對(duì)分析二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊短路過(guò)渡時(shí)焊接電流和電弧電壓對(duì)焊接質(zhì)量的影響

1、分析二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊短路過(guò)渡時(shí)焊接電流和電弧電壓對(duì)焊接質(zhì)量的影響CO-2 氣體保護(hù)焊是以CO-2- 氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。由于CO2- 源豐富、價(jià)格低廉等原因，在現(xiàn)代生產(chǎn)和工程中應(yīng)用已經(jīng)很普遍。CO2 氣體保護(hù)焊機(jī)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(hù)焊要求使用平硬特性的直流電源，并具有良好的動(dòng)特性 ， 是 有 科 學(xué) 依據(jù) 的 。 一 、 CO2 氣 體 保 護(hù) 焊 的工藝 特 點(diǎn) 分 析 CO2 氣體保護(hù)焊具有焊接效率高、抗銹能力強(qiáng)、焊接變形小、冷裂傾向小、熔池可見(jiàn)性好、以及適用于全位

2、置焊接等優(yōu)點(diǎn)。究其不足主要是：很難使用交流電源，焊接飛濺多。特別是采用短路過(guò)渡形式時(shí)，在焊接過(guò)程會(huì)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(shí)，飛濺的產(chǎn)生降低了電弧的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。此外采用短路過(guò)渡的CO2 體保護(hù)焊還存在焊縫成形差的工藝缺點(diǎn)。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(hù)焊在工業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛推廣和應(yīng)用，則必須解決和控制這些工藝問(wèn)題。二、CO2 氣體保護(hù)焊中短路過(guò)渡的工藝分析 CO2體保護(hù)焊中短路過(guò)渡的初期和后期都會(huì)產(chǎn)生飛濺。每次燃弧時(shí)，電弧會(huì)沖擊熔池而產(chǎn)生飛濺

3、；當(dāng)焊絲熔化形成熔滴與熔池接觸，液橋還沒(méi)有鋪展開(kāi)時(shí)，由于接觸面積小，電流密度大，而發(fā)生汽化和爆炸產(chǎn)生“瞬時(shí)短路 ”飛濺；當(dāng)熔滴與熔池短路金屬液橋鋪展開(kāi)時(shí)，在液態(tài)金屬的表面張力、重力、 以及流過(guò)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(shí)，液橋金屬的汽化和爆炸，不僅產(chǎn)生飛濺，還會(huì)引起熔池的劇烈震蕩，從而導(dǎo)致焊縫成形不良和電弧的穩(wěn)定性降低。  焊接時(shí)對(duì)母材的加熱的熱源主要是燃弧能量。CO2-氣體保護(hù)焊過(guò)程中，短路時(shí)間占了很大的比例，且短路過(guò)程幾乎不會(huì)給母材提供熱能。其燃弧時(shí)間比其它焊接工藝都短，所以

4、導(dǎo)致對(duì)母材的加熱不足，從而造成焊縫余高大、焊縫窄、熔深淺、未熔合等焊縫成形缺陷。三、CO-2- 氣體保護(hù)焊焊接電源特性的構(gòu)成  從上述對(duì)CO-2- 氣體保護(hù)焊短路過(guò)渡特點(diǎn)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(dòng)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(dá)這一關(guān)系的曲線稱(chēng)為電源靜特性曲線。不同的焊機(jī)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(kāi)焊接電弧的特性（在弧長(zhǎng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)，故一般可以認(rèn)為電弧

5、動(dòng)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、水平段和上升段，CO-2- 氣體保護(hù)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(diǎn)，為焊接電弧的工作點(diǎn)，圖1 為兩種電源特性和電弧負(fù)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(hù)焊過(guò)程有兩種負(fù)載狀態(tài)：熔滴短路時(shí)為電阻狀態(tài)，其特性為L(zhǎng)-1-；燃弧時(shí)為壓縮電弧狀態(tài)，其特性為L(zhǎng)-2?，F(xiàn)在我們來(lái)分析哪一種電源靜特性適合于CO-2氣體保護(hù)焊。對(duì)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(fù)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(jī)輸出短路電流I

6、S1 比下降特性的焊機(jī)輸出短路電流 I S2 高得多，所以平硬特性P 1 的焊機(jī)的短路液橋爆斷電流和焊接飛濺比下降特性焊機(jī)要大。在燃弧狀態(tài)下，即電弧特性為L(zhǎng) 2，平硬特性的焊機(jī)輸出電流和電弧電壓最低， 即IA1<IA2,U AKU A2,所以下降特性焊機(jī)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 &#160; 氣體保護(hù)焊能適應(yīng)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(jìn)行立焊、橫焊、仰焊時(shí)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 &#160;氣體保護(hù)焊中，

7、依靠弧長(zhǎng)變化引起的電流和焊絲熔化速度的變化，使弧長(zhǎng)得到恢復(fù)。電弧這種自調(diào)作用的強(qiáng)弱，會(huì)影響電弧長(zhǎng)度在干擾下的恢復(fù)能力和弧長(zhǎng)的穩(wěn)定性。恢復(fù)電弧長(zhǎng)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(shuō)，電源靜特性將影響弧長(zhǎng)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(dāng)電弧受到外界干擾，使弧長(zhǎng)從正常電弧長(zhǎng)度L 0 變短為 L 1 ，則平硬特性P 1 焊機(jī)輸出電流增加了AI 2,則焊絲熔化速度增快，使弧長(zhǎng)恢復(fù)正常。故平硬特性 P1 焊機(jī)的電流和焊絲熔化速度變化量較大，弧長(zhǎng)恢復(fù)到正常值所需時(shí)間短；同樣，當(dāng)電弧長(zhǎng)度變化至L 2 時(shí)，

8、平硬特性焊機(jī)的電流和焊絲熔化速度的變化量也比下降特性P 2 焊機(jī)大，其恢復(fù)時(shí)間較短。故無(wú)論是弧長(zhǎng)變短還是變長(zhǎng)，平硬特性焊機(jī)總比下降特性焊機(jī)的弧長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間短，電弧自調(diào)性能更好。所以 CO 2 &#160; 氣體保護(hù)焊焊接電源的靜特性應(yīng)選平硬特性。2、焊接電源動(dòng)特性的構(gòu)成所謂弧焊電源的動(dòng)特性，是指焊接電源對(duì)焊接電弧這樣的動(dòng)負(fù)載所輸出的電流和電壓與時(shí)間的關(guān)系，是衡量焊接電源對(duì)負(fù)載瞬變的反應(yīng)能力。對(duì)CO 2&#160; 氣體保護(hù)焊來(lái)說(shuō)，由于存在金屬熔滴的短路過(guò)渡，使負(fù)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(guò)渡過(guò)程，造成輸出電流和電壓的瞬時(shí)變化，對(duì)焊接飛濺和

9、焊縫成形都存在著重大的影響。焊接飛濺受到電源動(dòng)特性直接影響的原因是： 短路電流峰值的高低和增長(zhǎng)率的快慢直接受焊機(jī)動(dòng)態(tài)反應(yīng)快慢的影響。若動(dòng)態(tài)響應(yīng)太快，則短路電流峰值過(guò)高，增長(zhǎng)率過(guò)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(guò)渡形式，這種飛濺的特點(diǎn)是頻率較高、顆粒??；若動(dòng)態(tài)響應(yīng)太慢，則短路電流增長(zhǎng)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(guò)渡，短路過(guò)渡時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的飛濺特點(diǎn)是：頻率較低，顆粒粗大。因此，要求焊接電源要具有恰當(dāng)?shù)亩搪冯娏髟鲩L(zhǎng)速度，以避免較大的飛濺。短路電流對(duì)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(shí) 存在短路過(guò)程，故電源電壓不能太高，則穩(wěn)態(tài)時(shí)的燃弧電流較小，所 以短路結(jié)束后的電流變化過(guò)程是燃弧能力的重要組成部分。也就是 說(shuō)，焊機(jī)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)焊縫成形和熔深有重要的影響。動(dòng)特性越慢，短路結(jié)束后電流過(guò)渡時(shí)間越長(zhǎng)，所提供的燃弧能力越大，焊縫成形越好，熔深越大。但過(guò)慢的動(dòng)特性又會(huì)使電流增長(zhǎng)率過(guò)緩，而導(dǎo)致飛