分析二氧化碳氣體保護焊短路過渡時焊接電流和電弧電壓對焊接質(zhì)量的影響

1、.分析二氧化碳氣體保護焊短路過渡時焊接電流和電弧電壓對焊接質(zhì)量的影響CO-2氣體保護焊是以CO-2-氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。由于CO2-源豐富、價格低廉等原因，在現(xiàn)代生產(chǎn)和工程中應用已經(jīng)很普遍。CO2氣體保護焊機的工藝性能（電弧的穩(wěn)定性、焊接飛濺和焊縫成形等）都直接受焊接電源特性的影響。所以CO-2氣體保護焊要求使用平硬特性的直流電源，并具有良好的動特性，是有科學依據(jù)的。一、CO2氣體保護焊的工藝特點分析  CO2氣體保護焊具有焊接效率高、抗銹能力強、焊接變形小、冷裂傾向小、熔池可見性好、以及適用于全位置焊接等優(yōu)點。究其不足主要是：很難使用交流電源，焊

2、接飛濺多。特別是采用短路過渡形式時，在焊接過程會產(chǎn)生大量的金屬飛濺。造成大量金屬的損失，使熔敷率降低，焊后清理工作量增加。同時，飛濺的產(chǎn)生降低了電弧的穩(wěn)定性，嚴重影響焊接質(zhì)量。此外采用短路過渡的CO2體保護焊還存在焊縫成形差的工藝缺點。主要表現(xiàn)為焊縫表面不光滑、熔深淺、焊縫成形窄而高，容易出現(xiàn)未熔合的焊接缺陷。所以要使CO2氣體保護焊在工業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛推廣和應用，則必須解決和控制這些工藝問題。二、CO2氣體保護焊中短路過渡的工藝分析  CO2體保護焊中短路過渡的初期和后期都會產(chǎn)生飛濺。每次燃弧時，電弧會沖擊熔池而產(chǎn)生飛濺；當焊絲熔化形成熔滴與熔池接觸，液橋還沒有鋪展開時，由

3、于接觸面積小，電流密度大，而發(fā)生汽化和爆炸產(chǎn)生“瞬時短路”飛濺；當熔滴與熔池短路金屬液橋鋪展開時，在液態(tài)金屬的表面張力、重力、以及流過液橋的電流所產(chǎn)生的電磁收縮力的作用下，形成液橋縮徑并急劇減小，短路電流密度劇增，使液態(tài)金屬在瞬間發(fā)生汽化和爆炸而產(chǎn)生飛濺。同時，液橋金屬的汽化和爆炸，不僅產(chǎn)生飛濺，還會引起熔池的劇烈震蕩，從而導致焊縫成形不良和電弧的穩(wěn)定性降低。  焊接時對母材的加熱的熱源主要是燃弧能量。CO2-氣體保護焊過程中，短路時間占了很大的比例，且短路過程幾乎不會給母材提供熱能。其燃弧時間比其它焊接工藝都短，所以導致對母材的加熱不足，從而造成焊縫余高大、焊縫窄、熔深淺、

4、未熔合等焊縫成形缺陷。三、CO-2-氣體保護焊焊接電源特性的構(gòu)成  從上述對CO-2-氣體保護焊短路過渡特點的分析可知，焊接電弧的工藝效果將取決于電源特性的不同。電源特性包括電源靜特性和動特性。1、焊接電源的靜特性構(gòu)成  焊接電源的靜特性即電源輸出電壓與輸出電流之間的變化關(guān)系，表達這一關(guān)系的曲線稱為電源靜特性曲線。不同的焊機有不同的靜特性，分別有平硬特性和下降特性。電源靜特性的確定離不開焊接電弧的特性（在弧長不變狀態(tài)下，電弧電壓與電弧電流之間的關(guān)系）。電弧具有很高的動態(tài)響應，故一般可以認為電弧動態(tài)特性與其靜態(tài)特性相同，其靜特性曲線呈U形。U形曲線分為下降段、

5、水平段和上升段，CO-2-氣體保護焊的電弧靜特性處于上升段。電源靜特性與電弧特性的交點，為焊接電弧的工作點，圖1為兩種電源特性和電弧負載特性曲線圖，圖中P1是平硬特性，P2是下降特性。CO-2-氣體保護焊過程有兩種負載狀態(tài)：熔滴短路時為電阻狀態(tài)，其特性為L-1-；燃弧時為壓縮電弧狀態(tài)，其特性為L-2?，F(xiàn)在我們來分析哪一種電源靜特性適合于CO-2-氣體保護焊。對于靜特性分別為P 1，P 2的焊接電源（圖1），如果焊接電流均為I H，在短路負載L 1的狀態(tài)下，由于靜特性曲線斜率不同，平硬特性的焊機輸出短路電流I S1比下降特性的焊機輸出短路電流I S2高得多，所以平硬特性P 1的焊機的短路液橋爆斷

6、電流和焊接飛濺比下降特性焊機要大。在燃弧狀態(tài)下，即電弧特性為L 2，平硬特性的焊機輸出電流和電弧電壓最低，即IA1IA2，U A1U A2,所以下降特性焊機具有較大的熔深和較好的焊縫成形。一般工藝條件下，都希望增加燃弧能量和改善焊縫成形，但要使CO 2  氣體保護焊能適應全位置焊接，就要求燃弧能量不能太大。如果燃弧能量太大，則液體金屬容易流淌，那么，在進行立焊、橫焊、仰焊時就難以控制熔滴的下淌，所以不能采用下降的電源靜特性。CO 2  氣體保護焊中，依靠弧長變化引起的電流和焊絲熔化速度的變化，使弧長得到恢復。電弧這種自調(diào)作用的強弱，會影響電弧長度在干擾下的恢

7、復能力和弧長的穩(wěn)定性?；謴碗娀￠L度的決定因素，是焊接電流和焊絲熔化速度的變化量。而不同的電源靜特性曲線決定了焊接電流的變化量不同。也就是說，電源靜特性將影響弧長調(diào)節(jié)的靈敏度。圖2所示，P 1是平硬特性，P 2下降特性。當電弧受到外界干擾，使弧長從正常電弧長度L 0變短為L 1，則平硬特性P 1焊機輸出電流增加了I 2，則焊絲熔化速度增快，使弧長恢復正常。故平硬特性P 1焊機的電流和焊絲熔化速度變化量較大，弧長恢復到正常值所需時間短；同樣，當電弧長度變化至L 2時，平硬特性焊機的電流和焊絲熔化速度的變化量也比下降特性P 2焊機大，其恢復時間較短。故無論是弧長變短還是變長，平硬特性焊機總比下降特性

8、焊機的弧長恢復時間短，電弧自調(diào)性能更好。所以CO 2  氣體保護焊焊接電源的靜特性應選平硬特性。2、焊接電源動特性的構(gòu)成所謂弧焊電源的動特性，是指焊接電源對焊接電弧這樣的動負載所輸出的電流和電壓與時間的關(guān)系，是衡量焊接電源對負載瞬變的反應能力。對CO 2  氣體保護焊來說，由于存在金屬熔滴的短路過渡，使負載狀態(tài)常在燃弧和短路之間切換。并且，從燃弧到短路以及從短路到燃弧的過渡過程，造成輸出電流和電壓的瞬時變化，對焊接飛濺和焊縫成形都存在著重大的影響。焊接飛濺受到電源動特性直接影響的原因是：短路電流峰值的高低和增長率的快慢直接受焊機動態(tài)反應快慢的影響。若動態(tài)響應

9、太快，則短路電流峰值過高，增長率過快，在短路液橋形成之前，就引起爆斷和飛濺，而形不成短路過渡形式，這種飛濺的特點是頻率較高、顆粒?。蝗魟討B(tài)響應太慢，則短路電流增長率慢，峰值小，電流生產(chǎn)的磁收縮力不足以保證短路液橋的順利過渡，短路過渡時間長，產(chǎn)生的飛濺特點是：頻率較低，顆粒粗大。因此，要求焊接電源要具有恰當?shù)亩搪冯娏髟鲩L速度，以避免較大的飛濺。短路電流對焊接接頭的加熱、焊縫的熔深和成形的作用不大，影響焊縫的熔深和成形主要是燃弧能量，即燃弧的電流和電壓。由于焊接時存在短路過程，故電源電壓不能太高，則穩(wěn)態(tài)時的燃弧電流較小，所以短路結(jié)束后的電流變化過程是燃弧能力的重要組成部分。也就是說，焊機的動態(tài)特性對焊縫成形和熔深有重要的影響。動特性越慢，短路結(jié)束后電流過渡時間越長，所提供的燃弧能力越大，焊縫成形越好，熔深越大。但過慢的動特性又會使電流增長率過緩，而導致飛濺嚴重，