中文名：焊接工艺

外文名：Weldingprocedure

类别等级：国际、国内

类型：工业工艺

决定因素：被焊工件的材质、牌号、化学成分，焊件结构类型，焊接性能

方法：手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等

预热

预热能降低焊后冷却速度，有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施。预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。通常，35和45钢的预热温度为150～250℃。含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250～400℃。

若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm。

焊条条件

许可时优先选用酸性焊条。

坡口形式

将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。

工艺参数

由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深，也就是我们通常说的灼伤（电流过大时母材被烧伤）。

热处理

焊后应在200-350℃下保温2-6小时，进一步减缓冷却速度，增加塑性、韧性，并减小淬硬倾向，消除接头内的扩散氢。所以，焊接时不能在过冷的环境或雨中进行。焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下(动载荷或冲击载荷)工作的焊件更应如此。焊后消除应力的回火温度为600～650℃，保温1-2h,然后随炉冷却。

若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。

焊接工艺基础知识

焊接是通过加热、加压，或两者并用，用或者不用焊材，使两工件产生原子间相互扩散，形成冶金结合的加工工艺和联接方式。焊接应用非常广泛，既可用于金属，也可用于非金属。

金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

熔焊

熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。

在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。

为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。

压焊

压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。

各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。

钎焊

钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。

焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料、焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。

另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。

现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。

对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。

厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。

搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。

采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。

角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。

焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。

在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。

未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。

另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。 （来源：焊接资讯）

主要器材

1、手工焊条电弧焊焊机

2、二氧化碳保护焊机

3、氩弧焊机

4、电阻焊焊机

5、埋弧焊机

6、焊丝

7、焊剂

8、焊接辅助材料等

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

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

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

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

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。