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各种焊接工艺及焊条烟尘产生量
注：本表摘自《焊接工作的劳动保护》 焊接烟气中的烟尘是一种十分复杂的物质，已在烟尘中发现的元素多达20种以上，其中含量最多的是Fe、Ca、Na等，其次是Si、Al、Mn、Ti、Cu等。焊接烟尘中的主要有害物质为Fe2O3、SiO2、MnO、HF等，其中含量最多的为Fe2O3，一般占烟尘总量的35.56%，其次是SiO2，其含量占10～20％，MnO占5～20％左右。焊接烟气中有毒有害气体的成份主要为CO、CO2、O3、NOX、CH4等，其中以CO所占的比例最大。由于有毒有害气体产生量不大，且气体成份复杂，较难定量化，本环评仅作定性分析，而对焊接烟尘则作定量化分析。焊接烟尘主要来自焊条的药皮，少量来自焊芯及被焊工件，根据有关资料调查，焊接烟尘的产生量与焊条的种类有关. 各种类型焊条熔化时的产尘系数 序号 焊条种类 产尘系数（g/kg） 1 钛钙型焊条 6.8～7.2 2 低氢型焊条 8.9～15.6 3 锰型焊条 10.3～18.3 -------------------------------------- 不同焊接工艺的焊接烟尘污染特征 前言 焊接是机电行业热加工的一个工艺大类，它指得是固体材料与固体材料（不单指金属材料，还有非金属材料）之间局部受热熔融后结合在一起的一种机械电子制造热加工工艺。焊接工艺过程产生的大气污染物——焊接烟尘的特征，取决于被焊接材料的材质、焊接材料的成分、焊接工艺方法及焊接工艺参数。不同的焊接工艺产生的焊接烟尘，其有害物质、有害气体的种类、性质与数量有很大的区别。因此，在对建设项目进行环境影响评价中，对工程分析进行工艺污染分析涉及“焊接工艺过程产生的大气污染物”时，不能笼统地说污染物为“焊接烟尘”，其“发尘量”一概是多少多少，治理措施一概是“移动式焊接烟尘净化器”。 按热熔融方式的不同，焊接工艺方法可分为：电弧焊、电阻焊、高频焊、电渣焊、电子束焊、锡焊等，上述焊接工艺均为利用电能转换为热能；氧炔焊、摩擦焊、激光焊等，则利用了化学能、机械能、激光能转换为热能。堆焊、钎焊等则可为利用电能，亦可为利用其它能源。被熔融物，有的是被焊接材料与焊条、焊丝，有的仅为被焊接材料自身熔融，也有的是焊接材料熔融而被焊接材料不熔融。但不管谁熔融，都要避免被氧化。为此要使用各种不同的焊剂或保护气体。施焊过程中产生的焊接烟尘也就各不相同了。 1 电弧焊： 1.1 手工电弧焊： 这是最常见的焊接工艺，为“闪光焊”。多用于钢材与钢材间的焊接。焊接材料为焊条。对大量结构用低碳钢、低合金钢焊接，使用最多的J422焊条（钛钙型、酸性焊条），其焊条芯熔融钢材成分为：C<><> 手工电弧焊接时，在电弧高温作用下，药皮首先熔融。组成药皮的稳弧剂（Ca及K、Na等电离电位低的物质）、还原剂（Mn、Ti、Al、Si等，可使进入熔池的氧化物还原，S、P被去除）、造渣剂及造气剂、合金剂、胶粘剂、稀渣剂、增塑剂等，大量变为焊接烟尘，其粒径在0.10～1.25μｍ。焊接烟尘中毒害最大的物质是MnO2(约在焊接烟尘中占7.5％左右)及Fe2O3（约在焊接烟尘中占近50％）、SiO2（约在焊接烟尘中占近20％）等，会导致焊工锰中毒及矽肺病。有害气体有CO、NOx等，而F会与H反应生成有害气体HF。针对此，GB16194《车间空气中电焊烟尘卫生标准》中规定：“车间空气中电焊烟尘最高容许浓度为6mg/m3”、“在施焊过程中产生的其它有害物质仍按这些毒物现行规定的卫生标准执行”。 J422焊条施焊时发尘量为200～280mg/min,焊接材料的发尘量为6～8g/kg；J502焊条施焊时发尘量为350～450mg/min,焊接材料的发尘量为11～16g/kg。同样是手工电弧焊接，焊条不同，药皮成分不同，产生的焊接烟尘成分不同，发尘量也差别很大。J502焊条发尘量约为J422焊条的一倍，且含有HF，应引起更大的关注。 手工电弧焊焊接烟尘的治理措施，当焊接工位变动范围不大时，可采用移动式焊接烟尘净化器。当焊接工位变动范围较大时，移动式焊接烟尘净化器使用不便，可通风扩散排放；焊接烟尘产生量大时，应采取“分层送风”措施。 1.2 自动埋弧焊： φ5的实芯焊丝产生的电弧被埋藏在小颗粒的焊剂下，施焊时看不到弧光闪射。焊剂成分以常用的“氟碱型”焊剂为例：CaO＋MgO＋MnO＋CaF2＞50%、SiO2＜50%、CaF2＞15%，粒度2～0.28mm。 施焊时产生的焊接烟尘含有MnO2、Fe2O3、SiO2与HF。 施焊时发尘量为10～40mg/min,焊接材料的发尘量为0.1～0.3g/kg。 自动埋弧焊机应随机配备固定式焊接烟尘净化器。 1.3 CO2气体保护焊： CO2气体保护焊属于闪光焊。要注意其采用的焊丝有实芯与药芯两种。 CO2气体保护焊焊接烟尘成分主要为MnO2、Fe2O3与有害气体CO、NOx、O3。 对于实芯焊丝（φ1.6），其施焊时发尘量为450～650mg/min,焊接材料的发尘量为5～8g/kg。对于药芯焊丝（φ1.6），其施焊时发尘量为700～900mg/min,焊接材料的发尘量为7～10g/kg（焊接烟尘中除上述内容外还有SiO2、HF等）。 CO2气体保护自动焊机应随机配备固定式焊接烟尘净化器。当焊接工位固定时，应配备固定式焊接烟尘净化器。当焊接工位变动范围不大时，可采用移动式焊接烟尘净化器。当焊接工位变动范围较大时，移动式焊接烟尘净化器使用不便，可通风扩散排放；焊接烟尘产生量大时，应采取“分层送风”措施。 1.4 氩弧焊： 氩弧焊属于闪光焊，施焊时有强紫外线产生。可焊接不锈钢、合金钢、铜、铝等。分为非熔化极氩弧焊（钨极氩弧焊）与熔化极氩弧焊（采用实芯焊丝，保护气体为氩气与CO2混合气体）。 施焊时产生的大气污染物主要是NOx、O3以及MnO2、Fe2O3。 对于常用的熔化极氩弧焊，实芯焊丝直径为φ1.6，施焊时发尘量为100～200mg/min,焊接材料的发尘量为2～5g/kg。 氩弧焊可采用移动式焊接烟尘净化器，同时，必须保证焊接工位局部通风良好，以保证焊工的健康。 1.5 脉冲焊： 脉冲焊属于闪光电弧焊，它是应用可控脉冲技术，将两个并联运行的电源（维弧电源及脉冲电源）向焊接电弧供电的焊接方法。脉冲焊可产生稳定的小孔效应，保证焊透并提高熔敷率，用于氩弧焊。焊接烟尘分析与氩弧焊相同。 1.6 等离子焊： 等离子焊属于闪光电弧焊，它是通过高度集中的等离子束（射流速度达300～2000m/s,能量密度达105～106W/cm2）电弧熔化母材的焊接方法。等离子焊的焊速高，可不开坡口，焊缝性能优良，焊缝热影响区小，焊接变形与残余应力小，可焊接多种金属，尤其对于厚3～8mm材料，是一种高效优质低成本的电弧焊接技术。 其离子气采用高纯氩，保护气以氩、氦为主，有的配以少量氢。焊接烟尘分析与氩弧焊类似。 2 电阻焊： 电阻焊包括点焊、缝焊（滚点焊），凸焊，电阻对焊（电栓焊）等。施焊过程是电极对被焊接金属施压并通电，电流通过金属件紧贴的接触部位时，其电阻较大，发热并熔融接触点，在电极压力作用下，接触点处焊为一体。电阻焊无需焊材、焊剂。当被焊接材料焊接部位表面处理洁净时，基本没有焊接烟尘产生。 3 高频焊： 高频焊包括高频电阻焊、高频感应焊。它是利用60～500KHz高频电流的“集肤效应”，使电流集中加热金属待焊表面，使之瞬间熔融，随之对其加压焊在一起。用于直缝焊管（圆管、方管、异型管及异型钢等）焊接生产效率甚高。焊前金属待焊表面处理洁净时，基本没有焊接烟尘产生。 4 电渣焊： 电渣焊包括熔嘴电渣焊、非熔嘴电渣焊、丝极电渣焊、板极电渣焊。它是一种自动隐弧立焊。工艺过程分两步：先在焊丝与引弧板（放少量铁屑）间通电产生电弧，电弧热将焊剂熔化。接着，焊丝穿过液态焊剂，在电阻热作用下熔化，填充母材间间隙将之焊住。电渣焊用于30～1000mm厚度材料的焊接。电渣焊焊剂成分中，Al2O3、MnO2占40%左右，CaO、MgO占10-15%，TiO2、SiO2占42-48%，CaF2在3%以下。焊剂熔化与施焊过程产生的焊接烟尘成分与自动埋弧焊相似，但发尘量在焊剂熔化过程最大，施焊时减小并趋于稳定值。 电渣焊设备应随机配备固定式焊接烟尘净化器。 5 电子束焊： 从电子枪发射的电束在高电压（20～300KV）下加速，通过电磁透镜聚焦成高能量密度的电子束，轰击置于真空中的焊件，焦点处功率密度达106～108W/cm2以上，焦点直径0.1～1mm，电子动能转化为热能，焊区局部温度骤升至50000C以上，金属熔化焊接。其焊缝深宽比20以上，可达50（厚100mm以上钢板、300mm以上铝合金，可不开坡口焊）。电子束焊焊速快，热影响区小，变形小，尤适于难熔金属与热敏感金属焊接。 电子束焊施焊时有X射线产生。但无氧化污染问题。 6 激光焊： 将激光聚焦到焊件，焦点处功率密度为104～106W/cm2，激光能转化为热能，局部熔化焊接。有许多类似电子束焊的特点，但激光焊无需真空，没有X射线产生，不受磁场影响。可用于不同材质、不同厚度、不同涂层金属拼焊、超薄件（0.05～0.1mm）焊、钛合金焊以及玻璃焊、生物组织焊等。激光焊必须注意眼睛的防护。 7 氧炔焊： 简称“气焊”。利用乙炔与氧气燃烧，化学能转化为热能，其火焰温度达30000C以上，将焊件、焊丝熔化，焊为一体。有时会用到焊剂（如刀头焊使用硼砂）。 施焊时，金属蒸汽形成烟尘。气焊工作量一般不大。机械维修常用到气焊，被焊件表面如有油漆、油污等，会产生有毒烟气，应注意通风。当在较窄小的空间施焊时，应很好地通风。 8 摩擦焊： 属于固态焊接。利用工件接触面相互快速摩擦，机械能转化为热能，使接触摩擦部位发热（温度达到熔点以下）处于热塑状态，然后顶锻，焊为一体。它包括惯性摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊、轨道摩擦焊、搅拌摩擦焊。摩擦焊常用于棒材、管材对焊，可异金属焊接。 摩擦焊不产生焊接烟尘，也没有其它焊接污染。 9 锡焊与波峰焊： 9.1 锡焊： 电子电器产品生产中，用以锡为主的锡合金材料（如锡铅合金，Sn63%、Pb37%,熔点1500C）做焊料，用电烙铁加温使之熔化，熔流态的锡焊料在毛细管吸力下沿焊件表面扩散、与焊件浸润、结合。集成电路焊接使用20W内热式电烙铁，较大件焊接使用150-300W外热式电烙铁，烙铁头温度为300-4000C。无铅焊锡丝（Sn96.5%、Ag3.5%,熔点2210C;Sn95.5%、Ag4.0%、Cu0.5%,熔点2170C;Sn99.3%、Cu0.7%,熔点2270C;）的应用，需要许多工艺变更。无铅焊锡丝及管状焊锡丝（中间夹有松香、活化剂）的应用，成本要加大。焊剂为“松香水”（松香配酒精）或含盐酸二乙胶的有机焊剂。 锡焊烟尘含锡、铅、松香、酸尘等有害物质。应在锡焊工位配备锡焊烟尘净化器。大批量生产车间，应设置锡焊烟尘中央净化系统。 9.2 波峰焊： 焊料是焊锡，用于印刷电路板元器件（PCB）的焊接。它是将熔融的液态焊料，借助于泵的作用，在焊料槽液面形成特定形状的焊料皮；插装了元器件的PCB置于传输链上，经过某一特定角度及一定的浸入深度，穿过焊料波峰面而实现焊点焊接的工艺过程。 波峰焊焊接烟尘含锡、铅、松香、酸尘等有害物质。波峰焊机随机配备有锡焊烟尘净化器。 10 堆焊; 10 堆焊; 10 堆焊; 在被磨损的金属零件表面（如轧辊、轴、齿轮、冷冲模、阀门密封面、高速钢刀片、推土机刀片、挖土机铲齿、螺旋桨等）熔敷耐磨、耐腐蚀或其它特殊性能金属层的焊接方法。 几乎所有熔化焊工艺方法都可用于堆焊。常用手工电弧焊、埋弧焊及等离子焊等进行堆焊。焊接烟尘见相应焊接工艺的介绍与治理方法。 11 钎焊： 用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工作接口间隙（在0.01～0.1mm之间），并使其与母材相互扩散的焊接方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和不同材料构件。焊接加热温度低于4500C为软钎焊，常用锡铅合金、锡铋合金作为钎料。焊接加热温度高于4500C为硬钎焊，常用Al、Ag、Cu、Mn、Ni为基的钎料。 钎焊包括波峰钎焊、火焰钎焊、浸沾钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、真空钎焊等。 钎焊烟尘含锡、铅等有害物质。钎焊设备随机配备有烟尘净化器。 一、焊接接头的种类及接头型式 焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。 (一)对接接头 两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式。 钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。 厚度不同的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—2规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1—8所示的单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。 图1—8 不同厚度板材的对接 (a)单面削薄， (b)双面削薄 表1-2
(二)角接接头 两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1—9。这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。 图1—9 角接接头 (a)I形坡口； (b)带钝边单边V形坡口 (三)T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，叫做T形接头，见图1—10。 图1—10 T形接头 (四)搭接接头 两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—11。 图1—11 搭接接头 (a)I形坡口， (b)圆孔内塞焊； (c)长孔内角焊 搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—11。 I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。 当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。 二、焊缝坡口的基本形式与尺寸 (一)坡口形式 根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各种坡口形式。 V形和Y形坡口的加工和施焊方便(不必翻转焊件)，但焊后容易产生角变形。 双Y形坡口是在V形坡口的基础上发展的。当焊件厚度增大时，采用双Y形代替V形坡口，在同样厚度下，可减少焊缝金属量约1/2，并且可对称施焊，焊后的残余变形较小。缺点是焊接过程中要翻转焊件，在筒形焊件的内部施焊，使劳动条件变差。 U形坡口的填充金属量在焊件厚度相同的条件下比V形坡口小得多，但这种坡口的加工较复杂。 (二)坡口的几何尺寸 (1)坡口面 待焊件上的坡口表面叫坡口面。 (2)坡口面角度和坡口角度 待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度，两坡口面之间的夹角叫坡口角度，见图1—12。 (3)根部间隙 焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙，见图1—12。其作用在于打底焊时能保证根部焊透。根部间隙又叫装配间隙。 (4)钝边 焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部的端面直边部分叫钝边，见图1—12。钝边的作用是防止根部烧穿。 (5)根部半径 在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径(见图1—12)。它的作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。 图1—12 坡口的几何尺寸 三、焊接位置种类 根据GB／T3375—94《焊接术语》的规定，焊接位置，即熔焊时，焊件接缝所处的空间位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。 焊缝倾角，即焊缝轴线与水平面之间的夹角，见图1—13。 图1—13 焊缝倾角 焊缝转角，即焊缝中心线(焊根和盖面层中心连线)和水平参照面Y轴的夹角，见图1—14。 图1—14 焊缝转角 (1)平焊位置 焊缝倾角0°，焊缝转角90°的焊接位置，见图1—15(a)。 图1—15 各种焊接位置 (a)平焊 (b)横焊 (c)立焊 (d)仰焊 (e)平角焊 (f)仰角焊 (2)横焊位置 焊缝倾角0°，180°；焊缝转角0°，180°的对接位置，见图1—15(b)。 (3)立焊位置 焊缝倾角90°(立向上)，270°(立向下)的焊接位置，见图1—15(c)。 (4)仰焊位置 对接焊缝倾角0°，180°；转角270°的焊接位置，如图1—15(d)。 此外，对于角焊位置还规定了另外两种焊接位置。 (5)平角焊位置 角焊缝倾角0°，180°；转角45°，135°的角焊位置，见图1—15(e)。 (6)仰角焊位置 倾角0°，180°；转角225°，315°的角焊位置，见图1—15(f)。 在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置进行的焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行的焊接称为船形焊。在工程上常用的水平固定管的焊接，由于在管子360°的焊接中，有仰焊、立焊、平焊，所以称全位置焊接。当焊件接缝置于倾斜位置(除平、横、立、仰焊位置以外)时进行的焊接称为倾斜焊。 四、焊缝形式及形状尺寸 (一)焊缝形式 焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式： (1)根据GB／T 3375—94的规定，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种： 1)对接焊缝：在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件表面间焊接的焊缝。 2)角焊缝：沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。 3)端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝。 4)塞焊缝：两零件相叠，其中一块开圆孔，在圆孔中焊接两板所形成的焊缝，只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。 5)槽焊缝：两板相叠，其中一块开长孔，在长孔中焊接两板的焊缝，只焊角焊缝者不称槽焊。 (2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。 (3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。 断续焊缝又分为交错式和并列式两种(图1—16)，焊缝尺寸除注明焊脚K外，还注明断续焊缝中每一段焊缝的长度l和间距e，并以符号“Z”表示交错式焊缝。 图1—16 断续角焊缝 (a)交错式 (b)并列式 (二)焊缝的形状尺寸 焊缝的形状用一系列几何尺寸来表示，不同形式的焊缝，其形状参数也不一样。 1．焊缝宽度 焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距离叫焊缝宽度，如图1—17。 图1—17焊缝宽度 2．余高 超出母材表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的最大高度叫余高，见图1—18。在静载下它有一定的加强作用，所以它又叫加强高。但在动载或交变载荷下，它非但不起加强作用，反而因焊趾处应力集中易于促使脆断。所以余高不能低于母材但也不能过高。手弧焊时的余高值为0～3mm。
图1—18 余高 3．熔深 在焊接接头横载面上，母材或前道焊缝熔化的深度叫熔深，见图1—19。
图1—19 熔深 (a)对接接头熔深 (b)搭接接头熔深 (c)T形接头熔深 4．焊缝厚度 在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离，叫焊缝厚度，见图1—20。
图1—20 焊缝厚度及焊脚 (a)凸形角焊缝 (b)凹形角焊缝 焊缝计算厚度是设计焊缝时使用的焊缝厚度。对接焊缝焊透日寸它等于焊件的厚度；角焊缝时它等于在角焊缝横截内画出的最大直角等腰三角形中，从直角的顶点到斜边的垂线长度，习惯上也称喉厚，见图1—20。 5．焊脚 角焊缝的横截面中，从一个直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离，叫做焊脚。在角焊缝的横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度叫焊脚尺寸，见图1—20。 6．焊缝成形系数
图1—21 焊缝成形系数的计算 熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度(B)与焊缝计算厚度(H)的比值(ф＝B／H)，叫焊缝成形系数，见图1—21。该系数值小，则表示焊缝窄而深，这样的焊缝中容易产生气孔和裂纹，所以焊缝成形系数应该保持一定的数值，例如埋弧自动焊的焊缝成形系数ф要大于1．3。 7．熔合比 是指熔焊时，被熔化的母材在焊道金属中所占的百分比。各种接头、坡口和焊缝的形式见表1—3。 表1—3 各种坡口、接头及焊缝形式
五、焊缝符号表示法 焊缝符号一般由基本符号和指引线组成。必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号等。 (一)符号 根据GB324—88《焊缝符号表示法》的规定，焊缝符号可以分为以下几种： (1)基本符号 基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，见表1—4。 (2)辅助符号 辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表1—5。应用示例见表1—6。 (3)补充符号 补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表1—7。应用示例见表1—8。 表1—4基本符号
注：1)不完全熔化的卷边焊缝用I形焊缝符号来表示，并加注焊缝有效厚度S。 表1—5辅助符号
表1—6 辅助符号的应用示例
表1—7补充符号
表1—8 补充符号应用示例 (二)符号在图纸上的位置 1．基本要求 完整的焊缝表示方法除了上述基本符号、辅助符号、补充符号以外，还包括指引线、焊缝尺寸符号及数据。 指引线一般由带有箭头的指引线(简称箭头线)和两条基准线(一条为实线，另一条为虚线)两部分组成。如图1—22所示。
图1—22 指引线 2．箭头线和接头的关系 图1—23和图1—24给出的示例说明下列术语的含义：
图1—23 带单角焊缝的T型接头 (a)焊缝在箭头侧 (b)焊缝在非箭头侧
图1—24 双角焊缝的十字接头 a．接头的箭头侧； b．接头的非箭头侧 3．箭头线的位置 箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，见图1—25(a)、(b)。但是在标注单边V、单边Y、J形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的工件，见图1—25(c)、(d)。必要时，允许箭头线弯折一次，如图1—26。
图1—25 箭头线的位置
图1—26 弯折的箭头线 4．基准线的位置 基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。 基准线一般应与图样的底边相平行，但在特殊条件下亦可与底边相垂直。 5．基本符号相对基准线的位置 基本符号相对基准线的位置见图1—27(a)、(b)、(c)、(d)；标注对称焊缝及双面焊缝时，不加虚线。
图1—27 基本符号相对基准线的位置 (三)焊缝尺寸符号及其标注位置 (1)焊缝尺寸符号，见表1—9。 表1—9焊缝尺寸符号
(2)焊缝尺寸符号及数据的标注原则，如图1—28： 1)焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧； 2)焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧； 图1—28 焊缝尺寸的标注原则 3)坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧； 4)相同焊缝数量符号标在尾部； 5)当需要标注的尺寸数据较多又不易分辩时，可在数据前面增加相应的尺寸符号。当箭头线方向变化时，上述原则不变。 (3)关于尺寸符号的说明 1)在基本符号的右侧无任何标注且又无其他说明时，表示焊缝在工件的整个长度上是连续的。 2)在基本符号在左侧无任何标注且又无其他说明时，表示对接焊缝要完全焊透。 3)塞焊缝、槽焊缝带有斜边时，应该标注孔底部的尺寸。 六、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响 焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数(例如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦尔／厘米或焦尔／毫米(J／cm或J／mm)，亦称热输入。 线能量的计算公式为： 式中 Q——线能量，J／cm或J／mm； I——焊接电流，A； U——电弧电压，V； V——焊接速度，cm／s或mm／s。 例：某焊接性试验的焊接工艺参数如下：焊条直径4mm，焊接 电流180A，电弧电压24V，焊接速度150mm／min。试计算其线能 量。 解：线能量 。 答：该试验的线能量为1728J／mm。 (一)焊接电流 当其它条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变(或略有增加)，见图1—29，这是埋弧自动焊时的实验结果。分析这些现象的原因是： (1)焊接电流增加时，电弧的热量增加，因此熔池体积和弧坑深度都随电流而增加，所以冷却下来后，焊缝厚度就增加。 (2)焊接电流增加时，焊丝的熔化量也增加，因此焊缝的余高也随之增加。如果采用不填丝的钨极氩弧焊，则余高就不会增加。 (3)焊接电流增加时，一方面是电弧截面略有增加，导致熔宽增加；另一方面是电流增加促使弧坑深度增加。由于电压没有改变，所以弧长也不变，导致电弧潜入熔池，使电弧摆动范围缩小，则就促使熔宽减少。由于两者共同的作用，所以实际上熔宽几乎保持不变。
图1—29 焊接电流对焊缝形状的影响 H—焊缝厚度 B—焊缝宽度 d—余高 I—焊接电流 (二)电弧电压 当其它条件不变时，电弧电压增长，焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有减少，见图1—30。这是因为电弧电压增加意味着电弧K度的增加，因此电弧摆动范围扩大而导致焊缝宽度增加。其次，弧长增加后，电弧的热量损失加大，所以用来熔化母材和焊丝的热量减少，相应焊缝厚度和余高就略有减小。
图1—30 电弧电压对焊缝形状的影响 由此可见，电流是决定焊缝厚度的主要因素，而电压则是影响焊缝宽度的主要因素。因此，为得到良好的焊缝形状，即得到符合要求的焊缝成形系数，这两个因素是互相制约的，即一定的电流要配合一定的电压，不应该将一个参数在大范围内任意变动。 (三)焊接速度 焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影响。当焊接速度增加时，焊缝厚度和焊缝宽度都大为下降，见图1—31。这是因为焊接速度增加时，焊缝中单位时间内输入的热量减少了。 图1—31 焊接速度对焊缝形状的影响 从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好。但当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得进一步提高焊接电流和电弧电压，所以，这三个工艺参数应该综合在一起进行选用。 (四)其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响 电弧焊除了上述三个主要的工艺参数外，其它一些工艺参数及因素对焊缝形状也具有一定的影响。 (1)电极直径和焊丝外伸长 当其它条件不变时，减小电极(焊丝)直径不仅使电弧截面减小，而且还减小了电弧的摆动范围，所以焊缝厚度和焊缝宽度都将减小。 焊丝外伸长是指从焊丝与导电嘴的接触点到焊丝末端的长度，即焊丝上通电部分的长度。当电流在焊丝的外伸长上通过时，将产生电阻热。因此，当焊丝外伸长增加时，电阻热也将增加，焊丝熔化加快，因此余高增加。焊丝直径愈小或材料电阻率愈大时，这种影响愈明显。实践证明，对于结构钢焊丝来说，直径为5mm以上的粗焊丝，焊丝的外伸长在60～150mm范围内变动时，实际上可忽略其影响。但焊丝直径小于3mm时，焊丝外伸长波动范围超过5～10mm时，就可能对焊缝成形产生明显的影响。不锈钢焊丝的电阻率很大，这种影响就更大。因此，对细焊丝，特别是不锈钢熔化电极弧焊时，必须注意控制外伸长的稳定。 (2)电极(焊丝)倾角焊接时，电极(焊丝)相对于焊接方向可以倾斜一个角度。当电极(焊丝)的倾角顺着焊接方向时叫后倾；逆着焊接方向时叫前倾，见图1—32(a)、(b)。电极(焊丝)前倾时，电弧力对熔池液体金属后排作用减弱，熔池底部液体金属增厚了，阻碍了电弧对熔池底部母材的加热，故焊缝厚度减小。同时，电弧对熔池前部未熔化母材预热作用加强，因此焊缝宽度增加，余高减小，前倾角度。愈小，这一影响愈明显，见图1—32(c)。 图1—32 电极(焊丝)倾角对焊缝形状的影响 (a)后倾 (b)前倾 (c)前倾倾角的影响 电极(焊丝)后倾时，情况与上述相反。 (3)焊件倾角 焊件相对水平面倾斜时，焊缝的形状可因焊接方向不同而有明显差别。焊件倾斜后，焊接方法可分为两种：从高处往低处焊叫下坡焊；从低处往高处焊叫上坡焊，见图1—33(a)(b)。 图1—33 焊件倾角对焊缝形状的影响 (a)下坡焊 (b)上坡焊 (c)下坡焊时焊件倾角的影响 (d)上坡焊时焊件倾角的影响 当进行上坡焊时，熔池液体金属在重力和电弧力作用下流向熔池尾部，电弧能深入到加热熔池底部的金属，因而使焊缝厚度和余高都增加。同时，熔池前部加热作用减弱，电弧摆动范围减小，因此焊缝宽度减小。上坡角度愈大，影响也愈明显。上坡角度。>6°～12°时，焊缝就会因余高过大，两侧出现咬边而使成形恶化，见图1—33(d)。因此，在自动电弧焊时，实际上总是尽量避免采用上坡焊。 下坡焊的情况正好相反，即焊缝厚度和余高略有减小，而焊缝宽度略有增加。因此倾角。<> (4)坡口形状 当其它条件不变时，增加坡口深度和宽度时，焊缝厚度略有增加，焊缝宽度略有增加，而余高显著减小，见图1—34。
图1—34 坡口形状对焊缝形状的影响 (5)焊剂 埋弧焊时，焊剂的成分、密度、颗粒度及堆积高度均对焊缝形状有一定影响。当其它条件相同时，稳弧性较差的焊剂焊缝厚度较大、而焊缝宽度较小。焊剂密度小，颗粒度大或堆积高度减小时，由于电弧四周压力减低，弧柱体积膨胀，电弧摆动范围扩大，因此焊缝厚度减小、焊缝宽度增加、余高略为减小。此外，熔渣粘度对焊缝表面成形有很大影响，若粘度过大，使熔渣的透气性不良，熔池结晶时所排出的气体无法通过熔渣排除，使焊缝表面形成许多凹坑，成形恶化。 (6)保护气体成分 气体保护焊时，保护气体的成分以及与此密切相关的熔滴过渡形式对焊缝形状有明显影响。采用不同保护气体进行熔化极气体保护焊直流反接时，焊缝形状的变化，见图1—35。射流过渡氩弧焊总是形成明显蘑菇状焊缝，氩气中加入O2、CO2或H2时，可使根部成形展宽，焊缝厚度略有增加。颗粒状和短路过渡电弧焊则形成的焊缝形状宽而浅。
图1—35 保护气体成分对焊缝形状的影响 (7)母材的化学成分 母材的化学成分不同，在其它工艺因素不变的情况下，焊缝形状不一样，这一点在氩弧焊时特别明显。如三种产地不同的0Cr18Ni19和0Cr18Ni12Mo2不锈钢，用钨极氩弧焊方法焊接，采用相同的焊接工艺参数时，所得焊缝形状的变化，见表1—10。 表1—10 母材化学成分对焊缝形状的影响
注：钨棒端部45°；弧长2mm电流150A；焊接速度300mm／min。 |
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