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汽车博览:焊缝成形的基本规律

2022-06-07
摘要:合适的焊缝成形是确定电弧焊工艺条件的重要依据。由于焊接熔池是在电弧的热和力作用下形成的,目前难以从理论上精确地推算各种工艺条件对熔池尺寸和焊缝成形的影响,因此下面将主要根据实践来讨论对接和角接焊缝成形的基本规律。

  【作 者】赵胜刚;董小红

  【前 言】

  合适的焊缝成形是确定电弧焊工艺条件的重要依据。由于焊接熔池是在电弧的热和力作用下形成的,目前难以从理论上精确地推算各种工艺条件对熔池尺寸和焊缝成形的影响,因此下面将主要根据实践来讨论对接和角接焊缝成形的基本规律。

  焊接电流(I)、电弧电压(U)和焊接速度(V)是决定焊缝成形的主要能量参数,生产中常把这三个参数定为自动电弧焊的规范参数。

  1、焊接电流

  其他条件不变时,增加焊接电流,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)。这是因为:

  (1)焊接电流增加时,电弧的热功率和电弧吹力都增加了,因此熔池体积和弧坑深度都随电流而增加。实践证明,在焊丝直径、保护条件、熔滴过渡形式确定后,正常的电弧焊条件下,焊缝厚度总是几乎跟焊接电流成正比的。

  (2)熔化极电弧焊中焊接电流增加时,焊丝熔化量也增加,因此焊缝余高也随之增加。钨极氩弧焊时,则无此影响。

  (3)电流增加时,一方面是电弧截面略有增加,成为导致焊缝宽度增加的因素;另一方面是电弧电压不变时,弧长略有缩短,电弧挺度增加和潜入熔池,使电弧摆动范围缩小,成为导致焊缝宽度减小的因素。因此,实际焊缝宽度几乎保持不变。

  2、电弧电压

  在其他条件不变时,电弧电压增大,焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有减小。这是因为电弧电压的增加就意味着电弧长度的增加,使电弧摆动范围扩大,焊件被加热面积增大,导致焊缝宽度增加。然而电弧长度增加以后,电弧电压增加所带来的电弧功率提高主要用于焊缝宽度增加和弧柱的热量散失,电弧对熔池作用力因焊缝宽度增加而分散了,故焊缝厚度和余高略有减小。

  由此可见,电弧焊接时,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。须要注意的是,为了保证电弧过程的稳定性,这两个参数都有一定的范围,并且是相互制约的。电流的范围将由焊丝或钨棒直径确定,而一定的电流要有足够的弧长,即要有一定的电弧电压,才能稳定电弧和有稳定的熔滴过渡过程。电压过高会造成气孔也是不允许的。

  【焊缝成形缺陷及其原因】

  电弧焊焊缝的成形缺陷主要是指未焊透、焊穿、咬边及满溢。此外气孔、裂纹、夹渣等焊缝缺陷也跟成形有关,但主要将受冶金因素影响,这里不作进一步讨论了。造成这些成形缺陷的主要原因是坡口准备或焊接规范选择不当,因此一般均可通过调整焊接条件加以克服。

  1、未焊透是焊接时接头根部未完全熔透的现象,对于对接焊缝也指焊缝厚度未达到设计要求的现象,或者在多层焊时每层焊缝熔化区彼此未相接。其原因主要是由于焊接坡口钝边过大,坡口角度太小,装配间隙太小,焊接电流过小,焊接速度太快,或电弧电压偏高,以及焊丝(电极)位置未对准坡口中心,使电孤热量偏于焊件一侧。层间或母材边缘的铁锈、高熔点氧化物以及油污也是形成未焊透的一个原因。

  2、焊穿的一般原因是:焊接电流过大,焊接速度过慢,坡口间隙过大。在单面焊双面成形电弧焊时,背部衬垫贴得不紧密也是重要原因。

  3、咬边的主要原因是焊接电流过大和焊接速度过快,这时,电弧对熔池液体金属的后排作用很强,弧坑很深,又没有足够的液体金属来填满弧坑两侧,因此形成咬边。此外,电压过大,焊丝位置不正确也会造成咬边。

  4、满溢是由于填充金属量过多而引起的,焊丝伸出长度和焊接电流过大,坡口过小,焊接速度太低,电压过小都会造成满溢,焊丝未对准坡口有时也会造成满溢。

  以下是正文:

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