焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响.docVIP

焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响规律 一、焊接参数对焊缝成形的影响 1、焊接电流对焊缝成形的影响 在其他条件一定的情况下，随着电弧焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。其原因如下： 1）随着电弧焊焊接电流增加，作用在焊件上的电弧力增加，电弧对焊件的热输入增加，热源位置下移，有利于热量向熔池深度方向传导，使熔深增大。熔深与焊接电流近似成正比关系，即焊缝熔深H约等于Km×I。式中Km为熔深系数（焊接电流增加100A导致焊缝熔深增加的毫米数），它与电弧焊的方法、焊丝直径、电流种类等有关见表1-1。 表1-1 各种电弧焊方法及参数（焊钢）时的熔深系数Km 电弧焊方法 电极直径/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 焊接速度/m·h-1 熔深系数/mm·100A-1 钨极氩弧焊 3.2 100～350 10～16 6～18 0.8～1.8 等离子弧焊 1.6喷嘴孔径 50～100 20～26 10～60 1.2～2 3.4喷嘴孔径 220～300 28～36 18～30 1.5～2.4 埋弧焊 2 200～700 32～40 15～100 1.0～1.7 5 450～1200 34～44 30～60 0.7～1.3 熔化极氩弧焊 1.2～2.4 210～550 24～42 40～120 1.5～1.8 CO2焊 0.8～1.6 70～300 16～23 30～150 0.8～1.2 2～4 500～900 35～45 40～80 1.1～1.6 2）电弧焊的焊芯或焊丝的熔化速度与焊接电流成正比。由于电弧焊的焊接电流增加导致焊丝熔化速度增加，焊丝熔化量近似成正比的增多，而熔宽增加较少，所以焊缝余高增大。 3）焊接电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度增大，电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽的增加量较小。 气体保护熔化极氩弧焊时，焊接电流增加，焊缝熔深增加。若焊接电流过大、电流密度过高时，容易出现指状熔深，尤其焊铝时较明显。 2.电弧电压对焊缝成形的影响 在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加，焊件输入的热量有所增加。但是电弧电压增加是通过增加电弧长来实现的，电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加，输入焊件的能量密度减小，因此熔深略有减小而熔深增大。同时，由于焊接电流不变，焊丝的熔化量基本不变，使得焊缝余高减小。 各种电弧焊方法，俄日了得到合适的焊缝成形，即保持合适的焊缝成形系数φ，在增大焊接电流的同时要适当提高电弧电压，要求电弧电压与焊接电流具有适当的匹配关系。这点在熔化极电弧焊中最为常见。 3.焊接速度对焊缝成形的影响 在其他条件一定的情况下，提高焊接速度会导致焊接热输入减小，从而焊缝熔宽和熔深都减小。由于单位长度焊缝上的焊丝金属熔敷量与焊接速度成反比，所以也导致焊缝余高减小。 焊接速度是评价焊接生产率的一项重要指标，为了提高焊接生产率，应该提高焊接速度。但为了保证结构设计上所需的焊缝尺寸，在提高焊接速度的同时要相应提高焊接电流和电弧电压，这三个量是相互联系的。同时，还应考虑在提高焊接电流、电弧电压、焊接速度（即采用大功率焊接电弧、高焊接速度焊接）时，有可能在形成熔池过程中及熔池凝固过程中产生焊接缺陷，如咬边、裂纹等，所以提高焊接速度是有限度的。 二、焊接电流种类和极性、电极尺寸对焊缝成形的影响 1..焊接电流的种类和极性 焊接电流的种类分为直流和交流。其中，直流电弧焊根据电流的有无脉冲又分为恒定直流和脉冲直流；根据极性分为直流正接（焊件接正）和直流反接（焊件接负）。交流电弧焊根据电流波形的不同又分为正弦波交流和方波交流等。焊接电流种类和极性能影响电弧输入焊件热量的大小，因此能影响焊缝成形，同时还能影响熔滴过渡过程和对母材表面氧化膜的去除。 钨极氩弧焊焊接钢、钛等金属材料时，直流正接时形成的焊缝熔深最大，直流反接时的熔深最小，交流介于两者之间。由于直流正接时焊缝熔深最大，而且钨极烧损最小，所以钨极氩弧焊焊接钢、钛等金属材料时应采用直流正接。钨极氩弧焊采用脉冲直流焊接时，由于能够调整脉冲参数，因而可以根据需要控制焊缝成形尺寸。钨极氩弧焊焊接铝、镁及其合金时，需要利用电弧的阴极清理作用来清理母材表面的氧化膜，采用交流为好，由于方波交流的波形参数可调，则焊接效果更好。 熔化极电弧焊时，直流反接时的焊缝熔深和熔宽都要大于直流正接的情况，交流焊接的熔深和熔宽介于两者之间。因此，埋弧焊时，都采用直流反接以获得较大的熔深；而埋弧堆焊时，则采用直流正接以减小熔深。熔化极气体保护电弧焊时，由于直流反接时不仅熔深大，而且焊接电弧和熔滴过渡过程都较直流正接和交流时稳定，而且具有阴极清理作用，因此被广泛使用，而直流正接和交流则一般不被采用。 2.钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度的影响 钨极前端角度和形状对电弧的集