各种焊接方法介绍

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各种焊接方法介绍

焊接方法是制定焊接结构制造工艺方案时首先考虑的工艺要素。焊接方法的选择取决于焊件材料、对接头质量的要求、焊接工作量、焊件结构外形和壁厚、焊接生产的经济性以及本企业的焊接设备和工艺装备条件等因素。其选择原则应该是在确保焊件质量符合相应标准和产品技术条件要求的前提下，尽可能提高焊接效率，降低生产成本，以获得最大的经济效益。

8.1手工电弧焊

8.1.1 特点

手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的一种焊接方法。特点：设备简单，易于操作、灵活，工艺适应性强；电弧弧柱温度高于5000℃，热量集中，热效率较高。缺点：焊材利用率不高，熔敷率较低，难以实现机械化和自动化，焊工劳动强度大，特别是焊工职业病发病率高。

目前，我国焊条制造行业已能大批量生产不同强度等级和不同质量等级的结构钢焊条、低合金钢强度焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温焊条、不锈钢焊条、镍和镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝和铝合金焊条、堆焊焊条、铸铁焊条以及特殊用途焊条。因此，手工电弧焊可以用于除活性金属、难熔金属和低熔点金属以外的各种金属材料的焊接。

8.1.2 焊接材料

焊条电弧焊焊条药皮基本上有两种类型：一种是药皮组分以酸性氧化物为主，称为酸性药皮焊条；另一种药皮是以碱性氧化物和氟化钙为主，称碱性药皮焊条。酸性药皮焊条的优点是电弧稳定性高，可以采用交流电焊接，焊条的工艺性好，可以完成向下立焊、单面焊双面成形工艺，焊缝外表美观等。其缺点是焊缝金属内氧、氮含量较高，氧化物夹杂较多，焊缝金属的塑性和冲击韧度较低，只能满足普通焊接结构的要求，不能用于对低温冲击韧度要求较高的焊接结构。碱性药皮焊条则相反，其电弧稳定性和工艺不如酸性药皮焊条，必须采用直流反接电源，短弧操作，抗气孔能力较弱等，但焊缝金属的氧、氮含量较低，金属氧化物夹杂少，焊缝金属的塑性和冲击韧度较高，完全能够满足低温焊接结构对焊缝韧性的要求。碱性药皮焊还具有低氢、抗冷裂性高的优点。因此，在锅炉、压力容器和高压管道的焊接中，都规定必须采用碱性药皮焊条。

为克服碱性药皮焊条固有的缺点，近来研制成功了铁粉低氢型焊条，不仅

改善了电弧的稳定性和工艺性，可以采用交流电源焊接，而且提高了焊条的熔敷率，使碱性药皮焊条的应用范围进一步扩大。在酸性药皮焊条方面也作了不少的改进，如下行立焊焊条、熔溶焊条和重力焊条等，采用这些焊条，焊接效率可成倍提高。

8.1.3 焊接工艺

焊条电弧焊的主要焊接工艺参数有电流种类和极性、焊条直径、焊接电流和热输入量。

（1）电源种类分交流和直流。交流焊接电源价格低廉、维修容易，只适用于酸性药皮焊条或铁粉焊条。直流焊接电源现有多种形式，如电动机驱动直流发电机、硅整流焊接电源、晶闸管整流焊接电源以及各种逆变式焊接电源。后两种电子控制焊接电源的性能已超过传统的机械电磁式电源，且具有能耗低和重量轻等优点，正逐渐取代电动机驱动直流发电机高能耗焊接电源。逆变式焊接电源输出的直流电，由于整流电流的波动率极小，在低电流下仍能维持电弧稳定燃烧，故特别适用于薄板、薄壁管和难焊位置（如向下立焊）的焊接。

采用直流电焊接时，按焊件和焊条正负极接法可分正接和反接。焊条接负极为正接，接正为反接，反接时电弧的稳定性比正接时更好。因此，碱性药皮焊条焊接时，应采用直流反接。

（2）焊条直径主要按焊件厚度、坡口形式和焊接道、层数选定。焊件厚度在4mm以下时，应选用直径3.2mm以下的焊条；焊件厚度大于4mm时，可选用直径为4mm或更粗的焊条。V形坡口的底层焊道，特别是小直径管道接缝的封底焊，应选用直径3.2mm或更细的焊条。

（3）焊接电流取决于所选用的焊条直径。表8-1列出焊接电流与焊条直径的一般关系。实际使用的焊接电流应根据焊件壁厚、焊接位置、所焊钢种、装配间隙和坡口形式等加以调整。

焊接电流与焊条直径的关系表8-1

焊条直径（φ，mm）1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.0 8.0

焊接电流（A）30

～

45

～

50

～

100

～

160

～

240

～

280

～

320

～

（4）热输入是指熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热能。它取决于焊接电流、电弧电压和焊接速度，其单位是（J/cm）。低碳钢焊接时热输入量对接头性能的影响不大。某些低合金钢和不锈钢焊接时，过大的热输入可能

导致低合金钢接头强度和韧度降低，不锈钢焊接接头的耐蚀性下降，因此，必须加以控制。

8.2氩弧焊

8.2.1特点

钨极惰性气体保护焊简称TIG焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。用氩气作为保护气体的称钨极氩弧焊。

钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。手工钨极氩弧焊时，焊枪的运动和添加填充焊丝完全靠手工操作；半自动钨极氩弧焊时，焊枪运动靠手工操作，但填充焊丝则由送丝机构自动送进；自动钨极氩弧焊时，如工件固定电弧运动，则焊枪安装在焊接小车上，小车的行走和填充焊丝的送进均由机械完成。

上述三种焊接方法中，手工钨极氩弧焊应用最广泛，半自动钨极氩弧焊则很少应用。

钨极氩弧焊具有下列优点：

（1）氩气能有效地隔绝周围空气；它本身又不溶于金属，不和金属反应；钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接易氧化、氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。

（2）钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流（<10A）下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板、超薄板材料焊接。

（3）热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。

（4）由于填充焊丝不通过电弧，故不产生飞溅，焊缝成形美观。

不足之处是：

（1）熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。

（2）钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，造成污染（夹钨）。

（3）惰性气体（氩气、氦气）较贵，和其它电弧焊方法（如手工电弧焊、

埋弧焊、CO

气体保护焊等）比较，生产成本较高。

2

钨极氩弧焊可用几乎所有金属和合金焊接，但由于其成本较高，通常多用于铝、镁、钛、铜等有色金属，以及不锈钢、耐热钢等。对于低熔点和易蒸发的金属（如铅、锡、锌），焊接较困难。

钨极氩弧焊所焊接的板材厚度范围，从生产率考虑以3mm以下为宜。对于某些黑色和有色金属的厚壁重要构件（如压力容器及压力管道），为了保证高的焊接质量，在根部熔透焊道焊接、全位置焊接和窄间隙焊接时，有时也采用钨极氩弧焊。

钨性惰性气体保护电弧焊使用的电流种类可分为直流正接、直流反接及交流三种，一般不采用直流反接电源。采用直流正接电流时可焊接碳钢、低合金钢不锈钢、耐热、耐蚀合金、钛及其合金、镍及合金以及铜及其合金等。采用交流电时，可焊接铝及铝合镁合金等。

8.2.2设备

钨极氩弧焊设备由焊接电源、引弧及稳弧装置、焊枪、供气系统、水冷系统和焊接程序控制装置等部分组成。对于自动钨极氩弧焊还应包括小车行走机构及送丝装置。

8.2.3焊接工艺

（1）接头及坡口形式钨极惰性气体保护电弧焊多用于厚度5mm以下的薄板焊接。接头形式有对接、搭接、角接和T形接。对于1mm以下的薄板，亦可采用卷边接头。当板厚大于4mm时，应开V形坡口。厚壁管的对接接头亦可开U 形坡口。

（2）焊前清理钨极惰性气体保护电弧焊时，焊前清理对于保证接头的质量具有十分重要的意义。因为在惰性气体保护下，熔化金属基本上不发生冶金反应，不能通过脱氧的方法清除各种氧化物和污染。因此，焊件坡口表面、接头两侧以及填充焊丝表面应在焊前采用有机溶剂（汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等）擦洗，去除油污、水分、灰尘及氧化膜等。铝及铝合金表面应采用特制的化学溶液脱脂，其主要成分是磷酸三钠、碳酸钠和水玻璃。

（3）焊接工艺参数钨极惰性气体保护电弧焊的焊接工艺参数主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、钨极直径及端部形状、喷嘴直径和气体流量、喷嘴至焊件表面的距离和焊枪倾角等。

1）焊接电流焊接电流是决定焊缝熔深的最主要焊接工艺参

数。焊接电流的选择应根据所要求的焊道熔深及钨所能承受的电流。表

8-2列出了各种钨极直径在不同电流种类和极性下容许的焊接电流范

围。

各种钨极直径的容许焊接电流范围表8-2

钨极直径（φ，mm）

直流电（A）交流电（A）正接反接

纯钨钍钨、纯钨钍钨、纯钨钍钨、

1.6 40～60～10～10～45～60～

2.0 75～100～15～15～65～85～

2.5 130～170～17～17～80～120～

3.2 160～225～20～20～150～150～

4.0 275～350～35～35～180～240～

5.0 400～500～50～50～240～330～

2）电弧电压电弧电压是决定焊道宽度的主要参数。在钨极惰性气体保护中不宜采用较高的电弧电压，以获得良好的熔池保护。在氦

气保护下焊接时，因氦的电离度较高，相同的电弧长度具有比氩弧更高

的电弧电压。电弧电压亦与钨极尖端的角度有关。钨极端部愈尖，电弧

电压愈高，最常用的电弧电压范围为10～20V。

3）钨极直径和端部形状钨极直径的选择取决于拟采用的焊接电流种类、极性及大小。其原则是所选定直径的钨极应在接近于最大

容许电流下工作，这样电弧热量较集中，电弧稳定，熔深最大。

钨极端部的形状有尖头、平头、半球形和球形四种。尖头的钨极容许采用

较高的电流。半球形端部的球面虽然较大，但放电端面积很小，故电流密度也

很高。一般在小电流焊接时，宜选用小直径的钨极并将端部磨成近似20o的锐角，

使电弧容易引燃和稳定。以大电流焊接时应将钨极端部磨成大于90o的钝角或磨

成带平顶的锥形，以使阴极辉点稳定，弧柱的锥度减小，加热集中。

钨极端部尖度对焊缝的熔深和熔宽有一定的影响。减小尖度会增大弧柱的

锥度，导致焊缝熔深减小，熔宽增大。反之，则熔深增大，熔宽缩小。

4）焊接速度焊接速度对焊缝形状有一定影响，降低焊接速度，熔宽和熔深都随之增加。钨极惰性气体保护焊的焊接速度按焊件厚

度和焊接电流而定。由于钨极所能承受的电流均较低，故焊接速度通常

在20m/h以下。自动钨极极惰性气体保护焊的最高焊接速度可能达到

35m/h以上。此时应考虑焊接速度对保护气体层流形状的影响。当焊接

速度过大时，保护气体层流将受到空气流的扰动而后移。严重时会使钨

极端部、弧柱和熔池暴露于空气中。在这种情况下，应适当降低焊接速

度，加大气体流量，调整焊炬倾角，以保持良好的气体保护。

5）气体流量和喷嘴直径为可靠地保护焊接区不受空气侵入，保护气体应有足够的流量。气体流量过小，气体从喷嘴口流出时难以形

成挺度较大的层流，但流量太大，则易形成紊流而使空气卷入保护气流，影响保护效果。

能有效保护焊接区所需的最低气体流量与焊枪喷嘴的形状和尺寸存在一定的关系，随着喷嘴直径的增大，气体流量需相应增加。而喷嘴直径取决于焊件厚度和接头的形式。无论是手工钨极惰性气体保护焊，还是自动焊，当喷嘴的孔径为8～12mm时，气体流量应提高到10～20L/min。铝和铝合金厚板焊接时，气体流量应提高到25～35L/min。

另外，气体流量还与焊接环境有关。当在空气流动的场地焊接时，应按空气的流速增加气体流量，当喷嘴离焊件表面距离为5mm时，空气流速从1.0m/s 提高到2.0m/s时，气体流量从18 L/min 增加到40L/min，即需增大1倍以上。喷嘴距离越大，空气流的影响越严重。

6）焊枪倾角焊枪倾角、填充丝与焊件表面的夹角对于保证接头质量也很重要。

8.3CO

2

气体保护焊

8.3.1特点

熔化极气体保护电弧（英文简称GMAW）采用可熔化的焊丝与被焊工件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体；使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。

二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO

2

焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用

CO

2+ O

2

混合气体）是一种高效优质、低成本的焊接方法，设备简单，操作方便，

焊接区便于观察，易于实现机械化和自动化，并且能在任何位置进行焊接。焊接热影响区窄，焊接变形小，抗氢气孔能力强，以短路过渡方式焊接薄板时可

取得满意的效果。其缺点是焊缝成形欠佳，焊接飞溅较大，焊接区的气体保护易受穿堂风的干扰，在野外作业时必须加设保护措施，CO

2

气体焊主要用于碳钢和低合金钢，采用药芯焊丝，还可用于焊接不锈钢、耐热合金及耐磨层堆焊。

8.3.2焊接材料

CO

2气体焊的主要焊材为CO

2

气体和焊丝。

（1）CO

2纯度应满足焊接要求，即CO

2

气体>99%，O

2

<0.1%，HO

2

<1/m3，焊缝

质量要求越高，对CO

2气体的纯度要求也越高。通常为减少CO

2

气体中的水分，

可将气瓶倒置一段时间，然后正放，拧开气阀将上部水分较多的气体放掉。此外，在焊接气路系统中可串联一个干燥器或预热器。

（2）有时在CO

2气体中加入20～25%O

2

来焊接，以获得较大的熔深和提高焊

接速度。

（3）CO

2

气体所用的焊丝的化学成分要求如下：

1）焊丝必须有足够量的脱氧元素。

因为在氧化性气体保护下焊接时，焊接熔池的脱氧只能依靠焊丝中的脱氧

元素，如锰和硅等。我国常用的CO

2

焊焊丝牌号有H08MnSi、H08Mn2Si、H04MnSiMo、H08CrMnSiA。其Si的质量分数为0.6%～1.0%，Mn的质量分数为0.8%～2.0%。为提高焊丝表面的导电性能，通常在焊丝表面镀铜，但镀铜层的厚度不应使熔

敷金属铜的质量分数大于0.35%。CO

2

焊焊丝的规格有Ф1.2mm、Ф1.6mm、Ф2mm、

Ф2.5mm、Ф3mm，CO

2

自动焊亦可采用直径大于3.0mm的粗焊丝。

2）焊丝的含C量要低，一般要求C<0.11%。

3）应保证焊缝金属具有满意的力学性能和抗裂性能。

8.3.3焊接工艺参数

（1）CO

2

气体保护焊的主要焊接工艺参数包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、焊丝倾角、焊丝直径、保护气体流量和电流极性等。

1）焊接电流和电弧电压焊接电流原则上按焊件的板厚和焊接位置而定。薄板和难焊位置通常选用细丝低电流，而中厚板平焊位置

则采用较粗直径的焊丝和高电流。熔化极气体保护焊时焊接电流的调节

是通过改变焊丝速度实现的。

焊接电流与电弧电压之间存在严格的匹配关系，是熔化极气体保护焊的重要特点之一。总的趋势是，随着焊接电流的提高，电弧电压按正比关系增加。

2）焊接速度焊接速度是影响焊缝成形系数的主要参数之一。

随着焊接速度的增加，电弧超前于焊接熔池而直接作用于母材的热量增

多，熔深增大，熔深达到最大值后不再增加。焊接速度降低时，单位长

度上熔敷金属量增大，故熔宽增加。当焊接速度超过某一临界值时，提

高焊接速度，熔宽和熔深同时减小。焊接速度主要按所要求的焊缝尺寸

来调整。

3）焊丝伸出长度和焊丝位置焊丝伸出长度是指焊丝伸出导电嘴端部至熔池表面的一段长度。这段焊丝在焊接过程中不仅受到电弧

热的作用，而且也受到焊接电流的电阻加热，焊丝直径越小，电流密度

和电阻越大，电阻加热的作用越明显。熔化极气体保护焊大多采用小直

径焊丝，因此，必须考虑焊丝伸出长度对焊丝熔化特性的影响。随着焊

丝长度加大，焊丝熔化速度加快，熔敷率提高，但焊丝伸出长度过长，

电阻加热加剧，使焊丝端部未到达熔池已接近熔化状态而导致焊丝熔化

速度不稳定，最终导致焊接过程的不稳定。因此，焊丝伸出长度不宜过

长，按焊丝直径的大小，适用的焊丝伸出长度范围为13～30mm，焊丝直

径越小，伸出长度应越短。

焊丝轴线相对于焊缝中心线的角度和位置对焊缝形状和熔深有一定的影响。焊丝向前倾斜焊接为前倾焊法，向后倾斜为后倾焊法。当其它焊接工艺参数保持不变，焊丝由垂直位置向后倾斜时，熔深和余高增大，焊道变窄，后倾角达25°时，可获得最大熔深。通常后倾角为5°～15°。

4）气体流量气体保护焊时，保护气体对焊接熔池的保护效果取决于气体流量和气流的结构形式。若焊枪结构合理，气体流量适中，

从喷嘴端部流出的保护气流为挺度较好的层流结构，具有较好的保护效

果。如喷嘴结构不合理，气体透镜垫残缺，气体流量过大，则气流成紊

流喷出，保护效果明显降低，严重时甚至会将空气卷入焊接气氛中而造

成各种焊接缺陷。当然气体流量过小亦会丧失保护效果。通常喷嘴孔径

为16～22mm，气体流量为20～35L/min。焊接铝合金厚板时，应将气体

流量加大至50～60L/min。

（2）脉冲电流熔化极气体保护电弧焊的焊接工艺参数还包括与脉冲电流有关的参数，如脉冲峰值电流、维弧电流、脉冲电流持续时间和脉冲频率等。

1）脉冲峰值电流脉冲峰值电流决定了脉冲电弧的能量和熔滴过渡的特征。采用脉冲电流熔化气体保护焊的主要目的是获得稳定的喷射过渡，因此所选择的脉冲电流峰值应高于生产喷射过渡的临界电流且持

续一定时间。

2）脉冲电流持续时间脉冲电流持续时间（脉冲宽度）太长提高了平均有效电流，会减弱脉冲电弧的效果。持续时间太短，熔滴的喷射过

渡不易稳定保持。

3）维弧电流维弧电流亦称基值电流，其作用是在脉冲间歇时间维持电弧燃烧，同时使焊丝端部产生一定的熔化量，为脉冲电流达到峰值

时使熔滴快速脱落作好准备。维弧电流过大将减弱脉冲电流的作用，过小则焊丝的熔化量不足，喷射过渡将失去规律性。

4）脉冲间歇时间脉冲间歇时间即维弧电流时间的作用是，延长焊丝预熔的时间，增大熔滴的尺寸。当脉冲频率固定，脉冲间歇时间过长

或过短都会减弱脉冲电流的作用，

脉冲间歇时间通常取脉冲宽度的1～1.2倍。

5）脉冲频率脉冲频率也是决定脉冲电弧能量的主要参数之一。脉冲频率与熔滴尺寸成反比，与母材金属的熔深成正比。最常用的脉冲频

率为50Hz或100Hz。脉冲电流熔化极气体保护焊的其它焊接工艺参数可按变通熔化极气体保护焊的原则来选定。

8.4埋弧焊

8.4.1特点

埋弧焊是利用焊剂层下在焊丝端与焊件之间燃烧的电弧熔化母材金属和焊丝金属而形成焊缝的一种电弧焊方法。埋弧焊有自动与半自动两种，目前半自动埋弧焊因焊枪笨重，焊药输送故障率高等原因，在工程中的实际应用日见减少而几乎被自动埋弧焊所取代。

埋弧焊具有焊丝熔敷率高和深熔的特点，可以采用1000A以上的焊接电流开Ⅰ形坡口一次焊透厚20mm的对接接头。因此，埋弧焊是一种高效焊接方法。厚度5～6mm薄板的对接缝和角接缝埋弧焊的焊接速度可达60m/h以上。焊接厚20mm以上接头时，需开不同形式的坡口，最大焊接厚度可达350mm。埋弧焊时，焊接熔池受到焊剂层的物理隔绝保护作用，大气中氧、氮等有害气体不易侵入焊接区，同时，熔池金属在高温下与液态熔渣产生脱氧和渗合金等冶金反应，使焊缝金属具有所要求的化学成分和力学性能。因此埋弧焊是一种高质量的焊接方法。

埋弧焊还具有便于实现机械化和自动化，无弧光刺激，劳动条件较好等优

点。埋弧焊的缺点是只适用于平焊位置的焊接，其它焊接位置必须采取特殊措施。焊接过程中不能观察到电弧的位置，故焊丝对准接缝的调整容易出现偏差。

埋弧焊广泛应用于锅炉、压力容器、船舶、桥梁、重型机械、建筑结构、大型管道和机车车辆等制造行业。埋弧焊已能成功地焊接碳钢、各种低合金钢、不锈钢、耐热钢、镍基合金和铜合金等。另外，还可用于耐磨或耐蚀层的堆焊。

8.4.2焊接材料

埋弧焊焊剂按其组分的氧化性，可分为碱性焊剂、酸性焊剂和中性焊剂。

（1）酸性焊剂主要是指高硅、高锰和高硅无锰焊剂，可与H08MnA和H10Mn2焊丝相匹配焊接各种碳素钢和低合金钢。适

用交流电和直流电源。

（2）中锰、中硅、中氟焊剂系中性焊剂，与Mn-Mo、Cr-Mo 型合金焊丝相匹配可以焊接强度级别在600MPa以下和各种低合金

高强度钢和铬钼耐热钢。中性焊剂亦适用于交流和直流电源，但

在焊接低合金高强度钢时，最好采用直流反接，以降低焊缝金属

中的氢含量。

（3）低锰中硅中氟或无锰低硅高氟则属于碱性焊剂，与低合金钢、高铬不锈钢和铬镍不锈钢焊丝相匹配，可相应地焊接

强度级别高于600MPa的高铬不锈钢及铬镍奥氏体不锈钢。焊接

电源必须采用直流反接。

8.4.3焊接工参数

埋弧焊的主要焊接工艺参数有焊接电流、电弧电压和焊接速度。正确选择各焊接工艺参数是焊制优质焊缝的关键。

（1）焊接电流通常按所要求的熔深来选择。焊接电流和熔深成正比，并可按下列关系式求得：

I

H=K

m

H—表示熔深。 I—表示焊接电流。

取决于电流种类、极性、焊丝直径和焊剂的成份，具体数据见表8-3。

系数K

m

（2）电弧电压是决定焊缝宽度的主要焊接工艺参数。电弧电压与电弧长度成正比，电弧电压可按所要求的焊缝宽度来选择，同时还应使其与所选用的焊接电流相匹配。即随着焊接电流的加大，电弧电压应适当提高。电弧电压与焊缝熔宽的关系列于表8-4。

系数K

m

值表8-3

焊丝直径电流种

类极性

焊剂牌

号

K

m

值（mm/100A）

T形接头开坡直边对

5 交流HJ431 1.5 1.1 2 交流HJ431 2.0 1.0 5 直流反HJ431 1.75 1.1 5 直流正HJ431 1.25 1.0 5 交流HJ430 1.55 1.15

埋弧焊电弧电压与焊缝熔宽的关系表8-4

电弧电压（V）熔宽（B，mm）

正极性反极性30～32 21 22

40～42 25 28

53～55 25 33

υ为24m/h，焊剂HJ431。

（3）焊接速度对焊缝的熔深和熔宽都有一定的影响。随着焊接速度的增加，熔深和熔宽几乎呈直线减小。选择恰当的焊接速度可以调整焊缝的成形系数。在焊接需限制热输入的高强合金钢和不锈钢时，可提高焊接速度，降低热输入。

（4）其它焊接工艺参数如焊丝倾角、焊件倾斜度、坡口形状和间隙尺寸对焊缝的熔宽和熔深也有一定的影响，在确定上述参数时应加以考虑。

厚度大于80mm的压力容器纵环缝，目前已普遍采用窄间隙埋弧焊，并已取得较好的经济效果。窄间隙埋弧焊时推荐采用直径3mm的焊丝，烧结焊剂，中等焊接电参数（I不超过600A），可改善脱渣性和焊缝成形。

8.5气焊和气割

8.5.1气焊

（1）特点

气焊是利用气体火焰作热源，熔化母材和填充金属的一种焊接方法。最常

用的是氧乙炔，但近年来液化气或丙烷燃气的焊接也已迅速发展。

可燃气体火焰的特点是热量不集中，加热区宽、加热速度慢。因此，气焊

具有焊接效率低，焊接变形大，焊缝和热影响区晶粒粗大和接头性能低等缺点。

但在焊接需预热和后热的金属材料，如铸铁、铝及铝合金、铜及铜合金时，上

述气焊的特点应成为可利用的优点。另外，气焊火焰由于温度低，易于焊接薄

板和薄壁管，能适应各种位置的焊接以及单面焊双面成形工艺。特别是气焊设

备简单，成本低，无需电源，机动灵活，可在任何工况下进行焊接。

气焊虽然具有上述优点，但从根本上说，这种方法的效率低，接头质量差，

不便于实现机械化和自动化，因此，薄壁焊件的焊接已逐步被钨极氩弧焊所替

代，厚壁焊件的焊接已大多为熔化极气体保护焊或埋弧焊所取代。在一些特殊

的应用场合，如单件小批生产，对接头质量无严格要求的焊件，无电源的施工

现场以及要求预热和后热的某些材料的焊接，气焊仍有一定的应用范围。

（2）气焊火焰

气焊火焰按可燃气体与氧气的混合比例，可分成中性焰、氧化焰和碳化焰。

1）利用中性焰可以焊接低碳钢、中碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、纯铜、锡青铜、铝及铝合金、铅、锡、镁及其合金和灰口铸铁。

2）轻度碳化焰适于高碳钢、高速工具钢、铸铁、硬质合金、蒙乃尔镍基合金、碳化钨和铝青铜等的气焊。

3）弱氧化焰可用来焊接黄铜、锰黄铜和镀锌薄板等。

（3）焊接工艺

气焊的主要焊接工艺参数有：火焰能率、填充丝直径和焊嘴倾斜角。

1）火焰能率取决于焊炬的型号和焊嘴的大小。焊接热导率高的材料时，应选用大号焊炬和焊嘴。难焊位置焊接薄板和薄壁管时，应选用小

号焊炬和焊嘴。

2）填充丝的直径可按焊件壁厚和接缝装配间隙而确定。焊件壁厚和填充丝直径的关系可参考表8-5的数据。

气焊填充丝与焊件壁厚的关系单位：mm 表8-5

工件壁1～2～3 3～5 5～10 10～＞15 填充丝1～ 2 2～3 3～4 4～6 6～8

3）焊嘴的倾角是指焊嘴与工件平面的夹角。焊嘴倾角可按工件壁厚、火焰能率、工件加热温度和材料的特性确定。低碳钢用左焊法时焊嘴倾角以

30～500为宜，右向焊时以50～600为宜。气焊纯铜时，焊嘴倾角应为600～

80o，气焊铝及铝合金时，因其熔点较低，焊嘴倾角可适当减小。

8.5.2气割

气割是利用气体火焰的热能将工件被切割处预热到一定温度后，喷出高速

切割氧流，使金属燃烧并放出热量而实现切割的方法。低碳钢的气割过程有三

个阶段：

（1）预热气割开始时，利用氧乙炔焰或氧丙烷焰将工件被切割处预热到

能发生剧烈氧化的温度。

（2）燃烧喷出高速切割氧流，使已预热的金属燃烧，生成氧化物。

（3）熔化与吹除金属燃烧生成的氧化物以及与反应表面毗邻的一部分

金属被燃烧热熔化后，再被气流吹掉，完成切割过程。

燃烧热和预热火焰同时将邻近的金属预热到所需温度。整个气割过程中，

被熔化的金属约占熔渣总量的30%或更多。

可以气割的金属应符合下述条件：

（1）金属氧化物的熔点应低于金属熔点。

（2）金属与氧气燃烧能放出大量的热，而且金属本身的导热性要低。

符合上述气割条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及钛等。

其它常用的金属如铸铁、不锈钢、铝和铜等，必须采用特殊的氧燃气切割方法

（例如熔剂切割）或熔化方法切割。

8.5.3气焊气割用气体

气焊常用的气体火焰是氧-乙炔焰。气割用的预热火焰除氧-乙炔焰外，还

可能用氧-丙烷（液化石油气）火焰。因此，气焊气割常用气体有乙炔、液化石

油气和氧气等。

（1）乙炔

乙炔在纯氧中燃烧的火焰，温度可达3150℃左右，热量比较集中，可以用

于焊接。乙炔易熔于丙酮中，在15℃、0.1MPa时，1L丙酮能溶解23L乙炔，在

压力增大至1.42MPa时，1L丙酮能溶解乙炔约400L。

乙炔是易爆气体，它有如下特性：

1）乙炔温度超过300℃或压力超过0.15MPa时，遇火会爆炸。

2）乙炔与空气或氧气混合，爆炸性大大增加，乙炔与空气混合，乙炔按体积计占2.2～81%时，乙炔与氧气混合，乙炔按体积计占2.8～

93%时，混合气体中任何部分达到自燃温度（乙炔和空气混合气体的自

燃温度为305℃，乙炔和氧气混合气体的自燃温度为300℃）或遇火星

时，在常压下也会爆炸。

3）乙炔溶解在液体里会大大降低爆炸性。

4）乙炔的爆炸性与贮存乙炔的容器形状、大小有关。容器直径越小，越不容易爆炸，乙炔贮存在有毛细管状物质的容器中，即使压力

增高到2.65MPa时也不会爆炸。

（2）液化石油气

液化石油气的主要成分是丙烷。液化石油气在常压以气态存在，在0.8～1.5MPa压力下就可变为液态。气态的液化石油气在标准状态下密度为1.8～2.6㎏/m3，比空气重。丙烷在纯氧中燃烧的火焰温度可达2800℃左右。液化石油气达到完全燃烧所需的氧气量比乙炔约大一倍。液化石油气在氧气中燃烧速度约为乙炔的一半。丙烷与空气混合，丙烷以体积计占2.3～9.5%，遇有火星，也会爆炸。

（3）可燃气体乙炔和液化石油气只有在纯氧中燃烧，才能达到最高温度。因此，用于焊接和切割的氧气的纯度要99.5%以上。氧气纯度不够，会明显影响燃烧效率与切割效果。高压氧气与油脂等易燃物接触，会引起油脂自燃。

8.5.4焊丝焊剂

（1）焊丝

气焊用的焊丝起填充金属作用，与熔化的母材一起组成焊缝金属。因此，根据工件的化学成分选用成分类型相同的焊丝。

（2）焊剂

气焊焊剂是气焊时的助熔剂，其作用是去除氧化物，改善母材润湿性等。我国生产的气焊焊剂的牌号及其用途见表8-6，气焊低碳钢时，不需要焊剂。

气焊焊剂表8-6 牌号名称用途

CJ101（气剂101）不锈钢及耐热

钢气焊熔剂不锈钢和耐热

钢气焊

CJ101（气剂201）铸铁气焊熔剂铸铁气焊CJ101（气剂301）铜气焊熔剂铜及铜合金CJ101（气剂401）铝气焊熔剂铝及铝合金气

焊