焊接工艺

焊接工艺1什么是焊接接头？它有哪几种类型？用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。在焊接结构中焊接接头起两方面的作用，第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。根据GB/T3375—94《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，如图1。其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。2什么是坡口？常用坡口有哪些形式？根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。坡口的形式由GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》标准制定的：常用的坡口形式有I形坡口、Y型坡口、带钝边U形坡口、双Y形坡口、带钝边单边V形坡口等。3表示坡口几何尺寸的参数有哪些？它们各起什么作用？⑴坡口面焊件上所开坡口的表面称为坡口面。⑵坡口面角度和坡口角度焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度，两坡口面之间的夹角称为坡口角度。开单面坡口时，坡口角度等于坡口面角度；开双面对称坡口时，坡口角度等于两倍的坡口面角度。坡口角度（或坡口面角度）应保证焊条能自由伸入坡口内部，不和两侧坡口面相碰，但角度太大将会消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。⑶根部间隙焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙。亦称装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。⑷钝边焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。⑸根部半径U形坡口底部的半径称为根部半径。根部半径的作用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸入根部，促使根部焊透。4试比较Y形、带钝边U形、双Y形三种坡口各自的优缺点？当焊件厚度相同时，三种坡口的几何形状。⑴Y形坡口1）坡口面加工简单。2）可单面焊接，焊件不用翻身。3）焊接坡口空间面积大，填充材料多，焊件厚度较大时，生产率低。4）焊接变形大。⑵带钝边U形坡口1）可单面焊接，焊件不用翻身。2）焊接坡口空间面积大，填充材料少，焊件厚度较大时，生产率比Y形坡口高。3）焊接变形较大。4）坡口面根部半径处加工困难，因而限制了此种坡口的大量推广应用。⑶双Y形坡口1）双面焊接，因此焊接过程中焊件需翻身，但焊接变形小。2）坡口面加工虽比Y形坡口略复杂，但比带钝边U形坡口的简单。3）坡口面积介于Y形坡口和带钝边U形坡口之间，因此生产率高于Y形坡口，填充材料也比Y形坡口少。5常用的垫板接头有哪几种形式？它有什么优缺点？在坡口背面放置一块与母材成分相同的垫板，以便焊接时能得到全焊透的焊缝，根部又不致被烧穿，这种接头称为垫板接头。常用的垫板接头形式有：I形带垫板坡口、V形带垫板坡口、Y形带垫板坡口、单边V形带垫板坡口等。垫板接头的操作技能比单面焊双面成形简单，容易掌握，常用于背面无法施焊（如小直径圆筒环缝、夹套容器环缝）的场合，缺点是当垫板和筒体的椭圆度不一致时，两者之间装配在一起时局部会留有缝隙，焊接时，熔渣流入此缝隙时无法上浮，因此易形成夹渣。JB4708—92《钢制压力容器焊接工艺评定》中规定，有衬垫的单面焊的弯曲角度可按双面焊的弯曲角度标准。6焊件对接时有什么技术要求？焊件对接时的要求如下：1）不同厚度钢板对接时，如果两侧钢板厚度相差太大，则连接后由于连接处的截面变化较大，将会引起严重的应力集中。所以对于重要的焊接结构，如压力容器，应对厚板进行削薄。根据有关技术标准规定：当薄板厚度≤10mm，两板厚度差超过3mm或当薄板厚度＞10mm，两板厚度差大于薄板厚度的30%或超过5m时，对厚板边缘应进行削薄，削薄的长度应大于或等于板厚差的3倍。2）直线形焊件和曲线形焊件对接时，焊缝正好处于交界处，产生较大的焊接应力，成为整个结构的薄弱面。为此，对接处的曲线形焊件应有一直段部分，便于焊缝处于平对接位置。7试述焊缝的种类。焊接后焊件中所形成的结合部分称为焊缝。按结合形式，焊缝可分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝和端接焊缝四种。⑴对接焊缝构成对接接头的焊缝称为对接焊缝。对接焊缝可以由对接接头形成，也可以由T形接头（十字接头）形成，后者是指开坡口后进行全焊透焊接而焊脚为零的焊缝。⑵角焊缝两焊件接合面构成直交或接近直交所焊接的焊缝。同时由对接焊缝和角焊缝组成的焊缝称为组合焊缝，T形接头（十字接头）开坡口后进行全焊透焊接并且具有一定焊脚的焊缝，即为组合焊缝，坡口内的焊缝为对接焊缝，坡口外连接两焊件的焊缝为角焊缝。⑶塞焊缝是指两焊件相叠，其中一块开有圆孔，然后在圆孔中焊接所形成的填满圆孔的焊缝。⑷端接焊缝构成端接接头的焊缝。8表示对接焊缝几何形状的参数有哪些？表示对接焊缝几何形状的参数有焊缝宽度、余高、熔深。⑴焊缝宽度指焊缝表面与母材的交界处称为焊趾。而单道焊缝横截面中，两焊趾之间的距离称为焊缝宽度。⑵余高指超出焊缝表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的高度称为余高。焊缝的余高使焊缝的横截面增加，承载能力提高，并且能增加射线摄片的灵敏度，但却使焊趾处会产生应力集中。通常要求余高不能低于母材，其高度随母材厚度增加而加大，但最大不得超过3mm。⑶熔深在焊接接头横截面上，母材熔化的深度称为熔深。一定的熔深值保证了焊缝和母材的结合强度。当填充金属材料（焊条或焊丝）一定时，熔深的大小决定了焊缝的化学成分。不同的焊接方法要求不同的熔深值，例如堆焊时，为了保持堆焊层的硬度，减少母材对焊缝的稀释作用，在保证熔透的前提下，应要求较小的熔深。9表示角焊缝几何形状的参数有哪些？根据角焊缝的外表形状，可将角焊缝分成两类：焊缝表面凸起带有余高的角焊缝称为凸角焊缝；焊缝表面下凹的角焊缝称为凹角焊缝。表示角焊缝几何形状的参数有焊脚、角焊缝凸度和角焊缝凹度。⑴焊脚角焊缝的横截面中，从一个焊件上的焊趾到另一个焊件表面的最小距离称为焊脚。焊脚值决定了两焊件的结合强度，它是最主要的一个参数。⑵凸度凸角焊缝截面中，焊趾连连线与焊缝表面之间的最大距离。⑶凹度凹角焊缝横截面中，焊趾连线与焊缝表面之间的最大距离。10什么是焊缝成形系数？熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（c）与焊缝计算厚度（s）的比值称为焊缝成形系数，即c焊缝成形系数=──s焊缝宽度和焊缝计算厚度在各种接头中的表示。焊缝成形系数小时形成窄而深的焊缝，在焊缝中心由于区域偏析会聚集较多的杂质，抗热裂纹性能差，所以形成系数值不能太小，如自动埋弧焊时焊缝的成形系数要大于1.3，即焊缝的宽度至少为焊缝计算厚度的1.3倍。11试述焊接工艺参数对焊缝形状的影响。焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（例如，焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称为焊接工艺参数。工艺参数对焊缝形状的影响如下：⑴焊接电流当其它条件不变时，增加焊接电流，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）。⑵电弧电压当其它条件不变时，电弧电压增大，焊缝宽度显著增加，而焊缝厚度和余高略有减少。⑶焊接速度当其它条件不变时，焊接速度增加，焊缝宽度、焊缝厚度和余高都减少。焊接电流、电弧电压和焊接速度是焊接时的三大焊接工艺参数，选用时，应当考虑到这三者之间的相互适当配合，才能得到形状良好，符合要求的焊缝。12什么是焊缝符号？焊缝符号由几部分组成？在图样上标注焊接方法、焊缝形式和焊缝尺寸的代号称为焊缝符号。根据GB324—88《焊缝符号表示法》的规定，焊缝符号一般由基本符号与指引线组成。必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。13试述焊缝符号中基本符号的表示方法。基本符号是表示焊缝横截面形状的符号。几种常用的基本符号表示法。14试述焊缝符号中辅助符号的表示方法。辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号。不需要确切地说明焊缝表面的形状时，可以不用辅助符号。15试述焊缝符号中补充符号的表示方法。补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号。16试述焊缝符号中指引线的表示方法及应用。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。指引线使用时应与基本符号相配合：1）如果焊缝在接头的箭头侧，则将基本符号标在基准线的实线侧。2）如果焊缝在接头的非箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线铡。3）标对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚线。17试述焊缝尺寸符号及其标注位置。焊缝尺寸符号的表示。表5焊缝尺寸符号名称符号焊件厚度δ坡口角度α根部间隙ь钝边p焊缝宽度c根部半径R焊缝长度L焊缝段数n焊缝间距E焊脚K熔核直径D焊缝计算厚度S相同焊缝数量符号N坡口深度H余高H坡口面角度β焊缝尺寸符号标注位置，见图19。标注原则是：1）焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧。2）焊缝长度方向上的尺寸标在基本符号的右侧。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、焊接方法代号等标在尾部。18什么是焊接位置？焊接位置又如何表示？熔焊时，焊件接缝所处的空间位置称为焊接位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。焊缝轴线与水平之间的夹角称为焊缝倾角。通过焊缝轴线的垂直面与坡口的等分平面之间的夹角称为焊缝转角。根据焊缝倾角和焊缝转角大小的不同数值，可将焊接位置分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种。19什么是平焊、立焊、横焊、仰焊和全位置焊？⑴平焊焊缝倾角0°～5、焊缝转角0°～10°的焊接位置称为平焊位置。在平焊位置进行的焊接就称为平焊。⑵立焊焊缝倾角80°～90°、焊缝转角0°～180°的焊接位置称为立焊位置。在立焊位置进行的焊接就称为立焊。⑶横焊焊缝倾角0°～5°，焊缝转角70°～90°的焊接位置称为横焊位置。在横焊位置进行的焊接就称为横焊。⑷仰焊焊缝倾角0°～15°，焊缝转角165°～180°的焊接位置称为仰焊位置。⑸全位置焊管子水平固定对接焊时，因同时包含仰、立、平三种焊接位置，所以称为全位置焊，也称管子的水平固定焊。20什么是船形焊？它有什么优点？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，亦称平位置角焊。船形焊相当于开90°角Y形坡口内的水平对接焊，焊后焊缝成形光滑美观，一次焊成的焊脚尺寸范围较宽，对焊工的操作技能要求也较低，但一次焊成的焊缝凹度较大。调节α角即可调节底板和腹板内熔合面积的分配比例。当δ1=δ2时，取α=β1=β2=45°，当δ1δ2时，取α＜45°使熔合区偏于厚板一侧。21什么是正接、反接？如何选用？采用直流电源施焊时，焊件与电源输出端正、负极的接法称为极性。极性有正接和反接两种：正接——焊件接电源正极，焊条接电源负极的接线法，也称正极性。反接——焊件接电源负极，焊条接电源正极的接线法，也称反极性。选用原则：1）碱性焊条手弧焊采用反接。因为碱性焊条手弧焊采用正接时，电弧燃烧不稳定，飞溅很大，电弧声音暴躁，并且容易产生气孔。使用反接时，电弧燃烧稳定，飞溅很小，而且声音较平静均匀。同理，埋弧焊使用直流电源施焊时，也采用反接。2）钨极氩弧焊焊接钢、黄铜时采用正接。因为阴极的发热量远小于阳极，所以用直流正接焊接时，钨极因发热量小，不易过热，同样大小直径的钨极可以采用较大的电流，钨极寿命长；焊件发热量大，熔深大，生产率高。而且，由于钨极为阴极，热电子发射能力强，电弧稳定而集中。22什么是焊接电弧的偏吹？磁偏吹？又如何克服？焊接过程中，因气流的干扰、焊条偏心的影响和磁场的作用，使电弧中心偏离焊条轴线的现象称为焊接电弧的偏吹。偏吹不仅使电弧燃烧不稳定，飞溅加大，熔滴下落时失去保护，还会严重影响焊缝的成形。直流电弧焊时，因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹。因为用直流电施焊时，除了在电弧周围产生自身磁场外，还有通过焊件的电流也会在空间产生磁场。如果导线位置在焊件左侧，则在电弧左侧的空间为两个磁场相迭加，