工艺参数的选择

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第133页（3561字）

1．保护气体

熔化极气体保护焊采用的气体以氩气为主。但采用纯氩气时会产生以下问题：

(1)易导致指状熔深。

(2)焊接低碳钢及低合金钢时，液态金属的黏度高、表面张力大，易导致气孔、咬边等缺陷。

(3)焊接低碳钢、低合金钢时，电弧阴极斑点不稳定，易于导致熔深及焊缝成形不均匀。

因此，熔化极氩弧焊一般不使用纯氩气体进行焊接，通常根据所焊接的材料采用适当比例的富氩混合气体。表1－4－9给出了焊接时常用的几种混合气体及其工艺特点及应用范围。

表1－4－9 常用富氩混合气体的特点及应用范围^{［4］［5］}

注：①表中的气体混合比为参考数据，焊接时可视具体的工艺要求进行调整。

②焊接低碳钢、低合金钢及不锈钢时，不必采用高纯Ar，可用粗Ar(一般含有2%O₂+0．2%N₂)与O₂或CO₂配合即可。

③焊接钛、锆及镍时，应采用高纯Ar。

2．焊丝

(1)焊丝的种类及成分熔化极氩弧焊时一般采用与母材成分相近的焊丝。有时为了改善焊接性、提高接头强度，需要采用与母材成分不同的焊丝。表1－4－10给出了各种铝合金通常选用的焊丝。表1－4－11给出了常用铝合金焊丝的成分。表1－4－12给出了各种不锈钢通常选用的焊丝。

表1－4－10 铝合金焊丝的选用^［6］

表1－4－11 常用铝合金焊丝的成分^［7］

表1－4－12 常用不锈钢通常选用的焊丝^［6］

(2)焊丝直径 焊丝直径根据工件的厚度、施焊位置来选择，薄板焊接及空间位置的焊接通常采用细丝(直径≤1．6mm)，平焊位置的中等厚度板及大厚度板焊接通常采用粗丝。表1－4－13给出了直径为0．8～2．0mm的焊丝的适用范围。在平焊位置焊接大厚度板时，最好采用直径为3．2～5．6mm的焊丝，利用该范围内的焊丝时焊接电流可用到500～100A，这种粗丝大电流焊的优点是，熔透能力大、焊道层数少、焊接生产率高、焊接变形小。

表1－4－13 焊丝直径的选择^［8］

3．过渡形式

薄板(2mm以下铝材、3mm以下的不锈钢)或全位置焊接通常选用脉冲喷射过渡或短路过渡进行焊接，而厚板通常选用喷射过渡或亚射流过渡(后者仅适用于铝及铝合金)进行焊接。

4．焊接电流

熔化极氩弧焊通常采用直流反接。其优点是，过渡稳定，熔透能力大且阴极雾化效应大。

焊接电流是最重要的焊接工艺参数。实际焊接过程中，应根据工件厚度、焊接方法、焊丝直径、焊接位置来选择焊接电流。利用等速送丝式焊机焊接时，焊接电流是通过送丝速度来调节的。表1－4－14给出了低碳钢熔化极氩弧焊所用的典型焊接电流范围。

表1－4－14 低碳钢熔化极氩弧焊的典型焊接电流范围^［8］

5．电弧电压

电弧电压主要影响熔宽，对熔深的影响很小。电弧电压应根据电流的大小、保护气体的成分、被焊材料的种类、熔滴过渡方式等进行选择。表1－4－15列出了不同保护气氛下的电弧电压。

表1－4－15 利用不同保护气体焊接时的电弧电压^［1］

注：焊丝直径为1．6mm。

6．焊接速度

焊接速度是重要焊接工艺参数之一。焊接速度要与焊接电流适当配合才能得到良好的焊缝成形。在热输入不变的条件下，焊接速度过大，熔宽、熔深减小，甚至产生咬边、未熔合、未焊透等缺陷。如果焊接速度过慢。不但直接影响了生产率，而且还可能导致烧穿、焊接变形过大等缺陷。

自动熔化极氩弧焊的焊接速度一般为25～150m／h；半自动熔化极氩弧焊的焊接速度一般为5～60m／h。

7．焊丝干伸长度

焊丝的干伸长度影响焊丝的预热，因此对焊接过程及焊缝质量具有显着影响。其他条件不变而干伸长度过长时，等熔化曲线左移，焊接电流减小，易导致未焊透、未熔合等缺陷；干伸长度过短时，易导致喷嘴堵塞及烧损。

干伸长度一般根据焊接电流的大小、焊丝直径及焊丝电阻率来选择，表1－4－16给出了几种焊丝的推荐值。

表1－4－16 焊丝干伸长度的推荐值^［8］

8．气体流量

保护气体的流量一般根据电流的大小、喷嘴孔径及接头形式来选择。对于一定直径的喷嘴，有一最佳的流量范围，流量过大，易产生紊流；流量过小，气流的挺度差，保护效

果均不好。气体流量最佳范围通常需要利用实验来确定，保护效果可通过焊缝表面的颜色来判断，如表1－4－17所示。

表1－4－17 保护效果与焊缝表面颜色间的关系^［5］

某些情况下，例如利用大电流、粗焊丝焊接铝及铝合金时，需要采用双层保护气流，图1－4－3为双层保护气流喷嘴示意图。两层保护气流可采用不同成分的保护气体，内外层气体的流量最好控制在1∶1至1∶2。

图1－4－3 双层保护气流喷嘴示意图^［1］

9．喷嘴至工件的距离

喷嘴高度应根据电流的大小选择，如表1－4－18所示。该距离过大时，保护效果变差；过小时，飞溅颗粒易堵塞喷嘴、且阻挡焊工的视线。

表1－4－18 喷嘴高度推荐值^［2］

10．焊丝位置

焊丝与工件间的夹角角度影响焊接热输入，从而影响熔深及熔宽。焊丝与工件的夹角有如下几个：

(I)行走角 在焊丝轴线与焊缝轴线所确定的平面内，焊丝轴线与焊缝轴线之垂线之间的夹角叫行走角。

(2)工作角 焊丝轴线与工件法线之间的夹角叫工作角。

根据焊枪的移动方向，熔化极气体保护焊可分为左焊法和右焊法两种。焊枪从右向左移动，电弧指向待焊部分的操作方法称为左焊法。焊枪从左向右移动，电弧指向已焊部分的操作方法称为右焊法。如图1－4－4所示。左焊法时熔深较浅、熔宽较大、余高较小，焊缝成形好，而右焊法时焊缝深而窄、焊缝成形不良。因此一般情况下采用左焊法。用左焊法进行平焊位置的焊接时，行走角一般保持在5°～20°。

图1－4－4 焊丝相对于工件的角度和位置对焊缝成形的影响^［8］

(a)与(b)左焊法 (c)右焊法