手工电弧焊培训教材

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目录

1焊接的基本原理 .................................................................................................... 4 1.1焊接电弧的引燃 ........................................................................................... 4 1.2焊接电弧的构成 ........................................................................................... 5 1.3焊接电弧的静特性 ....................................................................................... 6 1.4焊接时的熔滴过渡 ....................................................................................... 7 1.5焊接熔池与冶金特点 ................................................................................. 10 1.6焊缝的形成和结晶 ..................................................................................... 11 1.7熔化金属与气体的相互作用 ..................................................................... 12 1.8熔渣的作用 ................................................................................................. 15 1.9焊接接头的组织 ......................................................................................... 16 2主要焊接设备 ...................................................................................................... 17 2.1对手弧焊设备的要求 ................................................................................. 17 2.2选择手弧焊机的方法 ................................................................................. 18 3焊接工艺 .............................................................................................................. 19 3.1焊接热循环与焊接工艺的关系 ................................................................. 19 3.2金属焊接性与焊接工艺的关系 ................................................................. 20 3.3焊条 ............................................................................................................. 23 3.4焊接工艺参数 ............................................................................................. 25 4焊接实例 .............................................................................................................. 27

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4.1焊前准备 ..................................................................................................... 27 4.2操作示例 ..................................................................................................... 33 5常见焊接缺陷和检验方法 .................................................................................. 48 5.1常见焊接缺陷及产生原因 ......................................................................... 48 5.2焊接检验的基本内容 ................................................................................. 49 5.3常用焊接检验方法 ..................................................................................... 49 6安全知识 .............................................................................................................. 50

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1焊接的基本原理

电弧焊是利用在两极之间的气体介质中产生持久而强烈的放电现象，产生高温使焊件熔接在一起。其主要特点是：电弧是熔化金属的热源，而电弧的能量来自电源。

手工电弧焊(简称手弧焊)，是利用手工操纵焊条进行电弧焊的方法。操作中焊条和焊件分别作为两个电极，利用焊条和焊件之间产生的电弧热量来熔化焊件金属，冷却后形成焊缝。

1.1焊接电弧的引燃

手工电弧焊开始，焊机开动，虽有空载电压作用在焊条和焊件(或称两极)上，但这时电极之间的气体仍保持为原子状态，还没有产生电弧，电弧只有经过引燃过程后才能产生。当气体原子或分子获得足够能量时，便可释放电子，形成正离子和负离子。这些正、负离子及电子组成的带电质子，在气体中达到一定浓度以后，就使气体变成导电体。

引燃电弧的重要条件之一就是使电极之间的气体导电。引燃电弧时，焊条未端碰触被焊件，焊接回路短路，强大的短路电流流过短路处，将产生很多的热量，焊条末端与焊件的接触处迅速熔化甚至蒸发。在提起焊条瞬间，短路电流通过金属的细颈，这时电流密度迅速增大，它的温度突然升高。当焊条与焊件迅速分开以后，在两极间的气体间隙中，充满了容易导电的金属蒸气。在焊条与焊件分开的同时，很高的电压作用在两电极之间，使阴极向

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外发射电子，因为气体里有金属蒸气和药皮蒸气，气体开始导电，电弧便引燃了。电弧引燃以后，气体的带电质点迅速增加，它的浓度达到平衡。阴极 的连续电子发射，气体的不断电离，就能使电弧持久而稳定地燃烧。

1.2焊接电弧的构成

焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。

电弧紧靠阴极表面的区域称为阴极区，紧靠阳极表面的区域称为阳极区。由于正离子的质量要比电子质量大得多，因此在同一电场的作用下，电子离开阴极而跑向阳极的速度要比正离子离开阳极而跑向阴极的速度大得多。这样，在阴极区便剩有较多的正离子，造成阴极区电压降。同理，在阳极区便有较多的电子造成阳极区电压降。阴极区的电场强度较大，电弧里的正离子轰击阴极表面，把它们的电场能量转变为热能，在阴极表面形成白亮的辉点，叫做阴极辉点。阴极辉点的最高温度可以达到阴极材料的沸点。同样原因，负离子和电子轰击阳极表面，形成阳极辉点。用直流电源焊接，被焊工件可以接到焊机输出端的正极或负极，前者称为焊接的正极性或正接，后者称为焊接的反极性或反接。正接的阳极辉点都落在被焊工件上，反接的阴极辉点都落在被焊工件上。熔深主要是在辉点处加热形成的，如果阴极和阳极是同样的材料，由于阳极辉点的温度高于阴极辉点的温度，所以正接比反接产生的熔深大。

位于阴极区和阳极区中间部分的电弧叫弧柱。弧柱长度随两个电极之间的距离而变化，但因为阴极区和阳极区厚度很小，通常便用弧柱的长度来代

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的可能性。而熔池也被液态金属所包围，二者温差很大，使焊接结构常常产生内应力，以致引起变形或产生裂纹。 2熔池体积小，熔池内金属不断更新

手弧焊时，熔池体积平均只有有2-10cm3时，热及冷却速度很快，局部金属开始熔化并形成熔池到结晶完毕的整个过程，一般只有几秒种时间，温度又在不断变化，因此整个冶金反应过程达不到平衡。化学成分在很小的金属体积内有较大的不均匀性，形成偏析。随着焊接熔池的不断移动，熔化的铁水和熔渣加入到熔池中参加冶金反应，加大了冶金反应的难度。 3熔滴金属与气体、熔渣接触面积大

虽然熔滴尺寸很小，熔滴比表面积大，比炼钢时大1000倍。比表面积大可以加速冶金反应的进行，同时气体侵入液体金属的机会也增多，而使焊缝金属发生氧化、氮化以及产生气孔的可能性增大。

1.6焊缝的形成和结晶

1焊缝的形成

金属熔滴从焊条末端向熔池过渡途中，部分变为金属蒸气或被氧化形成烟尘，部分飞溅出熔池外，大部分则落入熔池。随着电弧的移动，熔池金属不断冷却而形成焊缝。熔池的几何尺寸与焊接工艺参数、母材性质、坡口的形状和大小等有关；焊接电流增大，熔深增加；提高电弧电压，可增大熔宽；而熔池长度则与电弧功率及焊接速度有关。 2焊缝金属的两次结晶过程

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焊缝金属的组织是在第一次结晶之后金属继续冷却到相变温度以下，经过二次结晶的实际组织。第一次结晶是从液体变成固体的结晶过程。焊接时，体金属的温度降低到熔点时，原子间的活动能力逐渐减小，原子间吸引力逐渐增强，达到凝固温度时，液体金属原子中，开始有一些原子有规则的排列，形成微小晶体--晶核。然后，这些晶核就依靠吸附周围液体中的原子进行生长，逐渐长大。

第二次结晶是当焊缝金属温度降低至相变温度时发生的组织转变。由于焊缝金属由填充金属及母材金属共同组成，且二者在焊缝中的比例又与坡口形式、焊缝成形工艺有关，因此对焊缝的二次组织要具体分析。

1.7熔化金属与气体的相互作用

1气体的来源

焊接熔池周围充满了大量的气体，主要成分有H2、O2、N2、CO、CO2、水蒸气和金属蒸气等，它们的来源有 1)热源周围的气体介质(如空气)； 2)焊条药皮内的水分；

3)母材金属和焊条金属由于冶炼过程而残留的气体；

4)焊件表面存在的各种杂质(如油、漆、锈)，焊接时会产生大量的气体； 5)在电弧的高温下，金属和药皮发生强烈的蒸发现象，溢出气体。

由此可见，焊接过程中，气体的数量、种类是相当多的，且随焊接方法、焊条种类及焊接工艺参数的不同而不同。这些气体残留在熔池中，焊缝质量

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均有不同的影响。

2熔化金属与气体的相互作用 1)金属的氧化物及其影响

手弧焊钢铁时，由于电弧高温，由分子状态分解为原子状态，能使铁激烈氧化生成氧化铁，会使其它元素氧化生成氧化锰、氧化硅等。其中氧化铁能溶于钢液中，使钢中其它元素进一步氧化，生成一氧化碳和二氧化碳气体。 由于氧化的结果，焊缝中有益元素大量烧损，变化的产物在焊缝中无论是以夹杂物的形式存在，还是以固熔的形式存在，对金属的力学性能有不良的影响，金属的强度极限、屈服极限、冲击韧性和硬度都有显著的降低。此外，使钢的耐腐蚀性降低。钢中存在过量的氧，加热时晶粒有长大的趋势。 以上事实表明，金属的氧化物在焊缝中的害处很多，为了得到可靠的焊接质量，焊接前清除焊件边缘和坡口表面的铁锈，合理使用焊条是每个焊接工作者必不可少的工作。 2)金属的氮化物及其影响

焊接区周围的空气是氮的主要来源，在焊接电弧高温中分解，电弧空间与氧发生反应，生成氧化物(NO2)，且吸附在金属熔滴表面，溶入熔滴中，NO2由固体中析出，分解为原子态的氧和氮。原子氮可以与铁生成氮化物(Fe2N)，夹杂于金属之中，钢的硬度增加，塑性下降。高温时，液体金属可以熔解大量的氮，在熔池开始凝固时，从金属中析出并形成气泡。这些气泡要向外逸出，熔池金属的结晶速度大于气泡的逸出速度时，泡残留在焊缝中而形成气孔。

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由上述可知，金属的氮化物对金属的力学性能影响很大，随着含氮量增加，硬度极限和屈服极限上升，伸率和断面收缩率下降。焊接时必须设法使焊接熔池里含氮量减少，但是脱氮并不很容易，好的办法是加强保护，使用优质焊条、采用短弧焊接、把焊接区和空气有效地隔离等。 3)氢对焊缝金属的影响

焊接区的氢主要来自药皮中的水分和有机物、焊件表面的结晶水，及油脂、油漆等。

焊接时，高温下氢激烈分解成氢原子，以原子状态溶解于金属中。氢在钢中的溶解度与温度以及铁的同素异晶体有关，与氢的压力有关。在冷却时，焊缝中的氢的熔解度急剧下降，形成分子氢，不溶解于金属，冷却速度较快而来不及逸出时，会形成气孔。

焊接碳钢和低合金钢时，过量的氢溶入熔池，如果焊件承受较大的拉应力而断裂，那么断裂面上就会出现光亮圆形的白点，使氢使钢材白璧发生氢脆，原因是由于焊缝塑性和韧性明显降低的结果。

焊接合金钢时，氢气是产生延迟裂纹的一个重要原因。延迟裂纹是当焊缝冷却至200℃以下时，隔一段时间(甚至几个月)，焊缝与母材的交界处产生的一种冷裂纹。

由以上所知，防止氢危害的主要措施是焊前清除焊件表面、坡口的油和锈、烘干焊条、重要焊件焊前进行加热保温、去氢处理、用低氢焊条和直流反接等。

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1.8熔渣的作用

手弧焊时，由于使用厚药皮焊条，焊缝能获得较高的质量，焊渣起到主要作用。 1机械保护作用

焊接时，焊渣总是覆盖在熔滴和熔池金属表面，而使熔化金属与周围空气隔绝，使焊缝金属的结晶处于缓慢冷却的条件下，这样不仅隔绝了气体侵入焊缝，同时还改善了焊缝的结晶和形成。 2稳定电弧作用

在焊条药皮中加入稳弧剂，来提高电弧燃烧的稳定性。一般稳弧剂多采用碱金属或碱土金属(钾、钠、钙)的化合物、石灰石、碳酸钠、水玻璃、花岗石、长石等。 3脱氧作用

焊缝金属的脱氧是将脱氧剂加在焊条药皮中，焊接时脱氧剂熔化在熔渣里，经过溶渣和熔化金属进行一系列的脱氧冶金反应，从而实现焊缝金属的脱氧。目前常用的脱氧剂有Mn、Si、Ti、Al等。 4脱硫作用

硫是钢中有害杂质之一，钢材和焊芯中都要加以限制。但在焊条药皮中的某些物质常含有硫，在钢中以FeS和MnS形式存在。FeS可溶解于液体铁中，熔池结晶时，FeS因溶解度降低而析出，与α-Fe\\FeO在晶界形成塑性很低的低熔点共晶，焊缝冷却收缩时，用在焊缝上的应力将引起热裂纹。MnS在液体铁中溶解度极小，容易排除入渣，钢的力学性能影响不大。

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目前常用冶金方法脱硫，用脱硫剂是Mn。 5掺合金

其目的首先是补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因所造成的合金元素的损失；其次是改善焊缝金属的组织和工艺性能，排除工艺缺陷。

手弧焊时，焊缝金属掺合金的方式有两种：一是通过焊芯(利用合金钢焊芯)；二是通过焊条药皮(将合金加在药皮里)。两种方式可同时采用。采用合金焊芯，表面涂以碱性熔渣的药皮，结果和可靠性都比较好。通过焊条药皮来实现掺合金方式，生产上应用很广泛。通常采用低碳钢或低合金钢焊芯，然后在焊条药皮中加入合金剂，锰铁、硅铁、铬铁、镍铁等，而达到焊缝金属合金化的目的。

1.9焊接接头的组织

焊缝附近的金属，在室温下加热，迅速使金属熔化，然后再逐渐冷却下来。由于母材金属离焊缝金属的距离不同，各点被加热的温度也有所差别，金属内部组织发生变化形成一段热影响区。

焊接低碳钢时，热影响区可分为六个区段，不完全熔化区、过热区、正火区、不完全重结晶区、再结晶区、蓝脆区。各段组织分布特征如下表所示：

热影响区 不完全熔化区 过热区 正火区 不完全重结晶区 再结晶区 温度℃ -1545 AC3+200-400 AC3+100-200 AC1-AC3 AC1-500 特征 焊缝金属到母材过度部分区域很小，由固相和液相混合组成，此段易产生溶合线裂纹 晶粒急剧长大，有时脱碳，快冷易产生魏氏组织、冲击值下降，是接头中最危险区 由于重结晶作用，晶粒细化，力学性能好 组织变化不完全，晶粒大小不均，力学性能较差 如焊前有塑性变形或有晶格扭曲存在，此段可再结晶，其它无变化 16

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蓝脆区 500-200 组织与母材相同，由于扩散或沉淀硬化，韧性下降

2主要焊接设备

2.1对手弧焊设备的要求

根据电弧燃烧的规律和焊接工艺的需要，对手弧焊机提出下列要求: 1具有适当的空载电压

就是在焊接前测的焊机两个输出端的电压。空载电压越高，越容易引燃电弧和维持电弧的稳定燃烧，但是过高的电压不利于焊工的安全。所以一般将焊机的空载电压限制在90V以下。 2具有陡降的外特性

这是对手弧焊机重要的要求，它不但能保证电弧稳定燃烧，而且能保证短路时不会因产生过大电流而将电焊机烧毁。一般电焊机的短路电流不超过焊接电流的1.5倍。 3具有良好的动特性

在焊接过程中，经常会发生焊接回路的短路情况。焊机的端电压，以短路时的零值恢复到工作值(引弧电压)的时间间隔不应过长，一般不大于0.05s。使用动特性良好的电焊机焊接，容易引弧，且焊接过程中电弧长度变化时也不容易熄弧，飞溅也少。施焊者明显感到焊接过程很平静，电弧很柔软。使用动特性不好的电焊机焊接，情况恰恰相反。

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4具有良好的调节电流特性

焊接前，一般根据焊件的材料、厚度、施焊位置和焊接方法来确定焊接电流。从使用角度，求调节电流的范围越宽越好，且能够灵活、均匀地调节，保证焊接的质量。

5焊机结构简单、使用可靠、耗能少、维护方便

焊机的各部分连接牢靠，有大的振动和噪声，在焊机温升允许的条件下连续工作。同时，应保证使用安全，避免引起触电事故。

2.2选择手弧焊机的方法

目前使用的手弧焊机按照输出的电流性质不同，分为直流焊机和交流焊机两大类；按照结构不同，可分为弧焊变压器、弧焊发电机和弧焊整流器三种类型

项目 焊接电流种类 电弧稳定性 极性可换性 磁偏吹 构造与维护 噪音 供电 功率因素 空载损耗 成本 重量 适用范围 代表型号 弧焊变压器 交流 较差 无 很小 简单 小 一般为单相 低 小 较低 轻 一般焊接结构 BX-500、BX3-300 BX2-100、BX1-330 BX6-120-1 弧焊发电机 直流 好 有 较大 复杂 大 三相 高 较大 高 较重 一般或重要焊接结构 AX-320、AX1-500 AX1-165、AX7-400 AX4-300 弧焊整流器 直流 好 有 较大 较简单 小 一般为三相 较高 较小 较高 较轻 一般或重要焊接结构 ZXG-300、AXG-400 AXG7-300-1 ZXG1-250、ZPG6-1000 18

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3焊接工艺

3.1焊接热循环与焊接工艺的关系

所谓焊接热循环是指在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程。在这个过程中，焊件的焊缝处和热影响区受到加热和冷却的作用，由于焊接热源的热量集中且不断地移动，焊缝和热影响区被加热和冷却的过程并不均匀。由于焊接时的局部加热会在焊件上产生不均匀的温度场，使材料产生不均匀的膨胀，由于高温区域的材料在加热过程中的膨胀量大，受到周围温度较低、膨胀量较小的材料的限制而不能自由地进行膨胀，是在焊件中出现内应力，高温区的材料受到挤压，生成局部压缩变形。在冷却过程中，受压缩塑性变形的材料，由于不能自由地收缩而受到拉伸，使得在焊件中又出现一个与焊接加热的方向大致相反的内应力场。另一方面，焊接时，各部位不同的加热速度、加热温度及冷却速度将决定热影响区的组织和性能，为此，一定的焊接工艺参数条件下，循环曲线具有一定的形状。在不能获得满意的焊接性能时，要通过改变或调节热循环曲线的形状来保证焊接接头性能。具体方法是选择好焊接工艺参数。 1改变线能量

改变线能量即改变单位长度内输入到材料中的热量。线能量把焊接过程中的焊接电流、电弧电压和焊接速度三个参数密切联系在一起。当焊接电流增大或焊接速度减慢而使线能量增大时，热区的晶粒粗大，韧性降低 ；当焊接电流减小或冷却速度增大时，强度提高，韧性也会降低。

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2改变材料的初始温度

如采取预热，以减小温差和减慢冷却速度，从而减小焊接应力。焊接是否需要预热，要根据钢材的化学成分、厚度和结构刚度等方面来考虑。而预热温度的选择则主要是根据钢材的化学成分。 3焊后加热(缓冷)或改变焊接层数

焊后加热主要是指焊后进行退火处理。焊件是否需要热处理主要考虑焊件的化学成分、厚度、结构刚度和使用条件等方面的情况。消除应力退火分整体退火和局部退火两种。

3.2金属焊接性与焊接工艺的关系

金属的焊接性(习惯称为可焊性)主要指在一定焊接工艺条件下，获得优质接头的难易程度。它包括两个方面的内容：一是接合性能，在一定焊接工艺条件下，金属形成焊接缺陷的敏感性，常把在焊接时形成裂纹的倾向及焊接接头性能变坏的情况作为评定材料焊接性的主要指标 ；二是使用性能,在一定焊接工艺条件下，金属的焊接接头对使用要求的适用性，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能(如耐热、耐蚀、耐低温、抗疲劳、抗时效等)。 焊接热影响区的淬硬和冷裂倾向与钢材的化学成分有直接关系，因此钢材的化学成分可以用来粗略地评价它的热影响区淬硬和冷裂倾向；又因为碳是各种合金元素对钢材淬硬和冷裂影响都最明显的元素，用以把各种合金元素对淬硬、冷裂影响都折合成碳的影响。所谓碳当量法就是把各种合金元素(包括碳)的含量按其作用换算成碳的相当含量。例如，钢材中每增加含锰量0.6%

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条，以后各层可根据焊件厚度选用直径较大的焊条。 2) 焊接电流

增大焊接电流能提高生产率，但电流过大易产生焊缝咬边、烧穿等缺陷，同时金属组织也会因过热而发生变化 ；反之，电流过小会产生夹渣、未焊透等缺陷，降低焊接接头的力学性能，所以选择合适的焊接电流。焊接时，电流强度与焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置和焊道层次等因素有关，中最主要是焊条直径和焊接位置。

焊接电流与焊条直径的关系大致是，焊件厚度较小时，焊条直径要选小些，焊接电流也相应小些；反之，应选择大的焊条直径，流强度也要相应增大。低碳钢平焊的焊接电流与焊条直径关系见下表

焊条直径(mm) 焊接电流(A) 2 40-70 2.5 70-90 3.2 90-130 4 140-210 5 220-270 6 270-320 焊接电流与焊接位置的关系大致是，焊接时，由于运条和控制熔池中的熔化金属比较容易，因此可以选择较大的焊接电流。但在其它位置焊接时，为了避免熔池金属下淌，应适当减小焊接电流。在焊件厚度、接头形式、焊条直径相同的情况下，立焊时的焊接电流比平焊时小10%-15%，而仰焊时要比平焊减小10%-20%。当使用碱性焊条时，焊接电流要比使用酸性焊条小10%。

焊接时，可从飞溅大小、焊缝成形好坏和焊条熔化状况等方面来判断选用电流是否合适。

2低碳钢、低合金钢手工电弧焊工艺参数

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4焊接实例

4.1焊前准备

1焊接接头形式 1）对接接头

R3-R510°1-2a60°2≤62d1-26-402b60°10°R52c212-60e

a)不开坡口 b)V形坡口 c)X形坡口 d)单U形坡口 e)双U形坡口

对接接头如图所示，板厚度在6mm以下时，一般采用不开坡口对接；钢板厚度为6-40mm时，用V形坡口，这种坡口便于加工，焊后焊件容易变形；钢板厚度为12-60mm时可采用X形坡口，这种坡口比V形坡口好，同样厚度下，能减少焊接金属量近1/2，焊件变形及产生的内应力也较小，所以它主要用于大厚度以及要求变形较小的焊件坡口准备；单U形和双U形坡口的

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2240-6020-60

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焊接金属量更少，焊件产生的变形也小，这种坡口加工较困难，一般用于较重要的焊接结构坡口准备。 2）T形接头

T形接头如下图所示，板厚度在2-30mm时，采用不开坡口，T形接头的焊缝要求承受载荷，应按照钢板厚度和对结构强度的要求，别选用单边V形、K形或双U形等坡口形式。

20-22-304-30255°a22b10-4040-602255°20°R3cd

a)不开坡口 b)单边V形坡口 c)K形坡口 d)双U形坡口

3)角接接头

角接接头如下图所示，一般用于不重要结构的焊件。

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55°0-12-5a60°b55°12-30cd20-4022224-3022

a)不开坡口 b)单边V形坡口 c)V形坡口 d)K形坡口

4)搭接接头

不开坡口的搭接接头，一般用于12mm以下钢板，重叠部分为3-5倍板厚，采用双面焊接，这种接头强度较差，较少采用。

搭接接头一般分不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种。 2坡口准备

坡口尺寸加工及坡口两侧的清理统称坡口制备。坡口成形加工方法的选用需根据钢板厚度和焊接接头的形式来确定，加工方法主要有以下几种： 1) 剪切 不开坡口的钢板可用剪板机进行加工。此法生产率高，工方便，不能剪切厚钢板和加工有角度的坡口。

2) 氧-乙炔焰切割 这是一种广泛的坡口成形加工方法，切割直线的各种角度，及曲线形状的板材，此法更适用于厚钢板的切割，产率很高。

3) 刨削 用刨边机或刨床加工，加工任何复杂形状的坡口，加工后的坡口较平直，用于自动焊的焊件边缘加工。

4) 车削 主要用于管类构件及圆形截面杆件的坡口加工。

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5) 碳弧气刨 主要用于多层焊背面清理焊根及开坡口。 3焊缝的空间位置

按空间分为平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝 4焊缝符号

焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号等。 1) 焊缝基本符号

焊缝基本符号是指表示焊缝横剖面形状的符号，常采用近似于焊缝横剖面形状的图形表示(I形、V形、带钝边的V形、封底、角焊缝等)。 2) 焊缝辅助符号

焊缝辅助符号是指表示焊缝表面形状特征的符号(平、凹、凸焊缝)。 3) 焊缝补充符号

焊缝补充符号是指为了补充说明焊缝某些特征而采用的符号(带垫板、三面焊、周围焊、尾部等)。 4) 指引线

一般由带箭头的指引线(简称箭头线)和两条基准线(一条为主线，一条为虚线)两部分组成。基准线应与图样的底边相平行，虚线基准线可以画在基准线的下侧或上方。如果焊缝在接头的箭头所指一侧，将焊缝基本符号标在基准线的实线侧；如果焊缝在接头的非箭头所指一侧，将基本符号标在基准线的虚线侧。对于对焊焊缝，不画虚线基准线。 5) 焊缝尺寸符号

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焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧，焊缝长度方向的尺寸标在基本符号的右侧，同样焊缝数量及焊接方法标在尾部符号右侧。

SSn×l(e)n×l(e)N

S :对接焊缝有效厚度\\角焊缝焊脚尺寸n :焊缝数量l :焊缝长度e :焊缝间距N :焊接处数

5焊前清理

焊件在最终装焊之前，将焊件表面或坡口及坡口两侧20-50mm范围内表面上的水、锈、氧化膜、油污和有碍焊接的杂物除掉。 1) 脱脂

焊件和焊丝脱脂可用有机溶剂，酒精、汽油、四氯化碳、三氯乙烯、二氯乙烷和三氯乙烷等，在脱脂溶液中进行。在脱脂溶液中脱脂是一种质量好、效率高的方法。碳钢、结构钢、不锈钢、耐热钢的化学脱脂液成分分为NaOH：90g/L；Na2CO3：20g/L。 2) 机械清理

通常用刮刀、锉刀、砂布、金属丝刷、砂轮、喷砂等方法来清除焊接坡口和焊件表面的锈层和氧化膜层。但对于有色金属和不锈钢、耐热钢制的焊件，一般只在局部清理时采用机械清理。 3) 化学清理

钢及耐热合金化学清理溶液成分HCL ：100-150mL/L ；H2O ：余量。 6常用工具 1) 电焊钳

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电焊钳是用以夹持焊条进行焊接的工具。电焊钳应在任何角度上都能迅速牢固地夹持不同直径的焊条 ；夹持处导电良好；手柄有良好的绝缘和隔热性能。 2) 面罩

面罩是防止焊接时的飞溅、弧光及熔池和高温施焊时对焊工面部及颈部灼伤的一种遮蔽工具。分手持式和头盔式两种，面开有长方形孔，嵌白色玻璃和黑玻璃，保护眼睛。 3) 焊接电缆

焊接电缆指二次回路用的焊接电缆，来传导焊接电流。导线截面积与焊接电流、导线长度有关。 4) 辅助用具

辅助用具包括电焊条保温筒、电焊条烘干箱、敲渣锤、錾子、钢丝刷等。 电焊条保温筒用于已烘干焊条的保温，维持焊条药皮中的含水量不超过0.4%。其加热器以电焊机的二次电压为电源，方便于携带，适用于流动、露天作业场合。

电焊条烘干箱采用远红外幅射加热，隔层抽屉结构，加热均匀；能自动恒温，用于电焊条烘干。

敲渣锤是清除焊渣用的尖锤，提高清渣效率。 錾子用于清除焊渣，可铲除飞溅物和焊瘤。

钢丝刷用于清除焊件表面的铁锈\\油污等。清理坡口和多层焊道时，用2-3行窄形弯把钢丝刷。

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4.2操作示例

1平对接焊

平对接焊是在平焊位置上焊接对接接头的一种操作方法。 1) 不开坡口的平对接焊

适用于厚度3-6mm钢板装配及定位焊。焊件装配应保证两板对接处齐平，间隙均匀。定位焊缝长度和间距与焊件厚度有关，如下表：

焊件厚度 长度(mm) <4 4-12 >12 5-10 10-12 15-30 定位焊缝尺寸 间距(mm) 50-100 100-200 100-300 为保证定位焊缝的质量，注意定位焊一般都作为以后正式焊缝的一部分，所用焊条应与以后正式焊接时相同 ；为防止未焊透等缺陷，定位焊时电流应比正式焊时大10%-15% ；定位焊的余高不应过高，定位焊缝的两端应与母材平缓过渡，以防止正式焊时产生未焊透等缺陷 ；如定位焊缝开裂，必须将裂纹处的焊缝铲除后重新定位焊。在定位之后，如出现接口不平齐，应进行校正，然后才能正式焊接。

焊接方法：焊缝起头处的质量一般难以保证，因为焊件未焊之前温度较低，而引弧后又不能迅速使焊件温度升高，所以起点部分的熔深较浅，对焊条来说在引弧后的2s内，由于焊条药皮未形成大量的保护气体，最先熔化的熔滴几乎是在没有保护气体的情况下过渡到熔池中去的。这种保护不好的熔滴中有不少气体，如果这些熔滴在施焊中得到二次熔化，其内部气体就会

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残留在焊道中而形成气孔。

为了解决熔深太浅的问题，在引弧后先将电弧稍微拉长，电弧对端头有预热作用，然后适当缩短电弧进行正式焊接。

为了减少气孔，将前几滴熔滴甩掉。操作时采用跳弧焊，电弧有规律地瞬间离开熔池，熔滴甩掉，焊接电弧并未中断。另一种方法是采用引弧板，在焊前装配一块金属板，这块板上开始引弧，焊后割掉。采用引弧板，但保证了起头处焊缝质量，能使焊接接头始端获得正常尺寸的焊缝，在焊接重要结构时应用。

焊缝的连接一般如下图所示：几种形式中a的接头方法使用最多。接头的方法是在先焊焊道弧坑稍前处(约10mm)引弧。电弧长度比正常焊接略微长些(碱性焊条不可加长，则易产生气孔)，后将电弧移至原弧坑的2/3处，满弧坑后，向前进入正常焊接。如果电弧后移太多，可能造成接头过高 ；后移太少，造成接头脱节，生弧坑未填满的缺陷。焊接接头时，换焊条的动作越快越好，为在熔池尚未冷却时进行接头，仅能保证质量，且焊道外表面成形美观。

头1尾头a2尾头1尾尾C2头尾1头头b2尾头1尾头d2尾

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焊缝的收尾： 收尾动作不仅是熄弧，要填满弧坑，一般分划圈、反复断弧、回焊收尾法三种。要注意的是采用回焊收尾法时，焊条移至焊道收尾处即停止，未熄弧时，适当改变焊条角度，原约正75°变为约负75°，填满弧坑后慢慢拉断电弧。碱性焊条应采用此法。

焊接时首先进行正面焊接，定好焊条直径(3.2mm)及焊接电流(90-120A)，线形运条，弧焊接，焊条角度与焊接方向成65°-80°夹角。为了获得较大的熔深和宽度，焊条速度可慢些，熔深达到板厚的2/3，缝宽度应为5-8mm，高小于1.5mm。

操作中如发现熔渣与铁水混合不清，可把电弧稍拉长一些，这时将焊条向焊接方向倾斜，向熔池后面推进熔渣，这样熔渣被推到熔池后面，少了焊接缺陷，保持焊接的正常进行。

在正面焊完之后，接着进行反面封底焊。封底焊之前，消除焊接的熔渣。当用直径3.2mm的焊条焊接时，电流可稍大些，焊条速度快些，以熔透为原则。

当选用直流焊机时，消除磁偏吹对焊接质量的影响。所谓磁偏吹，指电弧焊时，受到焊接回路所产生的电磁作用而产生的电弧偏吹。产生磁偏吹的原因之一是由于接线(连接焊件的电缆线)的位置不正确。因此，要改变接地线的部分，电弧周围的磁力线分布较均匀，能克服磁偏吹。此外，操作时，当调整焊条角度，焊条向偏吹一侧倾斜，采用短弧焊接，能有效地减少电弧磁偏吹。

2) 薄板平对接焊

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适用于厚度2mm以下的钢板。

当焊接薄板件时，容易产生烧穿、焊缝成形不良、焊后变形等严重缺陷。操作要做到装配间隙最大不超过0.5mm。剪切留下的毛边在装配时应锉修掉；两块钢板装配时的上下错边间隙不应超过板厚的1/3。对于某些要求高的焊件，错边不应大于0.2mm，采用夹具组装；采用直径较小的焊条进行焊接时，位焊缝奕短，似点状，位焊缝间距应小些，如果间隙稍大，间距更应减小。如焊接1.5-2mm的钢板，直径2mm的焊条，0-90A电流进行定位焊，焊位间距为80-100mm ；焊接时，将焊件一头垫起，其倾斜15°-20°进行下坡焊。这样可提高焊速和减小熔深，防止烧穿和减小变形。由于薄板受热时易产生翘曲变形，焊后应进行校正，直至符合要求。 3) 开坡口的平对接焊

适用于厚度6mm以上的钢板。

焊接较厚的钢板应开坡口，保证根部焊透。一般开V形和X形坡口，用多层焊法和多层多道焊法。

多层焊是指熔敷两个以上焊层，完成整条焊缝所进行的焊接，且焊缝的每一层由一条焊道完成。焊接第一层(打底层)焊道时，用直径较小的焊条(一般为3.2mm)。运条方法视间隙大小而定，间隙小时，直线形运条法；间隙大时，直线往复形运条法，防烧穿；当间隙很大而无法一次焊成时，采用缩小间隙焊法完成打底层的焊接，先在坡口两侧各堆敷一条焊道，间隙变小后再焊一条中间焊道，完成底层焊道的焊接。

在焊第二层时，先将第一层熔渣清除干净，后用直径较大的焊条(一般

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4-5mm)，用短弧，增加焊条摆动，摆动方法一般有 ：锯齿形、月牙形、三角形、环形、8字形。

由于第二层焊道并不宽，用直线形或小锯齿形运条较合适。以后各层也可用锯齿形运条，摆动范围应逐渐加宽，动到坡口两边时，稍作停留，则易产生熔合不良、夹渣等缺陷。注意每层焊道不应过厚，则会使熔渣流向熔池前面，成焊接困难。为保证各焊层质量和减小变形，层之间的焊接方向应相反，接头最小错开20mm。每焊完一层焊道都同样要把表面的熔渣和飞溅清除干净，能焊下一层。

多层多道焊是指一条焊缝由三条或三条以上窄焊道依次施焊，列组成一条完整的焊缝。其焊接方法与多层焊相似，焊条焊道施焊时宜采用直线运条法，弧焊接，操作技术不难掌握，完成一条焊道，须清渣一次。

有些焊接结构，能进行双面焊，能从接头一面焊接，又要整个接头完全熔透，这种焊道称熔透焊道焊接法，一般指单面焊双面成形焊道。

对于较厚件(如12mm厚的低碳钢板)的熔透焊道，一般开V形坡口，钝边1-1.5mm，组装时留3-4mm间隙。如若可能，反面加紫铜垫板强制成形，结果更好。焊接时，用直径3.2mm的E4303(J422)焊条，100-120A的焊接电流进行打底层焊接。焊条运动较为特殊，用间断熄弧法，是通过掌握燃弧和熄弧时间及运条动作来控制熔池温度、熔池存在时间\\、熔池形状和焊层厚度,获得良好的反面成形和内部质量。

操作时要达到焊件熔透的目的，依靠电流的穿透能力来熔透坡口钝边，焊件每侧熔化1-2mm，在熔池前沿形成一个略大于装配间隙的熔孔。熔池金

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属有一部分过渡到焊缝根部及焊缝背面，与母材熔合良好，弧瞬间形成一个焊波，前一个焊波未完全凝固时，又引弧，复上述熔透过程，按此往复，至完成打底层焊接。注意不能单纯依靠熔化金属的渗透作用来形成背面焊缝，这样容易产生边缘未熔合，坡口根部没有真正焊透。更换焊条动作要快，焊道在炽热状态下连接，保证连接处质量。其余各焊道均按多层焊或多层多道焊要求施焊。 2平角焊

平角焊包括角接接头、搭接接头平焊。

角焊缝各部位名称如下图所示。增大焊脚尺寸可增加接头的承载能力，一般焊脚尺寸随焊件厚度的增大而增加。具体见下表。

焊缝厚凸度度焊缝计算厚度焊脚尺寸焊脚尺寸 焊件厚度(mm) 最小焊脚尺寸(mm) ≥2-3 2 ＞3-6 3 ＞6-9 4 ＞9-12 5 ＞12-16 6 ＞16-23 8 角焊缝尺寸决定焊接层次与焊道数，一般当焊角尺寸在8mm以下时，多采用单层焊；焊脚尺寸为8-10mm时，采用多层焊；焊脚尺寸大于10mm时，采用多层多道焊。

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1) 单层焊

适用于厚度8mm的低碳钢板。

焊脚尺寸较小时，进行单层焊，焊条直径根据焊件厚度不同可选择3.2或4mm，焊接电流比相同条件下的平对接焊增大10%左右。操作时焊条位置应按焊件厚度不同来调节。若两焊件厚度不同，电弧偏向厚板，才能使两焊件温度均匀。对相同厚度的焊件，焊脚尺寸小于5mm时，保持焊条角度与水平焊件成45°，与焊接方向成60°-80°的夹角。如果角度太小，则会造成根部熔深不足；角度过大，熔渣容易跑到熔池前面而形成夹渣。运条时采用直线形，短弧焊接。对焊脚尺寸为5-8mm的焊缝，可采用斜圆圈形或锯齿形运条方法，但运条必须有规律，否则容易产生咬边、夹渣、边缘熔合不良等缺陷。 斜圆圈形运条方法 ：在水平焊件平行移动时要慢速，以保证水平焊件熔深；由水平焊件向上运条时稍快，以防熔化金属下淌；在最高点稍作停留，以保证垂直焊件的熔深，避免咬边 ；向下时稍慢，以保证根部焊透和水平焊件的熔深，防止夹渣 ；如此反复，注意收尾时填满弧坑，能获得良好的焊接质量。 2) 多层焊

适用于厚度12mm的低碳钢板。

当焊脚尺寸为8-10mm时，采用两层两道焊法。焊第一层时，用直径3.2mm的焊条，焊接电流稍大(100-120A)，获得较大的熔深。运条时采用直线形，收尾时应把弧坑填满或略高些，这样在第二层收尾时，会因焊缝温度增高而产生弧坑过低现象。焊第二层之前，须将第一层的熔渣清除干净，发现夹渣，

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用小直径焊条修补后方可焊第二层，这样才能保证层与层之间的紧密结合。在焊第二层采用斜圆圈形或锯齿形这种方式时，发现第一层焊道有咬边，应适当多停留一些时间，消除咬边缺陷。 3) 多层多道焊

适用于厚度12mm以上的低碳钢板。

当焊脚尺寸大于10mm时，由于焊脚表面较宽，口较大，熔化金属容易下淌，给操作带来一定困难，以采用多层多道焊较合适。当焊脚在10-12mm时，一般用二层三道焊。焊第一道焊缝时，用直径3.2mm的焊条、较大的焊接电流和直线形运条方式，收尾时要特别注意填满弧坑，完将熔渣清除干净。 焊第二条焊道时，第一条焊道覆盖不小于2/3，焊条与水平焊件的角度要稍大些，45°-55°之间，使熔池金属与水平焊件很好地熔合，焊条与焊接方向夹角仍为65°-80°。运条时用斜圆圈形或锯齿形方法，运条速度与多层焊时基本相同，不同的是在最高点时不需停留。焊接第三条焊道时，第二条焊道的覆盖应达到1/3-2/3，焊条与水平焊件的角度为40°-45° ；角度太大易产生焊脚下偏现象。运条仍用直线形，角度保持均匀，不宜太慢，因为太慢易产生焊瘤，整个焊缝形状不美观。

在焊接第三道时，发现第二条焊道覆盖第一条焊道大于2/3，可采用直线往复形运条，避免第三条焊道过高。如果第二道覆盖太少，可采用斜圆圈运条法，运条时在垂直焊件处要稍作停留，防止咬边，这样就能弥补由于第二道覆盖过少而产生的焊脚下偏现象。

如果焊脚尺寸大于12mm，采用三层六道或四层十道来完成焊接。操作仍

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