焊接工藝參數(shù)及其對焊縫形狀的影響

1、焊接時，為保證焊接質(zhì)量而選定的各項(xiàng)參數(shù)(例如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等)的總稱叫焊接工藝參數(shù)。所謂線能量是指熔焊時，由焊接熱源輸入給單位長度焊縫上的能量焦?fàn)柪迕谆蚪範(fàn)柡撩?jcm或j焊接時，為保證焊接質(zhì)量而選定的各項(xiàng)參數(shù)(例如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等)的總稱叫焊接工藝參數(shù)。所謂線能量是指熔焊時，由焊接熱源輸入給單位長度焊縫上的能量焦?fàn)柪迕谆蚪範(fàn)柡撩?jcm或jmm)，亦稱熱輸入。線能量的計(jì)算公式為：式中 q線能量，jcm或jmm； i焊接電流，a； u電弧電壓，v； v焊接速度，cms或mms。例：某焊接性試驗(yàn)的焊接工藝參數(shù)如下：焊條直徑4mm，焊接電流180a，電弧

2、電壓24v，焊接速度150mmmin。試計(jì)算其線能量。解：線能量。答：該試驗(yàn)的線能量為1728jmm。(一)焊接電流當(dāng)其它條件不變時，增加焊接電流，則焊縫厚度和余高都增加，而焊縫寬度則幾乎保持不變(或略有增加)，見圖129，這是埋弧自動焊時的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析這些現(xiàn)象的原因是：(1)焊接電流增加時，電弧的熱量增加，因此熔池體積和弧坑深度都隨電流而增加，所以冷卻下來后，焊縫厚度就增加。(2)焊接電流增加時，焊絲的熔化量也增加，因此焊縫的余高也隨之增加。如果采用不填絲的鎢極氬弧焊，則余高就不會增加。(3)焊接電流增加時，一方面是電弧截面略有增加，導(dǎo)致熔寬增加；另一方面是電流增加促使弧坑深度增加。由于電

3、壓沒有改變，所以弧長也不變，導(dǎo)致電弧潛入熔池，使電弧擺動范圍縮小，則就促使熔寬減少。由于兩者共同的作用，所以實(shí)際上熔寬幾乎保持不變。 圖129 焊接電流對焊縫形狀的影響h焊縫厚度 b焊縫寬度 d余高 i焊接電流 (二)電弧電壓當(dāng)其它條件不變時，電弧電壓增長，焊縫寬度顯著增加而焊縫厚度和余高將略有減少，見圖130。這是因?yàn)殡娀‰妷涸黾右馕吨娀度的增加，因此電弧擺動范圍擴(kuò)大而導(dǎo)致焊縫寬度增加。其次，弧長增加后，電弧的熱量損失加大，所以用來熔化母材和焊絲的熱量減少，相應(yīng)焊縫厚度和余高就略有減小。 圖130 電弧電壓對焊縫形狀的影響 由此可見，電流是決定焊縫

4、厚度的主要因素，而電壓則是影響焊縫寬度的主要因素。因此，為得到良好的焊縫形狀，即得到符合要求的焊縫成形系數(shù)，這兩個因素是互相制約的，即一定的電流要配合一定的電壓，不應(yīng)該將一個參數(shù)在大范圍內(nèi)任意變動。(三)焊接速度焊接速度對焊縫厚度和焊縫寬度有明顯的影響。當(dāng)焊接速度增加時，焊縫厚度和焊縫寬度都大為下降，見圖131。這是因?yàn)楹附铀俣仍黾訒r，焊縫中單位時間內(nèi)輸入的熱量減少了。 圖131 焊接速度對焊縫形狀的影響 從焊接生產(chǎn)率考慮，焊接速度愈快愈好。但當(dāng)焊縫厚度要求一定時，為提高焊接速度，就得進(jìn)一步提高焊接電流和電弧電壓，所以，這三個工藝參數(shù)應(yīng)該綜合在一起進(jìn)行選用。(四)其它工藝參

5、數(shù)及因素對焊縫形狀的影響電弧焊除了上述三個主要的工藝參數(shù)外，其它一些工藝參數(shù)及因素對焊縫形狀也具有一定的影響。(1)電極直徑和焊絲外伸長 當(dāng)其它條件不變時，減小電極(焊絲)直徑不僅使電弧截面減小，而且還減小了電弧的擺動范圍，所以焊縫厚度和焊縫寬度都將減小。焊絲外伸長是指從焊絲與導(dǎo)電嘴的接觸點(diǎn)到焊絲末端的長度，即焊絲上通電部分的長度。當(dāng)電流在焊絲的外伸長上通過時，將產(chǎn)生電阻熱。因此，當(dāng)焊絲外伸長增加時，電阻熱也將增加，焊絲熔化加快，因此余高增加。焊絲直徑愈小或材料電阻率愈大時，這種影響愈明顯。實(shí)踐證明，對于結(jié)構(gòu)鋼焊絲來說，直徑為5mm以上的粗焊絲，焊絲的外伸長在60150mm范圍內(nèi)變動時，實(shí)際上

6、可忽略其影響。但焊絲直徑小于3mm時，焊絲外伸長波動范圍超過510mm時，就可能對焊縫成形產(chǎn)生明顯的影響。不銹鋼焊絲的電阻率很大，這種影響就更大。因此，對細(xì)焊絲，特別是不銹鋼熔化電極弧焊時，必須注意控制外伸長的穩(wěn)定。(2)電極(焊絲)傾角焊接時，電極(焊絲)相對于焊接方向可以傾斜一個角度。當(dāng)電極(焊絲)的傾角順著焊接方向時叫后傾；逆著焊接方向時叫前傾，見圖132(a)、(b)。電極(焊絲)前傾時，電弧力對熔池液體金屬后排作用減弱，熔池底部液體金屬增厚了，阻礙了電弧對熔池底部母材的加熱，故焊縫厚度減小。同時，電弧對熔池前部未熔化母材預(yù)熱作用加強(qiáng)，因此焊縫寬度增加，余高減小，前傾角度。愈小，這一影

7、響愈明顯，見圖132(c)。 圖132 電極(焊絲)傾角對焊縫形狀的影響(a)后傾 (b)前傾 (c)前傾傾角的影響 電極(焊絲)后傾時，情況與上述相反。(3)焊件傾角 焊件相對水平面傾斜時，焊縫的形狀可因焊接方向不同而有明顯差別。焊件傾斜后，焊接方法可分為兩種：從高處往低處焊叫下坡焊；從低處往高處焊叫上坡焊，見圖133(a)(b)。 圖133 焊件傾角對焊縫形狀的影響(a)下坡焊 (b)上坡焊 (c)下坡焊時焊件傾角的影響(d)上坡焊時焊件傾角的影響 當(dāng)進(jìn)行上坡焊時，熔池液體金屬在重力和電弧力作用下流向熔池尾部，電弧能深入到加熱熔池底部的金屬，因而使焊

8、縫厚度和余高都增加。同時，熔池前部加熱作用減弱，電弧擺動范圍減小，因此焊縫寬度減小。上坡角度愈大，影響也愈明顯。上坡角度。>6°12°時，焊縫就會因余高過大，兩側(cè)出現(xiàn)咬邊而使成形惡化，見圖133(d)。因此，在自動電弧焊時，實(shí)際上總是盡量避免采用上坡焊。下坡焊的情況正好相反，即焊縫厚度和余高略有減小，而焊縫寬度略有增加。因此傾角。<6°8°的下坡焊可使表面焊縫成形得到改善，手弧焊焊薄板時，常采用下坡焊，一方面是避免焊件燒穿，另一方面可以得到光滑的焊縫表面成形。如果傾角過大，則會導(dǎo)致未焊透和熔池鐵水溢流，使焊縫成形惡化，見圖133(c)。(4)

9、坡口形狀 當(dāng)其它條件不變時，增加坡口深度和寬度時，焊縫厚度略有增加，焊縫寬度略有增加，而余高顯著減小，見圖134。 圖134 坡口形狀對焊縫形狀的影響 (5)焊劑 埋弧焊時，焊劑的成分、密度、顆粒度及堆積高度均對焊縫形狀有一定影響。當(dāng)其它條件相同時，穩(wěn)弧性較差的焊劑焊縫厚度較大、而焊縫寬度較小。焊劑密度小，顆粒度大或堆積高度減小時，由于電弧四周壓力減低，弧柱體積膨脹，電弧擺動范圍擴(kuò)大，因此焊縫厚度減小、焊縫寬度增加、余高略為減小。此外，熔渣粘度對焊縫表面成形有很大影響，若粘度過大，使熔渣的透氣性不良，熔池結(jié)晶時所排出的氣體無法通過熔渣排除，使焊縫表面形成許多凹坑，成形惡化。

10、(6)保護(hù)氣體成分 氣體保護(hù)焊時，保護(hù)氣體的成分以及與此密切相關(guān)的熔滴過渡形式對焊縫形狀有明顯影響。采用不同保護(hù)氣體進(jìn)行熔化極氣體保護(hù)焊直流反接時，焊縫形狀的變化，見圖135。射流過渡氬弧焊總是形成明顯蘑菇狀焊縫，氬氣中加入o2、co2或h2時，可使根部成形展寬，焊縫厚度略有增加。顆粒狀和短路過渡電弧焊則形成的焊縫形狀寬而淺。 圖135 保護(hù)氣體成分對焊縫形狀的影響 (7)母材的化學(xué)成分 母材的化學(xué)成分不同，在其它工藝因素不變的情況下，焊縫形狀不一樣，這一點(diǎn)在氬弧焊時特別明顯。如三種產(chǎn)地不同的0cr18ni19和0cr18ni12mo2不銹鋼，用鎢極氬弧焊方法焊接，采用相同

11、的焊接工藝參數(shù)時，所得焊縫形狀的變化，見表110。 表110 母材化學(xué)成分對焊縫形狀的影響 肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂蠆膄莈蒈蚈芇薄螆螇羆莇螞螇聿薂薈螆芁蒞薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅螂羋蒂薁螁羇芄蕆袁聿蒀螅袀膂芃蟻衿莄蒈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈裊羈薅蚄裊肀莈薀羄膃薃蒆羃芅莆螅羂羅腿螁羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈罿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蕿肆羅葿蒅肅膈節(jié)襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂蠆膄莈蒈蚈芇薄螆螇羆莇螞螇聿薂薈螆芁蒞薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅螂羋蒂薁螁羇芄蕆袁聿蒀螅袀膂芃蟻衿莄蒈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈裊羈薅蚄裊肀莈薀羄膃薃蒆羃芅莆螅羂羅腿螁羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈罿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蕿肆

12、羅葿蒅肅膈節(jié)襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂蠆膄莈蒈蚈芇薄螆螇羆莇螞螇聿薂薈螆芁蒞薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅螂羋蒂薁螁羇芄蕆袁聿蒀螅袀膂芃蟻衿莄蒈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈裊羈薅蚄裊肀莈薀羄膃薃蒆羃芅莆螅羂羅腿螁羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈罿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蕿肆羅葿蒅肅膈節(jié)襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂蠆膄莈蒈蚈芇薄螆螇羆莇螞螇聿薂薈螆芁蒞薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅螂羋蒂薁螁羇芄蕆袁聿蒀螅袀膂芃蟻衿莄蒈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈裊羈薅蚄裊肀莈薀羄膃薃蒆羃芅莆螅羂羅腿螁羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈罿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蕿肆羅葿蒅肅膈節(jié)襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂蠆膄莈蒈蚈芇薄螆螇羆莇螞螇聿薂薈螆芁蒞薄螅莃羋袃螄

13、肅蒃蝿螃膅芆蚅螂羋蒂薁螁羇芄蕆袁聿蒀螅袀膂芃蟻衿莄蒈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈裊羈薅蚄裊肀莈薀羄膃薃蒆羃芅莆螅羂羅腿螁羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈罿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蕿肆羅葿蒅肅膈節(jié)襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂蠆膄莈蒈蚈芇薄螆螇羆莇螞螇聿薂薈螆芁蒞薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅螂羋蒂薁螁羇芄蕆袁聿蒀螅袀膂芃蟻衿莄蒈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈裊羈薅蚄裊肀莈薀羄膃薃蒆羃芅莆螅羂羅腿螁羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈罿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蕿肆羅葿蒅肅膈節(jié)襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂蠆膄莈蒈蚈芇薄螆螇羆莇螞螇聿薂薈螆芁蒞薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅螂羋蒂薁螁羇芄蕆袁聿蒀螅袀膂芃蟻衿莄蒈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈裊羈薅蚄裊肀莈薀羄膃薃蒆羃芅莆螅羂羅腿螁羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈罿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蕿肆羅葿蒅肅膈節(jié)襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂蠆膄莈蒈蚈芇薄螆螇羆莇螞螇聿薂薈螆芁蒞薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅螂羋蒂薁螁羇芄蕆袁聿蒀螅袀膂芃蟻衿莄蒈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈裊羈薅蚄裊肀莈薀羄膃薃蒆羃芅莆螅羂羅腿螁羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈罿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄