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1、75 焊接参数 影响GMAW法焊缝熔深、焊道几何形状和焊接质量的焊接参数如下： t)焊接电流(送丝速度)。 2)极性。 3)电弧电压(弧长)。 4)焊接速度。 5)焊丝伸出长度。 6)焊丝倾角。 7)焊接接头位置。 8)焊丝直径。9)保护气体成分和流量。对于这些焊接参数的影响与控制的目的是为了获得质量良好的焊缝。这些焊接参数并不是完全独立的，改变某一个焊接参数就要求同时改变另一个或另一些焊接参数，以便获得所要求的结果。选择最佳的焊接参数需要较高的技能和丰富的经验。最佳焊接参数受下列因素影响：母材成分；焊丝成分；焊接位置；质量要求。因此对于每一种情况，为获得最佳结果，焊接参数的搭配可能有几种方案
2、，而不是唯一的一种。1焊接电流当所有其他参数保持恒定时，焊接电流与送丝速度或熔化速度以非线性关系变化。当送丝速度增加时，焊接电流也随之增大。碳钢焊丝的焊接电流与送丝速度之间的关系示于图7-27。对每一种直径的焊丝，在低电流时的曲线接近于线性。可是在高电流时，特别是细焊丝时，曲线变为非线性。随着焊接电流的增大，熔化速度以更高的速度增加。这种非线性关系将继续增大。这是由于焊丝伸出长度的电阻热引起的。该曲线基本上符合公式(7-3)。如图7-27、图7-28、图7-29和图7-30所示那样，当焊丝直径增加时(保持相同的送丝速度)，要求更高的焊接电流。送丝速度与焊接电流的关系还受焊丝化学成分的影响。这一
3、影响关系通过比较图7-27、图7-28、7-29和图7-30可以看出来。这些图分别为碳钢、铝、不锈钢和铜焊丝的曲线图。曲线的不同位置的斜率是由于金属熔点和电阻的不问此外还与焊丝伸出长度有关。 当所有其他参数保持恒定，焊接电流(送丝速度)增加将引起如下的变化：1)增加焊缝的熔深和熔宽。2)提高熔敷率。3)增大焊道的尺寸。另外，脉冲喷射过渡焊是GMAW工艺的的一种形式。这时脉冲电流的平均值可以在小于或等于连续直流焊的临界电流值以下得到射流过渡的特点。减小脉冲平均电流，则电弧力和焊丝熔敷率也减小，所以可用于全位置焊和薄板焊接。同样还可以用较粗的焊丝，在低电流下获得稳定的脉冲喷射过渡，从而有利于降低成
4、本。2极性极性的概念是用来描述焊枪与直流电源输出端子的电气连接方式。当焊枪接正极端子时表示为直流电极正(DCEP)，称为反接。相反，当焊枪接负极端子时表示为直流电极负(DCEN)，称为正接o GNAW法大多采用DCEP。这种极性时电弧稳定，熔滴过渡平稳，飞溅较小，焊缝成形较好和在较宽的电流范围内熔深较大。DCEN是很少采用的。因为不采取特殊的措施就不可能实现轴向喷射过渡。DCEN焊丝的熔敷率很高，但因熔滴过渡呈不稳定的大滴过渡形式，实际上难以采用，为此焊钢时向氩气保护气体中加入氧气超过5%(要求向焊丝中加入脱氧元素补偿氧化烧损)或者使用含有电离剂的焊丝(增加了焊丝的成本)来改善熔滴过渡。在这两
5、种情况下，熔效率下降，而失去了改变极性的优越性，然而，DCEN已在表面工程上得到一些应用。在GNAW工艺中试图使用交流电实际上总是不成功的。电流的周期变化使其在交上过零时电弧熄灭和造成电弧不稳。尽管对焊丝进行处理后可以有一定改善，但却提高了成本。图7-27 碳钢焊丝焊接电流与送丝速度的关系曲线图7-27 铝焊丝焊接电流与送丝速度的关系曲线图7-27 不锈钢焊丝焊接电流与送丝速度的关系曲线图7-27 铜焊丝焊接电流与送丝速度的关系曲线3电弧电压(弧长)电弧电压和弧长是常常被相互替代的两个术语。需要指出的是，尽管这两个术语相关，却是不同的。对于GMAW，弧长的选择范围很窄，必须小心地控制。例如在M
6、IG焊喷射过渡工艺中，如果弧长太短，就会造成瞬时短路。这将对气体保护效果有影响。由于空气卷入而易生成气孔或吸收氮而使焊缝金属硬化。如果电弧过长易发生飘移，从而影响熔深与焊道的均匀性和气体的保护效果。在CO2潜弧焊时，当弧长过长难以下潜，而引起电弧对焊丝端头熔滴的排斥，并产生飞溅。如果弧长过短，焊丝端部与熔池短路而引起不稳定，引起较大的飞溅和不良的焊缝成形。 弧长是一个独立的焊接参数，而电弧电压却不同，电弧电压不但与弧长有关而且还与焊丝成分、焊丝直径、保护气体和焊接技术有关。此外，电弧电压是在电源的输出端子上测量的，所以它还包括焊接电缆长度和焊丝伸出长度的电压降。当其他参数保持不变时，电弧电压与
7、弧长呈正比关系。尽管弧长应加以控制但是电弧电压却是一个较易测量的焊接参数。因此在实际焊接生产中一般都要求给出电弧电压值。电弧电压的给定值决定于焊丝材料、保护气体和熔滴过渡形式等，典型的参效值列于表7-8。在确定电弧电压之前，必须通过实验进行选择，以便得到最适应的焊缝性能和焊造成形。在电流一定的情况下，当电弧电压增加时焊道宽而平坦，电压过高时，将会产生气孔、飞溅和咬边当电弧电压降低时，将会使焊道变成窄而高和熔深减小，电压过低时产生焊丝插桩现象。表7-8 各种金属GMAW焊典型电弧电压4焊接速度焊接连度是指电弧沿焊接接头运动的线速度。其他条件不变时，中等焊接速度时熔深最大。焊接速度降低时，则单位长
8、度焊缝上的熔敷金属星增加。在很慢的焊接速度时，焊接电弧冲击熔池，而不是母材。这样会降低有效熔深。焊道也将加宽。 相反，焊接速度提高时，在单位长度焊焊缝上尽管电弧传给母材的热量减少，但是由于电弧能排斥熔池金属和直接作用于熔池底部的母材上，使其受热增加。但是，当进一步提高焊速，使在单位长度焊缝上向母材过渡的热能减少。再提高焊接速度就产生咬边倾向。其原因是高速焊接时熔化金属不足以填充电弧所熔化的路径和熔池金属在表面张力的作用下而向焊缝中心聚集的结果。当焊接速度更高时，还会产生驼峰焊道，这时因为液体金属熔池较长而发生失稳的结果。5.焊丝伸出长度焊丝伸出长度是指导电嘴端头到焊丝端头之间的距离，如图7-3
9、1所示。随着焊丝伸出长度的增加，焊丝的电阻也增大。电阻热引起焊丝的温度升高，同时也引起少许增大焊丝的熔化率。另一方面增大焊丝电阻，在焊丝伸出长度上将产生较大的电压降。这一现象传感到电源，就会通过降低电流加以补偿。于是焊丝熔化率也立即降低，使得电弧的物理长度变短。这样一来将获很窄而高的焊道。当焊丝伸出长度过大时，将使焊丝的指向性变差和焊道成形恶化。短路过渡时合适的焊丝伸出长度是6-13mm；其他熔滴过渡形式为13-25mm。图7-31 焊丝伸出长度说明图6焊枪角度就像所有的电弧焊方法一样，焊枪相对于焊接接头的方向影响着焊道的形状和熔深。这种影响比电弧电压或焊接速度的影响还要大。焊枪角度可用下述两
10、个方面来描述：焊丝轴线相对于焊接方向之间的角度(行走角)和焊丝轴线和相邻工作表面之间的角度(工作角)。当焊丝指向焊接表面的相反方向时，称为右焊法；当焊丝指向焊接方向时，称为左焊法。焊枪(焊丝)角度和它对焊道成形的影响示于表7-9。当其他焊接条件不变时焊丝从垂直变为左焊法时，熔深减小而焊道变为较宽和较平。在平焊位置采用右焊法时，熔池被电弧力吹向后方，因此电弧能直接作用在母材上，而获得较大熔深，焊道变为窄而凸起，电弧较稳定和飞溅较小。对于各种焊接位量，焊丝的倾角大多选在10。-15。范围内，这时可实现对熔池良好的控制和保护。对某些材料(如铝)多采用左焊法，该法可提供良好的清理作用，熔池在电弧力作用
11、下，熔化金属披吹向前方，促进了熔化金属对母材的润湿作用和减少氧化。另外在半自动焊时，采用左焊法容易观察到焊接接头位置，便于确定焊接方向。在焊接水平角焊缝时，焊丝轴线应与水平板面放置45。角(工作角)，如图7-32所示。图7-32 焊接角焊缝的工作角表7-9 焊枪倾角8焊丝尺寸对每一种成分和直径的焊丝都有一定的可用电流范围。GMAW工艺中所用的焊丝直径为0.4-5mm范围内。通常半自动焊多用0.4-1.6mm较细的焊丝，而自动焊常采用较粗焊丝，其直径为1.6-5mm。表7-10 不同直径焊丝的适用范围（注：表中括弧内的数字为临界电流）各种直径焊丝的适用电流范围如表7-10所示。可见,细丝使用的电
12、流较小，而粗丝使用的电流较大。41.0 mm以的细丝使用的电流范围较窄，主要采用短路过渡形式，而较粗焊丝使用的电流范围较宽。如1.0-1.6mm焊丝CO2焊的熔滴过渡形式可以采用短路过渡和潜弧状态下的喷射过渡。2mm 以上的粗丝CO2焊却基本采用潜弧状态下的射滴或射流过渡。MAG焊时1.0mm以下的细焊丝也是以短路过渡为主，较粗焊丝以射流过渡为主，其使用电流均大于临界电流。同时还可以采用脉冲MAG焊。因此，细丝不但可用于平焊，还可以用于全位置焊而粗丝只能用于平焊。在使用脉冲MAG焊时可以用较粗的焊丝进行全位置焊，如表7-11所示。表中还列出了各种直径焊丝适用的板厚范围和焊缝位置。细丝主要用于薄板和任意位置焊接，采用短路过渡和脉冲MAG焊。而粗丝多用于厚板，乎焊位置，以提高焊接熔敷率和增加熔深。表7-11 焊丝直径的选择9. 保护气体 各种保护气体的特性和它们对焊缝质量及电弧特性的影响将在本章材料部分进行详细讨论。