焊接工藝參數對焊縫質量的影響

魏國慶

摘 要：焊接過程中不可避免地會產生一定的焊接應力和變形，同時往往會在焊縫中存在著一定數量的焊接缺陷。這些缺陷和應力往往會引起產品結構的破壞而發生事故。本文主要闡述了焊接工藝參數對焊縫質量的影響以及在焊接過程中如何根據產品性能和需要來調整焊接工藝參數，保證產品質量。

關鍵詞：焊接工藝參數；焊接電流；電弧電壓；焊接速度

中圖分類號：TG457 文獻標識碼：A

焊接時，為保證焊接質量而選定的諸物理量的總稱叫做焊接工藝參數，例如：焊接電流、電弧電壓、焊接速度等。合理的焊接工藝參數是焊縫質量的保證。

1 焊接電流對焊縫質量的影響

焊接電流，是指焊接時流經焊條、焊絲的回路電流。它是焊接的重要參數，對焊接質量和成型有極大影響。

1.1 焊接電流過小，則不易起弧、易息弧、電弧不穩定、熔深不足，焊道窄余高大，容易造成未焊透、夾渣、焊瘤和冷裂紋等問題。

1.2 焊接電流過大，則焊縫熔深大，焊道寬余高大，容易造成燒穿、咬邊、夾鎢、氣孔、熱裂紋等缺陷，且增加了金屬飛濺導致浪費，還會導致焊縫及熱影響區金屬晶粒粗大（熱脆化），影響物理性能。

1.3 為保證焊接效率，一般情況下，在保證焊接質量的前提下盡可能采用較大電流。

1.4 一般情況下，采用較細的焊條，應選擇較小的焊接電流；采用直徑較粗的焊條，應選擇較大的焊接電流，以供給熔化焊條所需之熱量。

1.5 特殊情況下，為了獲得合理的焊接電流，焊接前必須做焊接工藝評定。焊接電流的確定，應結合焊接的類型、母材性質、焊條焊絲牌號、電壓、焊速等因素綜合確定，最好經過工藝試驗。焊接結構的焊縫尺寸不符合要求時，將直接影響焊接接頭的質量：尺寸過小的焊縫，使焊接接頭強度降低；尺寸過大的焊縫，不僅浪費焊接材料，還會增加焊件的變形；塌陷量過大的焊縫使接頭強度降低；余高過大的焊縫，造成應力集中，減弱結構的工作性能。

2 電弧電壓對焊縫質量的影響

電弧電壓指電弧部的電壓，與電弧長大致成比例地增加，一般電壓表所示電壓值包括電弧電壓及焊絲伸出部，焊接電纜部的電壓下降值。

2.1 電弧長短決定了電弧電壓的高低，電弧長則電弧電壓高，電弧短，則電弧電壓低。電弧長短對焊縫的質量有較大的影響，一般是電弧長度超過焊條的直徑時稱長弧，小于焊條的直徑時稱為短弧，用長弧焊接時，電弧燃燒不穩定，所獲得焊縫質量差，焊縫表面魚鱗紋不均勻。因此，施焊時一般都采用短弧焊接.

2.2 電弧電壓太大，熔池較深，容易產生裂紋。但是焊波較為平整，美觀。

電弧電壓太小，會造成焊縫未融合，和未焊透等缺陷。

2.3 為了獲得合理的電弧電壓，焊接前必須做焊接工藝評定。

3 焊接速度對焊縫質量的影響

焊接速度，即單位時間內完成的單道焊縫長度。

3.1 一般情況下，其他條件不變，焊接速度過快，熔化溫度不夠，容易造成未熔合、夾渣、焊縫成型不良等缺陷。

3.2 一般情況下，其他條件不變，焊接速度過慢，在母材單位面積停留時間就長，熱影響區寬度增加，會造成焊接接頭晶粒粗大，力學性能降低。尤其是焊接薄板時，過慢的焊接速度會造成燒穿現象。

3.3 當然，從焊接生產率考慮，焊接速度越快越好。根據產品性能考慮，為了得到良好的焊接接頭，需要把焊接電流、電弧電壓和焊接速度三因素綜合考慮。

3.4 為了獲得合理的焊接電流，焊接前必須做焊接工藝評定。

4 其它工藝參數對焊縫質量的影響

除了焊接電流、電弧電壓、焊接速度參數外，還有一些其他參數對焊縫成形也有一定的影響。

4.1 焊條（焊絲）直徑。當其它條件不變時，減小焊條（焊絲）直徑使得電弧截面減小，而且還將減小電弧的擺動范圍，導致焊縫厚度和焊縫寬度減小；反之，亦然。

4.2 焊絲干伸長。焊絲干伸長，是指焊絲端頭至導電嘴端頭的距離。這段焊絲在焊接時會產生電阻熱，焊絲的熔化速度由電弧和電阻熱共同決定。焊絲熔化速度與焊絲干伸長成正比，即干伸長越長，焊絲熔化速度越快。為保證焊道成形良好，不同直徑的焊絲須選擇合適的伸出長度（干伸長）。

4.3 坡口尺寸。當其它條件不變時，改變坡口尺寸，也會影響焊縫的成形。如果增加坡口深度或坡口寬度時，焊縫厚度將略有增加，焊縫寬度將略有減少，而余高將顯著增加。為了保證焊材能夠接近接頭根部，并能在多層焊時側邊熔合良好，如果減小坡口角度， 必須增大根部間隙。注意，前者減小，可用較少的填充金屬量；而后者增大，卻增加填充金屬量，須綜合考慮。研究發現：板厚δ<20mm時，采用大坡口角度、小根部間隙；δ>20mm宜采用小坡口角度、大根部間隙的坡口形式才算比較經濟的。

4.4 保護氣體成份。氣體保護焊時，保護氣體的成份以及與此密切相關的熔滴過渡形式對焊縫形狀有顯著的影響。二氧化碳氣體保護焊的氣體流量與焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長度及噴嘴直徑等有關。氣體流量應隨焊接電流的增大、焊接速度和焊絲伸出長度的增加而加大。一般二氧化碳氣體流量的范圍為8～25L/min。一般經驗是：氣體流量為焊絲直徑的十倍，即Φ1.2mm焊絲選擇12L/ min的氣體流量；當采用大電流快速焊接，或室外焊接及仰焊時，應適當提高氣體流量。如果二氧化碳氣體流量太大，由于氣體在高溫下的氧化作用，會加劇合金元素的燒損，減弱硅、錳元素的脫氧還原作用，在焊縫表面出現較多的二氧化硅和氧化錳的渣層，使焊縫容易產生氣孔等缺陷；如果二氧化碳氣體流量太小，會對熔池和熔滴的保護效果不好，也容易使焊縫產生氣孔等缺陷。

4.5 母材的化學成份。 焊接前，必須考慮母材的可焊性。可焊性一般可以估算碳當量，碳影響焊接熱影響區淬硬性的程度，是產生冷裂紋及脆化的因素。從焊絲上考慮就要選擇和母材化學成份相似的焊材，特別要注意焊材上每種化學成份的比例，焊接前一般都要進行焊接工藝評定。

結語

選擇合適的焊接工藝參數，對提高焊接質量和提高生產效率是十分重要的。雖然焊接缺陷是不可避免的，但如果采用了合理的焊接工藝參數，可以減少焊接缺陷的發生，提高焊接質量。不同的焊接方法和焊接條件需要采取不同的焊接工藝參數。所以在生產過程中，工藝技術人員必須根據實際工況調整出合理的焊接工藝參數。

參考文獻

[1]張文鉞.焊接冶金學[M].北京：機械工業出版社，1993.