決定焊縫成形的電弧能量參數

tags:    時間:2014-03-12 03:18:31
決定焊縫成形的電弧能量參數簡介
決定焊縫成形的電弧能量參數      焊接電流I、電弧電壓U和焊速Vw是決定焊縫成形主要能量參數,生產中常把這三個參數定為自動電弧焊……
決定焊縫成形的電弧能量參數正文
  焊接電流I、電弧電壓U和焊速Vw是決定焊縫成形主要能量參數,生產中常把這三個參數定為自動電弧焊的規範參數。除此之外,電極直徑和焊絲干伸長、電極(焊絲)傾角、工件傾角、坡口形狀和焊件板厚、電極種類和極性、保護條件、母材和焊絲成分及微量元素等都對焊縫成形有一定影響。  

    其他條件不變時,增加焊接電流,焊縫熔深和增高都增加,而熔寬則幾乎保持不變(或略有增加)。這是因為:
   (1) 焊接電流增加時,電弧的熱功率和電弧力都增加了,因此熔池體積和弧坑深度都不得隨電流而增加了,實驗證明,在焊絲直徑,保護條件,熔滴過渡形式確定后,正常的電弧焊條件下,熔深總是幾乎跟焊接電流成正比的。
   (2) 熔化極電弧焊中焊接電流增加時,焊絲熔化量也增加,因此焊縫增高也隨之增加。鎢極氬弧焊時,則無此影響。
   (3) 電流增加時,一方面是電弧截面略有增加,成為導致熔寬增加的因素;另一方面是電弧電壓不變時,弧長略有縮短,電弧挺度增加和潛入熔池,使電弧斑點掃動範圍縮小,成為導致熔寬減小的因素。因此,實際熔寬幾乎保持不變。
    在其他條件不變時,電弧電壓增大,焊縫熔寬顯著增加而熔深和增高將略有減小。如圖所示。這是因為電弧電壓增加就意味著電弧長度的增加,使電弧斑點飄動範圍擴大而導致熔寬增加。從能量角度來看,電弧電壓增加所帶來的電弧功率提高主要用於熔寬增加和弧柱的熱量散失,電弧對熔池作用力因熔寬增加而分散了,故熔深和增高略有減小。
    由此可見,電弧焊接時,電流是決定熔深的主要因素,而電壓則是影響熔寬的主要因素。必須要注意的是,為了保證電弧過程的穩定性,這兩個參數都有一定的範圍,並且是相互制約的。電流的範圍將由焊絲或鎢棒直徑確定,而一定的電流要有足夠的弧長,即要有一定的電弧電壓,才能穩定電弧和有穩定的熔滴過渡過程。電壓過高會造成氣孔,這是不允許的。電流一定時,電壓允許範圍一般是不大的。另一方面,由於測量上的困難,通常所指電弧電壓包括焊絲伸出長度電阻壓降。即使是電弧工作在電弧靜特性的平直部分,電流增加時,電弧電壓也是要取大一些的。因此,實際電弧電壓總是隨焊接電流而確定的。
    焊速對熔深和熔寬均有明顯影響,焊速較小時(例如單絲埋弧焊焊速小於)熔深隨焊速增加略有增加,熔寬減小。但焊速達到一定數值以後,熔深和熔寬都隨焊速增大而明顯減小 ,焊速的這種影響也可以從電弧的熱和力作用兩方面來加以解釋。
    ⑴焊速較小時,電弧力的作用方向幾乎是垂直向下的,隨著焊速增大,弧柱后傾有利熔池液體金屬在電弧力作用下向尾部流動,使熔池底部暴露,因而有利於熔深的增加。
    ⑵焊速增加時,從焊縫的熱輸入和熱傳導角度來看,焊縫的熔深和熔寬都要減小。
    以上兩方面因素綜合的結果,低焊速時前者起主導作用,熔深隨焊速增加而略有增加。當焊速超過一定值時,後者起主導作用,熔深就隨焊速增加而減小。熔寬及增高則總是隨焊速增加而減小的。
    從焊接生產率角度來考慮,焊速是愈快愈好,因此焊速減慢熔深降低的這一段區間是沒有實際意義的。當焊件熔深要求確定時,為提高焊速,就得進一步提高焊接電流和電弧電壓,即意味著電弧功率提高,因此,焊接電流和焊速的選取就要考慮綜合經濟效果。此外,下面還會看到,簡單的提高功率來提高焊速是有限制的。
    其他條件不變時,減小電極(焊絲)直徑不僅使電弧截面減小,電流和功率密度提高,而且減小了電弧斑點飄動範圍,因此熔深增加而熔寬減小。
    焊絲伸長對焊縫成形,特別是焊縫增高有很大影響。焊絲干伸長增加時,電阻熱增加使焊絲熔化加快,增高增加,熔合比減小,而熔深略有下降,焊絲直徑愈小或材料電阻率愈大時,這種影響愈明顯。對於結構鋼焊絲來講,直徑為5mm以上的粗焊絲,焊絲的干伸長在60mm-150mm範圍內變動時,實際上可忽略其影響。但焊絲直徑小於3mm時,焊絲干伸長波動範圍超過±(5~10)mm時,就可能對焊縫成形產生明顯影響。不鏽鋼焊絲的電阻率很大,這種影響就更大。因此,對細焊絲,特別是不鏽鋼熔化極電弧焊時,必須注意控制焊絲干伸長度和穩定。
    焊絲前傾時,電弧力對熔池液體金屬後排作用減弱,熔池底部液體金屬層增厚,阻礙了電弧對熔池底部母材的加熱,故熔深減小。同時,電弧對熔池前部未熔化母材預熱作用加強,因此熔寬增加,增高減小,前傾角度愈小,這一影響愈明顯。
    焊絲后傾時,情況與上述相反。
    工件傾斜 對焊縫成形可因焊接方向不同而有明顯不同。當進行上坡焊時,熔池液體金屬在重力和電弧力作用下流向熔池尾部,電弧能深入的加熱熔池底部的金屬,因而使熔深和增高都增加。同時,熔池前部加熱作用減弱,電弧斑點飄動範圍減小,熔寬減小。上坡角度愈大,影響也愈明顯。上坡角度時,焊縫就會因增高過大,兩側出現咬邊而明顯惡化,因此在自動電弧焊中,實際上總是盡量避免採用上坡焊方法的。
    下坡焊時情況與上述相反,即熔深和增高略有減少,而熔寬將略有增加。因此傾角的下坡焊可使焊縫表面成形得到改善,如果傾角過大,會導致未焊透和焊縫流溢等缺陷 。
   在其他條件相同時,坡口形狀不同也會影響焊縫成形。增加坡深度和寬度時,熔深略有增加,熔寬略有減少,增高和焊縫熔合比顯著減小,如圖。因此,開坡口通常是控制增高和高速焊縫的熔合比最好的方法。
    焊件的厚度和散熱條件也對焊縫成形產生一定的影響。當熔深<(0.7mm~0.8mm)時,板厚及其散熱情況的影響可以略去不計。當厚度較大時,熔深可因熔池底部散熱條件突變而發生明顯變化。
    電流種類(直流或交流)和極性不同時,熔池處於電弧的陽極或陰極,或交變著極性,熔池溫度及熔池形狀有明顯差別。
    ⑴鎢極氬弧焊時,直流正極性的熔深最大,直流反極性時熔深最小。交流介於兩者之間。
    ⑵熔化極電弧焊,直流反極性時熔深、熔寬均要比直流正極性大。如果採用交流電(例如埋弧焊)焊接時,則介於兩者之間。    

Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “決定焊縫成形的電弧能量參數