焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

魏國(guó)慶

（中鋼集團(tuán)邢臺(tái)軋輥設(shè)備制造有限責(zé)任公司，河北 邢臺(tái) 054000）

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

1 焊接電流對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

焊接電流，是指焊接時(shí)流經(jīng)焊條、焊絲的回路電流。它是焊接的重要參數(shù)，對(duì)焊接質(zhì)量和成型有極大影響。

1.1 焊接電流過(guò)小，則不易起弧、易息弧、電弧不穩(wěn)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(wèn)題。

1.2 焊接電流過(guò)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(dǎo)致浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)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(zhì)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(xì)的焊條，應(yīng)選擇較小的焊接電流；采用直徑較粗的焊條，應(yīng)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(píng)定。焊接電流的確定，應(yīng)結(jié)合焊接的類(lèi)型、母材性質(zhì)、焊條焊絲牌號(hào)、電壓、焊速等因素綜合確定，最好經(jīng)過(guò)工藝試驗(yàn)。焊接結(jié)構(gòu)的焊縫尺寸不符合要求時(shí)，將直接影響焊接接頭的質(zhì)量：尺寸過(guò)小的焊縫，使焊接接頭強(qiáng)度降低；尺寸過(guò)大的焊縫，不僅浪費(fèi)焊接材料，還會(huì)增加焊件的變形；塌陷量過(guò)大的焊縫使接頭強(qiáng)度降低；余高過(guò)大的焊縫，造成應(yīng)力集中，減弱結(jié)構(gòu)的工作性能。

2 電弧電壓對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

電弧電壓指電弧部的電壓，與電弧長(zhǎng)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(zhǎng)短決定了電弧電壓的高低，電弧長(zhǎng)則電弧電壓高，電弧短，則電弧電壓低。電弧長(zhǎng)短對(duì)焊縫的質(zhì)量有較大的影響，一般是電弧長(zhǎng)度超過(guò)焊條的直徑時(shí)稱(chēng)長(zhǎng)弧，小于焊條的直徑時(shí)稱(chēng)為短弧，用長(zhǎng)弧焊接時(shí)，電弧燃燒不穩(wěn)定，所獲得焊縫質(zhì)量差，焊縫表面魚(yú)鱗紋不均勻。因此，施焊時(shí)一般都采用短弧焊接.

2.2 電弧電壓太大，熔池較深，容易產(chǎn)生裂紋。但是焊波較為平整，美觀。電弧電壓太小，會(huì)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(píng)定。

3 焊接速度對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

焊接速度，即單位時(shí)間內(nèi)完成的單道焊縫長(zhǎng)度。

3.1 一般情況下，其他條件不變，焊接速度過(guò)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(guò)慢，在母材單位面積停留時(shí)間就長(zhǎng)，熱影響區(qū)寬度增加，會(huì)造成焊接接頭晶粒粗大，力學(xué)性能降低。尤其是焊接薄板時(shí)，過(guò)慢的焊接速度會(huì)造成燒穿現(xiàn)象。

3.3 當(dāng)然，從焊接生產(chǎn)率考慮，焊接速度越快越好。根據(jù)產(chǎn)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(píng)定。

4 其它工藝參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

除了焊接電流、電弧電壓、焊接速度參數(shù)外，還有一些其他參數(shù)對(duì)焊縫成形也有一定的影響。

4.1 焊條（焊絲）直徑。當(dāng)其它條件不變時(shí)，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(dòng)范圍，導(dǎo)致焊縫厚度和焊縫寬度減??；反之，亦然。

4.2 焊絲干伸長(zhǎng)。焊絲干伸長(zhǎng)，是指焊絲端頭至導(dǎo)電嘴端頭的距離。這段焊絲在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)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(zhǎng)成正比，即干伸長(zhǎng)越長(zhǎng)，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(zhǎng)度（干伸長(zhǎng)）。

4.3 坡口尺寸。當(dāng)其它條件不變時(shí)，改變坡口尺寸，也會(huì)影響焊縫的成形。如果增加坡口深度或坡口寬度時(shí)，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(shí)側(cè)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(fā)現(xiàn)：板厚δ＜20mm時(shí)，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(jīng)濟(jì)的。

4.4 保護(hù)氣體成份。氣體保護(hù)焊時(shí)，保護(hù)氣體的成份以及與此密切相關(guān)的熔滴過(guò)渡形式對(duì)焊縫形狀有顯著的影響。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的氣體流量與焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長(zhǎng)度及噴嘴直徑等有關(guān)。氣體流量應(yīng)隨焊接電流的增大、焊接速度和焊絲伸出長(zhǎng)度的增加而加大。一般二氧化碳?xì)怏w流量的范圍為8～25L/min。一般經(jīng)驗(yàn)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(dāng)采用大電流快速焊接，或室外焊接及仰焊時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高氣體流量。如果二氧化碳?xì)怏w流量太大，由于氣體在高溫下的氧化作用，會(huì)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(xiàn)較多的二氧化硅和氧化錳的渣層，使焊縫容易產(chǎn)生氣孔等缺陷；如果二氧化碳?xì)怏w流量太小，會(huì)對(duì)熔池和熔滴的保護(hù)效果不好，也容易使焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷。

4.5 母材的化學(xué)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(dāng)量，碳影響焊接熱影響區(qū)淬硬性的程度，是產(chǎn)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(xué)成份相似的焊材，特別要注意焊材上每種化學(xué)成份的比例，焊接前一般都要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

結(jié)語(yǔ)

選擇合適的焊接工藝參數(shù)，對(duì)提高焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)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(shù)，可以減少焊接缺陷的發(fā)生，提高焊接質(zhì)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(shù)。所以在生產(chǎn)過(guò)程中，工藝技術(shù)人員必須根據(jù)實(shí)際工況調(diào)整出合理的焊接工藝參數(shù)。

[1]張文鉞.焊接冶金學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.