焊接工藝參數(shù)及其對(duì)焊縫形狀的影響

1、焊接工藝參數(shù)及其對(duì)焊縫形狀的影響焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的各項(xiàng)參數(shù)的總稱叫焊接工藝參數(shù)。（一）焊接電流當(dāng)其它條件不變時(shí)， 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(jiàn)圖1 22,這是埋弧自動(dòng)焊時(shí)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(shí)，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(lái)后，焊縫厚度就增加。（2）焊接電流增加時(shí)，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(huì)增加。（3）焊接電流增加時(shí)，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

2、壓沒(méi)有改變， 所以弧長(zhǎng)也不變，導(dǎo)致電弧潛入熔池， 使電弧擺 動(dòng)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1 22焊接電流對(duì)焊縫形狀的影響卜焊縫厚度 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(shí)，電弧電壓增長(zhǎng)，焊縫寬度顯著增加而焊縫厚度和余高將略有減少， 見(jiàn)圖1 23。這是因?yàn)殡娀‰妷涸黾右馕吨娀度的增加，因此電弧擺動(dòng)范圍擴(kuò)大而導(dǎo)致焊縫寬度增加。其次，弧長(zhǎng)增加后，電弧的熱量損失加大，所以用來(lái)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1 23電弧電壓對(duì)焊縫形狀的影響由此可見(jiàn)，電流是決定焊縫厚度的主要因素，而電壓則是影響焊

3、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(gè)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(gè)參數(shù)在大范圍內(nèi)任意變動(dòng)。（三）焊接速度焊接速度對(duì)焊縫厚度和焊縫寬度有明顯的影響。當(dāng)焊接速度增加時(shí)， 焊縫厚度和焊縫寬度都大為下降，見(jiàn)圖1 24。這是因?yàn)楹附铀俣仍黾訒r(shí)，焊縫中單位時(shí)間內(nèi)輸入的熱量減少 了。盟Rr6r4120圖1 24焊接速度對(duì)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(shí)，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(gè)工藝參數(shù)應(yīng)該綜合在一起進(jìn)行選用。(四) 其它工藝參數(shù)及因素對(duì)焊縫形狀的影響電

4、弧焊除了上述三個(gè)主要的工藝參數(shù)外，其它一些工藝參數(shù)及因素對(duì)焊縫形狀也具有一定的影響。(1) 電極直徑和焊絲外伸長(zhǎng)當(dāng)其它條件不變時(shí)，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(dòng)范圍，所以焊縫厚度和焊縫寬度都將減小。焊絲外伸長(zhǎng)是指從焊絲與導(dǎo)電嘴的接觸點(diǎn)到焊絲末端的長(zhǎng)度，即焊絲上通電部分的長(zhǎng)度。當(dāng)電流在焊絲的外伸長(zhǎng)上通過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生電阻熱。因此，當(dāng)焊絲外伸長(zhǎng)增加時(shí)，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(shí)，這種影響愈明顯。實(shí)踐證明，對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼焊絲來(lái)說(shuō)，直徑為5mm以上的粗焊絲，焊絲的外伸長(zhǎng)在60150mm范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，實(shí)際上可忽略其影響。但焊絲直徑

5、小于 3mni時(shí)，焊絲外伸長(zhǎng)波動(dòng)范圍超過(guò) 5 10mm時(shí)，就可能對(duì)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(duì)細(xì)焊絲，特別是不銹鋼熔化電極弧焊時(shí)，必須注意控制外伸長(zhǎng)的穩(wěn)定。(2) 電極(焊絲)傾角焊接時(shí)，電極(焊絲)相對(duì)于焊接方向可以傾斜一個(gè)角度。 當(dāng)電極(焊絲)的傾角順著焊接方向時(shí)叫后傾；逆著焊接方向時(shí)叫前傾，見(jiàn)圖1 25(a)、(b)。電極(焊絲)前傾時(shí)，電弧力對(duì)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(duì)熔池底部母材的加熱，故焊縫厚度減小。同時(shí)，電弧對(duì)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，這一影響愈明顯

6、，見(jiàn)圖1 25(c)。3 坪桜方向圖1 25電極(焊絲)傾角對(duì)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(shí)，情況與上述相反。(3) 焊件傾角焊件相對(duì)水平面傾斜時(shí)，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(jiàn)圖 1 26( a)(b)。圖1 26焊件傾角對(duì)焊縫形狀的影響(a)下坡焊(b)上坡焊(c)下坡焊時(shí)焊件傾角的影響(d)上坡焊時(shí)焊件傾角的影響當(dāng)進(jìn)行上坡焊時(shí)，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，因而使焊縫厚度和余高都增加。同時(shí)，熔池前部加熱作用

7、減弱，電弧擺動(dòng)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(shí)，焊縫就會(huì)因余高過(guò)大，兩側(cè)出現(xiàn)咬邊而使成形惡化，見(jiàn)圖1 26(d)。因此，在自動(dòng)電弧焊時(shí)，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(shí)，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(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致未焊透和熔池鐵水溢流，使焊縫成形惡化，見(jiàn)圖1 26(c)。(4) 坡口形狀當(dāng)其它條件不變時(shí)，增加坡

8、口深度和寬度時(shí)，焊縫厚度略有增加，焊縫寬度略有增加，而余高顯著減小，見(jiàn)圖1 27。圖1 27坡口形狀對(duì)焊縫形狀的影響(5) 焊劑埋弧焊時(shí)，焊劑的成分、密度、顆粒度及堆積高度均對(duì)焊縫形狀有一定影響。當(dāng)其它條件相同時(shí)， 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(shí)，由于電弧四周壓力減低， 弧柱體積膨脹，電弧擺動(dòng)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(duì)焊縫表面成形有很大影響， 若粘度過(guò)大，使熔渣的透氣性不良，熔池結(jié)晶時(shí)所排出的氣體無(wú)法通過(guò)熔渣排除，使焊縫表面形成許多凹坑，成形惡化。(6) 保護(hù)氣體成分 氣體保護(hù)焊時(shí)，保護(hù)氣體的成

9、分以及與此密切相關(guān)的熔滴過(guò)渡形式對(duì)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(shí)，焊縫形狀的變化，見(jiàn)圖1 28。射流過(guò)渡氬弧焊總是形成明顯蘑菇狀焊縫，氬氣中加入 Q、CO或Hb時(shí)，可使根部成形展寬，焊縫厚度略有增加。顆粒狀和短路過(guò)渡電弧焊則形成的焊縫形狀寬而淺。圖1 28保護(hù)氣體成分對(duì)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(shí)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，采用相同的焊接工藝參數(shù)時(shí)，所得焊縫形狀的變化，見(jiàn)表1 表110母材化學(xué)成分對(duì)焊縫形狀的影響序號(hào)障材曲化悄毗分()焊無(wú) 厚度 Cnrni)寃度 (mm)電弧(V)CSiMnLp3CrMoNi 10 034n. 55L 63Q 0300.002117. 22- 6S11. 42+ 56. &15.12慎0370.備0. 93Q.018-r0, 0216. 0Z 1810. ZL 7H. &3仇0420.4&人650.C32_ 1o.oia曲M3.62IL 5b 6】乩44血67h 660.031.O.-01417. 8乩6