埋弧焊焊接规范大全

1.焊接规范对焊缝形状和尺寸的影响

自动焊时几种典型接头的焊缝形状如图14⁃21所示。可见表示焊缝形状的参数有：熔宽b，熔深h（加强），焊缝形状系数ψ和焊缝金属的熔合比V。

因为焊缝的形状尺寸直接影响着焊缝的质量，因此在产品设计中对上述各参数均有具体的规定范围，如堆高h（加强），一般为2～4mm，不能过高，焊缝过高，与母材的连接就不是圆滑过渡（见图14⁃21中最右侧的焊缝），造成应力集中，使焊接接头的力学性能能降低，又如焊缝的形状系数ψ=b/h熔透，一般在1.2～5的范围内，对低碳钢常用1.2～2，过小时焊缝产生气孔、裂纹、夹渣等缺陷的可能性增加，再如焊缝金属的熔合比V=F_母/F_母+F_熔，也就是母材的熔入面积F_母在焊缝总面积F_母+F_熔 中所占的百分比，由于母材与填充金属的化学元素质量分数是不同的，因此熔合比对焊缝金属的化学成分，力学性能有直接的影响。一般情况下，焊缝金属中硫、磷的含量要比焊丝中的多，而熔合比就意味着焊缝金属中含硫、磷、碳的质量分数较高，严重时可能发生裂纹、气孔等缺陷。

自动焊时由于整个焊接过程已机械化和自动化，所以焊缝的形状尺寸在很大程度上就取决于焊接工艺，只要焊前正确选择焊接工艺，并在焊接过程中变化不大，焊缝的形状尺寸也就变化不大，所以研究焊接工艺对焊缝的形状尺寸的影响规律是有很大意义的。自动焊的焊接工艺包括焊接电流、电弧电压、焊丝直径、焊接速度、种类和极性，另外焊丝伸出长度、焊丝的倾斜、焊件的倾斜、焊剂颗粒大小、接头的间隙和坡口等因素对焊缝的形状尺寸也有一定的影响。

图14⁃21 自动焊焊缝形状

a）、b）对接焊焊缝 c）、d）角焊缝 e）堆焊焊缝

图14⁃22 焊接电流对焊缝尺寸的影响

（U_弧=36～38V；v_焊=40m/h；d_丝=5mm）

下面将分别讨论上述因素对焊缝形状尺寸的影响，研究时为了方便起见，假定其他因素都不变，但在实际焊接时，一个因素的改变会引起其他因素的改变，因而必须结合起来综合考虑。

（1）焊接电流 焊接电流对焊缝形状尺寸的影响如图14⁃22所示。由图可见，当焊接电流增大时，熔深和堆高有明显的增高，而熔宽却增加很小，这是由于焊接电流增加，电弧发生的热量增加，熔池的容积将扩大，同时电弧中电子放射激烈，电弧压力增大，液态金属由焊丝下方剂出的作用加强，电弧较深地潜入母材，使熔深增加，由于电弧深入熔池，电弧的摆动减弱，因此熔宽变化不大，这就使形状系数减低。另外，焊接电流增加时，焊丝熔化速度增加，而熔宽变化不大，所以堆高也增高，如图14⁃23所示。可见焊接电流过大时焊缝形状是不好的，因而在增加焊接电流的同时，必须相应的增加电弧电压，以增加熔宽，获得良好的焊缝形状。

图14⁃23 焊接电流对焊缝形状的影响

焊接电流对熔深的影响最大，当熔深不超过被焊金属厚度的70%～80%时，熔深与焊接电流有近似线性的关系。

h_熔透=KI_弧

式中 K——系数（以mm/A计），随电流种类和极性、焊丝直径、焊剂化学成分、焊接接头型式而变化。在用焊剂F4A0—H08A、直径为5mm的焊丝对低碳钢进行不开坡口的对焊时、K值如下。

直流正接K=1.0

直流反接或交流K=1.1

（2）焊丝直径 焊丝直径对熔深和熔宽的影响可以从表14⁃18中看出，采用同样大小的焊接电流，细焊丝的熔深比粗焊丝的大，这是由于焊丝直径减小时焊丝端部极性斑点的活动减小，电弧的游动性减弱和电流密度增大而致。

因此，如欲获得一定的熔深，采用细焊丝只需用较小的焊接电流，可以节省电能，从表14⁃19中看出，当用直径2mm的焊丝代替直径5mm的焊丝，焊接熔深为3mm的焊缝时，焊接电流可减小1/2以上，而焊接深为10～12mm的焊缝时，焊接电流只能减小1/4左右。因此，用直径小于2mm的焊丝焊接厚度约3～4mm的薄工件节省电能最明显。

表14⁃18 焊丝直径对焊缝尺寸的影响（U_弧=30～32V；v_焊=20m/h）

表14⁃19 不同的焊丝直径达到同样的熔深所需的焊接电流

（3）电弧电压 电弧电压增大时，电弧长度必然增大，如图14⁃24所示电弧摆动范围也增大，使熔宽显著增加，电弧摆动加剧。使电弧吹力将态金属向熔池后方排出的效果降低，因此熔深略有减小。而电弧电压增加对焊丝熔化速度影响较小，而增加的热能由于弧长增加，都用于熔化焊剂，因此堆高相应减小，图14⁃25、图14⁃26分别表示出电弧电压对焊缝尺寸和形状的影响。

图14⁃24 电弧长度L对焊缝宽度b的影响 当L₁>L₂时，b₁>b₂

图14⁃25 电弧电压对焊缝尺寸的影响（I=800A；d_丝=5mm；v_焊=40m/h）

在实际生产中选择电弧电压与焊接电流必须很好地配合，才能获得很好的焊缝。表14⁃20的数据可使初步选择焊接工艺时参考。

（4）焊接速度 焊接速度增加，电弧给予焊缝单位长度的热量就减少，因此焊缝截面积减少，特别是熔宽减小最明显，如图14⁃27所示。而对熔深的影响有两种情况：

图14⁃26 电弧电压对焊缝形状的影响

表14⁃20 电弧电压与焊接电流的配合

1）在焊接速度小于40m/h时，增加焊接速度，电弧向后倾斜，便于液态金属向后方排出，因此熔深增大。

2）在焊接速度大于40m/h时，如继续增大焊接速度，焊缝单位长度上所得到的热量大大减少，因此，熔深减小，如图14⁃28所示，当焊接速度过大时，由于热量来不及传递至工件上，焊缝两头不能与之很好地熔合，而产生未熔合现象，如图14⁃29所示。这是必须避免的。

（5）电源种类与极性 采用直流电进行埋弧焊时，由于电弧的阳极区和阴极区产生的热量不同，因此，改变极性可改变熔深和堆高。图14⁃30为采用F4×—H×××焊剂焊接的不同，极性对焊缝形状的影响。如图14⁃30所示，正极性、工件正接时熔深小，堆高大，而反极性时熔深大，堆高小。这是和手工电弧焊不同的。因为埋弧焊时，对电子的亲合力很大，氖在阴极区夺取电子而形成负离子时会放出大量的热，这就使埋弧焊时阴极区的温度比阳极区高，直流反极性时，焊丝接负，焊丝熔化速度增大，因此堆高较大。

如采用交流电源时焊缝的尺寸在两者之间。

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图14⁃27 焊接速度对焊缝形状的影响 单位：m/h

图14⁃28 焊接速度（大于40m/h）对焊缝尺寸的影响

图14⁃29 焊接速度过大引起焊缝边缘未熔合

图14⁃30 电源极性对焊缝的影响

1—反极性 2—正极性

（6）焊丝伸出长度 焊丝伸出长度是指焊嘴头部至工件间焊丝的距离，焊丝伸出越长，焊丝所导致的电阻热就越大，焊丝熔化速度很快，堆高增加，液态金属的增加会影响电弧的深入，因此熔深有所下降，有人做过实验，在用粗焊丝时伸出长度在30～100mm之间变化，对焊缝的影响不大，而焊丝直径小于3mm时影响就较显著，因此此时要求伸出长度的误差不超过±5～10mm。

（7）焊丝的倾斜 当焊丝后倾时，如图14⁃31a所示，电弧排出液态金属的能力增加，熔深增加，熔宽减少，焊缝的形状系数变小，金属产生气孔，裂纹等缺陷，同时由于电弧柱潜入，熔池两侧的热环室，严重时会出现未熔合现象。如图14⁃29所示，所以生产中一般不用这种方法。

当焊丝前倾时，如图14⁃31b所示。电弧排开液态金属的作用减弱，因此，熔深减小，熔宽增大，同时电弧对工件有了热作用，有利于消除未熔合缺陷，因此高速焊接薄板时常用这种方法。

（8）焊件的倾斜 上坡焊时，如图14⁃32a所示，熔池中的液态金属向下流，电弧深入熔池，电弧游动性减小。因此熔深和堆高增大，熔宽减小，当倾斜角大于β°时，焊缝形状恶化，可适当提高电弧电压，以改善焊缝成形，因此，应尽量少用上坡焊。

图14⁃31 焊丝倾斜方向对熔深的影响

a）后倾 b）前倾

图14⁃32 焊件倾斜对焊接形状的影响

a）上坡焊 b）下坡焊 c）上坡焊焊缝截面 d）下坡焊焊缝截面

下坡焊时，如图14⁃32b所示。因液态金属流到电弧前方，阻止电弧流入熔池。因此，熔深减小，熔宽增加，但倾角太大时，液体金属下流严重，会造成未焊透、溢流等缺陷，一般下坡焊时倾斜不应大于b⁃β°。

（9）焊剂颗粒大小 焊剂颗粒大时，其堆积密度就小，因此电弧在焊剂中所形成的气泡就大，电弧的游动性提高，熔宽增大，熔深减小。反之，焊剂颗粒小时，堆积密度就大，使电弧压力增加，游动性减小，因而熔深增加，熔宽减小。

（10）接头的间隙和坡口 生产实践证明，当其焊接工艺不变时，接头间隙和坡口的改变不会影响焊缝的厚度C，如图14⁃33所示，也就是说，假如由于间隙的存在，熔池顶面位置降低，而焊缝的厚度C不变，所以熔池深度增加多少，熔池表面（即焊缝表面）就下降多少。

在焊接时，焊缝或角焊缝，焊缝厚度（或称母材熔化轮廓）首先决定了焊接电流，电弧电压和焊接速度。焊缝形式、有无间隙或坡口大小主要影响母材和填充金属在整个焊缝中的比例，间隙越大、坡口越大、母材所占比例越小，则用这种方法可调节焊缝化学元素质量分数。

图14⁃33 间隙和坡口对焊缝形状的影响

由此可知，为了增加熔深就必须增大焊接电流，而电流增大后，堆高h加强便增加，通常都规定加强高度不得超过一定数值，则可通过加大间隙和一定坡口角，使熔化轮廓下移，减小加强高，即通过间隙和坡口的作用，可以使用更大的电流来增加熔深而加强高度数值仍在规定的范围内。

由以上分析可见：每个焊缝尺寸受很多因素的影响，但其中必定有几个是主要的，如影响熔深的最主要因素是焊接电流，影响熔宽的却是电弧电压。

2.焊接接头型式的选择

埋弧焊时可采用较大的焊接电流，得到较大的熔深，可达10mm以上，因此，厚度不超过14mm的钢板一般是不需要开坡口的，即使焊接大于14mm的钢板时开坡口，其目的也不仅是为了保证焊透，更主要的是为了改善焊缝形状和改变焊缝金属的熔合比，以满足产品质量的要求。

埋弧焊低碳钢、低合金钢时，焊接接头形式和坡口尺寸可根据工件的厚度和焊缝的部位从国家标准GB/T 985.2—2008《埋弧焊的推荐坡口》查得，图14⁃34是常用的全焊接固定球球阀的焊接坡口形式和尺寸。

3.焊接规范的确定

焊接规范的选择可以通过计算或查表的方式取得，但这只是初步的，必须经过多次反复试焊后，经过焊接工艺评定，才能确定，用于生产。

用计算方法求得焊接规范，首先确定焊缝的层数和焊波的道数，然后根据要求的熔深用下式计算出焊接电流。

I_弧=h_熔透/K

图14⁃34 全焊接固定球球阀的焊接坡口形式和尺寸

式中 K（mm/100A）——交流和直流反接用1.1，直流正接用1.0。

双面焊时为了保证焊透工件，下、反两面焊缝的根部应重叠，所以h_熔透<0.6δ（δ为工件厚度）。平面焊时一段h_熔透取0.8δ。

然后根据图表定出相应的电弧电压，焊接速度可根据工件厚度初步选择，当δ=6～20mm时取20～45m/h。

生产中常用的是查表法，根据工件的技术条件（如厚度、材料、接头型式等）参考条件相类似的焊接工艺比较定出。