書名：圖解焊工入門與提高
作者名：鐘翔山主編
本章字?jǐn)?shù)： 11字
更新時間： 2020-04-29 15:30:37

第2章　焊接加工基礎(chǔ)知識

2.1　焊接工藝基礎(chǔ)

焊接是一種不可拆卸連接形式，生產(chǎn)中焊工接觸的多為各種材料所組成零部件的連接或組裝，因此，在焊接操作時，焊工需具備基本的焊接工藝知識。首先應(yīng)具有識讀焊接裝配圖的能力；其次，根據(jù)所焊材料的焊接性能，具有針對性的實際操作技能。

2.1.1　焊接接頭及坡口

焊接接頭是指由兩個或兩個以上零件要用焊接組合或已經(jīng)焊合的接點。它由焊縫、熔化區(qū)和熱影響區(qū)三部分組成。認(rèn)識焊接的接頭及坡口是焊接識圖及焊接操作的基礎(chǔ)。

（1）焊接接頭的形式

一個焊接結(jié)構(gòu)總是由若干個焊接接頭所組成。焊接接頭的類型有許多種。其中基本類型主要是對接接頭、角接接頭、T形接頭、搭接接頭、卷邊接頭。

①對接接頭　兩件表面構(gòu)成大于等于135°，小于等于180°夾角的接頭稱為對接接頭。它是各種焊接結(jié)構(gòu)中采用最多的一種接頭形式。

按焊件厚度和坡口形式的不同，對接接頭的坡口形式可分為I形、V形、雙V形、U形、雙U形、雙單邊V形、Y形、單邊V形、J形、雙J形及其組合和帶墊板的坡口形式。

鋼板厚度在6mm以下，除重要結(jié)構(gòu)外，一般不開坡口（或I形坡口）。開坡口的對接接頭，用于鋼板較厚而需要全焊透的焊件。帶墊板的V形坡口常用于要求全焊透而焊縫背面又無法焊接的焊件，如小直徑管道的對接焊縫。對于一些重要的焊件，由于易形成夾渣，故不宜使用帶墊板的接頭。對于不同厚度鋼板對接焊的重要受力接頭，如果兩板厚度差（δ-δ₁）不超過表2-1規(guī)定時，接頭坡口的基本形式與尺寸按較厚板的尺寸數(shù)據(jù)來選取。

表2-1　板厚與厚度差的關(guān)系

如果兩板厚度差（δ-δ₁）超過表2-1的規(guī)定，應(yīng)在厚板上作單面或雙面削薄，如圖2-1所示。其削薄長度為L≥3（δ-δ₁）。

圖2-1　不同厚度鋼板對接接頭設(shè)計

焊縫各部分名稱見圖2-2。

圖2-2　焊縫各部分名稱

②角接接頭　兩件端部構(gòu)成大于30°、小于135°夾角的接頭稱為角接接頭。這種接頭受力狀況不太好，常用于不重要的結(jié)構(gòu)中。根據(jù)焊件厚度不同，其坡口形式可分為I形（不開坡口）、錯邊I形、帶鈍邊J形、帶鈍邊雙單邊V形（K形）及V形等。

③T形接頭　一件之端面與另一件表面構(gòu)成直角或近似直角的接頭稱為T形接頭。根據(jù)垂直板厚度的不同，其坡口形式可分為I形（不開坡口）、K形（帶鈍邊雙單邊V形）坡口等。

④搭接接頭　兩件部分重疊構(gòu)成的接頭稱為搭接接頭。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和對強度的要求不同，可分為不開坡口、圓孔內(nèi)塞焊以及長孔內(nèi)角焊三種形式。不開坡口的搭接接頭一般用于厚度12mm以下的鋼板，其重疊部分≥2（δ₁+δ₂），雙面焊接，這種接頭強度較差，用于不重要的結(jié)構(gòu)中。當(dāng)重疊部分面積較大時，可根據(jù)板厚及強度要求，分別選用不同大小和數(shù)量的圓孔內(nèi)塞焊及長孔內(nèi)角焊的接頭形式。

⑤卷邊接頭　待焊件端部預(yù)先卷邊，焊后卷邊只部分熔化的接頭稱卷邊接頭。這種接頭主要用于薄板和有色金屬的焊接。為防止焊接時焊件燒穿，卷邊后可以增加連接頭的厚度。

熔焊接頭中焊縫類型可見表2-2。

表2-2　熔焊接頭中焊縫類型

（2）焊接接頭的選取

設(shè)計與選擇焊接接頭應(yīng)考慮以下因素。

①各種焊接接頭的特性。

②接頭承受載荷的性質(zhì)及其大小，如拉伸、壓縮、彎曲、疲勞和沖擊等。

③產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和材質(zhì)。

④焊接變形的控制和施焊的難易程度。

⑤接頭焊前的準(zhǔn)備和焊接所需費用。

（3）焊接坡口

在焊接件上開坡口是為了保證焊縫根部焊透，便于清除熔渣，獲得較好的焊縫成形，而且坡口能起調(diào)節(jié)基本金屬和填充金屬比例的作用。鈍邊是為了防止燒穿，鈍邊尺寸要保證第一層焊縫能焊透。間隙也是為了保證根部能焊透。

①坡口的類型　表2-3為坡口的類型。

表2-3　坡口的類型

②坡口各部位的名稱　坡口各部位的名稱見圖2-3。

圖2-3　坡口各部位的名稱

α，α'，α″—坡口角度；β，β₁，β₂，β'，β″—坡口面角度；H，H'，H″—坡口深度；p—鈍邊；b—根部間隙；R—根部半徑

③焊接坡口的選取　選擇坡口形式時，主要考慮的因素為：保證焊縫焊透，坡口形狀容易加工，盡可能提高生產(chǎn)效率、節(jié)省焊條，焊后焊件變形盡可能小。

對于厚度在6mm以下的鋼板焊接，一般不開坡口，但重要結(jié)構(gòu)，當(dāng)厚度在3mm時就要求開坡口。鋼板厚度為6～26mm時，采用V形坡口，這種坡口便于加工，但焊后焊件容易發(fā)生變形。鋼板厚度為12～60mm時，可采用X形坡口，這種坡口比V形坡口好，在同樣厚度下，它能減少焊著金屬量1/2左右，焊件變形和內(nèi)應(yīng)力也比較小，主要用于大厚度及要求變形較小的結(jié)構(gòu)中。單U形和雙U形坡口的焊著金屬量更少，焊后產(chǎn)生的變形也小，但這種坡口加工困難，一般用于較重要的焊接結(jié)構(gòu)。

（4）焊接坡口的加工　焊接坡口的加工方法主要有下列幾種。

①剪切。不開坡口的鋼板可以在剪板機上剪切加工，但不能加工有角度的坡口。

②氧氣切割。用手工方法或自動和半自動切割機可以進(jìn)行各種厚度、各種角度及曲線形狀的坡口加工，但一般不能加工不銹鋼和銅、鋁等有色金屬。

③刨削。在刨邊機上進(jìn)行，能加工形狀復(fù)雜的直線形坡口。

④碳弧氣刨。主要用于多層焊的正面或封底焊時的清根，可以進(jìn)行全位置坡口工作。

⑤鏨削。用手工或風(fēng)動工具進(jìn)行操作，該法勞動強度大，生產(chǎn)效率較低。

此外，焊接坡口的清理工作，對焊接電弧的燃燒穩(wěn)定和焊縫質(zhì)量影響很大，否則會產(chǎn)生氣孔、夾渣和未焊透等缺陷。一般用鋼絲刷、電動砂輪和氣焊火焰等方法清除坡口上的鐵銹、油污、水分和其他雜物。

2.1.2　焊縫種類及其標(biāo)注

焊縫是焊件經(jīng)焊接后形成的結(jié)合部分，是構(gòu)成焊接接頭的主體部分，也是影響焊接接頭焊接質(zhì)量的主要因素。

（1）焊縫的種類

焊縫的分類標(biāo)準(zhǔn)不同，其種類也有所不同。

根據(jù)焊縫在空間的位置，其可分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫和仰焊縫，如圖2-4所示。

圖2-4　焊縫的空間位置

根據(jù)結(jié)合形式可分為對接縫、角焊縫、塞焊縫等，如圖2-5所示。

圖2-5　焊縫的結(jié)合形式

按斷續(xù)形式可分為連續(xù)焊接和間斷焊縫，如圖2-6所示。間斷焊縫只適用于角焊縫中強度要求不高，嚴(yán)密性要求低的結(jié)構(gòu)焊接。

圖2-6　連續(xù)焊縫和斷續(xù)焊縫

（2）焊縫的標(biāo)注

圖紙上一般不需特別表示焊縫，只標(biāo)注焊縫符號。焊縫符號是指在圖樣上標(biāo)注的，用來表示焊接方法、焊縫形式和焊縫尺寸等的符號。完整的焊縫表示方法除了基本符號、輔助符號、補充符號以外，還包括指引線和一些尺寸符號及數(shù)據(jù)，并規(guī)定基本符號和輔助符號用粗實線繪制。

①基本符號　基本符號是表示焊縫橫剖面形狀的符號，它采用近似于焊縫橫剖面形狀的符號來表示。GB/T 324—2008《焊縫符號表示法》中規(guī)定了20種焊縫形式的符號，常見的焊縫形式參見表2-4。

表2-4　焊縫的基本符號

②輔助符號　輔助符號是表示焊縫表面形狀特征的符號，符號及其應(yīng)用見表2-5。如果不需要確切說明焊縫表面形狀時，可以不用輔助符號。

表2-5　輔助符號及應(yīng)用

③補充符號　補充符號是為了補充說明焊縫的某些特征而采用的符號，見表2-6。

表2-6　補充符號

④焊接方法代號　常用焊接方法的代號見表2-7。

表2-7　常用焊接方法的代號（摘自GB/T 5185—2005）

⑤指引線　指引線一般由帶箭頭的指引線（簡稱箭頭線）和兩條基準(zhǔn)線（一條為實線，另一條為虛線）兩部分組成，如圖2-7所示。

圖2-7　指引線的示意圖

⑥焊縫標(biāo)注的有關(guān)規(guī)定　如果焊縫在指引線箭頭的同一側(cè)，則將基本符號標(biāo)在基準(zhǔn)線的實線側(cè)，見圖2-8（a）。如果焊縫不在指引線箭頭的同側(cè)，則將基本符號標(biāo)在基準(zhǔn)線的虛線側(cè)，見圖2-8（b），標(biāo)對稱焊縫及雙面焊縫時，基準(zhǔn)線可以不加虛線，見圖2-8（c）和（d）。

圖2-8　焊縫標(biāo)注的有關(guān)規(guī)定

當(dāng)若干條焊縫的焊縫符號相同時，可使用公共基準(zhǔn)線進(jìn)行標(biāo)注，見圖2-9。

圖2-9　相同焊縫的標(biāo)注

⑦焊縫尺寸的標(biāo)注　焊縫尺寸的標(biāo)注格式如圖2-10所示。

圖2-10　焊縫尺寸的標(biāo)注格式

其中，焊縫尺寸的符號如表2-8所示。

表2-8　焊縫尺寸符號

在標(biāo)注焊縫尺寸時，應(yīng)注意：①焊縫橫剖面上的尺寸，如鈍邊高度p、坡口深度H、焊腳高度K、焊縫寬度c等標(biāo)在基本符號左側(cè)；②焊縫長度方向的尺寸，如焊縫長度l、焊縫間距e、相同焊縫段數(shù)n等標(biāo)注在基本符號的右側(cè)；③坡口角度α、坡口面角度β、根部間隙b等尺寸標(biāo)注在基本符號的上側(cè)或下側(cè)；④相同焊縫數(shù)量N標(biāo)在尾部；⑤常用焊接方法的代號標(biāo)注參見表2-7。

⑧焊縫標(biāo)注實例　焊縫畫法及標(biāo)注實例參見表2-9。

表2-9　焊縫畫法及標(biāo)注綜合實例

2.1.3　焊接裝配圖的識讀

裝配圖是表達(dá)機器或部件裝配關(guān)系的圖樣，也是分析、了解機器或部件工作原理，從而確定相應(yīng)的裝配、制造加工工藝的重要技術(shù)文件之一。由于焊接件是由許多構(gòu)件通過焊接連接而成的裝配件，因此，要識讀好焊接件，首先就必須正確識讀裝配圖。

（1）裝配圖的內(nèi)容

一般說來，一張裝配圖應(yīng)包括以下內(nèi)容。

①一組視圖　用以表達(dá)機器或部件的工件原理、結(jié)構(gòu)特點、零件之間的相對位置、裝配連接關(guān)系等。

②必要的尺寸　注明機器或部件規(guī)格性能，以及裝配、檢驗、安裝時必要的尺寸。

③技術(shù)要求　說明機器或部件的性能，是裝配、檢驗、調(diào)試和使用時必須滿足的技術(shù)條件，一般用文字符號注寫在圖中適當(dāng)位置。

④標(biāo)題欄、明細(xì)表和零件序號　說明機器或部件所包含的零件名稱、序號、數(shù)量、材料和廠名等。

（2）裝配圖的視圖表達(dá)方法

零件圖中視圖的各種表達(dá)方法都適用于裝配圖，但裝配圖還有以下一些規(guī)定畫法和特殊表達(dá)方法。

①裝配圖的規(guī)定畫法　裝配圖的規(guī)定畫法主要有以下方面。

a.剖視圖中實心件和連接件的表達(dá)。對于連接件（螺釘、螺栓、螺母、墊圈、鍵、銷等）和實心件（軸、手柄、連桿等），當(dāng)剖切面通過基本軸線或?qū)ΨQ面時，這些零件均按不剖處理。當(dāng)需要表達(dá)零件局部結(jié)構(gòu)時，可采用局部視圖。

b.接觸表面和非接觸表面的區(qū)分。凡是有配合要求的零件的接觸表面，在接觸處只畫一條線來表示。非配合要求的兩零件接觸面，即使間隙很小，也必須畫兩條線。

c.剖面線方向和間隔。用剖面線傾斜方向相反或一致、間隔不等來區(qū)分表達(dá)相鄰的兩個零件。剖面厚度在2mm以下的圖形，允許用涂黑來代替剖面符號。

②裝配圖的特殊表達(dá)方法　裝配圖的特殊表達(dá)方法主要有以下方面。

a.假想畫法。在裝配圖中，當(dāng)需要表示某些零件運動范圍或極限位置時，可用雙點畫線畫出該零件的極限位置圖，當(dāng)需要表達(dá)本部件與相鄰部件間的裝配關(guān)系時，可用雙點畫線假想畫出相鄰部件的輪廓線。

b.零件的單獨表示法。在裝配圖中，可用視圖、剖視圖或斷面圖單獨表達(dá)某個零件的結(jié)構(gòu)形狀，但必須在視圖上方標(biāo)注對應(yīng)的說明。

c.拆卸畫法。當(dāng)需表達(dá)的結(jié)構(gòu)或裝配關(guān)系被某些零件遮住時，可假想將某些零件拆去后再畫出某一視圖，或沿零件接合面進(jìn)行剖切，接合面上不畫剖面線，并應(yīng)注明拆去“××”。

d.展開畫法。為了展示傳動機構(gòu)的傳動路線和裝配關(guān)系，可假想按傳動順序沿軸線剖切，然后依次展開，將剖切平面均旋轉(zhuǎn)到與選定的投影面平行的位置，再畫出其剖視圖。

e.簡化畫法。裝配圖中若干相同零部件組，可只畫出一組，其余用細(xì)點畫線表示出其位置即可。裝配圖中，當(dāng)剖切平面通過某些標(biāo)準(zhǔn)件的軸線時，可只畫外形。裝配圖中的滾動軸承，允許一側(cè)采用規(guī)定畫法，另一側(cè)按簡化畫法繪制。裝配圖中，零件的某些較小工藝結(jié)構(gòu)如倒角、溝槽等，可省略不畫。

f.夸大畫法。裝配圖中，當(dāng)圖形上孔的直徑或薄片的厚度較小（≤2mm），以及間隙、斜度和錐度較小時，允許將該部分不按原比例而夸大畫出。

（3）識讀裝配圖的方法和步驟

識讀裝配圖的目的主要是了解機器或部件的名稱、用途、性能、結(jié)構(gòu)和工作原理，以及零件之間的裝配關(guān)系、傳動路線、裝拆順序和技術(shù)要求等。識讀裝配圖的一般方法和步驟如下。

①看標(biāo)題欄和明細(xì)表，作概括了解。了解裝配體的名稱、性能、功用和零件的種類名稱、材料、數(shù)量及其在裝配圖上的大致位置。

②分析視圖。分析弄清整個裝配圖上有哪些視圖，采用什么表達(dá)方式，表達(dá)的重點是什么，反映了哪些裝配關(guān)系，零件之間的連接方式如何，視圖間的投影關(guān)系等。

③分析零件。了解零件的主要作用和基本形狀，以便弄清裝配體的工作原理和運動情況（是移動還是轉(zhuǎn)動）。

④分析配合關(guān)系。根據(jù)裝配圖上標(biāo)注的尺寸，分析零件的配合要求、基準(zhǔn)制、配合類別和配合精度等。

⑤定位與調(diào)整。分析零件的加工面、定位面，有沒有間隙需要調(diào)整，怎樣調(diào)整。

⑥連接與固定。分析零件之間的連接方式，是可拆還是不可拆。

⑦密封與固定。要弄清運動件的潤滑、儲油裝置、進(jìn)出油孔和輸油油路，以及密封方式。

⑧裝拆順序。在看懂全部裝配圖后，弄清楚裝配順序和零件加工順序。

⑨了解技術(shù)要求。包括組裝后的檢測技術(shù)指標(biāo)、使用時對工作條件的要求等。

⑩通過上面的分析，總結(jié)出裝配體的工作原理等。

（4）焊接裝配圖的識讀

焊接裝配圖是用來表達(dá)金屬焊接件的圖樣，它用來指導(dǎo)焊接件的加工、裝配、施焊和焊后處理，并能清楚地表達(dá)出焊接件的結(jié)構(gòu)形狀、焊縫位置、接頭形式及尺寸和焊接要求等。

通常所指的焊接裝配圖就是指實際生產(chǎn)中的產(chǎn)品零部件或組件的工作圖。它與一般裝配圖的不同在于圖中必須清楚表示與焊接有關(guān)的問題，如坡口與接頭形式、焊接方法、焊接材料型號、焊接及驗收技術(shù)要求等。

對焊工來說，要能正確識讀焊接裝配圖，除了掌握前述有關(guān)機械識圖知識外，還必須懂得焊縫符號表示方法的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)；識讀焊接裝配圖的方法和步驟也與裝配圖基本相同，但對圖樣中有關(guān)焊接技術(shù)條件應(yīng)詳細(xì)分析，并嚴(yán)格執(zhí)行。通常圖中涉及的焊接工藝文件有典型工件制造的工藝守則、焊接方法的工藝守則和施焊的工藝評定編號。

①焊接裝配圖的內(nèi)容　一張完整的焊接裝配圖應(yīng)包括表示焊接件結(jié)構(gòu)形狀的視圖，焊接件的定形、定位尺寸及焊后加工尺寸，焊縫的接頭形式、焊縫符號及焊縫尺寸，焊接件的裝配、焊接方法及焊后處理等技術(shù)要求，標(biāo)題欄及明細(xì)表等。

②識讀焊接裝配圖的方法及步驟　識讀焊接裝配圖的方法及步驟與機械裝配圖基本相同，主要可按以下步驟及方法進(jìn)行。

a.看標(biāo)題欄和明細(xì)表了解焊接裝配圖的名稱、性能、作用和零部件的材質(zhì)、質(zhì)量、件數(shù)等，其中包括由多少零件或多少小部件組成。另外，要求對零件或部件有個概括的了解，為進(jìn)一步了解零件或部件做好準(zhǔn)備。

b.看懂弄清有關(guān)視圖，從主視圖中首先看出零件的大致幾何形狀，再通過其他輔助視圖得到零件或部件的立體概念。

c.分析視圖從主要基準(zhǔn)出發(fā)，逐步認(rèn)清零件的大小和各部分之間的位置關(guān)系。圖2-11為礦用電梯的上框架梁的焊接裝配圖，由圖可知，該構(gòu)件由梁（槽鋼）2、前加強板（12mm厚鋼板）1、后加強板（14mm厚鋼板）3三個零件組成，通過焊接方式將前加強板1及后加強板連接在梁2上，由于該梁要承受較大的載荷，為保證加強板與槽鋼之間的焊接強度，前、后加強板上還各加工了兩個ф40mm的圓孔和兩個R18mm的腰形孔作為焊接之用。