焊接工藝參數對熱輸入與焊接質量的影響

劉召平

湖南省工業設備安裝有限公司（410000）

焊接工藝參數對熱輸入與焊接質量的影響

劉召平

湖南省工業設備安裝有限公司（410000）

根據作者多年的學習和實踐經驗，以不銹鋼焊接為例，分析主要工藝參數對熱輸入和焊接質量的影響，分別從焊接的電流、電壓、速度、鎢極直徑、噴嘴直徑等幾個方面進行詳細探討。研究成果對焊接工藝對于焊件質量的影響研究具有一定參考意義。

焊接工藝；參數；熱輸入；焊件質量

焊接工藝作為焊接的重要內容，對焊接質量的提高具有重要的意義。傳統焊接過程中工人只是實施焊接，并未對焊接工藝進行全面挖掘，沒有在焊接工藝要求上把握好焊接參數，沒有對焊接參數進行合理分析和設置，這在很大程度上影響了焊接質量。合理把握焊接工藝參數，正確處理焊接工藝參數對焊接穩定性、稀釋率、焊道形狀等的影響已經成為焊接工作的關鍵。

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熱輸入及焊接質量的關鍵因素。常規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定性較高，焊接質量較高，可以應用在重要的焊接結構或厚板鋼結構上。而交流電流焊接接縫效果較好，焊接經濟效益較高，多用于一般結構焊接。在高精度、高質量焊接過程中可以適當選取脈沖焊機。脈沖焊機可以通過調節裝置控制系統熱輸入量，降低過大熱輸入量對焊接區域的影響，從本質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的燒穿現象,減小了焊接熱影響區域，對焊接質量的改善具有重要意義。

2 焊接電流數值的影響分析

焊接電流數值可以直接影響鎢極氬弧焊質量。合理的焊接電流數值可以明顯提升鎢極氬弧焊效益，提高勞動生產率，已經成為新時期焊接工藝參數設置的重要內容。焊接電流選取的過程中要對焊接環境和焊接質量進行合理分析，在焊接需求基礎上合理設置電流數值，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、接頭形式等。

焊接工藝中電流過大或過小都會造成使焊接質量受到影響，導致焊接效果大打折扣。當焊接電流過大時很容易出現熱量較高引起的燒穿現象，電流達到一定程度時焊接過程中還容易出現由過大電流產生的飛濺和煙霧等現象,導致焊頭局部通紅。這種狀況非常容易造成涂層失效或涂層崩落，嚴重時甚至造成焊接變形，出現咬合、焊瘤等缺陷。當焊接電流過小時焊接效果根本無法達到要求，接頭很容易出現由焊接不良造成的開裂現象。與此同時，焊接電流過小還導致焊接效益大打折扣，造成焊接時間增長，生產效率嚴重降低。因此，在焊接的過程中要對焊接參數進行合理控制,要保證焊接質量，在焊接效果要求下盡量選取較大的電流，尤其是在焊接環境溫度較低時。

電流數值試驗中，點焊時采用DZ-63單相整流式直流點焊機點焊，并用MM-315型焊接電流監測儀監測點焊過程中焊接電流、焊接時間等。檢驗結果顯示焊接電流在9.5 kA左右焊接抗剪力、熔透率達到最大，分別為5 838 N、86.4%，此時焊接效果最好。

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系，焊接過程中兩者具有相似的性質。焊接中的電解電壓在很大程度上受到電弧長度的影響，兩者之間呈線性關系,即弧長增長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，當達到一定程度后，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，氣體保護效果明顯下降,很容易使焊接質量受到影響。電弧焊接電壓過高時電弧中電流值穩定性降低，此時很容易產生電弧燃燒不穩定現象,導致電弧飛濺，造成焊接出現咬邊、氣孔等問題，使焊接工藝受到影響;電弧焊接電壓過低時焊接電流值穩定性降低，此時很容易產生焊接不穩定現象，導致焊接中產生焊瘤、碰鎢等問題。因此，在焊接的過程中操作工人要對弧長進行合理控制，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速度直接影響焊接效果，焊接速度過快或過慢都可能導致焊縫焊接效率受到限制，造成焊接質量問題。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，當速度較高時很容易導致焊件變形，使焊接效果達到質量要求。

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致焊接熱輸入發生變化。

鎢極直徑較大時很容易導致電弧穩定性降低，造成電弧漂浮，而鎢極直徑較小時會導致鎢極材料熱量明顯上升，造成鎢極融化、揮發。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內容，防止出現鎢極溫度升高、燒損現象。

表1 鎢極尖端直徑和尖端角度對應電流范圍表

鎢極的端部形狀也會在一定程度上影響焊接效果。鎢極不同的尖端尺寸可以產生不同的作用,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格依照鎢極尖端尺寸對應電流范圍對尺寸數據進行選取，具體數據見表1。要最大限度降低尖端尺寸與電流的沖突，減小尖端損耗。

相關資料顯示:在小電流焊接情況下可以適當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行電流范圍中正常工作，從根本上改善焊接的穩定性，降低鎢極直徑和端部形狀對焊接的影響。

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，其主要表現在氬氣流量較高時焊接過程中氣體流速較大，很容易形成紊流，造成保護效果大打折扣；氬氣流量較低時焊接過程中氣體流速較小,挺度差，周圍空氣排除質量較低，保護效果欠佳。因此流量氬氣選取的過程中要依照焊接需求進行合理控制，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效果，是造成焊接質量受到限制的重要因素。資料表明:噴嘴直徑過小時很容易造成保護范圍縮減,氣流速度上升，金屬氧化;噴嘴直徑過大時很容易造成氣流速度降低，挺度減小，導致氬氣保護效果受到限制。因此，噴嘴孔徑選取要依照保護氣狀況確定，從而保證焊接效益的最大化，實現焊接質量的全面提升，具體內容見表2。

表2 噴嘴孔徑與保護氣流量選用指標

8 總結

焊接工藝參數是指在焊接工作時為保證焊接質量而確定的物理量，選擇合適的焊接工藝參數對提高焊接質量具有重要作用。在焊接過程中人員要對焊接工藝參數進行合理設置，依照焊接需求對參數進行選擇，實現焊接質量的全面提升。

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