焊接电弧及焊接接头形式、坡口形式与位置考虑

焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。

焊接过程的实质是两块金属的冶金结合，焊接属于不可拆连接。焊接是现代工业中用来制造或修理各种金属结构和机械零部件的主要方法之一。作为一种永久性连接的加工方法，焊接工艺已基本取代铆接工艺。与铆接相比，焊接具有节省金属材料、生产率高、连接质量优良、劳动条件好、结构简单、密封性能好等优点，因而焊接广泛应用于机械制造、压力容器、车辆、造船、石油化工、建筑、桥梁、医疗器械、电子、航空、航天及各种尖端科技部门和工业中，并在许多情况下都是不可替代的加工方法。焊接还可以用于铸、锻件缺陷的修补和机器零件磨损的修复。

焊接方法有多种，通常按焊接过程的特点分为熔焊、压焊和钎焊。常用的有电弧焊、气焊和电阻焊，其中电弧焊使用最为广泛。

1.焊条电弧焊

焊条电弧焊是利用焊条与焊件之间产生的电弧热量，将焊条和焊件熔化，从而获得牢固连接的一种手工操作方法。这种焊接属于熔焊，所需设备简单，操作方便、灵活，可以随时完成各种金属材料在不同位置和不同接头形式的焊接工作。电弧焊目前仍是焊接生产中应用最广泛的一种方法，特别是在机械设备维修中，由于机械零件的损伤，如裂纹、腐蚀、磨损等需要焊修时，零件的形状和损伤部位存在着一定的不确定性，就更适合采用焊条电弧焊。

（1）焊接过程与焊接电弧

1）焊接过程。焊条电弧焊的焊接过程如图2－5 所示。焊接前，先将焊钳和焊件分别连接到电焊机两极，并用焊钳夹持焊条，然后引燃电弧，焊条和焊件在电弧热的作用下同时熔化，形成金属熔池。随着电弧沿焊接方向前移，熔池金属迅速冷却、凝固形成焊缝。

2）焊接电弧。在由焊接电源供给的、具有一定电压的两电极间或电极与焊件间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，叫焊接电弧。

焊接电弧由阴极区、弧柱区和阳极区所组成，如图2－6 所示。一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的43%；阴极区因放出大量电子，消耗了部分能量，因而产生的热量较少，约占总热量的36%；弧柱区的温度一般较高，在5 000～8 000 K（随气体种类和电流大小变化）。采用焊条电弧焊时，电弧产生的热量只有65%～85%用于加热和熔化金属，其余的热量则散失在电弧周围和飞溅的金属溶滴中。

图2-5　焊条电弧焊的焊接过程

1—焊条；2—焊钳；3—电弧；4—弧焊机；5—熔池；6—焊缝；7—焊件

图2-6　焊接电弧结构示意图

1—阳极区；2—阴极区；3—焊条；4—弧柱；5—焊件

（2）焊条电弧焊设备及工具

1）电焊机供给电弧焊电源的专用设备。

电焊机供给电弧焊电源的专用设备称为电焊机，它是焊条电弧焊的主要设备，在生产中按焊接电流的种类不同，电焊机可以分为交流电焊机和直流电焊机两类。

2）焊条电弧焊工具。

①电焊钳。电焊钳的作用是夹持焊条和传导电流，一般要求其导电性能好、质量轻、焊条夹持稳固、换装焊条方便等。

②焊接电缆。焊接电缆的作用是传导电流。一般要求用多股纯铜软线制成，绝缘性要好，而且要有足够的导电截面积，其截面积大小应根据焊接电流大小而定。

③面罩及护目玻璃。面罩的作用是焊接时保护焊工的面部免受强烈的电弧光照射和飞溅金属的灼伤。面罩有手持式和头戴式两种，焊接时可根据不同的焊件或工作情况而选用。护目玻璃，又称黑玻璃，它的作用是减弱电弧光的强度，过滤紫外线和红外线，使焊工在焊接时既能通过护目玻璃观察到熔池的情况，掌握和控制焊接过程，又能防止眼睛被弧光灼伤。

（3）焊条

1）焊条的组成。

焊条是指涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，由药皮和焊芯两部分组成，如图2－7 所示。

图2-7　焊条

1—涂料；2—焊芯

焊芯是指焊条中被药皮包覆的金属芯。其作用：一是作为电极，传导电流，产生电弧；二是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起组成焊缝金属。

药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，它是由矿石粉、有机物粉、铁合金粉和黏结剂等原料按一定比例配制而成的，主要作用是保证焊缝金属具有合乎要求的化学成分和力学性能等，并使焊条具有良好的焊接工艺性能。

2）焊条的分类。

①按用途焊条可分为结构钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铝和铝合金焊条、特殊用途焊条等十大类。

②按熔渣化学特性焊条可分为酸性焊条和碱性焊条两类。药皮熔化后形成的熔渣以酸性氧化物为主的焊条为酸性焊条，如E4303、E5003 等；反之为碱性焊条，如E4315、E5015 等。E4303 或E4315 焊条适于焊接Q235 钢和20 钢，E5003 或E5015 焊条适于焊接16Mn 钢。根据GB／T 5117—1995 规定，碳钢焊条的型号用英文字母E 的后面加四位数字来表示。

如E4315 焊条中：“E”表示焊条；“43”表示熔敷金属最小抗拉强度为420 MPa（43 kgf／mm2）；第三位数字“1”表示适于全位置焊接；“1”和“5”组合表示药皮类型和焊接电源种类，“15”表示低氢钠型药皮、直流反接焊接电源。另外，国产焊条中的T507CuCrNi 是用于耐候钢的焊条。

3）焊条选用原则。

①母材的力学性能和化学成分要与母材化学成分相同或相近。对于结构钢主要考虑母材的强度等级；对于低温钢主要考虑母材的低温工作性能；对于耐热钢、不锈钢等主要考虑熔敷金属的成分与母材相当。

②焊件的结构复杂程度和刚性。对于形状复杂、刚性较大的结构，应选用抗裂性好的低氢型焊条。

③焊件的工作条件。对于工作条件特殊的，应选用相对应的焊条。

此外，还要考虑劳动生产率、劳动条件、经济效益、焊接质量等。

（4）焊接接头形式、坡口形式及焊接位置

1）焊接接头形式。

常用的焊接接头形式有对接接头、搭接接头、T 形接头和角接接头等，如图2－8所示。

图2-8　焊条电弧焊的接头形式

（a）对接接头；（b）搭接接头；（c）T 形接头；（d）角接接头

对接接头节省材料，受力时应力分布均匀，因而应用最多。

2）坡口形式。

坡口是为保证焊缝质量而在被焊处加工成的具有一定形状的沟槽。常用的对接接头坡口形式如图2－9 所示，主要有I 形坡口、Y 形坡口、双Y 形坡口、带钝边U 形坡口。焊件较薄时常采用单面焊，较厚时则多采用双面焊接，这样既可保证焊透，又能减小变形。加工坡口时，通常在焊件厚度方向留有直边，称为钝边，其作用是防止烧穿。接头组装时，往往留有间隙，这是为了保证焊透。在被焊接的工作接口处倒角能起到强固连接的作用。

图2-9　对接接头常用的坡口形式及适用的焊件厚度

（a）I 形坡口；（b）Y 形坡口；（c）双Y 形坡口；（d）带钝边U 形坡口

3）焊接位置。

按焊接时焊缝的空间位置不同，焊接可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种位置，如图2－10 所示。平焊位置易于操作、操作条件好、生产率高、焊接质量容易保证，因而焊件应尽量采用平焊位置，立焊位置和横焊位置次之，仰焊位置最差。

图2-10　焊接位置

（a）平焊；（b）立焊；（c）横焊；（d）仰焊

2.其他焊接方法简介

（1）气焊与气割气焊（或气割）

气焊与气割气焊是利用可燃性气体与氧气混合燃烧时所产生的热量作为热源进行焊接（或切割）的一种方法。气焊与气割气焊所采用的可燃性气体主要有乙炔、氢气、液化石油气等，其中最常用的是乙炔。气焊具有设备简单、便于野外施焊、方便灵活、可全位置焊接等优点，但热量分散、焊件易变形、生产率较低。目前，气焊主要用于焊接薄板、薄壁管、有色金属、铸铁件、钎焊件及堆焊硬质合金等。利用气体火焰的热能将钢件预热到一定温度，然后通以高速氧气流，使铁燃烧（激烈氧化）并放出热量实现切割的方法称为气割。生产中常用氧－乙炔焰作为气割火焰，故又称氧－乙炔切割。氧－乙炔火焰切割是利用高温熔化吹切分离原理，为低、中碳钢板和低合金钢板下料的常用方法。铸铁的燃点高于自身熔点，铝及其合金、高铬钢或铬镍钢的氧化物熔点高于其金属自身的熔点，铝、铜及其合金导热性好，故都不能进行气割。

等离子弧切割是利用等离子弧的热能实现金属材料熔化切割的方法。切割等离子弧的温度一般在10 000～14 000 ℃。等离子弧切割割口窄、速度快，切割速率是氧－乙炔切割的1～3 倍，可用于切割高碳钢、高合金钢、铸铁、铜及其合金、铝及其合金等，也可切割花岗岩、碳化硅混凝土等非金属材料。

气割时金属本身并不熔化，熔化的是金属氧化物，故能获得光滑整齐的割口。气焊与气割设备基本相同，不同之处是焊接时采用焊炬，而切割时采用割炬。

（2）埋弧焊

埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧，利用机械自动控制焊丝送进和电弧移动的一种电弧焊方法，可分为自动和半自动两种。它的工作原理是：电弧在颗粒状的焊剂下燃烧，焊丝由送丝机构自动送入焊接区，电弧沿焊接方向的移动靠手工操作或机械自动完成，（分别称为半自动埋弧焊和自动埋弧焊）。

埋弧焊的优点是允许采用较大的焊接电流，使生产率提高、焊缝保护好、焊接质量高、节省材料和电能，且劳动条件好，容易实现焊接自动化和机械化；缺点是接头的加工与装配要求较高，设备昂贵，焊前准备时间长。埋弧焊主要用于焊接碳素钢、低合金高强度钢，也可用于焊接不锈钢及纯铜等，适于大批量焊接较厚的大型结构件的直线焊缝和大直径环形焊缝。

（3）气体保护电弧焊

气体保护电弧焊是利用外加气体在电弧周围形成局部的气体保护层，将电弧、熔池与空气隔开，保护融化金属不被氧化，从而获得高质量焊缝的一种焊接方法。气体保护焊分为熔化极和非熔化极两种，根据所用的保护气体的不同有氩弧焊、二氧化碳气体保护焊和氨弧焊等。

氩弧焊是以氩气作为电弧和熔池保护气体的一种气体保护焊。氩弧焊是一种明弧焊，便于观察，操作灵活，适宜于各种位置的焊接，焊后无熔渣，易实现焊接自动化。

其特点是：焊缝表面成形好，具有较好的力学性能，但设备及控制系统较复杂，维修困难，氢气价格较贵，焊接成本高。

氩弧焊应用范围广泛，适用于黑色金属、有色金属及其合金，通常多用于焊接铝、镁、铁及其合金，低合金钢，耐热合金等，但对于低熔点和易蒸发的金属焊接困难。

（4）钎焊

钎焊是利用熔点比焊件低的钎料与焊件共同加热到钎焊温度，在焊件不熔化的情况下，钎料熔化并润湿焊件表面，依靠二者的扩散而形成钎焊接头。钎焊与熔化焊相比，焊件加热温度低、组织和力学性能变化较小，接头光滑、平整。某些钎焊方法可以一次焊多工件、多接头，生产率高，并可以连接异种材料。但接头的强度较低，工作温度不能太高。

钎焊根据钎料熔点的不同可分为硬钎焊和软钎焊两种。钎料熔点在450 ℃以上的钎焊称为硬钎焊，钎料熔点在450 ℃以下的钎焊称为软钎焊。

（5）电阻焊

电阻焊是利用电流流过焊件接触处时产生的电阻热，将焊件连接处局部加热到熔化或半熔化状态，然后加压而实现材料焊接的一种方法。

电阻焊的特点是：生产率高，不需要填充金属，成本低，劳动条件好，工件变形小，操作简单，易实现机械化与自动化。

由于焊接过程极快，因而电阻焊设备需要相当大的电功率和机械功率。电阻焊主要应用于低碳钢、不锈钢、铝、铜等材料的焊接。生产中电阻焊根据接头的形式不同可分为点焊、缝焊和对焊三种。其中点焊主要用于厚度在4 mm 以下的薄板的焊接；缝焊主要用于厚度在3 mm 以下的薄板的焊接；对焊主要用于较大截面（直径或边长小于20 mm）焊件与不同种类金属和合金的对接。

3.常用金属材料的焊接

（1）金属材料的焊接性

金属材料的焊接性是金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面的内容：一是工艺性能，即在一定工艺条件下，焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现裂纹的可能性；二是使用性能，即焊接接头在使用中的可靠性，包括力学性能及耐热、耐蚀等特殊性能。

金属焊接是金属的一种加工性能，它决定于金属材料的本身性质和加工条件。就目前的焊接技术水平，工业上应用的绝大多数金属材料都是可以焊接的，只是焊接的难易程度不同而已。

（2）碳钢的焊接

碳钢的焊接性除与工艺条件有关外，还与含碳量、脱氧程度和磷、硫杂质含量等有关。

1）低碳钢的焊接。

低碳钢或普通碳素结构钢（Q235A）的含碳量低，塑性、韧性好，无淬硬倾向，焊接性良好，用各种焊接方法均可获得优质的焊接接头，一般无须采取特殊的工艺措施。

但当碳的质量分数偏高（ω（C）＝0.21%～0.25%）、厚度较大（ ＞75 mm）或在低温下焊接重要焊件时，则须选用低氢焊条，并采用低温（100～150 ℃）预热或层间施焊等措施，焊后正火，以减少焊接应力和开裂的可能性。另外，当低碳铸钢件上需焊接其他低碳钢件时，必须清除表层砂皮。

2）中、高碳钢的焊接。

随着含碳量的增高，其淬硬倾向增大，塑性、韧性降低，且容易开裂，焊接性变差，一般不用来制造焊接结构。在需要焊接或焊补时，要采取预热、缓冷和焊后热处理等较严格的工艺措施，并选用低氢焊条，且施焊时要用小电流、慢速焊或用细焊条、多层焊，以尽量减少母材金属熔入焊缝的数量。

对于中、高碳钢，较为适宜的焊接方法是焊条电弧焊或气焊，常用于刀头和刀杆的对接、钎焊硬质合金刀片等。

（3）合金钢的焊接

1）低合金结构钢的焊接。

这类钢广泛用来制造焊接结构，适于各种电弧焊或电渣焊。强度级别较低（σs＜343 MPa）的低合金结构钢焊接性良好，以应用广泛的16Mn、14MnNb 等为代表，可采用各种焊接方法，在热轧或正火状态下施焊，均可获得优质焊接接头。但在结构刚度较大或低温焊接时，可低温预热（100～150 ℃），焊后回火（600～650 ℃）；焊条电弧焊时选用低氢焊条，适当增大线能量，以避免裂纹。强度级别较高（σs ＞393 MPa）的低合金结构钢，随着碳当量的提高，淬硬倾向增大，焊接性下降，常产生延迟性冷裂纹。为防止延迟性冷裂纹，焊接前须进行预热，焊后缓冷并进行回火处理，如不能立即回火，要把焊件加热至200～350 ℃，保温2～6 h，使氢逸出，进行消氢处理。

同时，采用电弧焊时要选用低氢焊条；埋弧焊时采用碱度较高的焊剂，配以适当焊丝，并注意焊前清理和烘干。

2）其他合金钢的焊接。

在各种焊接结构中，还常采用低、中碳调质钢及不锈钢、耐热钢等钢种，它们的焊接性随化学成分和组织状态的不同而差别很大，焊接中呈现的主要问题也各异。如40Cr 钢比45 钢的焊接性要差。

但是，这些合金钢均可用电弧焊方法焊接，也可进行点焊或缝焊。目前，各国大多采用气体保护焊、等离子弧焊和电子束焊等方法施焊，不仅可确保焊接质量，而且生产率较高。

（4）不锈钢的焊接

在所用的不锈钢材料中，奥氏体不锈钢应用最广。其中以18－8 型不锈钢（如1Crl8Ni9）为代表，它焊接性良好，适用于焊条电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。焊条电弧焊选用化学成分相同的奥氏体不锈钢焊条；氩弧焊和埋弧焊所用的焊丝化学成分应与母材相同，如焊接1Cr18Ni9Ti 时选用HOCr20Ni10Nb 焊丝，埋弧焊时用HJ260焊剂。

奥氏体不锈钢的主要问题是焊接工艺参数不合理时，容易产生晶间腐蚀和热裂纹，这是18－8 型不锈钢的一种极危险的破坏形式。晶间腐蚀主要是碳与铬化合成Cr23C6，造成贫铬区，使耐蚀能力下降所致。马氏体不锈钢焊接性较差，焊接接头易出现冷裂纹和淬硬脆化。在焊接时，焊前要预热，焊后应进行消除残余应力的处理。

工程上有时需要把不锈钢与低碳钢或低合金钢焊接在一起，如1Cr18Ni9Ti 与Q235焊接，通常用焊条电弧焊。焊条既不能用奥氏体不锈钢焊条，也不能用焊接低碳钢时使用的E4303 焊条，而应选用E307－15 不锈钢焊条，使焊缝金属组织为奥氏体加少量铁素体，以防止产生焊接裂纹。

（5）铸铁的补焊

铸铁的含碳量高，内部组织不均匀，塑性和韧性低，容易产生白口组织和开裂，焊接性较差。它不适合制造焊接结构，只在铸件出现缺陷或使用中局部磨损及损坏时才进行补焊。

铸铁的补焊可采用焊条电弧焊、气焊、手工电渣焊、钎焊等方法。采用焊条电弧焊时，其工艺可分为热焊（包括半热焊）和冷焊（又称不预热焊）两种。

热焊工艺一般要将铸件局部或整体预热到600～700 ℃（半热焊时预热到300～400 ℃），采用铸铁芯铸铁焊条（Z248）或钢芯石墨化铸铁焊条（Z208），对待焊部位进行清理并制好坡口、造型后，采用大电流、长电弧、连续焊，焊后缓冷。冷焊工艺不预热焊件，采用铸铁型焊条时工艺要点同上，但焊缝高度要超过母材5～8 mm，以减慢冷速，防止白口；采用非铸铁型焊条时，则宜用小电流，进行 “短段、断续、分散”式焊接，并注意焊接顺序，焊后及时锤击焊道，以减小应力，防止裂纹产生。

（6）有色金属的焊接

1）铜及铜合金的焊接。

铜及铜合金的焊接性较差，主要困难是：导热系数和线膨胀系数大，易产生应力和变形；高温吸氢严重，易形成气孔；铜中的杂质会形成低熔点共晶体（Cu ＋CuO，Pb，Bi ＋Cu），热裂倾向大；焊接形成的粗晶组织和合金元素的氧化、蒸发，使接头力学性能下降。

因此，焊接时要用大功率热源，正确选择焊接方法和焊接参数，并注意配以适当的焊剂及预热和缓冷措施，施焊方法要得当。纯铜和黄铜常用的焊接方法有气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊及等离子弧焊等。

气焊和钨极氩弧焊适宜薄件（δ＝1～4 mm）焊接，埋弧焊和熔化极氩弧焊适宜厚板（δ ＞5 mm）焊接，焊条电弧焊因飞溅大、烟雾多、质量不易稳定，故较少采用。

2）铝及铝合金的焊接。

铝及铝合金的焊接性也较差，比低碳钢焊接困难，原因是：表面生成的氧化膜阻碍气体析出，特别是高温铝液吸氢严重，更加剧了气孔形成，且容易产生夹渣；导热系数和线膨胀系数大，易产生应力和变形，杂质和铝易形成低熔点共晶体，粗晶组织和应力均使热裂倾向增大、接头软化、耐蚀性下降。目前，氩弧焊是最适宜焊接铝及铝合金的焊接方法。其次，也可采用气焊、电阻焊、钎焊和焊条电弧焊等，但均需对焊件认真进行清理，去除表面氧化膜、油污和水分，使用氯化物或氛化物焊剂时在焊后应及时清除，以防腐蚀焊件。

4.焊接缺陷及检验

（1）焊接变形和应力

焊接是一种局部加热的工艺过程。在此过程中会在焊件上产生不均匀的温度场，而不均匀的温度场就造成了焊件产生焊接变形与应力。焊接变形较大是焊接结构的主要问题之一，在焊件中产生的应力与变形将对焊件的力学性能、加工精度、稳定性等产生影响，进而影响到焊件的正常使用，甚至会导致整个焊件的报废。对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉应力和弯矩等应力。

当应力达到一定限度时，焊件将产生裂纹，焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹、层裂纹以及回火裂纹等几种。热裂纹主要表现为裂纹出现在焊缝中部并沿焊缝长度方向；冷裂纹主要表现为在焊缝根部产生纵向裂纹；层裂纹主要发生在厚板焊接，其裂纹平行于板材轧制方向，并与焊缝长度方向垂直；回火裂纹则是焊接件热处理后在焊缝熔区附近的金属本体产生的裂纹。因此，在生产中如何预防、减小和消除焊接应力与变形就显得十分重要。生产中一般从设计方面和工艺方面采取措施，来预防、减少和消除应力与变形。

下面介绍一些常用的工艺措施。

1）焊前预热、焊后缓冷，这样可以减少焊缝区与焊件其他部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，从而减小焊接应力与变形。这种方法常用于焊接性较差的材料及中、高碳钢制成的承载较大的零件的焊修。

2）采用合理的焊接顺序和方向。在选择焊接顺序和方向时，应尽量使焊缝能比较自由地收缩。焊接时，应先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊错开的短焊缝，后焊长焊缝。

3）反变形法。焊前先将焊件向焊接变形相反的方向进行变形，待焊接变形产生时，焊件各部分又恢复到了正常的位置，从而达到了消除变形的目的。

4）夹具固定法。利用夹具或其他一些工具与方法，将焊件固定在正常的位置上，焊接时，焊件被强制不能产生变形，从而减少焊后变形。这种方法会增加焊接内应力，对于防止弯曲变形的效果不如反变形法，但对防止角变形和波浪变形有较好的效果。夹具固定法主要用于塑性较好材料的焊接。

5）分段焊。一条长焊缝沿同一方向连续焊接，称为直通焊。如果把它分成若干小段，一段一段地进行焊接，则通常每段为100～200 mm，叫分段焊。分段焊它又可分为逆向分段焊和跳焊。

6）锤击焊缝法。利用头部带圆弧的工具锤击焊缝，使焊缝得到延展，从而降低内应力。锤击应保持均匀适度，避免锤击过分，以防产生裂缝，一般不锤击第一层和表层。

7）焊后热处理法。常用方法有整体或局部退火、正火和高温回火，可消除焊后所产生的内应力，并有调质作用，一般用于材料焊接工艺性较差的零件的焊后处理。焊接接头中产生不符合设计或工艺要求的缺陷，称为焊接缺陷。熔焊常见的焊接缺陷有焊缝尺寸及形状不符合要求、咬边、焊瘤、未焊透（焊接时未焊透的原因可能是焊接速度太快）、夹渣、气孔和裂纹等，如图2－11 所示。焊接缺陷的存在，减小了焊缝的有效承载面积，将直接影响焊接结构的安全。

图2-11　熔焊常见的焊接缺陷

1—气孔；2—未焊透；3—咬边；4—焊瘤；5—夹渣；6—根部夹渣；7—弧坑裂纹；8—横向裂纹；9—纵向裂纹

（2）焊接缺陷的检验

常用的检验方法有破坏性检验和非破坏性检验。破坏性检验是指从焊件或试件上取样、破坏做试验，以检验试件各种力学性能、化学成分和金相组织的试验方法，包括焊缝金属及焊接接头力学性能试验、金相检验、断口分析、化学分析与试验。

非破坏性检验是指不破坏焊件或试件的检验方法，包括外观检验、水压试验、致密性试验、无损检验等，其中无损检验又分为渗透探伤、磁粉探伤、射线探伤和超声波探伤等。水压试验用来检查受压容器的强度和焊缝致密性，属于超载检查。试验要根据容器设计工作压力确定。

当工作要求F＝0.6～1.2 MPa 时，试验压力F1＝F ＋0.3 MPa；当F ＞1.2 MPa 时，F1＝1.25F。致密性试验是指检查有无漏水、漏气、渗油、漏油等现象的试验。

渗透探伤是利用带有荧光粉或红色染剂的渗透剂来检查焊接接头表面微裂纹的方法。磁粉探伤是利用磁粉在焊接接头处的分布特征来检验铁磁性材料的表面微裂纹和近表面缺陷。射线探伤和超声波探伤是用来检查焊接接头的内部缺陷，如气孔、夹渣等的方法。

5.焊条电弧焊在零件修理中的应用

在机械维修中，由于焊条电弧焊操作简单方便，因而被广泛应用于修理零件裂纹、磨损、腐蚀等损伤。熔焊修复法（简称焊修）是将零件或金属局部加热至熔点，利用分子内聚力使零件或金属连接成为一个整体。焊修应用于零件修理时，根据被修设备的特点和零件特点的不同，焊修工艺和焊修方法也有不同的要求，在这里我们只介绍一般的工艺要求。

从焊修的性质来看，对磨损和腐蚀焊修方法可分为两大类：一种属于普通的焊接；另一种采用堆焊。堆焊和普通焊接接头的焊接工艺在要求上有一定的区别。

（1）焊前准备工作

在对零件进行焊修时，为了保证焊修质量，焊前应做好充分的准备工作。

1）工件处理。

①彻底清除焊缝附近的铁锈、水分、油漆、污垢等，防止焊接过程中有害物质侵入焊缝，引起焊接缺陷。

②需开坡口时，应按焊接参数规定铲坡口。如用气割坡口时，须将坡口处的氧化铁彻底铲除，以保证焊缝强度和焊缝充分焊透，防止产生焊接缺陷。

③焊修裂纹时，应在裂纹末端钻直径为8～12 mm 的截止孔（止裂孔），孔边距裂纹末端2～3 mm，目的是防止焊修时裂纹扩展。为了使裂纹内部焊透并消除不良组织，应在裂纹两边铲坡口（一般用V 形坡口），且坡口深度应比裂纹深1～2 mm。

④焊修一般应在5 ℃以上、无穿堂风的室内进行。

⑤对于形状复杂、刚度大的零件，焊前应预热。预热温度通常在250 ℃左右，以减少焊件在焊接过程中的不均匀受热，从而减小焊接变形和焊接内应力。

2）按照焊接参数选择焊条。

3）按照焊接参数选择焊接电流堆焊时，一般应采用小电流、低电压的慢焊速。

（2）焊修过程注意事项

1）焊接过程中，应避免或减少电弧中断，再次引弧时必须在灭弧前方20～25 mm处引弧，不得在零件弯角处引弧，且最后必须填满弧坑。

2）焊修裂纹时，要从裂纹末端向外施焊，避免裂纹扩展。

3）多层分段焊时，焊完第一层等焊缝冷至暗红色，彻底清渣后再焊第二层，且焊波应相互重叠30%以上，焊波接头要错开20 mm 以上。

4）在较大面积上施行多层堆焊时，为了防止零件扭曲变形，应采取逆向分段法施焊，前后焊缝应交叉45°或90°左右。

5）根据工件要求，焊波、焊缝一般应有1～3 mm 的加工余量或余高。

6）焊补强板时，应注意焊接顺序。应先焊有塞焊孔，再焊补强板周边，并且焊接时一般遵循先短后长、对称施焊的原则，长焊缝应采用分段焊。

7）焊缝尺寸和质量应符合有关参数要求。

（3）焊后注意

焊后应注意下列几个问题：

1）焊后零件一般应自然冷却，禁止人为地激冷，以防止出现过大焊接内应力和焊接裂纹。

2）对于形状复杂、刚度大的零件，焊后还可以用石棉粉或石棉被覆盖、缓冷。

3）对于形状复杂、刚度大的零件，为了改善焊缝热影响区的组织结构，消除内应力，焊后应进行正火或退火处理。

焊后需机加工的非摩擦表面一般采用退火处理，其他情况一般采用正火处理。