⑤盖面焊在盖面层施焊时，焊条与试件的角度如图所示。焊条与焊接方向的角度与打底焊相同，盖面层焊缝共3道，依次从下往上焊接。在焊
盖面层时，焊条摆幅和焊接速度要均匀，并采用较短的电弧，每条盖面焊道要压住前一条填充焊道的2／3。在焊接最下面的盖面焊道时，要注意
观察试板坡口下边的熔化情况，保持坡口边缘均匀熔化，并避免产生咬边、未熔合等现象。在焊中间的盖面焊道时，要控制电弧的位置，使熔
池的下沿在上一条盖面焊道的1／3～2／3处。上面的盖面焊道是接头的最后一条焊道，操作不当容易产生咬边，熔化金属下淌。
在施焊时，应适当增大焊接速度或减小焊接电流，将铁液均匀地熔合在坡口的上边缘。适当地调整运条速度和焊条角度，避免铁液下淌、产生咬边，
以得到整齐、美观的焊缝。盖面焊道的焊条角度一、操作前准备1.焊件的准备①20钢管两根，每根壁厚3。5mm，直径
57mm，长200mm，60°±5°V形坡口。②矫平和清理坡口。2.焊接材料选择E4303焊条，焊条直径为￠2
.5mm。3.焊接设备ZX7—400B第五节管对接焊技能训练22～2670～752.5
盖面焊22～2675～802.5打底焊电弧电压／V焊接电流／A焊条直径／mm焊接层次1)水平转动管焊焊接参数
二、操作过程1.焊件装配技术要求①钝边0.5～1mm，无毛刺，错边量≤0.5mm。②装配间隙上部(平焊位)
为2.5mm，下部(仰焊位)为2.0mm，放大上半部间隙作为焊接时焊缝的收缩量。2.水平固定管焊接2)定位焊
一般以管径大小确定定位焊数量。￠57mm钢管定位焊2处为宜，定位焊缝在水平或斜平位置上(图3-39)。定位焊缝长度一般为15～
30mm，余高为3～5mm。高度太小．容易开裂；高度太大，给以后正式焊接带来困难。定位焊时用直径2.5mm的焊条，焊接电流70～8
0A。起焊处要有足够的温度，以防止粘合，收尾时弧坑要填满。对于要求高的管子要严格控制定位焊质量，定位焊缝的两端用锉刀、砂轮打出缓
坡，以保证接头焊透。当发现定位焊缝有凹陷、未焊透、裂纹等缺陷，应铲除缺陷后重新定位焊。水平固定管定位焊示意图3)焊接要点
水平固定管焊接常从管子底部的仰焊位置开始，分两半焊接。先焊的一半叫前半部，后焊的一半叫后半部。两半部焊接都按照仰一立一平的顺
序进行，焊接过程中焊条角度的变化如图3-40所示。这样操作有利于熔化金属与熔渣很好地分离，焊缝成形容易控制。水平固定管焊条
角度的变化①打底层焊接。用直径2.5mm的焊条，先在前半部仰焊的坡口边上直击法引弧后，将电弧引至坡口间隙中，用长弧烤热起焊处，
经2～3s，坡口两侧接近熔化状态(即金属表面有“汗珠”时)，立即压低电弧并往上顶，形成第二个熔池。如此反复一直向前移动焊条。当发
现熔池温度过高，熔化金属有下淌的趋势时，采取灭弧方法，待熔池稍有变暗，即重新引弧，引弧部位应在熔池前面。为了消除或减少仰焊部位的
内凹现象，除了合理选择坡口角度和电流之外，引弧动作要准确和稳定，灭弧动作要果断，要保持短弧，电弧在坡口两侧停留时间不宜过长。焊接
过程中，操作位置在不断变化，焊条角度必须相应变化。到了平焊位置，易在背面产生焊瘤。在平焊位置操作时，电弧不能在熔池的前半部多停留，
焊条可以幅度不大地横向摆动，这样也使背面有较好的成形。后半部的操作方法与前半部相似，但要完成两处焊道接头，其中仰焊接头比平焊接头
难度更大，也是整个水平固定管焊接的关键。为了便于接头，在焊接前半部时，仰焊的起头处和平焊的收尾处都应超过管子垂直中心线5～15mm
，在焊接仰焊接头时，应把起焊处的厚焊缝用电弧割一部分(约10mm)，这样既割去了可能存在的缺陷，又形成缓坡割槽，便于接头。操作时先
用长弧烤热接头部分(图a)，运条至接头中心时立即拉平焊条压住熔化金属，依靠电弧吹力把液体金属推走而形成一缓坡割槽(图b、c、d)。
焊接到接口中心时，切忌灭弧，必须将焊条向上顶一下，以打穿未熔化(或夹渣)的根部，使接头完全熔合。对于重要的管子，当使用碱性焊条焊接
时，可用錾、锉等工具把仰焊接头处修成缓坡，然后再施焊。在焊接平焊接头时，也要先修成缓坡。当运条至斜立焊位置时，要采用顶弧焊，即
将焊条前倾，并稍作横向摆动。当距接头处3～5mm即将封闭时，绝不可灭弧。接头封闭时，应把焊条向里压一下，这时可听到电弧打穿焊缝根部
的“噗噗”声，焊条在接头处来回摆动，保证充分熔合，填满弧坑后引弧到坡口的一侧熄弧。当与定位焊缝相接时，也需用上述方法接头。水平固
定管仰焊接头操作法平焊位置接头用顶弧焊法④焊接电流与焊道层数的关系。打底焊特别是要求单面焊双面成形时，选择的焊接电流较小，以
利于操作和保证背面焊缝的质量。填充焊道需要较大的焊接电流，可提高效率和保证熔合良好。盖面焊时焊接电流在减小些，目的是防止咬边和美观
的焊缝成形。4）电弧电压的选择焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定。从电弧静特性可知，电弧长度越大，电弧电压高。电弧长度越
短，电弧电压低，所以焊接过程中，电弧不宜过长。焊接弧长可根据以下几方面确定。①碱性焊条焊接时应比酸性焊条弧长短些，以利于电弧的
稳定和防止气孔。②立、仰焊时应比平焊短些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下滴。③短弧一般认为应是焊条直径的0.5～1.0倍，
5）焊接速度的选择单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度。①焊速过快，熔化温度不够，易造成未熔合、焊缝速度成形不良等缺陷。②
焊速过慢，使温度停留时间增长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性降低，同时使变形量增大。当焊接较薄焊件时，易烧穿。焊接
速度选用的原则是在保证焊缝质量的基础上采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以保证在获得焊缝和高低和宽窄
一致和条件下，提高生产率。6）焊缝层数的选择一般对于质量要求较高的焊缝，每层厚度最好不大于4～5毫米为宜。7）焊
接热输入的选择所谓热输入，是指由焊接热源输入到单位长度焊缝上的能量。采用较小的焊接热输入，如降低焊接电流，增大焊接速度等，都可以
减少热影响区的尺寸。不仅如此，从防止过热组织和晶粒细化角度看，也是采用小的热输入比较好。五、焊条电弧焊安全操作技术焊条电弧焊操
作中安全技术要点如下：①焊机必须有良好的绝缘和可靠的保护接地装置，其裸露的带电部分应有安全防护罩。②焊机的电源线必须有足够
的导电截面积和良好绝缘，电源线不宜过长，一般不应超过3米。如确需要较长时，则应架空2.5米高以上。铁壳开关的外壳和焊机的接地线，要
有足够截面积，并连接牢固。③焊机接地回线应采用焊接电缆线，且接地回线应尽量短。软线绝缘应良好，焊钳绝缘部分应完好。④焊接作
业处应离易燃易爆物5米以外。严禁在压力的容器、管道上进行焊接作业。⑤在场内或人多的场所焊接，应放置挡光板，以免他人受弧光伤害
。⑥雨天禁止露天作业。⑦合理使用劳动保护用品，扣好各种钮扣，上装应束在裤腰里。⑧消除焊渣应防护眼镜。⑨工作结束后，
应将焊钳放在与线路隔绝的地方并卷好电缆线，及时切断电源，清理检查周围场地。第二节V形坡口平对接焊技能训练板厚大于6
mm时，为保证焊透应采用开V形或X形等坡口形式对接，进行多层焊和多层多道焊。一、操作准备1.焊件的准备①
Q235、16Mn钢板，尺寸为300mm×125mm×12mm。进行V形坡口对接焊。②将焊件正面和背面坡口及两侧20mm
范围内清理。2.焊接材料酸性焊条E4303(J422)，规格￠3.2～4.0mm。3.焊接设备
BXl—300或ZX5—300。二、操作过程1.焊接参数165～1704．0盖面层(4)160～1
804．O填充层(2、3)80～1003．2打底层(1)焊接电流／A焊条直径／mm焊接层(序号)V形坡口对接平焊
焊接参数2.装配技术要求①装配要求起始端间隙为3.2mm，末端间隙为4.0mm，错边量≤0.8mm,两端固定焊。②预
制反变形为了保证工件焊接后的平直度要求，需要在焊接之前预制反变形，反变形角度为4°～5°。在工件定位焊之后，双手拿住工件并使其
正面向下，在工作台上轻轻敲击，观察变形角度，如果没有达到要求再继续轻轻敲击，直到达到预留的反变形角度要求。装配时可
分别将直径3.2mm和4.0mm的焊条夹在试件两端，用一直尺搁在被置弯的试件两侧，中间的空隙能通过一根3.2mm的焊条，这样通过预
置反变形量可使试件焊后变形基本在合格范围内。3.定位焊采用与焊接试件相同牌号的焊条，将装配好的试件在端部进行定
位焊，并在试件反面两端点焊，焊缝长度为10～15mm。始端可少焊些，终端应多焊一些，以防止在焊接过程中收缩造成未焊段坡口间隙
变窄影响焊接。4.焊接要领12mm板V形坡口平对接焊不采用双面焊接，只从焊缝正面进行焊接，而又要求完全焊透，这种焊接法
即为单面焊双面成形技术。单面焊双面成形的主要要求是焊件背面能焊出质量符合要求的焊缝，其关键是正面打底层的焊接。1）打底焊
焊接从工件间隙小的一端开始，单面焊双面成形的操作方法有两种：连弧焊接法和断弧焊接法。连弧焊接法焊接电流的选择范围较小，对操作技术
的要求也较高，因此建议从断弧焊接法开始练习。①断弧焊法。断弧法焊接时，电弧时燃时灭，靠调节电弧燃、灭时间的长短来控制熔池温
度，焊接参数选择范围较宽，是目前常用的一种打底层焊接方法。焊接时，选择焊条直径为￠3.2mm，焊接电流为95～105A。首先
在定位焊缝上引燃电弧，再将电弧移到坡口根部，以稍长的电弧(约4mm)在该处摆动2～3个来回进行预热。然后立即压低电弧(约2mm)，
约1s后可听到电弧穿透坡口而发出的“噗噗”声。同时定位焊缝及相接坡口两侧金属开始熔化，并形成熔池。在熔池的前方形成向坡口两侧熔入1
～1.5mm的熔孔，然后转动手腕使电弧迅速向斜后方抬起而熄灭电弧。此处所形成的熔池是整条焊道的起点，常称为熔池座。熔池座形成
后转入正式焊接。焊接时采用短弧焊，焊条前倾角为30°～50°。正式焊接引燃电弧的时机应在熔池座金属未完全凝固，熔池中心
半熔化时，从护目镜下观察该部分呈黄亮色。在坡口的一侧重新引燃电弧的位置，并盖住熔池座金属的2/3处。电弧引燃后立即向坡口的另一侧运
条，在另一侧稍作停顿之后迅速向斜后方提起熄弧，这样便完成了第一个焊点的焊接。电弧从开始引燃至熄弧所产生的热量，约2/3用于加
热坡口的正面熔池座前沿，并使熔池座前沿两侧产生两个大于装配间隙的熔孔，如图所示。另外1/3的热量透过熔孔加热背面金属，同时将熔滴过
渡到坡口的背面。这样贯穿坡口正、反两面的熔滴就与坡口根部及熔池座形成一个穿透坡口的熔池，凝固后形成穿透坡口的焊点。下一个焊点
的操作与第一个焊点相同，每个焊点使焊道前进1～1.5mm，正、反两面焊道高在2mm左右。用断弧焊接法焊接时要注意做到：稳、快、准、
穿。稳——手握焊钳要稳(电弧要稳)。快——熄弧要快(每次引弧与熄弧速度要快，时间间隔要短，节奏控制在每分钟熄弧45～5
5次)。准——引弧时眼睛看准引弧部位，且下手要准。穿——耳朵要听清楚电弧击穿工件的“噗、噗”声，且弧柱的1／3要透过工
件背面。单面焊双面成形的焊缝接头是关系反面成形质量好坏的一个重要因素。焊接时最好采用热接法，在焊条还剩下约30～40mm时
即压低电弧并向熔池一侧连续过渡几颗熔滴，填满背面熔池，使反面焊缝饱满，防止形成缩孔；然后迅速熄灭电弧，更换焊条，在弧坑后面约10m
m处的坡口内引弧；当运条到弧坑根部时，增加焊条后倾角，同时将焊条顺着原先熔孔，向坡口根部顶一下，听到“噗、噗”声后，稍作停顿并恢复
正常手法焊接。如果采用冷接法，在弧坑冷却后，用砂轮或扁铲在收弧处打磨出一个10～15mm的斜坡，并在斜坡上引弧、预热，使弧坑温度逐
步升高，然后将焊条顺着原先的熔孔迅速下压，听到“噗、噗”声后，稍作停顿并恢复正常手法焊接。②连弧焊法用连弧法进行打底层焊
接时，电弧连续燃烧，采取较小的根部间隙，选用较小的焊接电流。焊接时电弧始终处于燃烧状态并做有规则的摆动，使熔滴均匀过渡到熔池。连弧
法背面成形较好，热影响区分布均匀，焊接质量较高，是目前推广使用的一种打底层焊接方法。焊接时，选取焊条直径为￠3.2mm，焊
接电流为80～90A，从一端施焊，在定位焊缝上引弧后，在坡口内侧可采用与月牙形相仿的运条方式。电弧从坡口一侧到另一侧作一次
运条后，即完成一个焊点的焊接。焊条摆动节奏为每分钟完成约50个焊点，逐个重合约2/3，一个焊点使焊道前进约1.5mm，焊接中熔孔明
显可见，坡口根部熔化缺口约1mm，电弧穿透坡口的“噗噗”声非常清楚。接头时，在弧坑后10mm处引弧，然后以正常速度运条至熔池的
1/2处，将焊条下压击穿熔池，再将焊条提起1～2mm，在熔化熔孔前沿的同时向前运条施焊。收弧时，应缓慢将焊条向左或右后
方带一下，随后即收弧，这样可避免在弧坑表面产生冷缩孔。2)填充焊填充焊前应对前一层焊缝仔细清渣，特别是对死角更要清
理干净。填充焊的运条方法为月牙形或锯齿形，填充焊的焊条角度如图所示。填充焊时应注意以下几点：①控制好焊道两侧的熔合情况
。填充焊时，焊条摆幅加大，在坡口两侧停留时间比打底焊时稍长些，保证两侧有一定的熔深，使填充焊道稍向下凹。②控制好最后一
道填充焊缝的高度和位置。填充焊缝的高度应低于母材0.5～1.5mm，最好呈凹形，要注意不能熔化坡口两侧的棱边，以便于盖面层焊接时能
看清坡口，为盖面层焊接打好基础。③各填充层焊接时其焊缝接头应错开，接头方法如图所示。3)盖面焊采用直径4.0m
m的焊条时，焊接电流应稍小一点；要使熔池形状和大小保持均匀一致，焊条与焊接方向夹角应保持75°左右；采用月牙形运条法和8字形运条法
；焊条摆动到坡口边缘时应稍作停顿，以免产生咬边。更换焊条收弧时应对熔池稍填熔滴，迅速更换焊条，并在弧坑前10mm左右处引弧，
然后将电弧退至弧坑的2/3处，填满弧坑后正常进行焊接。接头时应注意，若接头位置偏后，则接头部位焊缝余高过高；若偏前，则焊道脱节。焊
接时应注意保证熔池边沿不得超过表面坡口棱边2mm；否则，焊缝超宽。盖面层的收弧采用划圈法和回焊法，最后填满弧坑使焊缝平滑.第三节
立对接焊技能训练立焊指焊缝倾角90°(立向上)或270°(立向下)时的焊接。立焊时熔池金属和熔渣受重力等作用下坠，因其流
动性不同容易分离。熔池温度过高或体积过大时，液态金属易下淌形成焊瘤，使焊缝成形困难，焊缝不如平焊时美观一、操作前准备1
.焊件的准备①板料2块，材料为Q235A钢，板料的尺寸为300mm×100mm×12mm，开60°V形
坡口。②矫平并清理坡口。2.焊接材料选择E4303焊条，焊条直径分别为￠3.2mm和￠4.0mm。3.焊
接设备ZX7—400B。2.焊件装配技术要求①修磨钝边0.5～1mm，无毛刺。装配平整，始端间隙
为3.2mm，末端间隙为4.0mm，错边量≤1.2mm，如图所示②预留反变形量≤3°二、操作过程
1.焊接参数22～24100～1104.O盖面层22～26100～1204.0填充层(1、2)22～2490～
1103.2打底层焊接电压／V焊接电流／A焊条直径／mm焊接层数3.定位焊定位焊采用￠3.2mm的焊条，在试
件反面距两端20mm之内进行，焊缝长度为10～15mm。4.焊接对接立焊是指对接接头有焊件处于立焊位置时的操作，如图所示。
生产中常由下向上施焊。①打底层的焊接打底层焊道就是正面第一层焊道，焊接时应选用直径为3.2mm的焊条。根据间隙大小，灵
活运用操作手法。如果为使根部焊透，而背面又不致产生塌陷，这时在熔池上方要熔穿一个小孔，其直径等于或稍大于焊条直径。不论采用小月牙形
、锯齿形或跳弧焊法中的哪一种运条法，如果运条到焊道中间时不加快运条速度，熔化金属就会下淌，使焊道外观不美观。当中间运条过
慢而造成金属下淌后，形成凸形焊道，如图（a）所示，会导致施焊下一层焊道时产生未焊透和夹渣。②填充层的焊接首先对打底焊缝
仔细清渣，应特别注意对死角处的焊渣的清理。采用横向锯齿形或月牙形运条法，焊条摆动到两侧坡口处要稍作停顿，以利于熔合及排渣，并防止焊
缝两边产生死角，如图所示。运条时，焊条与试件的下倾角为70°～80°。第二层填充层焊接质量一方面要使各层焊道凸凹不平的成形在这一层
得到调整，为焊好表面层打好基础；另一方面，这层焊道一般应低于焊件表面1mm左右，而且焊道中间应有些下凹，以保证表层焊缝成形
美观。锯齿形运条法示意图a)两侧稍作停顿b)两侧稍作上、下摆动③表面层的焊接表面层焊缝即多层焊的最外层焊缝，应
满足焊缝外形尺寸的要求。运条方法可根据对焊缝余高的不同要求加以选择。如要求余高稍大时，焊条可做月牙形摆动；如要求余高较小时，焊条可
作锯齿形摆动。运条速度要均匀，摆动要有规律，如图所示。运条到a、b点时，应将电弧进一步缩短并稍做停留，这样才能有利于熔滴的过渡
及防止咬边。从a摆到b点时，应稍快些，以防止产生焊瘤。第四节横对接焊技能训练横对接焊指在焊缝倾角为0°或180
°、焊缝转角为0°或180°的对接位置的焊接。横焊时，焊条熔滴受重力等影响容易偏离焊条轴线，熔池金属受重力等影响
容易下坠，甚至流淌至下坡口面，造成未熔合及夹渣等缺陷。一、操作准备1.焊件的准备①16Mn钢板，尺寸为
300mm×100mm×10mm。进行V形坡口对接焊。②将焊件正面和背面坡口及两侧20mm范围内清理。2.焊接材
料酸性焊条E4303(J422)，规格￠3.2～4.0mm。3.焊接设备BXl—300或ZX5
—300。二、操作过程1.焊接参数≤1.24～5l～1.5始焊端3.2终焊端4.O60错边量／m
m反变形／(°)钝边／mm装配间隙／mm坡口角度／(°)2.焊接装配技术要求22～24100～110盖面焊第四
层(5、6、7)22～26100～120填充焊第二层(2)第三层(3、4)22～2490～1103．2打底焊第
一层(1)电弧电压／V焊接电流／A焊条直径／mm焊接层次4.焊接在横焊时，熔化金属在自重作用下易下淌，在焊缝上侧易产生
咬边，下侧易产生下坠或焊瘤等缺陷。因此，要选用较小直径的焊条、小的焊接电流，采用多层多道焊、短弧操作。3.定位焊定位焊采用
￠3.2的焊条，在试件反面距两端20mm之内进行，焊缝长度为10～15mm。①焊道分布单面焊，4层7道。②焊接位置
试板固定在垂直面上，焊缝在水平位置，间隙小的一端放在左侧。③打底焊打底层横焊时的焊条角度如图。平板对接横焊焊道分布
焊接时在始焊端的定位焊缝处引弧，稍作停顿预热。然后上下摆动向右施焊，待电弧到达定位焊缝的前沿时，将焊条向试件背面压，同时稍
停顿。这时可以看到试板坡口根部被熔化并击穿，形成了熔孔，此时焊条可上下作锯齿形摆动，如图所示。平板横焊时的运条方法平板对接横
焊时的焊条角度保证打底焊道获得良好的背面焊缝，要控制电弧短些。焊条摆动，向前移动的距离不宜过大。焊条在坡口两侧停留时要注
意，上坡口停留的时间要稍长。焊接电弧的1／3保持在熔池前，用来熔化和击穿坡口的根部。电弧的2／3覆盖在熔池上并保持熔池的形状和大小
基本一致，此外还应控制熔孔的大小，使上坡口面熔化1～1.5mm，下坡口面熔化约0.5mm，保证坡口根部熔合好，如图所示。在施焊时，
若下坡口面熔化太多，试板背面焊道易出现下坠或产生焊瘤。④填充焊在焊填充层时，必须保证熔合良好，防止产生未熔合及夹渣。
填充层在施焊前，先将打底层的焊渣及飞溅清除干净，焊缝接头过高的部分应打磨平整，然后进行填充层焊接。第1层填充焊道为单层单道，焊
条的角度与填充层相同，但摆幅稍大些。焊第1层填充焊道时，必须保证打底焊道表面及上下坡口面处熔合良好，焊道表面平整。
第2层填充焊有两条焊道，焊条角度如图所示。焊第2层下面的填充焊道时，电弧对准第一层填充焊道的下沿，并稍摆动，使熔池能压住第2
层焊道的1／2～2／3。焊第2层上面的填充焊道时，在电弧对准第一层填充焊道的上沿时稍摆动，使熔池正好填满空余位置，使表面平整。
当填充层焊缝焊完后，其表面应距下坡口表面约2mm，距上坡口约0.5mm，不要破坏坡口两侧棱边，为盖面层施焊打好基础。
本章重点：①焊接材料（焊条）的选择与应用。②焊条电弧焊工艺。本章难点：①焊条电弧焊工艺参数的确定。②焊条电弧焊实
际操作训练。教学建议：①应注意相关课程焊条电弧焊知识的联系。②正确、合理选择焊条是获得合理焊接工艺的前提。③在实际生
产条件的规定下进行相应焊接工艺制订的练习才有较好的效果。第三章焊条电弧焊第一节焊条电弧焊基础一、焊条电弧焊原理
及应用1．焊接冶金原理焊条电弧焊过程中，液态金属、熔渣、气体间进行着复杂的物理、化学反映，这一高温下的相互作用过程称为
焊接冶金过程。焊接冶金过程有以下特点：①焊接电弧和熔池金属的温度高于一般的冶炼温度，容易造成金属元素的蒸发、烧损或形成有害
杂质。②冶炼过程短，熔池处于液态的时间一般在10秒钟左右，各种化学反应来不及达到平衡状态，容易造成许多焊接缺陷。③
冶炼条件差，有害气体难免侵入熔池，形成脆性的氧化物、氮化物和气孔，降低了焊缝金属的力学性能。在焊接过程中必须对熔池进行机械保
护，即利用熔渣、保护气体等机械地把熔池与空气隔开。在焊接过程中必须对熔池进行冶金处理，即向熔池中添加合金元素，以便改善和保证焊缝金
属的化学成分和组织。2．熔滴过渡1）熔滴及熔滴过渡电弧焊时，在焊条端部形成的，并向熔池过渡的液态金属滴即为熔滴。熔
滴通过电弧空间向熔池转移的过程称为熔滴过渡。2）熔滴上的作用力①重力。平焊时促进熔滴过渡,立焊和仰焊时，使金属熔滴偏
离电弧轴线方向而阻碍熔滴向熔池过渡。②表面张力。平焊时表面张力阻碍熔滴向熔池过渡，但在仰焊和其他位置焊时表面张力却有利于熔
滴向熔池过渡。③电磁收缩力。沿焊条的径向，焊条和熔滴均受到从四周向中心的电磁力,称为电磁收缩力。电磁收缩力的大小与焊接电
流的大小成正比，焊接电流小，电磁收缩力小，熔滴尺寸大，飞溅严重，电弧容易短路且燃烧不稳定。当焊接电流增大时，电磁收缩力也会加大，熔
滴尺寸减小，熔滴过渡时方向性强，各种位置焊时熔滴均沿电弧轴线方向向熔池过渡。3）熔滴过渡的形式通常将熔滴过渡分成自由过渡、接
触过渡、渣壁过渡三种主要形式。①自由过渡。熔滴从焊条端头脱落，通过电弧空间自由运动一段距离后落入熔池的过渡形式称为自由过渡。自
由过渡又可分为滴状过渡和喷射过渡两种形式。焊接电流较小时，熔滴的直径大于焊丝直径，当熔滴的尺寸足够大时，主要依靠重力将熔滴缩短拉
断，熔滴落入熔池，熔滴的这种过渡形式称为滴状过渡。熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式，称为喷射过渡。滴
状过渡喷射过渡②接触过渡。熔滴接触过渡的主要形式是短路过渡，使受电弧热熔化的消耗电极（焊条）前端与母材熔池短路，边重复进
行燃弧。短路过渡在采用低电流装置和较小焊丝直径的条件下产生，短路过渡易形成一个较小的、迅速冷却的熔池，适合于全位置焊接。焊丝通短路
过渡可在小功率电弧下实现稳定过渡和稳定焊接过程，适合于薄板或需低热输入情况下的焊接。③渣壁过渡。渣壁过渡是熔化金属液沿
渣壳（埋弧焊）滴入熔池的过程。二、焊条电弧焊设备1．焊条电弧焊电源应具备的特点①保证引弧容易②保证电弧稳定③保证焊
接规范稳定④具有足够宽的焊接规范调节范围2．对焊条电弧焊电源的基本要求1）对外特性形状的要求在电源内部参数不变的情况下，
改变负载时，电源输出端电压与输出电流之间的关系称为弧焊电源的外特性。弧焊电源的外特性分为下降特性、平特性和上升特性。下降特性又可分
为陡降特性和缓降特性。焊接时，电弧静特性曲线(电弧稳定燃烧时电弧电压与焊接电流的关系)与电源外特性曲线的交点就是电弧燃烧的工作点
，焊条电弧焊时的电弧静特性曲线一般工作在平特性段。焊条电弧焊时弧长是不断变化的，当弧长L变化时，具有陡降特性电源的焊接电流变化不大
，有利于焊接电流的稳定，如图所示。当受到干扰时，焊接电流恢复到稳定状态的时间很短，更有利于电弧的稳定。2）对弧焊电源空载电压
的要求当焊机接通电网而输出端没有接负载时，即引弧之前，焊机输出端所具有的端电压称为空载电压。较高的空载电压有利于使两极间高电阻的
接触处击穿，引弧容易且短路时电弧复燃也快，从而电弧燃烧稳定。3）对弧焊电源动特性的要求焊接电源适应焊接电弧变化的特性称为焊
接电源的动特性。引弧时，电极与焊件相碰，焊接电流要迅速提供合适的短路电流；电极提起时，焊接电源要很快达到空载电压。如果弧焊电源输出
的电流和电压不能很快地适应焊接过程中的这些变化，电弧就不能稳定地燃烧，甚至会导致熄灭。4）对弧焊电源短路电流的要求在引弧和
熔滴过渡时经常发生短路，此时，弧焊电源的输出电流称为短路电流。短路电流太小，引弧困难；短路电流太大则使飞溅严重、电弧不稳、焊缝成
形变坏，甚至造成焊机过载和焊穿焊件。合适的短路电流值为大于1.25倍,小于2倍的焊接电流.5）对弧焊电源调节特性的要求
焊接时针对不同的母材，不同的厚度以及不同的几何形状等需要选择不同的焊接电流和电弧电压，所以要求弧焊电源能在较大的范围内均匀地、灵活
地选择合适的焊接电流值。6）对弧焊电源结构的要求弧焊电源的结构应牢固、轻巧、耐用和维修方便。三、焊接材料及其选用
1．焊条芯对焊缝性能的影响焊芯熔化形成的填充金属约占整个焊缝金属的50%～70%，所以，焊芯的化学成分及各组成元素的含量，直
接影响焊缝金属的化学成分和机械性能。①碳（C）的影响。在焊接过程中碳是一种良好的脱氧剂，在高温时与氧化合生成CO或CO2气
体,这些气体从熔池中逸出，在熔池周围形成气罩,可减小或防止空气中氧、氮与熔池的作用，所以碳能减少焊缝中氧和氮的含量。但碳含量过
高时，由于还原作用剧烈，会增加飞溅和产生气孔的倾向，同时会明显地提高焊缝的强度、硬度，降低焊接接头的塑性，并使接头产生裂纹的倾向增
大。因此常用焊芯中碳的质量分数ωC≤0.10％。②锰（Mn）的影响。在焊接过程中锰是很好的脱氧剂和合金剂。它既能减小焊缝中氧的
含量，又能与硫化合生成硫化锰（MnS）起脱硫作用，可以减小热裂纹的倾向。锰可作为合金元素渗入焊缝，使焊缝的力学性能提高。常用焊芯中
锰的质量分数为0.30％～0.55％。③硅（Si）的影响。硅也是脱氧剂，而且脱氧能力比锰强，与氧形成二氧化硅（SiO2），但
它会增加熔渣的粘度，粘度过大会促使非金属夹杂物的生成。过多的硅还会降低焊缝金属的塑性和韧性。所以焊芯中ωSi一般限制在0.04％以
下。④铬（Cr）与镍（Ni）的影响。对碳钢焊芯来说，铬与镍都是杂质，是从炼钢原料中混入的。焊接过程中铬易氧化，形成难溶的氧化铬
（Cr2O3），使焊缝产生夹渣。镍对焊接过程无影响，但对钢的韧性有比较明显的影响。一般低温冲击值要求较高时，可以适当掺入一些镍。焊
芯中ωCr一般控制在0.20％以下，ωNi为0.30％以下。⑤硫（S）与磷（P）的影响。硫、磷都是有害杂质，能使焊缝金属的机械
性能降低。硫与铁作用能生成硫化铁（FeS），它的熔点低于铁，因此使焊缝在高温状态下容易产生热裂纹。磷与铁作用能生成磷化铁（Fe3P
和Fe2P），使熔化金属的流动性增大，在常温下变脆，所以焊缝容易产生冷脆现象。一般焊芯中要求ωS与ωP不大于0.04％，
在焊接重要结构时，焊芯中要求硫与磷的质量分数不大于0.03％。2．焊条药皮的组成及类型1）药皮的组成焊条药皮为多种物质的混合
物，主要有以下四种：①矿物类。主要是各种矿石、矿砂等。常用的有硅酸盐矿、碳酸盐矿、金属矿及萤石矿等。②铁合金和金属类。铁合
金是铁和各种元素的合金。常用的有锰铁、硅铁、铝粉等。③化工产品类。常用的有水玻璃、钛白粉、碳酸钾等。④有机物类。主要有淀粉
、糊精及纤维素等。2）药皮的类型根据药皮组成中主要成分的不同，焊条药皮可分为8种不同的类型。①氧化钛型（简称钛型）。药
皮中氧化钛的质量分数大于或等于35％，主要从钛白粉和金红石中获得。②钛钙型。药皮中氧化钛的质量分数大于30％，钙和镁的碳酸
盐矿石的质量分数为20%左右。③钛铁矿型。药皮中含钛铁矿的质量分数大于或等于30％。④氧化铁型。药皮中含有大量氧化
铁及较多的锰铁脱氧剂。⑤纤维素型。药皮中有机物的质量分数为15%以上，氧化钛的质量分数为30%左右。⑥低氢型。药皮
主要组成物是碳酸盐和氟化物（萤石）等碱性物质。⑦石墨型。药皮中含有较多的石墨。⑧盐基型。药皮中主要由氯化物和氟化物
组成。3．焊条的选用①结构钢焊条。主要用于焊接低碳钢和低合金高强钢。②钼和铬钼耐热钢焊条。主要用于焊接珠光体耐热钢。③
不锈钢焊。用于焊接不锈钢和热强钢（高温合金）。④堆焊焊条。主要用于堆焊具有耐磨、耐热、耐腐蚀等性能的各种合金钢零件的表面层。
⑤低温钢焊条。用于焊接各种在低温条件下工作的结构。⑥铸铁焊条。主要用于焊补各种铸铁件。⑦镍及镍合金焊条。主要用于焊接镍
及其合金，有时也用于堆焊、焊补铸铁、焊接异种金属等。⑧铜及铜合金焊条。主要用于焊接铜及其合金、异种金属、铸铁等。⑨铝及铝合
金焊条。主要用于焊接铝及其合金。⑩特殊用途焊条。主要用于焊接具有特殊要求及施焊部位的结构。四、焊条电弧焊工艺1．接头、坡口
与焊缝1）焊接接头通过焊接连接形成的接头称为焊接接头。焊接接头包括焊缝、熔合区、热影响区，如图所示。①焊缝——试件经焊接后
所形成的结合部分。②熔合区——焊缝与母材交界的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。③热影响区——在焊接过程中，材料因
受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域。焊接接头2)对接接头两焊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。该种接头形式受力均匀，应力集中小，是比较理想的接头形式，也是焊接结构中首选和采用最多的
一种接头形式。①不开坡口的对接接头。用于薄板对接，焊条电弧焊时，板厚在3mm以下的单面焊和板厚在6mm以下的双面焊可以采用此
种接头形式。为了确保完全焊透，被焊钢材间须留有1～2毫米的装配间隙，如图所示。随板厚增加，装配间隙也应相应增大。不开坡口的对接
接头②开坡口的对接接头。坡口是指根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽。GB／T3375—19
94《焊接术语》对各种坡口形式及尺寸作了规定，如图所示。根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、带钝边V形(Y形)、带钝边
X形(双Y形)、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、K形及其组合和带垫板等多种坡口形式。常用的坡口形式主要有I形(不开坡口)、V形
(Y形)、U形、X形(双V或双Y形)等四种。坡口的几何尺寸坡口的主要作用是使电弧深入坡口根部以保证根部焊透便于，便于清除焊渣
和获得较好的焊缝成形。开坡口的对接接头的形式如图所示。开坡口的对接接头3）T型接头一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似
直角的接头叫T形接头，该种接头可承受各种方向的力，在焊接结构中被广泛使用。例如，船体结构，70％的焊接接头是T形接头。①不开坡
口的T型接头。焊条电弧焊时，板厚小于10毫米的构件或受力不太大的构件，可以采用不开坡口的T型接头，焊接时一般要求双面焊接，如图所
示。②开坡口的T型接头。若T型接头的焊缝要求承受较大的载荷，则应按照钢板的厚度和对强度的要求，分别选用不同的坡口型式，如图所
示。使接头能熔透，保证焊接接头的强度。不开坡口的T型接头4）角接接头两焊件端面间构成大于30°、小于或等于135°夹
角的接头，叫做角接接头。角接接头的许多特征与T形接头有相似之处，如图所示。该种接头形式受力状况不太好，易引起应力集中，一般用在不重
要的结构中。5）搭接接头两焊件部分重叠构成的接头，叫做搭接接头，如图3-13所示。该种接头形式应力分布不均，承受动载荷的结
构不宜采用，但搭接接头易于装配，在不重要的焊接结构中有较多应用。搭接接头形式角接接头形式6）焊缝形式焊缝是焊接接头的重要
组成部分。焊缝形式通常按下列方法进行分类：①按焊缝施焊时的空间位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝和仰焊缝，见表按施焊焊缝空间位置分
类的焊缝形式165°～180°（对接）或115°～180°（角接）0°～15°（对接）或0°～15°（角接）仰焊位置仰
焊缝70°～90°0°～5°横焊位置横焊缝0°～180°80°～90°立焊位置立焊缝0°～10°0°～5°平
焊位置平焊缝焊缝转角焊缝倾角示意图焊缝角度施焊位置焊缝形式②按焊缝接合形式分为对接焊缝、角焊缝和塞焊缝，见表按焊
缝接合形式分类的焊缝形式零件相叠，其中一块开圆孔，在圆孔中焊接两板所形成的焊缝。只在孔内焊角焊缝的不称为塞焊塞焊缝沿两直交或
近似直交零件的交线焊接的焊缝角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对接焊缝示意图定义焊缝
形式③按焊缝断续情况分为定位焊缝、连接焊缝和断续焊缝等，按焊缝断续情况分类的焊缝形式焊接成具有一定间隔的焊缝断续焊缝沿接
头长度方向连续焊接的焊缝，包括连续对接焊缝和连续角焊缝连续焊缝焊前为装配和固定构件接缝的位置而焊接的短焊缝定位焊示意图定
义焊缝形式熔焊时，被熔化的母材在焊道金属中所占的百分比熔合比熔焊时，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（φ=B/H）焊缝成形系数φ在角焊缝横截面中画出的最大直角等腰三角形中直角边的长度焊脚尺寸在焊接接头横截面上，母材或
前道焊缝熔化的深度熔深超出母材表面连线上面的那部分焊缝金属的最大高度余高设计焊缝时使用的焊缝厚度。对接焊缝焊透时等于焊件厚
度；角焊缝时等于在角焊缝横截面内画出的最大直角等腰三角形中，从直角的顶点到斜边的直线长度焊缝计算厚度H在焊缝横截面中，从焊缝正
面到焊缝背面的距离焊缝厚度焊缝表面两焊趾之间的距离（焊缝表面与母材交界处叫焊趾）焊缝宽度B示意图定义形状参数④焊缝
的几何参数。2．焊接位置焊接位置是指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表示。焊接位置有平焊、横焊、立
焊和仰焊位置等，如图所示。T形接头、十字接头和角接接头焊缝处于平焊位置进行的焊接称为船形焊。在工程上常遇到的水平固定管的焊接，由于管子在360°的焊接中，有平焊、立焊、仰焊几种焊接位置，所以称为全位置焊。各种焊接位置焊缝倾角是焊缝轴线与水平面之间的夹角，如图所示。焊缝转角是指焊缝中心线(焊根与盖面层焊缝中心连线)和水平参照面Y轴之间的夹角，如图所示。3．焊接工艺参数焊条电弧焊的工艺参数主要包括焊条选择、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否，直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率，因此选择合适的焊接工艺参数是焊接生产工艺中极为重要的一个环节。焊缝转角焊缝倾角4～64～53.2～43.22焊条直径/mm＞136～124～532试件厚度/mm②焊条直径与焊接位置的关系。在板厚相同的条件下，平焊位置的焊接其选用直径应比其它位置大一些，立焊、横焊和仰焊应选用较细的焊条，一般不超过4毫米。否则，熔池加大，铁水易流下，焊缝不能很好地成形。1）焊条直径的选择①焊条直径与试件厚度的关系。一般情况下，焊条直径是随着试件厚度的增加而加大的，其参考数据如表所示。③焊条直径与焊接层数的关系。第一层焊道应选用小直径焊条焊接，焊条不能深入坡口根部，造成根部焊不透的现象。以后各层可以根据焊件厚度，选用较大直径的焊条。④焊条直径与接头型式的关系。T型接头、搭接接头都应选用较大直径的焊条。2）焊接电源与极性的选择①酸性焊条可采用交流或直流焊接电源焊接，通常选用交流电源较多。②低氢钠型焊条必须采用直流反接电源焊接。③低氢钾型焊条可采用交流或直流电源焊接。④采用直流电源焊接时，薄板焊接采用直流反接，中、厚板焊接采用直流正接。3）焊接电流的选择焊接时，流经焊接回路的电流称为焊接电流，焊接电流的选择与焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊接位置和层数等许多因素有关。焊接电流过小，电弧不稳会造成未焊透、夹渣、焊缝成形不良等缺陷。焊接电流过大易产生咬边、焊穿、增加焊件变形和金属飞溅量，还可能使焊接接头的组织过热而发生变化。①焊接电流与焊条直径的关系。手工电弧焊焊接碳钢时，焊接电流可按35～55倍的焊条直径进行调节。②焊接电流与焊条类型的关系。在相同条件下，碱性焊条使用的焊接电流一般可比酸性焊条小10％左右，否则焊缝中易产生气孔。③焊接电流与焊接位置的关系。在相同焊条直径的条件下，平焊时焊接电流可大些，其他位置焊接电流比平焊小10%～20%。 |
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