图5-20是焊车的构造简图，其中比较关键的部分的是1、20、21、18件。

凡事有一利必有一弊，埋弧自动焊的高效、快捷是需要有大量的辅助设备保证的图5-22是一种最常见的工件变位设备----滚轮架，用来焊接环焊缝。

图5-23是一种焊机变位设备─—平台式焊接操作机。实际工作中两种设备常常配合使用。

埋弧自动焊时代替焊条的是焊丝和焊剂，所不同的是焊丝和焊剂是分离的，焊丝和焊剂的配合可以灵活掌握。随着焊丝的进给，焊机自动供给焊剂，多余的可以回用。

我国常用的焊丝是实心的，尺寸如表5-17所示。

常用的焊剂及其配用的焊丝见表5-18。

焊接规范：从图5-26和5-27知道焊缝的熔深几乎与焊接电流成正比，随电弧电压增高，焊缝熔宽显著增大而熔深和余高略有减少。焊丝不同，焊接规范也不同，有资料可以参考。

③气体保护电弧焊

国内最常用的气体保护电弧焊是钨极氩弧焊（简称氩弧焊）和氩气、二氧化碳气体保护焊。

钨极氩弧焊电极是钨、钍钨合金、铈钨合金，保护气体通常有氩气、氦气、氩氦混合气和氩氢混合气。钨的熔点是3410℃沸点是5900℃所以很适合作 为不熔化电极，也因此钨极可以采用较大的电流，电弧仍然稳定集中，效率高。设备系统见图5-29，由电源、控制箱、气瓶、电缆、气管、焊枪、工件构成，没 画出焊丝。

关于钨极氩弧焊，本教科书上的资料比较齐全：从表5-27到5-29给出常用的设备情况。表5-30到5-33用来确定焊接规范：焊接电流的种类、极性、大小，钨极的几何形状、尺寸，保护气体等等。

熔化极气体保护电弧焊 电极是可熔化的焊丝。

表5-38中将熔化极气体保护电弧焊进行了分类。其中应用最多的是氩弧焊和CO2气体保护焊。

熔化极气体保护电弧焊的设备组成见图5-39，这里所示的是半自动焊，因为焊枪是手握式的，全自动焊的焊枪类似于埋弧自动焊，有一套机械装备的。

保护气体和焊丝直径见表5-39和表5-40 。

与氩弧焊相比CO2气体保护焊成本低许多，主要因为CO2气来源广、价格低。但它只用于低碳钢、低合金钢等金属材料的一般结构焊接，重要焊接结构很少采用。因为CO2属于弱氧化气体，能烧损有益元素；另外飞溅严重，电弧不稳。

表5-41和图5-41显示了焊丝、电流、电弧电压的情况。

5.3常见焊接缺陷的成因及其防止方法

①形状缺陷──外观质量粗糙，鱼鳞波高低、宽窄发生突变；焊缝与母材非圆滑过渡。

主要原因是操作不当，返修造成。

危害是应力集中，削弱承载能力。

②焊缝尺寸缺陷

尺寸不符合施工图样或技术要求。

主要原因是施工者操作不当

危害：尺寸小了，承载截面小；

      尺寸大了，削弱了某些承受动载荷结构的疲劳强度。

③咬边

原因：⒈焊接参数选择不对，U、I太大，焊速太慢。

      ⒉电弧拉得太长。熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。

危害：母材金属的工作截面减小，咬边处应力集中。

④弧坑

由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。

原因：焊丝或者焊条停留时间短，填充金属不够。

危害：⒈减少焊缝的截面积；

      ⒉弧坑处反应不充分容易产生偏析或杂质集聚，因此在弧坑处往往有气孔、灰渣、裂纹等。

⑤烧穿

原因：⒈焊接电流过大；

     ⒉对焊件加热过甚；

     ⒊坡口对接间隙太大；

     ⒋焊接速度慢，电弧停留时间长等。

危害：⒈表面质量差

      ⒉烧穿的下面常有气孔、夹渣、凹坑等缺陷。

⑥焊瘤

熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。

原因：焊接参数选择不当

      坡口清理不干净，电弧热损失在氧化皮上，使母材未熔化。

危害：表面是焊瘤下面往往是未熔合，未焊透；

      焊缝几何尺寸变化，应力集中，管内焊瘤减小管中介质的流通界面计。

⑦气孔

原因：⒈电弧保护不好，弧太长；

      ⒉焊条或焊剂受潮，气体保护介质不纯；

      ⒊坡口清理不干净。

危害：从表面上看是减少了焊缝的工作截面；更危险的是和其他缺陷叠加造成贯穿性缺陷，破坏焊缝的致密性。连续气孔则是结构破坏的原因之一。

⑧夹渣

焊接熔渣残留在焊缝中。易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，焊道形状突变，存在深沟的部位也易产生夹渣。

     原因：⒈熔池温度低（电流小），液态金属黏度大，焊接速度大，凝固时熔渣来不及浮出；

     ⒉运条不当，熔渣和铁水分不清；

     ⒊坡口形状不规则，坡口太窄，不利于熔渣上浮；

     ⒋多层焊时熔渣清理不干净。

危害：较气孔严重，因其几何形状不规则尖角、棱角对机体有割裂作用，应力集中是裂纹的起源。

⑨未焊透 当焊缝的熔透深度小于板厚时形成。

单面焊时，焊缝熔透达不到钢板底部；双面焊时，两道焊缝熔深之和小于钢板厚度时形成。

原因：⒈坡口角度小，间隙小，钝边太大；

      ⒉电流小，速度快来不及熔化；

      ⒊焊条偏离焊道中心。

危害：工作面积减小，尖角易产生应力集中，引起裂纹。

⑩未熔合

熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分。

原因：⒈电流小、速度快、热量不足；

       ⒉坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属。

⒊焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，容易产生未熔合。

危害：因为间隙很小，可视为片状缺陷，类似于裂纹。易造成应力集中，是危险性较大的缺陷。

最后一种也是危害最大的一种焊接缺陷──焊接裂纹

在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，易引起

较高的应力集中，而且有延伸和扩展的趋势，所以是最危险的缺陷。

裂纹形成的原因及防止措施

⒈热裂纹形成及防止

常见的热裂纹有两种：结晶裂纹、液化裂纹

结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹，是焊缝金属沿初次结晶晶界的开裂。

而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔，在收缩力

的作用下而产生的裂纹。

焊接时，熔池在电弧热的作用下，被加热到相当高的温度，而受热膨胀，而母材却不能自由收缩，于是高温的熔池受到一定的压力。当熔池开始冷却时，就以 半融化的母材为晶核开始处结晶。最先结晶的是纯度较高的的合金。最后凝固的是低熔点共晶体。低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中C、S、L等元素的含量。 当含量较少时，不足以在初生晶粒间形成连续的液态膜。焊接熔池的冷却速度极快，低熔点共晶物几乎与初析相同时完成结晶。因此连续冷却的金属熔池虽然受到收 缩应力的作用也不至于产生晶间裂纹。当低熔点共晶体量较多时，情况就不同了，初次结晶的偏析程度较大，并在初次结晶的晶体之间形成晶间液膜，当熔池冷却收 缩时，被液膜分割的晶体边界就会被拉开就形成了裂纹，这是主要原因，另有两个其它原因：

一是焊缝金属所经受的应变增加速度大于低熔点共晶物凝固的速度；

另外，初生晶体的张大方向和残留低熔共晶体的相对位置的影响。

如果焊接熔池如图方式结晶，则低熔点共晶物会夹在正在长大的柱状晶体之间，或者在从两面相对增长的晶面之间。在这种情况下，使得正在结晶的焊缝金属很容易被收缩应力拉开而形成裂纹。

如按左图所示方式结晶，则低熔共晶体被长大的晶体推向熔池表面，不可能嵌在柱状晶体之间，这种形状的焊缝就不易裂纹。

可见，关键的措施就是：

a应严格控制焊缝金属中C、S、P和其它易形成低熔点共晶体的合金成分的含量，这些元素和杂质的含量越低，焊缝金属的抗裂纹能力越大。

当焊缝中C>0.15%,S>0.04%就可能有裂纹出现，如果母材中含碳量很高，就要控制焊接材料的成分，以使混合后的碳含量降下来。

B改变焊缝横截面的形状也就改变了焊接熔池的结晶方向，使之有利于将低熔点共晶体推向不易产生裂纹的位置。

液化裂纹产生的原因：焊接时紧靠熔合线的母材区域被加热到接近钢熔点的高温，此时母材晶体本身未发生熔化，而晶界的低熔点共晶物则已完全熔化。当焊 接熔池冷却时，焊缝应变速度较高。如果这些低熔点共晶物未完全重新凝固之前，接合区就已受到较大应变，则在这些晶界上就会出现裂纹。晶间液层的熔点越低， 凝固时间越长，则液化裂纹的倾向越大。

液化裂纹的成因归于母材晶粒边界的低熔点共晶物，因此液化裂纹多产生于C、S、P杂质较高的母材与焊缝的熔合边界。

可采取的措施：

a对需用大规范埋弧焊的钢板进行筛选，采用S、P含量较低的钢板。

B对于直边不开坡口的对接接头，加大接缝间隙至4_5mm,这样可在较小的焊接电流下完成全焊头的焊缝。

C将对接焊缝开成V形坡口，采用低规范多道埋弧自动焊。

以上工艺方法会降低焊接生产率，只是在无法更换材料时才用。根本办法还是选用含C、S、P较低的材料。含C0.2%以下，S，P在0.03%以下就不会再出现近缝区的液化裂纹。

⒉冷裂纹形成及防止

焊接接头的冷裂纹主要在屈服极限大于300MPa的低合金钢

中产生。钢材的强度越高，焊接产生冷裂纹的可能性越大，

在低碳钢的焊接接头中一般不出现冷裂纹。

    关于这种裂纹的形成机理可以如下解释：

在不利的条件下焊接时，焊接熔池中溶解了较多的氢，焊缝金属快速冷却后，大部分氢快速过饱和溶剂与焊缝金属中。在焊接残余应力作用下，氢逐渐向产生 应力与应变集中的热影响区扩散，并在某些微区聚集。而低合金钢热影响区又往往存在马氏体淬硬组织，他的塑性变形能力很低。当氢的浓度达到某一临界值时，变 脆的金属即使是微小的应变也经受不起，而在残余应力的作用下就会开裂。危险的是这些开裂面会进一步扩展，而且在裂纹的端部会有氢凝聚导致新的开裂，最终发 展成宏观裂纹。

防止的措施

a控制近缝区的冷却速度，使之不易形成淬硬组织；

b将工件预热（降低冷却速度）；

c建立低氢的焊接条件。

冷裂纹是一种最危险的缺陷，具有延迟性。有的甚至在焊缝无损探伤后才形成，而造成不可弥补的漏检。

⒊在热裂纹

最常见的再热裂纹是焊后热处理过程中形成的裂纹，所以又叫“消除应力处

理裂纹”。产生于具有沉淀硬化倾向的低合高强钢和奥氏体不锈钢中。其中Cr-Mo-V，Cr-Mo-V-B，Mn-Ni-Mo-V型等低合金钢对再热裂纹由最高的敏感性。

    措施

选用对这种裂纹不敏感的材料制造压力容器。Mn钢、Mn-Mo钢、Mn-Ni-Mo钢一般无再热裂纹倾向。

其次可适当的改变工艺条件。