焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响.docVIP

　焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数(例如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦尔／厘米或焦尔／毫米(J／cm或J／ 　　焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数(例如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦尔／厘米或焦尔／毫米(J／cm或J／mm)，亦称热输入。 　　线能量的计算公式为： 式中 Q——线能量，J／cm或J／mm； 　　 I——焊接电流，A； 　　 U——电弧电压，V； 　　 V——焊接速度，cm／s或mm／s。 　　例：某焊接性试验的焊接工艺参数如下：焊条直径4mm，焊接 电流180A，电弧电压24V，焊接速度150mm／min。试计算其线能 量。 　　解：线能量 　　 　　。 　　答：该试验的线能量为1728J／mm。 　　(一)焊接电流 　　当其它条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变(或略有增加)，见图1—29，这是埋弧自动焊时的实验结果。分析这些现象的原因是： 　　(1)焊接电流增加时，电弧的热量增加，因此熔池体积和弧坑深度都随电流而增加，所以冷却下来后，焊缝厚度就增加。 　　(2)焊接电流增加时，焊丝的熔化量也增加，因此焊缝的余高也随之增加。如果采用不填丝的钨极氩弧焊，则余高就不会增加。 　　(3)焊接电流增加时，一方面是电弧截面略有增加，导致熔宽增加；另一方面是电流增加促使弧坑深度增加。由于电压没有改变，所以弧长也不变，导致电弧潜入熔池，使电弧摆动范围缩小，则就促使熔宽减少。由于两者共同的作用，所以实际上熔宽几乎保持不变。 ? 图1—29 焊接电流对焊缝形状的影响 H—焊缝厚度 B—焊缝宽度 d—余高 I—焊接电流 ? 　　(二)电弧电压 　　当其它条件不变时，电弧电压增长，焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有减少，见图1—30。这是因为电弧电压增加意味着电弧K度的增加，因此电弧摆动范围扩大而导致焊缝宽度增加。其次，弧长增加后，电弧的热量损失加大，所以用来熔化母材和焊丝的热量减少，相应焊缝厚度和余高就略有减小。 ? 图1—30 电弧电压对焊缝形状的影响 ? 　　由此可见，电流是决定焊缝厚度的主要因素，而电压则是影响焊缝宽度的主要因素。因此，为得到良好的焊缝形状，即得到符合要求的焊缝成形系数，这两个因素是互相制约的，即一定的电流要配合一定的电压，不应该将一个参数在大范围内任意变动。 　　(三)焊接速度 　　焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影响。当焊接速度增加时，焊缝厚度和焊缝宽度都大为下降，见图1—31。这是因为焊接速度增加时，焊缝中单位时间内输入的热量减少了。 ? 图1—31 焊接速度对焊缝形状的影响 ? 　　从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好。但当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得进一步提高焊接电流和电弧电压，所以，这三个工艺参数应该综合在一起进行选用。 　　(四)其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响 　　电弧焊除了上述三个主要的工艺参数外，其它一些工艺参数及因素对焊缝形状也具有一定的影响。 　　(1)电极直径和焊丝外伸长 当其它条件不变时，减小电极(焊丝)直径不仅使电弧截面减小，而且还减小了电弧的摆动范围，所以焊缝厚度和焊缝宽度都将减小。 　　焊丝外伸长是指从焊丝与导电嘴的接触点到焊丝末端的长度，即焊丝上通电部分的长度。当电流在焊丝的外伸长上通过时，将产生电阻热。因此，当焊丝外伸长增加时，电阻热也将增加，焊丝熔化加快，因此余高增加。焊丝直径愈小或材料电阻率愈大时，这种影响愈明显。实践证明，对于结构钢焊丝来说，直径为5mm以上的粗焊丝，焊丝的外伸长在60～150mm范围内变动时，实际上可忽略其影响。但焊丝直径小于3mm时，焊丝外伸长波动范围超过5～10mm时，就可能对焊缝成形产生明显的影响。不锈钢焊丝的电阻率很大，这种影响就更大。因此，对细焊丝，特别是不锈钢熔化电极弧焊时，必须注意控制外伸长的稳定。 　　(2)电极(焊丝)倾角焊接时，电极(焊丝)相对于焊接方向可以倾斜一个角度。当电极(焊丝)的倾角顺着焊接方向时叫后倾；逆着焊接方向时叫前倾，见图1—32(a)、(b)。电极(焊丝)前倾时，电弧力对熔池液体金属后排作用减弱，熔池底部液体金属增厚了，阻碍了电弧对熔池底部母材的加热，故焊缝厚度减小。同时，电弧对熔池前部未熔化母材预热作用加强，因此焊缝宽度增加，余高减小，前倾角度。愈小，这一影响愈明显，见图1—32(c)。 ? 图1—32 电极(焊丝)倾角对焊缝形状的影响 (a)后倾 (b)前倾 (c)前倾倾角的影响 ? 　　电极(焊丝)后倾时，情况与上述相反。