的熔宽较小而余高较大。当熔深接近板厚时，底部散热条件及板厚的变化对熔深的影响变得明显。焊缝根部出现热饱和现象而使熔深增大． 自动埋弧焊接常规工艺与技术 熔深大是自动埋弧焊接的基本特点，若不开坡口不留间隙对接单面焊，一次能熔透14mm以下的焊件，若留5~6mm间隙就可熔透20mm以下的焊件。因此，可按焊件厚度和对焊透的要求决定是采用单面焊还是双面焊，是开坡口焊还是不开坡口焊。 1．对接焊缝单面焊(工艺) 当焊件翻转有困难或背面不可达而无法进行施工的情况下须作单面焊。无须焊透的焊接工艺最为简单，可通过调节焊接工艺参数、坡口形状与尺寸以及装配间隙大小来控制所需的熔深，是否使用焊接衬垫则由装配间隙大小来决定。要求焊透的单面焊必须使用焊接衬垫，使用焊接衬垫的方式与方法前面已述及。应根据焊件的重要性和背面可达程度而选用。 表3-3-12归纳了对接焊缝单面焊的各种工艺方法。 表3-3-13、表3-3-14、表3-3-15给出了常用工艺方法的焊接工艺参数，供参考。 2．对接焊缝双面焊 工件厚度超过12～14mm的对接接头，通常采用双面埋弧焊，不开坡口可焊到厚20mm左右，若预留间隙，厚度可达50mm。 焊接第一面时，所用的埋弧焊工艺和技术与前述单面焊不要求焊透的相似，有悬空焊、在焊剂垫上焊和临时工艺垫焊等方法。 41 表3-3-12 对接焊缝单面弧焊工艺方法 42 表3-3-13 焊剂垫上单面焊双面成形的埋弧焊工艺参数[28] 表3-3-14 焊剂-铜垫单面焊双面成形的埋弧焊工艺参数[28] 表3-3-15 热固化焊剂垫的埋弧焊工艺参数[28] 43 表 3-3-16 不开坡口对接接头悬空双面埋弧焊焊接工艺参数[1] (1)悬空焊 一般不留间隙或留不大于lmm的间隙，若双面只焊一道并要求焊透的话，第一面焊接的熔深约为焊件厚度的一半，反面焊接的熔深要求达到焊件厚度的60％～70％，以保证完全焊透。不开坡口对接悬空双面焊的工艺参数可参照表3-3-16。 (2)在焊剂垫上焊 44 焊接第一面时，采用预留间隙不开坡口的方法最经济，应尽量采用。所用的焊接工艺参数应保证第一面的熔深超过焊件厚度的60％～70％，待翻转焊件焊反面焊缝时，采用同样的焊接工艺参数即能保证完全焊透。焊反面焊缝前是否对正面焊缝清根，视其焊缝质量而定。表3-3-17列出不开坡口预留间隙对接缝双面埋弧焊的工艺参数。表3-3-18为开坡口双面埋弧焊接的工艺参数。 (3) 在临时工艺垫上焊 通常是单件或小批生产时，而不开坡口预留间隙对接双面焊时使用临时性工艺垫。若正反面采用相同焊接下艺参数，为了保证焊透则要求每一面焊接时熔深达板厚的60％～70％。反面焊之前应清除间隙内的焊剂或焊渣（即清根）。 3 角焊缝的埋弧焊接工艺 焊接T形接头、搭接接头和角接接头的角焊缝时，最理想的焊接方法是船形焊，其次是横角焊。 (1) 船形焊 船形焊是把角焊缝处于平焊位置进行焊接的方法，相当于开90°V形坡口子对焊，如图3-3-52所示，通常采用左右对称的平焊(角焊缝两边与垂线各成45°)，适于焊脚尺寸大于8mm的角焊缝的埋弧焊接。一般间隙不超过1～1.5mm，否则必须采取衬垫以防烧穿或铁水和熔渣流失的措施，表3-3-19为角焊缝船形焊工艺参数。 （2） 横角焊 焊脚尺寸小于8mm可采用横角焊或者当焊件的角焊缝不可能或不便于采用船形焊时，也可采用横角焊，见图3-3-53。这种焊接方法有装配间隙也不会引起铁水或熔渣的流淌，但焊丝的位置对角焊缝成形和尺寸有很大影响，一般偏角α=30°～40°之间，每一道横角焊缝截面积一般不超过40~50mm2，相当于焊脚尺寸不超过8mm，否则会产生金属溢流和咬边。大焊脚尺寸的须用多道焊，图3-3-为双道焊的工艺。表3-3-20和表3-3-21分别为T形接头和搭接接头角缝横焊的工艺参数。 表 3-3-17 不开坡口焊缝预留间隙双面埋弧焊接工艺参数 45 表 3-3-18 不开坡口焊件双面焊的焊接条件 表3-3-19 船形焊焊接条件 图 3-3-52 角焊缝的船形焊 表3-3-20 T形接头角焊缝横焊工艺参数 46 表3-3-21 搭接接头角焊缝横焊的工艺参数 图 3-3-53 横角焊 图 3-3- 双道角焊缝横焊工艺 a) a) 焊第一道b)焊第二道 4 筒体对接环缝焊 锅炉、压力容器和管道等多为圆柱形筒体，简体之间对接的环焊缝常采用自动埋弧焊来完成，一般都要求焊透。若双面焊，则先焊内环缝后焊外环缝。焊接内环缝时，焊接接头须在筒体内部施焊，在背(外)面采用焊剂垫，图3-3-55是其中一种的意示图，。在焊接外环缝之前，必须对已焊内环缝清根，最常用的方法是碳弧气刨，既可清除残渣和根部缺陷，还可开出沟槽，像坡口一样保证熔透和改善焊缝成形。外环缝的焊接是机头在筒体外面上方进行，不须焊接衬垫，见图3-3-56。为了保证内外环缝成形良好和焊透，使焊接熔池和熔渣有足够的凝固时间，焊接时，焊丝都应根据简体直径大小，在逆向筒体旋转方向偏离其形心垂线一个距离e，偏距e可参考表3-3-22选用。在图3-3-55、56中e增大，焊缝余高增大。 47 图 3-3-55 表3-3-22 筒体环缝埋弧焊丝的偏距e 表 3-3-23 薄板自动埋弧焊工艺参数[28] 图 3-3-56 环缝埋弧焊焊丝偏移位置示意图 5 薄板埋弧焊 当焊件厚度小于3mm采用埋弧焊困难较大，主要是要求焊接的电弧功率小，电弧燃烧不稳定。因此，必须使用细焊丝，并采用直流反接电源。为了防止烧穿须使用焊接衬垫如永久衬垫或焊剂—铜垫等，此外要严格控制装配间隙和焊接工艺参数，表3-3-23为供参考的工艺参数。 薄板容易变形，定位焊的点距要适当短些。产量大时最好使用焊接夹具（如电磁平台上)在刚性固定下施焊。 埋弧焊常见缺陷及防止 埋弧焊常见缺陷有焊缝成形不良、咬边、未熔合、未焊透、气孔、裂纹和夹渣等，它们产生的原因、防止与清除方法见表3-3-23。 表3-3-23 埋弧焊常见缺陷的产生原因及其防除方法 48 49 50 CO2气体保护焊 焊丝的熔滴过渡 熔化极电弧焊时，焊丝端头的液态金属经电弧向熔池过渡的过程称熔滴过渡。熔滴过渡对电弧稳定性、焊缝成形、金属飞溅等有直接影响。在前面的章节中对熔滴过渡的类型、形态特征和成因等已作详细介绍，本节从应用角度，分析在气体保护条件下常见几种熔滴过渡形式及其转化规律，以便正确掌握与运用。 在气体保护下焊丝熔滴过渡的常见形式是短路过渡、滴状过渡（粗颗粒过渡）、喷射过渡。后两者因焊丝端头与熔池之间不发生直接接触，故统称为自由过渡，其中喷射过渡又分为射滴过渡（细颗粒过渡）和射流过渡。 影响焊丝熔滴过渡形式的主要因素 焊接过程出现上述各种熔滴过渡形式，主要由焊接工艺参数和保护气体的性质所决定。在某种气体保护下，焊接工艺参数的变化会引起熔滴过渡形式的转化，或者改换了保护气体，熔滴过渡形式也发生变化。 1．焊接电流的影响 用氩气保护焊接钢时，当焊接电流由小到大变化，熔滴过渡形式就从滴状过渡转变为射流过渡。图3—5—2表示了这个转化过程（使用1.6mm焊丝）。熔滴由粗变细（由粗颗粒变成细颗粒），每秒过渡熔滴数由少变多（过渡频率增大）。这里存在着一个由滴状过渡到射流过渡的临界电流Idc。当焊接电流小于Icr。则为滴状过渡，大于Idc为射流过渡。在临界电流值附近是滴状过渡向射流过渡的过渡区，其熔滴的过渡形式介乎两者之间，把它称为射滴过渡(或亚射流过渡)，有人把它和射流过渡合并统称喷射过渡。 图 3-5-2 熔滴的体积和过度频率与焊接电流的关系 对于CO2焊，焊接电流和电弧电压影响熔滴过渡的形式，在焊丝直径一定时，焊接电流（即送丝速度）的选择与熔滴过渡类型有关，电流较小时为滴状过渡（若电弧电压较低则为短路过渡）；当电流达到临界电流值时为喷射过渡。焊接电流一定时，电弧电压应与焊接电流相匹配，以避免气孔、飞溅、咬边等缺陷，下面对常用的两种焊丝在碳钢焊接时得到熔滴过渡形式的情况： (1)使用φ1.6mm焊丝时 短路过渡：电流小于200A，一般为140～200A，电压20～24V，用于3～12板厚的焊接。 自由过渡：电流在200～500A（其中电流临界值为260～280V），电压26～40V，焊件厚度大于6mm的焊件。 A）粗颗粒过渡：电流小于临界值，如电流在200～280A，电压26～40V，熔滴颗粒大于焊丝直径。 B）细颗粒过渡：电流在临界值附近如260～320A，粗颗粒过渡转化成射滴状的细颗粒过渡。 C）射流过渡：电流在临界值以上如320A和达到约500A的极限值，电压26～40V下形成。 (2)使用φ1.2mm焊丝时 短路过渡：电流小于150A，一般为90～150A，电压19～23V，用于2～8板厚的焊接。 自由过渡：电流在160～400A（其中电流临界值为160～230V），电压26～40V，焊件厚度大于6mm的焊件。 A）粗颗粒过渡：电流小于临界值，如电流在200～230A，电压25～38V。 51 B）细颗粒过渡：电流在临界值附近如200～250A，粗颗粒过渡转化成射滴状的细颗粒过渡。 C）射流过渡：电流在临界值以上如230A和达到约400A的极限值，电压25～38V下形成。 2．极性的影响 为了得到稳定而且尺寸细小的熔滴过渡通常都采用反接。因为反接时，焊丝接正极，电弧阳极斑点的分布被约束在熔滴缩颈以下的液体金属表面处，该处是金属蒸气产生较多的区域(图3-5-3a)，这时全部电流渡过熔滴，于是产生较大的促进熔滴过渡的电磁收缩力，因而在熔滴尺寸较小时就被强制过渡，且过渡稳定而有力，轴向性强；若采用正接，即焊丝接负极，则电弧的阴极斑点可上爬到焊丝的固态部分(见图3-5-3b)焊丝端部的电流有一部分不流经熔滴，熔滴受到的电磁收缩力显著减小，熔滴过渡在较大程度上要依靠重力，故熔滴尺寸较大，过渡不很稳定。在正常情况下，若在焊丝表面上涂上活化物质(多为碱金属)，熔化时将阴极斑点在液体金属表面而不会爬到固态焊丝部分，因而获得与反接极似的稳定而细小的熔滴过渡。这样做意味着增加了制造成本。 图 3-5-3 不同极性对熔滴过渡的影响：a) 反接 b) 正接 3．气体成分的影响 可以从熔滴大小及其单位时间的过渡量，或射流过渡临界电流高低来分析。在纯氩气保护下对钢的焊接容易产生射流过渡，即在电流不大情况下就能获得熔滴尺寸小而单位时间过渡的数量大的熔滴过渡，而在CO2气体保护下焊接要获得小颗粒过渡，就必须使用较大的焊接电流。见图3-5-4．若焊钢时在氧气中加入活泼性气体，熔滴过渡形式将发生变化，当氩气（Ar2）中加入少量O2时，O2使钢表面张力降低，减少过渡阻力，从而减少射流过渡的临界电流，更易获得射流过渡，但加入O2量过大，因高吸热使弧柱电场强度提高，电弧收缩，临界电流反而提高，见图3-5-5；当氩气（Ar2）中加入CO2时,因CO2能提高弧柱电场强度，也使临界电流急剧增加，因而要成形射流过渡比较困难。 在CO2焊中采用短路过渡时，若加入20％--25％Ar2，就会使得焊接过程更为稳定和减少飞溅的效果。 图 3-5-4 不同保护气体对熔滴过渡的影响[22] 52 图 3-5-5 气体成分对射流过渡临界电流的影响 4 焊量材料与直径的影响 在直流反接条件下，当焊丝材料的导热性能较强时，焊丝端头不易形成铅笔状的液体金属柱，即不能获得射流过渡，例如铝焊丝惰性气钵保护焊，当其电流超过临界值时，熔滴尺寸并不发生突变，而是逐渐减少，从滴状过渡转变为射滴过渡。所以MIG焊用铝及其合金为焊丝，就存在一个从滴状过渡转变为射滴过渡的临界电流。而用钢焊丝，则存在一个从滴状过渡转变为射流过渡的临界电流。 不同焊丝直径也影响熔漓的过渡形式，焊丝直径越小，临界电流越低，越容易得到稳定的射流过渡。 5 焊丝干伸长的影响 焊丝干伸长指焊丝与导电嘴的接触点到电弧的最低点的距离。 焊丝伸长增加，则加强了焊丝的电阻热作用，促进熔滴过渡，可降低临界电流，获得稳定的射流过渡。但过大的干伸长会引起伸长部分软化，使电弧不稳定。所以一般情况下，干伸长的适用范围为11—25mm。 工艺特点 1) CO2焊的穿透力强，厚板焊接时可增加坡口的钝边，和减小坡口；焊接电流密度大(通常为100一300A／mm2)，故焊丝熔化率高；焊后一般不须清渣，所以CO2焊的生产率比焊条电弧焊高约1一3倍。 2) 纯CO2焊在一般工艺范围内不能达到射流过渡，实际上常用短路过渡和滴状过渡，加入混合气体后才有可能获得射流过渡。 3) 采用短路过渡技术可以用于全位置焊接，而且对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小。因为电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，且CO2气流对焊件起到一定冷却作用，故可防止焊薄件烧穿和减少焊接变形。 4) 抗锈能力强，焊缝含氢量低，焊接低合金高强度钢时冷裂纹的倾向小。 5) CO2气体价格便宜，焊前对焊件清理可从简，其焊接成本只有埋弧焊和焊条电弧焊的40％~50％。 6) 焊接过程中金属飞溅较多，特别是当焊接工艺参数匹配不当时，更为严重。 7) 电弧气氛有很强的氧化性，不能焊接易氧化的金属材料，抗风能力较弱、室外作业需有防风措施。 8) 焊接弧光较强，特别是大电流焊接时，要注意对操作人员防弧光辐射保护。 冶金特点 CO2焊接过程在冶金方面主要表现在 CO2是一种氧化性气体，在高温时进行分解，具有强烈的氧化作用，把合金元素氧化烧损或造成气孔和飞溅。 1． CO2的氧化性 CO2气体高温分解： CO2= CO+1/2O2 三者同时存在，CO气体在焊接中不熔于金属，也不与之发生作用，CO2和O2，则使Fe和其他元素氧化烧损。在熔滴过渡或在熔池中的氧化反应如下： （1) 直接氧化 与 C02作用：Fe+ CO2=FeO+CO Si+ CO2=SiO+CO 53 Mn+ C02=MnO+CO 与高温分解的氧原子作用：Fe+O=FeO Si+2O=SiO2 Mn+O=MnO FeO可熔于液体金属内成为杂质或与其他元素发生反应，SiO2，和MnO成为熔渣能浮出，生成的CO从液体金属中逸出． (2) 间接氧化 与氧结合能力比Fe大的台金元素把Fe从FeO中置换出来而自身被氧化，其反应如下： Si+2FeO=SiO2+2Fe Mn+2Fe= MnO+Fe C+FeO+Fe 生成的SiO2和MnO成熔渣浮出，其结果是液体金属中Si和Mn被烧损而减少。一般 CO2，焊接时，焊丝中约有w(Mn)=50％和w(Si)=60％：被氧化烧损，生成的CO在电弧高温下急剧膨胀，使熔滴爆破而引起金属飞溅，在熔池中的CO2若逸不出来，便成为焊缝中的气孔。 所以直接和间接氧化的结果造成了焊缝金属力学性能降低，产生气孔和金属飞溅。 解决 CO2焊氧化性的措施是脱氧。具体做法足在焊丝中(或在药芯焊丝的芯料中)加入一定量的脱氧剂，它们是与氧的亲和力比Fe大的合金元素，如Al、Ti、Si、Mn等。实践表明，采用Si-Mn联合脱氧效果最好，可以焊出高质量的焊缝，所以目前国内外广泛应用H08Mn2Si焊丝。加入到焊丝中的Si和Mn，在焊接过程中一部分被直接氧化和蒸发掉，一部分就用于FeO的脱氧，其余部分留在焊缝金属中起着提高焊缝力学性能的作用；焊接碳钢和低合金钢用的焊丝，一般w(Si)为1％左右，经烧损和脱氧后剩约0.4％-0.5％在焊缝金属中，Mn在焊丝中的质量分数一般为1％-2％左右：碳(C)与氧的亲和力比Fe大，为了防止 孔和气减少飞溅以及降低焊缝中产生裂缝倾向，焊丝中w(C)一般都在0.15％以下。 2．气孔问题 在熔池金属内部存在有溶解不了的或过饱和的气体，当这些气体来不及从熔池中逸出时，便随熔池的结晶凝固，而留在焊缝内形成气孔。 CO2焊时气流对焊缝有冷却作用，又无熔渣覆盖，故熔池冷却快。此外，所用的电流密度大，焊缝窄而深，气体逸出路程长，于是增加了产生气孔的可能性。 可能产生的气孔主要有三种；一氧化碳气孔、氢气孔和氮气孔． 产生CO气孔的原因主要是焊丝中脱氧元素不足，使熔池中熔入较多的FeO，它和C发生强烈的碳还原铁的反应，便产生CO气体。因此，只要焊丝中有足够脱氧元素Si和Mn，以及焊丝中C含量，就能有效地防止CO气孔。 产生N2气孔的原因主要是 CO2保护不良或CO2纯度不高。只要加强CO2的保护和控制 CO2的纯度，即可防止。造成保护效果不好的原因一股是过小的气体流量，喷嘴被堵塞、喷嘴距工件过大，电弧电压过高(即电弧过长)，电弧不稳或作业区有风等。 产生H2气孔是由于在高温时熔入了大量H2，结晶过程中不能充分排出，而留在焊缝金属中。电弧区的H2主要来自焊丝、工件表面的油污和铁锈以及 CO2气体中所含的水分。前者易防止和消除，故后者往往是引起H2气孔的主要原因，因此对CO2气体进行提纯与干燥是必要的，但因CO2气体具有氧化性，H2和CO2会化合，故出现H2气孔的可能性相对较小，这就是被认为CO2焊是低氢焊接的方法。 3. 飞溅问题 金属飞溅是 CO2焊接的主要问题，特别粗丝大电流焊接飞溅更为严重，有时飞溅损失达焊丝熔化量的30～40％。飞溅增加了焊丝及电能消耗，降低焊接生产率和增加焊接成本。飞溅金属粘到导电嘴和喷嘴内壁上，会造成送丝和送气不畅而影响电强稳定和降低保护作用，恶化焊缝成形。粘到焊件表面上又增加焊后清理工序。 引起金属飞溅的原因很多，大致有下列几个方面： 1) 由冶金反应引起 焊接过程中熔滴和熔池中的碳被氧化生成CO气体，随着温度升高，CO气体膨胀引起爆破，产生细颗粒飞溅。 2) 作用在焊丝末端电极斑点上的压力过大。当用直流正接长弧焊时，焊丝为阴极，受到电极斑点压力较大，焊丝末端易成粗大熔滴和被顶偏而产生非轴向过渡，从而出现大颗粒飞溅。 3) 由于熔滴过渡不正常而引起 在短路过渡时由于焊接电源的动特性选择与调节不当而引起金属飞溅。减小短路电流上升速度或减少短路峰值电流都可以减少飞溅。一般是在焊接回路内串入较大的不饱和直流电感即可减少飞溅。 4) 由于焊接工艺参数选择不当而引起 主要是因为电弧电压升高，电弧变长，易引起焊丝末端熔滴长大，产生无规则的晃动，而出现飞溅。 减少飞溅的措施有： 1) 选用合适的焊丝材料或保护气体。例如选用含碳量低的焊丝，减少焊接过程中产生CO气体；选用药芯焊丝，药芯中加入脱氧剂、稳弧剂及造渣剂等，造成气—渣联合保护；长弧焊时，加入Ar2的混合气体保护，使过渡熔滴变细，甚至得到射流过渡，改善过渡特性。 2) 在短路过渡焊接时，合理选择焊接电源特性，并匹配合适的可调电感，以便当采用不同直径的焊丝时，能调得合适的短路电流增长速度。 3) 采用直流反接进行焊接。 4) 当采用不同熔滴过渡形式焊接时，要合理选择焊接工艺参数，以获得最小的飞溅． 焊接材料 1．保护气体——CO2， CO2气体来源广，可由专门生产厂提供，也可从食品加工厂(如酒精厂)的副产品中获得。用于焊接的CO2气体，其纯度要求>99．5％． CO2有固态、液态和气态种状态 气态无色，易溶于水，密度为空气1．5倍，沸点为-78℃．在不加压力下冷却时，气体将直接变成固体(称干冰)；增加温度，固态CO2又直接变成气体。CO2气体受压力后变成无色液体，其相对密度随温度而变化。当温度低于—11℃时，比水重，当温度高于-11℃时，则比水轻。在0℃和一个大气压下，一公斤CO2液体可蒸发509升 CO2气体． 供焊接用的CO2气体，通常是以液态装于钢瓶中，容量为40升的标准钢气瓶可灌入25kg的液态CO2，25kg液态CO2约占钢瓶容积的80％．其余20％左右的空间充满气化了的CO2气瓶压力表上所指压力值，即是这部分气化气体的饱和压力，该压力大小与环境温度有关，室温为20℃时，气体的饱和压力约57．2MPa。注意，该压力并不反映液态 CO2的贮量，只有当瓶内液态CO2全部气化后，瓶内气体的压力才会随 CO2气体的消耗而逐渐下降。这时压力表读数才反映瓶内气体的贮量。故正确估算瓶内 CO2贮量是采用称钢瓶质量的办法． 一瓶装25kg液化 CO2若焊接时的流量为20L／min，则可连续使用10小时左右。 CO2气钢瓶外表涂黑色并写有黄色\" CO2\"，字样． 瓶装液态 CO2：可溶解约占0．05％质量的水，其余的水则成自由状态沉于瓶底，这些水分在焊接过程中随 CO2一起挥发，以水蒸气混入CO2气体中，影响 CO2气体纯度。水蒸气的蒸发量与瓶中压力有关，瓶压越低，水蒸气含量越高，故当瓶压低于980kPa时，就不宜继续使用，需重新灌气。 当市售 CO2气体含水量较高时减少水分的措施是： 1) 将新灌气瓶倒立静置1～2h，然后开启阀门，把沉积在瓶口部的自由状态水排出，可放水2-3次，每次间隔30min，放后，将瓶正立回来。 2) 经倒置放水后的气瓶，使用前先打开阀门放掉瓶内上部纯度低的气体，然后再套接输气管。 3) 在气路中设置高压干燥器和低压干燥器，进一步减少CO2气体中的水分，一般用硅胶或脱水硫酸铜作干燥剂，用过的干燥剂，经烘千后还可重复使用。 使用瓶装液态CO2时，注意设置气体预热装置，因瓶中高压气体经减压降压而体积膨胀时，要吸收大量的热，使气体温度降到零度以下，会引起 CO2气中的水份在减压器内结冰而堵塞气路，故在CO2气体未减压之前须经过预热。 2 焊丝 CO2焊用的焊丝对化学成分有特殊要求，主要是： 1) 焊丝内必须含有足够数量的脱氧元素，以减少焊缝金属中的含氧量和防止产生气孔。 2) 焊丝的含碳量要低，通常要求w(c)<0．11％，以减少气孔和飞溅。 3) 要保证焊缝具有满意的力学性能和抗裂性能。 此外，若要求得到更为致密焊缝金属，则焊丝应含有固氰元素如AI,Ti等． 目前国内常用CO2焊丝的直径为0.6mm、0.8mm、1.0mm、l .1mm、1.6mm、2.0mm和2.4mm．近年又发展直径为3~4mm的粗焊丝。 焊丝应保证有均匀外径，其公差为+0～-0．025mm，还应具有一定的硬度和刚度，一方面以防止焊丝被送丝滚轮压肩或压出深痕，另一方面，焊丝从导电嘴送出后要有一定的挺直度。因此，无论是何种送丝方式，都要求焊丝以冷拔状态供应，不能使用退火焊丝。 保存时，为了防绣，常采取焊丝表面镀铜或潦油，在焊前则把油污清除。 低碳钢和低合金钢 CO2，焊用的钢焊丝应符合GB／T8110--1995(气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝)要求，根据用户需要有镀铜和不镀铜的。其化学成分见表6-2-2。其焊丝直径及其允差见表3-5-20。焊丝的熔敷金属力学性能见表6-2-3．标准还规定了焊丝盘、焊丝卷和焊丝筒3种供应方式，并对焊丝盘和焊丝卷的尺寸作了规定，见表6—2—13和表6—2—12。 55 表3-5-20 焊丝直径及其允许偏差(GB/T8110-1995) 焊丝直径 0.5,0.6 0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,2.0,2.5 允许偏差 +0.01 +0.03 +0.01 -0.04 CO2焊接工艺参数 CO2焊的工艺参数与MIG焊基本相同，只是用短路过渡时，在直流焊接回路中多了短路电流峰值Imax,和短路电流增长速度di/dt两个动态参数。而这两个参数可通过调节附加在直流回路上的电感来实现。自由过渡时，则无此要求。 1．短路过渡焊接 在CO2焊中，短路过渡焊接应用最广泛，主要在焊接薄板及全位置焊接时用。焊接的工艺参数有电弧电压、焊接电流、焊接回路电感、焊接速度、气体流量和焊丝伸出长度等。 (1) 电弧电压及焊接电流 对一定焊丝直径及焊接电流(亦即送丝速度)，必须匹配合适的电弧电压，才能获得稳定的飞溅量小的短路过渡过程。图3-5-34给出了四种直径焊丝适用的电弧电压和焊接电流范围。 焊接电流/A 图 3-5-34 短路过渡焊接时适用的电流和电压范围[1] (2) 焊接回路的电感 短路过渡焊接要求焊接回路中有合适的电感量，用以调节短路电流增长速度di/dt，使焊接过程的飞溅最小。通常细丝CO2焊，焊丝熔化速度快，熔滴过渡周期短，需要较大的di/dt；反之，粗丝要求di/dt小些。表3-5-22给出了不同直径焊丝的焊接回路电感参考值，此外，通过调节电感，还可以调节电弧燃烧时间，进而控制母材的熔深。增大电感则过渡频率降低，燃弧时间增加，熔深将增大。 表3-5-22 CO2焊短路过渡焊接回路电感参考值 焊丝直径/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 电感/mH Φ0.8 100 18 0.01-0.08 Φ1.2 130 19 0.02-0.20 Φ1.6 150 20 0.30-0.70 56 (3) 焊丝伸出长度 短路过渡焊接所用的焊丝较细，若焊丝伸出过长，该段焊丝的电阻热大，易引起成段熔断，且喷嘴至工件距离增大，气体保护效果差，飞溅严重，焊接过程不稳定，熔深浅和气孔增多；若伸出过小，则喷嘴至工件距离减小，喷嘴挡着视线，看不见坡口和熔池状态；飞溅的金属易引起喷嘴堵塞，从而增加导电嘴和喷嘴的消耗。故一般焊丝伸出长度，约在10~20mm范围内。 (4) 气体流量 细丝(≤1．6mm)短路过渡焊接时的气体流量一般5~ 15L／min，粗丝(>1.6mm)焊接时在10~20L／rain。如果焊接电流较大，焊接速度较快，焊丝伸出长度较长或在室外作业，气体流量应适当加大，以保证气流有足够挺度，加强保护效果，表3-5-23的数据可参考。 但是，气流量过大会引起外界空气卷入焊接区，反而降低保护效果。在室外作业时，风速一股不应超过1 .5~2.0m／s。风速的界限与喷嘴及流量大小有关，见表3—5—24。 表3-5-22 ．CO2焊喷嘴距离与气体流量 焊接直径 焊接电流 喷嘴距离 气体流量 /mm /A /mm /L.min-1 100 10-15 15-20 1.2 200 15 20 300 20-25 20 300 20 20 1.6 350 20 20 400 20-25 20-25 表3-5-24 CO2气体流量与风速界限 喷嘴直径/mm CO2流量/L.min-1 16 风速界限/m.s-1 25 2.1 30 2.5 35 3.0 25 1.1 22 (5) 焊接速度 焊移动过快则会引起焊缝两则咬边，且保护气体向后拖，影响保护效果；但焊速过慢，则会产生烧穿和焊缝组织变粗的缺陷。 (6) 电源极性 CO2焊一般都应采用直流反接，可以获得飞溅小，电弧稳定，母材熔深大，焊缝成形好，而且焊缝金属含氢量低的效果。 2．颗粒过渡焊接 CO2保护的细颗粒过渡焊接，又叫CO2长弧焊接。对于—定直径焊丝，当增大焊接电流并配以较高电弧电压时，焊丝熔化以颗粒状态非短路形式过渡到熔池中，这种颗粒过渡的电弧穿透力强，熔深大，适合于中厚板或大厚板焊接。 图3—5—35中11为达到颗粒过渡的焊接电流和电弧电压的范围 30 1.4 35 1.7 57 焊接电流/A Ⅰ——短路过渡 Ⅱ——颗粒(粗滴)过渡 Ф——焊丝直径 图 3-5-35 CO2焊丝路过渡与颗粒过渡焊接电流与电弧电压的匹配关系 3． 4．典型CO2焊接工艺参数 表3-5-25和表3-5-26分别列出细丝CO2半自动、自动焊接工艺参数，表3-5-27为粗细CO2，自动焊接工艺参数，表3-5-28为CO2 +O2半自动焊接的工艺参数，表3-5-25 细丝CO2半自动焊工艺参数 注:当进行立焊,横焊,仰焊时,电弧电压应取表中下限值 表3-5-26 细丝CO2自动焊工艺参数 58 表3-5-27 粗丝CO2焊工艺参数 59 注：焊接电流<350A时,可采用半自动焊 表3-5-28 CO2+ O2半自动焊工艺参数 60 2)角焊 61 焊脚尺寸/mm 层数 气体流量/L.min-1 CO2 O2 焊丝直径/mm 焊接电流 /A 电弧电压/V 焊接速度/cm.min-1 6 1 15 5 1.2 300-320 36-38 80-85 70-80 `9 2 15 5 1.2 300-320 36-38 100-12050-60 12 3 15 5 1.2 300-320 36-38 70-80 100-12025-30 15 3 15 5 1.2 300-320 36-38 60-70 90-100 3）向下立角焊 焊脚尺寸/mm 6 9 12 15 有无摆动无 无或有 有 有 气体流量/L.min-1 CO2 15 18 18 20 O2 5 5 5 5 焊丝直径/mm 1.2 1.2 1.6 1.6 焊接电流 /A 300-320 320-340 400-430 400-430 电弧电压/V 37-39 37-40 36-38 36-38 焊接速度/cm.min-180-85 35-40 28-32 19-21 C02焊常见缺陷及其产生原因（表3-5-30） 表3-5-30 CO2半自动焊常见缺陷及其产生原因 缺陷 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 4. 5. 产生原因 1. CO2气体不纯或供气不足 2. 焊时卷入空气 3. 预热器不起作用 4. 风大,保护不完全 5. 喷嘴被飞溅物堵塞,不通畅. 6. 喷嘴与工件的距离过大 7. 焊接区表面被污染,油,锈,水分为清除 8. 电弧过长,电弧电压过高 9. 焊丝含硅,锰量不足 1. 电弧过长,弧压过高 2. 焊接速度过快 3. 焊接电流太大 4. 焊丝位置不当,没对中 5. 焊丝摆动不当 1. 焊接电流太小,送丝不均匀 2. 电弧电压过低或过高 3. 焊接速度过快或过慢 4. 坡口角度小,间隙过小 5. 焊丝位置不当,对中差 气孔 咬边 未焊透 62 焊缝成形不良 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 4. 1. 工艺参数不合适 2. 焊丝位置不当,对中差 3. 送丝滚轮的中心偏移 4. 焊丝矫直机构调整不当 5. 导电嘴松动 1. 焊接电流太大 2. 坡口过窄 3. 电弧电压过低 4. 焊丝位置不当,对中差 梨形裂缝 电弧不稳定 1. 1. 导电嘴松动,或已磨损,或直径过大(与焊丝比) 2. 2. 焊丝盘转动不均匀,送丝滚轮的沟槽已经磨损,加压滚轮 紧固不良,导丝管阻力大等. 3. 3. 焊接电流过低,电弧电压波动 4. 4. 焊丝干伸长过大 5. 5. 焊件上有锈,油漆和油污 6. 6. 地线放的位置不当 1. 1. 短路过渡时电感量不适当,过大或过小 2. 2. 焊接电流和电弧电压配合不当 3. 3. 焊丝和焊件清理不良 飞溅 63 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容
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