氬弧焊接工藝對焊接質(zhì)量影響研究

王東

摘? ? 要：隨著我國科學技術(shù)不斷發(fā)展，不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)得到了越來越多的應用。對這種材料的焊接往往是以氬弧焊為主。從焊接質(zhì)量與變形量，焊接時的傳熱過程而言，焊接速度、電弧焊接電壓及焊接電流等焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量有著直接的影響。所以，本文根據(jù)氬弧焊接工藝，分別介紹了焊接速度、電弧焊接電壓及焊接電流對焊接質(zhì)量有影響。

關(guān)鍵詞：氬弧焊;工藝參數(shù);焊接質(zhì)量;影響

1? 引言

隨著科技的進步，技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及材料需求的增加， 不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)件的應用越來越廣泛。它的結(jié)構(gòu)形式已從過去單一的型鋼組對模式發(fā)展到現(xiàn)在用鋼板組焊的輕型結(jié)構(gòu)[1]。不銹鋼材料的焊接主要是以氬弧焊為主。在焊接不銹鋼構(gòu)件的過程中，由于結(jié)構(gòu)的差異常常會出現(xiàn)焊接變形的情況。尤其是焊接輕薄型的構(gòu)件，焊接變形更為嚴重。焊接變形不但影響構(gòu)件外觀形狀、幾何尺寸和降低裝配質(zhì)量，而且還會降低結(jié)構(gòu)的承載能力，從而使構(gòu)件質(zhì)量達不到設計及使用的要求[2]。為矯正這些變形，常常需要花費大量人力物力，從而增加了生產(chǎn)的成本。因此，研究焊接工藝對焊接質(zhì)量的影響在理論與實踐方面都顯得極為重要。本文分別從焊接電流、焊接速度以及電弧電壓等三個方面介紹了氬弧焊接工藝對焊接質(zhì)量的影響，力求進一步提高氬弧焊接質(zhì)量。下面我們分別對這幾方面給焊接質(zhì)量所帶來的影響進行介紹。

2? 焊接電流對焊接質(zhì)量與熱輸入的影響

氬弧焊焊接開始，焊接操作者唯一調(diào)控的信息是焊接電流，焊接電流是氬弧焊關(guān)鍵工藝參數(shù);操作中，焊接操作者需對電弧電壓和焊接速度進行控制。焊接電流對焊接質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率的影響是致命的，焊接電流過大或過小都對焊接質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，因此，焊接電流的大小要通盤考慮焊件焊縫的空間位置、接頭形式和厚度等因素。如果電流大小合適，則接頭質(zhì)量與焊縫尺寸滿足要求，焊接保持平穩(wěn)。保持其他條件不變，當焊接電流增大也就是等于熱輸入量被增加，這時，雖然焊縫的余高與熔深均得以增加，焊接效率也相應地有所提高，但熔寬僅發(fā)生了細微變化，焊條根部易發(fā)生部分涂層失效并發(fā)紅或崩落的現(xiàn)象，導致燒穿、焊瘤、咬邊等焊接缺陷的出現(xiàn)[3]。另外，電流過大還造成焊縫夾鎢、鎢極燒損，焊件的變形機會增大，還會降低焊接接頭的韌性，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)受到影響，接頭熱影響區(qū)晶粒變大，直接使力學性能和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。焊接電流太小，則會使操作者引弧較困難甚至焊條會粘連在工件上，嚴重影響了焊接質(zhì)量，另外還會出現(xiàn)夾渣、氣孔、沒有焊透和不熔合等殘缺現(xiàn)象，同時還會造成電弧不穩(wěn)定，在質(zhì)量不能保證的同時也減小了生產(chǎn)效率。

所以，遴選焊接電流時不宜過大也不宜過小，應該按照焊接層數(shù)與焊縫位置、接頭形式、焊件厚度、鎢極端部的形狀和直徑來通盤考慮。在確保焊接質(zhì)量和其他因素不變的情況下，盡可能運用較大的焊接電流，使生產(chǎn)效率得以提升。此外，在操作環(huán)境溫度較低的情況下，板厚較小的搭接接頭與T形接頭導熱非常迅速，焊接時也應當選擇大電流。

3? 焊接速度對熱輸入和焊接質(zhì)量影響

在單位時間內(nèi)完成的焊縫長度表示焊接速度。焊接速度可依照工件的厚度來調(diào)節(jié)，同時，要控制預熱溫度和焊接電流的大小，確保焊接所需的深度和寬度。在焊縫電流等外在參數(shù)恒定時，焊接速度與焊接材料厚度成反相關(guān)，即材料越厚，焊速越慢。過慢的焊接速度導致工作效率降低，焊縫變寬，漫溢，余高增加。過快的焊接速度會超越合理的范疇。氬氣保護屬于柔性保護，保護氣流極度后偏，使得氬氣出現(xiàn)彎曲的現(xiàn)象，進而對電弧、熔池和鎢極的保護功效有所降低，最終可能會使熔池、弧柱、鎢極端部等裸露于空氣里，出現(xiàn)焊縫極度凸凹不平、變窄，同時，易于出現(xiàn)焊縫波形變尖、未熔合、氣孔、咬邊、燒穿與凹陷等缺陷。所以，為確保具有優(yōu)良的保護功效，須運用對應的方法，例如把焊槍前傾相應角度或加大保護氣體流量。

熱輸入量的大小還由焊接速度決定。加快焊接速度時，熱輸入量就會降低，同時余高會減少，熔寬、熔深也會降低。焊接速度是判斷焊接效率的重要指標。僅僅從生產(chǎn)效率得以提高的角度來思考，提高生產(chǎn)效率的根本就是加快焊接速度;但是，若要考量焊接尺寸，滿足前面焊接速度的加快的同時，對焊接電壓與電流的提升也是不可或缺的。在鎢極氬弧焊焊接過程中，為保障焊接質(zhì)量，應選用相對慢一點的焊接速度，但不可過慢，因為焊接速度過慢會使生產(chǎn)效率變低，產(chǎn)品容易出現(xiàn)變形、咬邊和燒穿等缺點，所以，在焊接過程中速度不宜過快也不宜過慢，保持適中即可。

4? 電弧電壓對焊接質(zhì)量與熱輸入的影響

依照電源特征，當電阻一定時，焊接電流與電弧電壓成正比，但事實并非如此，實際操作中電弧電壓主要是由電弧的長度來決定的。電弧電壓與電弧長度在一定范圍內(nèi)是正比例函數(shù)的關(guān)系，弧長的增加使得電弧電壓也相應的增加，進而也加大了電弧的熱量。當電弧長度大于區(qū)間上限后，弧長變長降低了熱效率，使得氣體的保護效果變壞，弧柱截面積對應變大。在別的參數(shù)恒定時，電弧功率、母材的稀釋率、焊件熱輸入量、弧長、分布半徑都會隨著電弧電壓的增加而增加，最終導致余高降低，熔深增大，熔深略微變淺。在低電壓狀況下，焊接過程易出現(xiàn)氣體保護效果差、碰鎢、不平穩(wěn)、未焊透、焊瘤等焊接缺陷。在電壓過高的狀況下，無法確保合適的焊接電流，會產(chǎn)生氣孔、不穩(wěn)定、電弧沒有平穩(wěn)性、熔深短、咬邊和電弧燃燒飛濺大等不足。此外，電壓過高還會發(fā)生空氣滲透現(xiàn)象，最終形成夾渣等焊接缺陷。由此可知，選擇焊接電壓不宜過大也不宜過小。

5? 結(jié)束語

經(jīng)過上述分析我們可以看出，影響焊縫成形的因素還有很多，如鎢電極的焊縫的形狀與半徑，會影響焊接質(zhì)量與焊接熱輸入。本文僅從氬弧焊接工藝，分別介紹了焊接速度、電弧焊接電壓及焊接電流等幾個方面對氬弧焊焊接工藝與焊接質(zhì)量的影響進行了簡單的探討，希望給有關(guān)方面的研究人員帶來一定的參考。

參考文獻：

[1] 莊利軍.淺析鋼結(jié)構(gòu)焊接變形產(chǎn)生及防治[J].科學之友，2017（7）：5～6.

[2] 宋廣豪.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的起因及控制方法探討[J].門窗，2016（10）：190+192.

[3] 翟俊峰.淺談鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因與控制策略[J].中國城市經(jīng)濟，2012（2）：230.