热量通过熔池和固体金属的界面 均匀流出 ? 呈现半圆形
（二）母材熔化的断面形状
中心熔化型
? 与周围区域相比，电弧正 下方产生了很深的熔化
? 产生在细丝大电流焊
接中 ? 源于电弧力或等离子气
流对熔池的挖掘作用
（二）母材熔化的断面形状
周边熔化型
? 周边区的熔化比中心区深 ? 熔池内金属向外侧流动
(如图中箭头指示 )，从 电弧正下方进入的热量 通过熔化金属的对流被 逐渐传送到周边区，促 进周边区的熔化 ? 电弧较长或焊接速度较慢时
? 内部缺陷和外部缺陷 ? 微观组织缺陷和宏观缺陷 等 ? 气孔、夹渣、裂纹缺陷除于焊接规范和工艺有关外，
更主要的是受到焊缝冶金因素和焊接热循环的影响
? 焊缝成形方面所表现出的明显缺陷
1、未焊透和未熔合
? 未焊透
? 单面焊接时，接头根部未完全焊透的现象
? 未熔合
? 单层焊、多层焊或双面焊时，焊道与母材之间、 焊道与焊道之间未能完全结合的部分称作
据焊接条件 (弧长、电流、速度 )、焊丝直径、熔滴 过渡形态等而有显著变化。
（二）母材熔化的断面形状
? 单纯熔化型 ? 中心熔化型 ? 周边熔化型
（二）母材熔化的断面形状
单纯熔化型(热传导）型熔化)
? 常见于SMAW 及TIG焊中 ? 在GMAW 中，采用小热输入的
短路过渡 ? 熔池中熔化金属的对流比较自由，
厚度δ↑ → B↓ H↓ 但H=0.6δ时,δ↑ → H ↑.
总之，影响焊缝成形的因素很多，要 获得良好的焊缝成形，需要根据工件的材料、 厚度、接头的形式及焊缝的空间位置，以及 对接头性能和焊缝尺寸方面的要求，选择适 宜的焊接方法、焊接规范和焊接工艺。
四、焊缝成形缺陷及形成原因
? 焊接缺陷有多种
2、母材的温度分布
铝合金
钢
? 铝合金熔池表面的温度远高于材料的熔点；
? 钢材料熔池金属过热程度较低，温度值比较接近于熔 点温度；
（二）母材熔化的断面形状
? 母材的熔化形态由母材热物理参数 (比热、热传 导率等 )、母材的形状、焊接速度等决定
? 受到电弧对母材的热输入量及电弧燃烧形态的影响 ? 理论计算所形成的焊缝断面形状是呈半圆形的 ? 实际焊接中得到的焊缝断面形状是多种多样的，依
35~45 16~23 20~26 28~36
焊接速度 /(m·h -1) 15~100 30~60
6~18
40~120
40~80 30~150 10~60 18~30
熔深系数 Km /(mm/100A)
1.0~1.7 0.7~1.3 0.8~1.8
1.5~1.8
1.1~1.6 0.8~1.2 1.2~2.0 1.5~2.4
MIG焊的熔池形状
? 指状熔深：等离子流力的挖掘作用导致 ? 圆形熔深：CO2焊接，SAW焊接 ? 梨形熔深：CO2（潜弧焊）
（三）焊缝形状尺寸
（三）焊缝形状尺寸
? 成形系数φ: φ=B/H
? φ 影响熔池中气体逸出、结晶方向、成分偏析、裂纹倾向。
? 深宽比(Depth to width ratio)=H/B ? 余高
等离子弧焊
各种电弧焊方法及规范（焊钢）时的熔深系数
电极直径
焊接电流
电弧电压
/mm
/A
/V
2
200~700
32~40
5
450~1200
34~44
3.2
100~350
10~16
1.2~2.4
210~550
24~42
2~4 0.8~1.6 1.6(喷嘴孔径 ) 3.4(喷嘴孔径 )
500~900 70~300 50~100 220~300
（2）电压对焊缝尺寸 的影响
H、B、a 0
B H a
U
（3）焊速对焊缝尺寸的影响
H、B、a
B
H
a
a
0
υw
（二）电流种类和极性的影响
1、熔化极电弧焊：直流反接→B↑ H ↑ 直流正接→B↓ H↓ 交流介于反接和正接之间。
2、钨极氩弧焊：直流反接→B↓ H↓ 直流正接→B↑ H ↑
（三）其他工艺参数的影响
1、焊丝直径及伸出长度 焊丝直径： d ↓ →H ↑ a ↑ B ↓。 伸出长度： Ls↑ → a ↑ H ↓。
2、焊丝倾角 3、工件倾角
焊丝倾角对焊缝成形的影响 （a） 后倾； （b） 前倾； （c） 后倾角的影响
工件倾角对焊缝成形的影响
（a） 上坡焊的影响； （b） 下坡焊的影响
4、接口间隙和坡口形状 坡口或间隙↑ → a ↓ γ↓ H ↑ 5、工件厚度及散热条件
1、未焊透和未熔合
? 未焊透、未熔合有相同的产生原因，
? 主要是焊接电流小、焊速过高， ? 或者是坡口尺寸不合适， ? 以及电弧中心线偏离焊缝、电弧产生偏吹等， ? 细丝短路过渡CO2焊接，由于工件热输入量少，
容易产生这种缺陷。 ? 薄板焊接中，如果夹具对焊件背面的散热程度
（三）焊缝形状尺寸
焊缝金属的结晶特征
二、熔池上的作用力及其影响
1、电弧的轴向推力→H↑ 2、 等离子流力→ H ↑ 3、熔池金属的重力：平焊、立向下焊→ H↓
仰焊、立向下焊→ H↑ 4、电磁力→ H ↑ 5、熔池金属的表面张力
熔池金属的表面张力是阻止熔池金属在电弧力 或熔池金属重力作用下流动的作用力，它既影响熔 池的轮廓形状，也影响熔池的表面形状
? 可避免熔池金属凝固收缩时形成缺陷，也可增加焊缝承 载能力
? 余高过大将引起应力集中或降低抗疲劳强度 ? 熔合比γ ： γ=Fm/ （Fm+F H）
? 坡口和熔池形状改变时， γ都将发生变化 ? 电弧焊接中碳钢、合金钢和有时金属时，可通过改变 γ来调整
焊缝的化学成分，降低裂纹倾向和提高焊缝的机械性能。
《电弧焊基础》
第二章、电弧焊熔化现象
第一节 母材熔化与焊缝成形
一、母材的熔化特征和焊缝形状尺寸 （一）母材的熔化热和温度分布
1、母材的熔化热
电弧焊方法
手工电弧焊 埋弧焊
CO2电弧焊
P=ηηPa=ηIUa电弧焊方法
0.65 ～0.85
熔化极氩弧焊
0.80 ～0.90
钨极氩弧焊
0.75 ～0.90
η
0.70 ～0.80 0.65 ～0.70
熔池金属的流动与表面张力梯度的关系
a)
dσ dr
?0
???
dσ dT
?0 ???
b)
d? dr
?0
???
d? dT
?0
???
三、焊接条件对焊缝成形的影响
（一）焊接规范参数的影响 1、焊接电流对焊缝尺寸的影响： H= KmI
H、B、a H
B
a
I 0
电弧焊方法
埋弧焊
TIG 焊 MIG 焊 CO 2 焊