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焊縫形成過程及焊縫形狀尺寸
1 .焊縫形成過程
電弧焊時，焊縫的形成一般要經歷加熱、熔化、化學冶金、凝固和固態相變等一系列冶金過程。其中，熔化和凝固是兩個必不可少的過程。
在電弧的作用下，整個焊件上的溫度分布是不均勻的，電弧作用中心的溫度最高，隨著遠離電弧作用中心其溫度逐漸降低。在電弧正下方的母材溫度超過了熔點，因此必然被熔化，與此同時，填充材料被電弧加熱形成熔滴，向母材方向過渡，這兩部分金屬互相混合在一起，共同形成了具有一定幾何形狀的液體金屬，即所謂的焊接熔池。如果用非熔化極電弧進行焊接并且不加填充焊絲，則熔池僅由局部熔化的母材金屬組成。由于焊接電弧是沿著焊件接縫不斷移動的，因此熔池也是移動的。在移動的過程中，熔池中電弧正下方的金屬在電弧力作用下被排向熔池尾部，并在電弧力、表面張力和本身重力的共同作用下與前部金屬保持一定的液面差，熔池保持一定的形狀尺寸。
由于熔池內各點與電弧作用中心的距離不同，熔池內的溫度分布也是不均勻的。離電弧作用中心越近，溫度越高，離電弧作用中心越遠，溫度越低。由于熔池是移動的，也使各點的溫度是變化的。沿著熔池的縱向看，熔池前部的固體母材金屬處于急劇升溫階段并不斷被電弧熔化成為液體金屬；熔池尾部的液體金屬漸離電弧熱源，溫度降低，不斷凝固形成焊縫。
熔池凝固是一個結晶過程。首先在熔池內形成晶核，然后晶體長大，直到全部凝固成焊縫。但形核主要是非自發形核，即金屬原子主要是依附在熔合面（熔池與母材的交界面）上的半熔化和未熔化的晶粒形核，然后，以柱狀晶的形式向熔池中心生長，直至相遇為止，這種結晶方式通常稱為聯生結晶。當焊接熱輸入大時，焊縫中心也會產生一些等軸晶。由于焊縫是由熔池凝固而成的，熔池的形狀將決定焊縫的形狀。
2. 焊縫形狀尺寸
焊縫的形狀一般是指焊縫橫截面的形狀，通常用焊縫熔深H、焊縫熔寬B和焊縫余高h來描述。其中，焊縫熔深H是指母材熔化的深度；焊縫熔寬B是兩焊趾之間的距離；焊縫余高h是焊縫橫截面上焊趾連線之上的那部分焊縫金屬的最大高度。此外，還常用焊縫成形系數中（?=B/H)和余高系數中（Ψ=B/h)來表征焊縫成形的特點。
焊縫余高在靜載下可以增加焊縫的承載能力，但在動載或交變載荷下，不僅不能起加強作用，反而由于能引起應力集中而降低焊縫的疲勞強度，因此需要合適的焊縫余高尺寸。通常，對接接頭的余高h=0~3mm,或者余高系數Ψ（B/h)為4~8。當焊件的疲勞壽命是主要問題時，焊后應將余高去除。
熔合比是另一個表征焊縫橫截面形狀特征的重要參數。所謂熔合比是指單道焊時，在焊縫橫截面上熔化的母材所占的面積與焊縫的總面積之比。它能反映母材成分對焊縫成分的稀釋程度。熔合比越大，說明母材向焊縫中熔入的量越多，稀釋程度越大。
當接頭形式、坡口形式、焊接參數變化時，焊縫的熔合比將發生變化。電弧焊時可通過控制熔合比的大小來調整焊縫的化學成分、降低裂紋的敏感性和提高焊縫的力學性能。
