焊接工艺解析模板

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焊接工艺

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机械展.

—、焊接接头的种类及接头型式

焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式及

坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接

接头及搭接接头等。

M对接接头

两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头,叫

做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式°

钢板厚度在6mm以下，除重要结构外,一般不开坡口。

厚度不同的钢板对接的两板厚度差(<5-<51)不超过表1-2规定

B寸，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取：否

则,应在厚板上作出如图1—8所示的单面或双面削薄;其削薄长度

L>3(6~8l)o

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(a)®

图1—8不同厚度板材的对接

(a)单面削薄，(b)双面削薄

较薄板厚度51<2~5>5-9>9-12>12

允许厚度差(6—bl)1234

(二)角接接头

两焊件端面间构成大于30。、小于135°夹角的接头，口U做

角接接头，见图1—9。这种接头受力状况不太好，常见于不重要的

结构中。

¥,

图1一9角接接头

(a)I形坡口；(b)带钝边单边V形坡口

(=)T形接头

一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，叫做T

形接头，见图1一10。

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，g)

图1—10T形接头

（四）搭接接头

两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—11。

图1—11搭接接头

（a）I形坡口，（b）圆孔内塞焊；⑹长孔内角焊

搭

接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内

塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—11。

I形坡口的搭接接头,一般用于厚度12mm以下的钢板,其重叠

部分〉2（（31+32）,双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。

当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别

采用不同大小和数量的扇孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。

二、焊缝坡口的基本形式与尺寸

（一）坡口形式

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根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、v形、Y形、双

Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各种坡

口形式。

V形和Y形坡口的加工和施焊方便(不必翻转焊件)，但焊后容易

产生角变形。

双Y形坡口是在V形坡口的基础上发展的。当焊件厚度增大时,

采用双Y形代替V形坡口，在同样厚度下，可减少焊缝金属量约

1/2,而且可对称施焊，焊后的残余变形较小。缺点是焊接过程中要

翻转焊件,在筒形焊件的内部施焊，使劳动条件变差。

U形坡口的填充金属量在焊件厚度相同的条件下比V形坡口

小得多，但这种坡口的加工较复杂。

(二)坡口的几何尺寸

(1)坡口面待焊件上的坡口表面叫坡口面。

(2)坡口面角度和坡口角度待加工坡口的端面与坡口面之间的

夹角叫坡口面角度，两坡口面之间的夹角0U坡口角度，见图1—

12.

(3)根部间隙焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙,见图

l-12o其作用在于打底焊时能保证根部焊透。根部间隙又叫装配

间隙。

(4)钝边焊件开坡口时,沿焊件接头坡口根部的端面直边部分叫

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钝边，见图1—12。钝边的作用是防止根部烧穿。

(5)根部半径在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径(见

图1—12)。它的作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。

图1—12坡口的几何尺寸

三、焊接位置种类

根据GB/T3375-94《焊接术语》的规定，焊接位置，即熔焊时,

焊件接缝所处的空间位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平

焊、立焊、横焊和仰焊位置等。

焊缝倾角,即焊缝轴线与水平面之间的夹角,见图1—13。

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图1—13焊催倾角

焊缝转角，即焊缝中心线(焊根和盖面层中心连线)和水平参照面Y

轴的夹角，见图1—14。

卜转角n

图1—14焊缝转角

(1)平焊位置焊缝倾角0°,焊缝转角90°的焊接位置，见图1

—15(a)。

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图1—15各种焊接位置

（a）平焊（b）横焊（c）立焊（d）仰焊（e）平角焊⑴仰

角焊

（2）横焊位置焊缝倾角0°,180°;焊缝转角0°,180°的对接位

置，见图1—159）。

（3）立焊位置焊缝倾角90。（立向上），270。（立向下）的焊接位置,

见图1—15（c）。

（4）仰焊位置对接焊缝倾角0。，180。；转角270。的焊接位置,

如图1—15（d）。

另外,对于角焊位置还规定了另外两种焊接位置。

⑸平角焊位置角焊缝倾角0。，180°;转角45°,135°的角焊

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位置，见图l-15(e)o

(6)仰角焊位置倾角0°,180°;转角225°,315°的角焊位置,

见图1—15⑴。

在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置进行的焊接分别

称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形、十字形和角接接头处十

平焊位置进行的焊接称为船形焊。在工程上常见的水平固定管

的焊接，由于在管子360。的焊接中，有仰焊、立焊、平焊，因此

称全位置焊接。当焊件接缝置于倾斜位置(除平、横、立、仰

焊位置以外)时进行的焊接称为倾斜焊。

四、焊缝形式及形状尺寸

焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式：

(1)根据GB/T3375-94的规定，按焊缝结合形式，分为对

接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种：

1)对接焊缝：在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零

件表面间焊接的焊缝。

2)角焊缝:沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。

3)端接焊缝:构成端接接头所形成的焊缝。

4)塞焊缝：两零件相叠，其中一块开圆孔，在圆孔中焊接两板

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所形成的焊缝,只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。

5)槽焊缝：两板相叠，其中一块开长孔，在长孔中焊接两板的

焊缝，只焊角焊缝者不称槽焊。

(2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横

焊缝及仰焊缝四种形式。

(3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。

断续焊缝又分为交错式和并列式两种(图1—16),焊缝尺寸除注

明焊脚K外，还注明断续焊缝中每一段焊缝的长度1和间距e,并

以符号“Z”表示交错式焊缝。

卜

卜

图1—16断续角焊转

⑻交错式(b)并列式

(-)焊缝的形状尺寸

焊缝的形状用一系列几何尺寸来表示，不同形式的焊缝，其形状

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参数也不一样。

1.焊缝宽度

焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距

离叫焊缝宽度,如图1—17。

图1—17焊缝宽度

2,余段

超出田材表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的最大高度叫

余高，见图1—18。在静载下它有一定的加强作用，因此它又叫加

强高。但在动载或交变载荷下，它非但不起加强作用，反而因焊趾

处应力集中易于促使脆断。因此余高不能低于母材但也不能过

高。手弧焊时的余高值为0-3mm。

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图1—18余宣）

3.熔深

在焊接接头横截面上，母材或前道焊缝熔化的深度叫熔深,

见图l-19o

(c)

图1—19熔深

⑶对接接头熔深（b）搭接接头熔深（c）T形接头熔深

4.焊缝厚度

在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离，叫焊缝厚

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度,见图l-20o

图1—20焊缝厚度及焊脚

(a)凸形角焊缝(b)凹形角焊缝

焊缝计算厚度是设计焊缝时使用的焊缝厚度。对接焊缝焊透日

寸它等于焊件的厚度；角焊缝时它等于在角焊缝横截内画出的最

大直角等腰三角形中，从直角的顶点到斜边的垂线长度，习惯上

也称喉厚，见图1—20。

5.焊脚

角焊缝的横截面中，从一个直角面上的焊趾到另一个直角面

表面的最小距离，叫做焊脚。在角焊缝的横截面中画出的最大等

腰直角三角形中直角边的长度叫焊脚尺寸，见图1一20。

6.焊缝成形系数

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图1—21焊缝成形系数的计算

焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度(B)与焊缝计算厚度(H)的比

值(小=B/H),口U焊缝成形系数，见图1—21。该系数值小，则表

示焊缝窄而深，这样的焊缝中容易产生气孔和裂纹，因此焊缝成

形系数应该保持一定的数值，例如埋弧自动焊的焊缝成形系数小

要大于1.3O

7.熔合比

是指熔焊时，被熔化的母材在焊道金属中所占的百分比。各

种接头、坡口和焊缝的形式见表1一3。

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序号.«IB城口形式接失第式01•雳式

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形角烽疑

23I接头

搭接

形角惮籁

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25接接义

精饵接

—槽倒短

26头

不边V形角接

财接律较

27（带处边）接头

角接

—角燥

28接头51

角接

—角舞裂

29接去

接

用

头

30—捶和*H

—端接炸状

3)接头

住壮

用

32接头WG

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序号司图坡口形式核义彩式饵缝形式

饵对接

33对接燥绕

./J接头

*,1I

卷边接

34-----—对接燥埼

头f

U形对接

35

（带惋边）

(接头/

双U形对接

36对接婵契

[,MJ《帝惋边）接头

T«接

(

储

头

J形.

接

对

37卷对接焊横

（带钝边）

XL头⑶

T形接

nn头（A）

38双形对接娓缝

IJ对接接

丛WLJ兵(B)

债麻接

39V形对接饵缝

1__头

•

40寸*叭影

五、焊缝符号表示法

焊缝符号一般由基本符号和指引线组成。必要时还能够加上辅助

符号、补充符号和焊缝尺寸符号等。

（一）符号

根据GB324—88《焊缝符号表示法》的规定，焊缝符号能够分

为以下几种：

（1）基本符号

基本符号是表示焊缝横截面形状的符号,见表1—4。

⑵辅助符号

辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表1—5。应用

不例见表1一6。

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(3)补充符号

补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表

1—7。应用示例见表1—8。

表1—4基本符号

序号名称示意图符号

卷边如

!缝”(卷边八

完全熔化)i7

ess

21形烬缝II

3V形饵缝V

单边V燥

4k

*钝边V

5形焊缝Y

带M边单边

6

V形焊缝QY

带钝边U

7sss

形烁缝V

带饨边J

g

形饵缝?p

9封底婢绕arss)D

.

10角理缝X匕

0

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注：1）不完全熔化的卷边焊缝用I形焊缝符号来表示，并加注焊缝有效厚度S。

表1—5辅助符号

序号名称示意图符号说明

1平面符号；Q1一蝠缝表面齐平•（叙通过加匚）

2凹面符号Z-S焊舞表面凹南

3凸面符号焊继表面凸节

表1—6辅助符号的应用示例

名称示意田符号

平面V形封接焊境15-7V

凸面X形对接饵缝czKziX

网面用媒缝A

平面封底V形焊缝1Mlg

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表1—7补充符号

序号名怀示意困符4说明

1带柴板符号）口我示焊缝底部白逑板

2■:面例缀符号匚表示三面带“理缝

3同网焊缝等号□O我示环统工件周阳煌缝

4现场符y卜衣东在现场或工地上进行蟀接

可以参照标注焊接

尾器符号GB5I85

S<工艺方法等内容

表1—8补充符号应用示例

示意图标注示例说明

表示v彩饵缝的背面底部

rr垫板

工件三面带有角焊缝,焊

接方法为手工电邦理

我示在现场沿工件附围施

焊角俾缝

（二）符号在图纸上的位置1.基本要求

完整的焊缝表示方法除了上述基本符号、辅助符号、补充符

号以外，还包括指引线、焊缝尺寸符号及数据。

指引线一般由带有箭头的指引线（筒称箭头线）和两条基准线

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（一条为实线，另一条为虚线）两部分组成。如图1—22所示。

募准修（实线）

倩头线

基准线（虚线）

图1—22指引线

2.箭头线和接头的关系

图1-23和图1—24给出的示例说明下列术语的含义:

(a)(b)

图1一23带单角焊缝的T型接头

（a）焊健在箭头侧（b）焊转在非箭头侧

接

接头A的头

A

接头B的情头儡

型好/Y接头B的

倩头号,善倩头便

脩头线「

图1—24双角焊缝的十字接头

a.接头的箭头侧;

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b.接头的非葡头侧

3.箭头线的位置

箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，见图1—25(a)、

(b)0可是在标注单边V、单边Y、J形焊缝时，筋头线应指向带

有坡口一侧的工件，见图1—25(c)、(d)o必要时，允许箭头线弯折

一次,如图1126。

图1—25箭头线的位置

图1—26弯折的箭头线

4.基准线的位置

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基准线的虚线能够画在基准线的实线下侧或上侧。

基准线一般应与图样的底边相平行，但在特殊条件下亦可与底

边相垂直。

5.基本符号相对基准线的位置

基本符号相对基准线的位置见图1—27(a)、(b)、(c)、(d);标

注对称焊缝及双面焊缝时,不加虚线。

(a)饵接在按头的箭头便

(b)焊接在接头的非倩头便

图1一27基本符号相对基准线的位置

(三)焊缝尺寸符号及其标注位置

(1)焊缝尺寸符号，见表1一9。

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表1—9焊转尺寸符号

符号名称示■图符号名休示意图

8工件厚度LF"T,e焊缝间助

a

a坡口角度孕K屏脚尺寸

b板都间隙cand熔核直径

符号名称示意图符号名休示比国

P钝边口用$焊缝疗效厚度cs4

1

相同是缝

C惇Q宽度前NcW^

数桢符号N=3

R根部半校H坡“深度□由

焊缝长度rS余高遇

/1h

n焊缝段数m23坡口阖角度

⑵焊缝尺寸符号及数据的标注原贝U,优图1—28:

1）焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧;

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2）焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧；

a、0、b

/P、H、K，$、八心闻基本符号）11乂0（0）、

/a、0、b

a、"b

P,HJ、h、S、R、C、d（基本符号）nXe（e）/

——_y-^—■>—pwy_=.

PH、K、hSRCd（基本符号）nXe（e）\

/a、p.b

图1—28焊缝尺寸的标;主原则

3）坡口角度、坡□面角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的

上侧或下侧；

4）相同焊缝数量符号标在尾部；

5）当需要标注的尺寸数据较多又不易分辩时,可在数据前面噌

加相应的尺寸符号，当留头线方向变化时,上述原则不变。

（3）关于尺寸符号的说明

1）在基本符号的右侧无任何标注且又无其它说明时,表示

焊缝在工件的整个长度上是连续的。

2）在基本符号在左侧无任何标注且又无其它说明时,表示

对接焊缝要完全焊透。

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3）塞焊缝、槽焊缝带有斜边时,应该标注孔底部的尺

寸。

六、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响焊接时,为保证焊接质

量而选定的各项参数（例如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线

能量等）的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时,由焊接

热源输入给单位长度焊缝上的能量焦尔/厘米或焦尔/毫米。/

cm或J/mm）,亦称热输入。

线能量的计算公式为：

线能量的计算公式为：

a

式中Q-----线能量,J/cm或J/mm;

I——焊接电流,A;

U——电弧电压,V;

V焊接速度,cm/S或mm/so

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例：某焊接性试验的焊接工艺参数如下：焊条直径4mm,焊接

电流180A,电弧电压24V,焊接速度150mm/min。试计算其线能

昱

解：线能量/

V=150ww/min=tntn/s=2.s

60

/^=180x24=1728J/_

V2.5o

答：该试验的线能量为1728J/mm0

(一)焊接电流

当其它条件不变时,增加焊接电流,则焊缝厚度和余高都增加,

而焊缝宽度则几乎保持不变(或略有增加),见图1—29,这是埋弧自

动焊时的实验结果。分析这些现象的原因是：

⑴焊接电流增加时,电弧的热量增加,因此熔池体积和弧坑深度都

随电流而增加，因此冷却下来后,焊缝厚度就增加。

(2)焊接电流增加时，焊丝的熔化量也增加，因此焊缝的余高也

随之增加。如果采用不填丝的鸨极筑弧焊,则余高就不会增加。

(3)焊接电流增加时,一方面是电弧截面略有增加,导致熔宽增加；

另一方面是电流增加促使弧坑深度增加。由于电压没有改变,因此

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弧长也不变,导致电弧潜入熔池，使电弧摆动范围缩小,则就促使熔

宽减少。由于两者共同的作用，因此实际上熔宽几乎保持不变。

图1—29焊接电流对焊缝形状的影响

H—焊缝厚度B—焊宽度d—余I一焊接电流

（二）电弧电压

当其它条件不变时,电弧电压增长,焊缝宽度显著增加而焊缝

厚度和余高将略有减少，见图1—30。这是因为电弧电压增加意味

着电弧K度的增加,因此电弧摆动范围扩大而导致焊缝宽度增

加。其次,弧长增加后,电弧的热量损失加大,因此用来熔化母材和

焊丝的热量减少,相应焊缝厚度和余高就略有减小。

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图1—30电弧电压对焊缝形状的影响由此可见,电流

是决定焊缝厚度的主要因素，而电压则是影响焊缝宽度的主要因

素。因此,为得到良好的焊缝形状,即得到符合要求的焊缝成形系

数,这两个因素是互相制约的,即一定的电流要配合一定的电压,不

应该将一个参数在大范围内任意变动。

（三）焊接速度

焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影响。当焊接

速度增加时，焊缝厚度和焊缝宽度都大为下降，见图1—31。这是

因为焊接速度增加时,焊缝中单位时间内输入的热量减少了。

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图1-31焊接速度对焊缝形状的影响

从焊接生产率考虑,焊接速度愈快愈好。但当焊缝厚度要求一

定时,为提高焊接速度,就得进一步提高焊接电流和电弧电压,因此,

这三个工艺参数应该综合在一起进行选用。

（三）其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响

电弧焊除了上述三个主要的工艺参数外,其它一些工艺参数及因素

对焊缝形状也具有一定的影响.

（1）电极直径和焊丝外伸长当具它条件不变时，减小电极（焊丝）

直径不但使电弧截面减小,而且还减小了电弧的摆动范围,因此焊

缝厚度和焊缝宽度都将减小。

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焊丝外伸长是指从厚丝与导电嘴的接触点到焊丝末端的长度,即焊

丝上通电部分的长度。当电流在焊丝的外伸长上经过时,将产生电

阻热。因此,当焊丝外伸长增加时,电阻热也将增加，焊丝熔化加快,

因此余高增加。焊丝直径愈小或材料电阻率愈大时,这种影响愈明

显。实践证明,对十结构钢焊丝来说,直径为5mm以上的粗焊丝，

焊丝的外伸长在60-150mm范围内变动时,实际上可忽略其影

响。但焊丝直径小于3mm时,焊丝外伸长波动范围超过5—10mm

时，就可能对焊缝成形产生明显的影响。不锈钢焊丝的电阻率很大,

这种影响就更大。因此,对细焊丝,特别是不锈钢熔化电极弧焊的，

必须注意控制外伸长的稳定。

⑵电极（焊丝）倾角焊接时,电极（焊丝）相对于焊接方向能够倾斜

一个角度。当电极（焊丝）的倾角顺着焊凄方向时叫后倾;逆着悍

接方向时叫前倾，见图1—32（a）、（b）o电极（焊丝）前倾时，电弧

力对熔池液体金属后排作用减弱,熔池底部液体金属增厚了,附

碍了电弧对熔池底部用材的加热,故焊缝厚度减小。同时,电弧

对熔池前部未熔化母材预热作用加强,因此焊缝宽度增加,余高

减小,前倾角度。愈小,这一影响愈明显,见图1—32（c）。

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（C）

图1—32电极（焊丝）倾角对焊缝形状的影响

（a）后倾（b）前倾（。前倾倾角的影响

申

极（焊丝）后倾时，情况与上述相反。

⑶焊件倾角焊件相对水平面倾斜时，焊缝的形状可因焊接方向

不同而有明显差别。焊件倾斜后,焊接方法可分为两种:从高处

往低处焊叫下坡焊;从低处往高处焊叫上坡焊,见图1一

33(a)(b)o

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(e)

0,4,&12'

夕0"@冷啜^

(d)

图1—33焊件倾角对焊缝形状的即响

(a)下坡焊(b)上坡焊(。下坡焊时焊件倾角的影响(d)上坡焊时焊件倾角的影响

当进行上坡焊时，熔池液体金属在重力和电弧力作用下流向熔池

尾部,电弧能深入到加热熔池底部的金属，因而使焊缝厚度和余

高都增加。同时,熔池前部加热作用减弱,电弧摆动范围减小,因

此焊缝宽度减小。上坡角度愈大，影响也愈明显。上坡角

度。＞6°-12。时，焊缝就会因余高过大,两侧出现咬边而使成

形恶化,见图1—33(d)。因此，在自动电弧焊时,实际上总是尽量

避免采用上坡焊。

下坡焊的情况正好相反,即焊缝厚度和余高略有减小,而焊缝宽

度略有增加。因此倾角。＜6。一8。的下坡焊可使表面焊缝成