焊接工藝參數(shù)對(duì)熱輸入與焊接質(zhì)量的影響

劉召平

湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司（410000）

焊接工藝參數(shù)對(duì)熱輸入與焊接質(zhì)量的影響

劉召平

湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司（410000）

根據(jù)作者多年的學(xué)習(xí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以不銹鋼焊接為例，分析主要工藝參數(shù)對(duì)熱輸入和焊接質(zhì)量的影響，分別從焊接的電流、電壓、速度、鎢極直徑、噴嘴直徑等幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)探討。研究成果對(duì)焊接工藝對(duì)于焊件質(zhì)量的影響研究具有一定參考意義。

焊接工藝；參數(shù)；熱輸入；焊件質(zhì)量

焊接工藝作為焊接的重要內(nèi)容，對(duì)焊接質(zhì)量的提高具有重要的意義。傳統(tǒng)焊接過程中工人只是實(shí)施焊接，并未對(duì)焊接工藝進(jìn)行全面挖掘，沒有在焊接工藝要求上把握好焊接參數(shù)，沒有對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行合理分析和設(shè)置，這在很大程度上影響了焊接質(zhì)量。合理把握焊接工藝參數(shù)，正確處理焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接穩(wěn)定性、稀釋率、焊道形狀等的影響已經(jīng)成為焊接工作的關(guān)鍵。

1 焊接電流種類的影響分析

焊接電流種類和極性是影響對(duì)熱輸入及焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。常規(guī)焊接的過程中一般依照工件材料選取焊接電流，依照工件焊接需求確定電流的種類、大小。除此之外，焊接電流選取還受到焊接位置、焊接水平等因素的影響。

直流電流焊接的過程中電弧穩(wěn)定性較高，焊接質(zhì)量較高，可以應(yīng)用在重要的焊接結(jié)構(gòu)或厚板鋼結(jié)構(gòu)上。而交流電流焊接接縫效果較好，焊接經(jīng)濟(jì)效益較高，多用于一般結(jié)構(gòu)焊接。在高精度、高質(zhì)量焊接過程中可以適當(dāng)選取脈沖焊機(jī)。脈沖焊機(jī)可以通過調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)熱輸入量，降低過大熱輸入量對(duì)焊接區(qū)域的影響，從本質(zhì)上提升了焊縫接縫成形效果。該焊接電流在焊接過程中可以有效降低直流焊接可能出現(xiàn)的燒穿現(xiàn)象,減小了焊接熱影響區(qū)域，對(duì)焊接質(zhì)量的改善具有重要意義。

2 焊接電流數(shù)值的影響分析

焊接電流數(shù)值可以直接影響鎢極氬弧焊質(zhì)量。合理的焊接電流數(shù)值可以明顯提升鎢極氬弧焊效益，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，已經(jīng)成為新時(shí)期焊接工藝參數(shù)設(shè)置的重要內(nèi)容。焊接電流選取的過程中要對(duì)焊接環(huán)境和焊接質(zhì)量進(jìn)行合理分析，在焊接需求基礎(chǔ)上合理設(shè)置電流數(shù)值，其影響因素主要包括焊接鎢極直徑、鎢極端部形狀、焊接厚度、焊接位置、焊接層數(shù)、接頭形式等。

焊接工藝中電流過大或過小都會(huì)造成使焊接質(zhì)量受到影響，導(dǎo)致焊接效果大打折扣。當(dāng)焊接電流過大時(shí)很容易出現(xiàn)熱量較高引起的燒穿現(xiàn)象，電流達(dá)到一定程度時(shí)焊接過程中還容易出現(xiàn)由過大電流產(chǎn)生的飛濺和煙霧等現(xiàn)象,導(dǎo)致焊頭局部通紅。這種狀況非常容易造成涂層失效或涂層崩落，嚴(yán)重時(shí)甚至造成焊接變形，出現(xiàn)咬合、焊瘤等缺陷。當(dāng)焊接電流過小時(shí)焊接效果根本無法達(dá)到要求，接頭很容易出現(xiàn)由焊接不良造成的開裂現(xiàn)象。與此同時(shí)，焊接電流過小還導(dǎo)致焊接效益大打折扣，造成焊接時(shí)間增長(zhǎng)，生產(chǎn)效率嚴(yán)重降低。因此，在焊接的過程中要對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行合理控制,要保證焊接質(zhì)量，在焊接效果要求下盡量選取較大的電流，尤其是在焊接環(huán)境溫度較低時(shí)。

電流數(shù)值試驗(yàn)中，點(diǎn)焊時(shí)采用DZ-63單相整流式直流點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊，并用MM-315型焊接電流監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)點(diǎn)焊過程中焊接電流、焊接時(shí)間等。檢驗(yàn)結(jié)果顯示焊接電流在9.5 kA左右焊接抗剪力、熔透率達(dá)到最大，分別為5 838 N、86.4%，此時(shí)焊接效果最好。

3 電弧電壓的影響分析

電弧電流與電弧電壓之間具有非常密切的關(guān)系，焊接過程中兩者具有相似的性質(zhì)。焊接中的電解電壓在很大程度上受到電弧長(zhǎng)度的影響，兩者之間呈線性關(guān)系,即弧長(zhǎng)增長(zhǎng)過程中電弧電壓上升，反之電弧電壓下降。電弧電壓上升過程中電弧功率逐漸增大，當(dāng)達(dá)到一定程度后，熱輸入量明顯上升。

電弧電壓上升的過程中電弧熱量逐漸上升，氣體保護(hù)效果明顯下降,很容易使焊接質(zhì)量受到影響。電弧焊接電壓過高時(shí)電弧中電流值穩(wěn)定性降低，此時(shí)很容易產(chǎn)生電弧燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象,導(dǎo)致電弧飛濺，造成焊接出現(xiàn)咬邊、氣孔等問題，使焊接工藝受到影響;電弧焊接電壓過低時(shí)焊接電流值穩(wěn)定性降低，此時(shí)很容易產(chǎn)生焊接不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致焊接中產(chǎn)生焊瘤、碰鎢等問題。因此，在焊接的過程中操作工人要對(duì)弧長(zhǎng)進(jìn)行合理控制，選取大電流、大直徑的焊絲。鎢極氬弧焊的過程中常選取短弧焊。該焊接方法可以明顯提升焊接的保護(hù)效果，通過集中焊接熱量提升焊縫的焊接效果，大大降低了焊接的難度。

4 焊接速度的影響分析

焊接過程中焊槍移動(dòng)速度直接影響焊接效果，焊接速度過快或過慢都可能導(dǎo)致焊縫焊接效率受到限制，造成焊接質(zhì)量問題。從焊接效率考慮,焊接過程中要盡量保證以較高的速度焊接，在給定的焊縫尺寸要求下適當(dāng)提升焊接電流和焊接電壓，從而保證通過較高焊接速度獲得較好焊接質(zhì)量。但是在焊接不銹鋼的過程中不可選取較高的焊接速度，當(dāng)速度較高時(shí)很容易導(dǎo)致焊件變形，使焊接效果達(dá)到質(zhì)量要求。

5 鎢極直徑及端部形狀的影響分析

鎢極直徑和端部形狀可以直接導(dǎo)致焊接熱輸入發(fā)生變化。

鎢極直徑較大時(shí)很容易導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性降低，造成電弧漂浮，而鎢極直徑較小時(shí)會(huì)導(dǎo)致鎢極材料熱量明顯上升，造成鎢極融化、揮發(fā)。因此，在選取鎢極直徑的過程中要盡量依照焊接方法確定參數(shù)內(nèi)容，防止出現(xiàn)鎢極溫度升高、燒損現(xiàn)象。

表1 鎢極尖端直徑和尖端角度對(duì)應(yīng)電流范圍表

鎢極的端部形狀也會(huì)在一定程度上影響焊接效果。鎢極不同的尖端尺寸可以產(chǎn)生不同的作用,如錐角較小的鎢極尖端一般焊縫熔深較淺，熔寬較大;錐角較大的鎢極尖端一般焊縫熔深較深，熔寬較小。在鎢極選取的過程中要嚴(yán)格依照鎢極尖端尺寸對(duì)應(yīng)電流范圍對(duì)尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行選取，具體數(shù)據(jù)見表1。要最大限度降低尖端尺寸與電流的沖突，減小尖端損耗。

相關(guān)資料顯示:在小電流焊接情況下可以適當(dāng)選取小直徑和小錐角鎢極，在大電流焊接情況下可以選取大直徑和大錐角鎢極，從而保證鎢極能夠在運(yùn)行電流范圍中正常工作，從根本上改善焊接的穩(wěn)定性，降低鎢極直徑和端部形狀對(duì)焊接的影響。

6 氬氣流量的影響分析

氬氣流量可以在一定程度上影響焊接效果，其主要表現(xiàn)在氬氣流量較高時(shí)焊接過程中氣體流速較大，很容易形成紊流，造成保護(hù)效果大打折扣；氬氣流量較低時(shí)焊接過程中氣體流速較小,挺度差，周圍空氣排除質(zhì)量較低，保護(hù)效果欠佳。因此流量氬氣選取的過程中要依照焊接需求進(jìn)行合理控制，保證流量速度與焊接需求一致，其具體流量見表2。

7 噴嘴直徑的影響分析

噴嘴直徑直接影響著氣體的保護(hù)效果，是造成焊接質(zhì)量受到限制的重要因素。資料表明:噴嘴直徑過小時(shí)很容易造成保護(hù)范圍縮減,氣流速度上升，金屬氧化;噴嘴直徑過大時(shí)很容易造成氣流速度降低，挺度減小，導(dǎo)致氬氣保護(hù)效果受到限制。因此，噴嘴孔徑選取要依照保護(hù)氣狀況確定，從而保證焊接效益的最大化，實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量的全面提升，具體內(nèi)容見表2。

表2 噴嘴孔徑與保護(hù)氣流量選用指標(biāo)

8 總結(jié)

焊接工藝參數(shù)是指在焊接工作時(shí)為保證焊接質(zhì)量而確定的物理量，選擇合適的焊接工藝參數(shù)對(duì)提高焊接質(zhì)量具有重要作用。在焊接過程中人員要對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，依照焊接需求對(duì)參數(shù)進(jìn)行選擇，實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量的全面提升。

[1]王英利,王鳳仙.焊接工藝參數(shù)對(duì)3 mm厚SS400鋼焊接接頭組織的影響[J].熱加工工藝,2014,13:20～23.

[2]趙維艷,張敏,崔志峰.焊接工藝參數(shù)對(duì)CO2氣體保護(hù)焊焊接質(zhì)量的影響[J].焊接技術(shù),2013,09:74～75.

[3]楊坪,蘇威.焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響[J].熱加工工藝,2010,07:144～145.

[4]劉光云,呂向陽,王義.STT焊接工藝參數(shù)對(duì)根焊質(zhì)量的影響[J].焊接技術(shù),2010,05:56～58.