熔化极气体保护焊的优化焊接参数

熔化极气体保护焊的主要焊接参数有焊接电流（送丝速度）、电弧电压（弧长）、焊接速度、焊丝伸出长度（见图7-32熔化极气体保护电弧焊常用术语）、焊枪位置及行走方向、焊丝直径、保护气体成分和流量等。

图7-32 熔化极气体保护电弧焊常用术语

这些参数并不是完全独立的，改变某一参数就要求同时改变另一个或另一些参数，以便获得最佳的焊接质量。选择最佳的焊接参数需要较高的技能和丰富的经验。焊接参数的搭配可能有几种方案，而不是唯一的一种。获得高质量的焊缝，是这些参数选择的前提。

（一）焊接电流（送丝速度）

熔化极气体保护焊不采用交流电源。因交流电源焊接电流是周期性变化的，当焊接电流变化过零时，就会造成电弧熄灭和电弧不稳。因而熔化极气体保护焊通常采用直流电源。为了得到稳定而且尺寸细小的熔滴过渡，通常都采用平特性电源，直流反接（DCEP）。因为反接时，熔滴尺寸较小时就被强制过渡，电弧稳定而有力、轴向性强、飞溅小、焊缝成形好。熔化极气体保护焊很少采用直流正接（DCEN），因当采用直流正接时，熔滴受到的电磁收缩力显著减小，熔滴过渡在较大程度上要依靠重力，故熔滴尺寸较大、过渡不稳定、飞溅大且无法实现轴向过渡。

（二）电弧电压

电弧电压是电弧两端之间的电压降。在熔化极气体保护焊中，电弧电压是相当关键的焊接参数。它不仅影响焊缝外形，更重要的是它决定了熔滴过渡的形式和焊接过程的稳定性。电弧电压与所选用的焊接电流之间存在着较严格的匹配关系。

在焊接电流一定的情况下，当电弧电压增加时，焊道成形变宽，电弧电压过高时，将会产生气孔、飞溅和咬边。当电弧电压降低时，将会使焊道变窄、变高且熔深减小。

电弧电压取决于焊丝端部与焊件之间的距离（电弧长度）。增加电弧长度，则相应增加电弧电压；减少电弧长度，则相应降低电弧电压。需要指出的是，尽管电弧电压与电弧长度这两个术语密切相关，两者之间还是有差别的。弧长是一个独立参数，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、保护气体种类和焊接技术有关。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。其他参数保持不变时，电弧电压与弧长成正比。

（三）焊接速度

焊接速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，则单位长度焊缝上的熔敷金属量增加。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。焊接速度太快，熔化金属在焊缝中填充不足，容易产生咬边，焊缝表面粗糙。焊接速度太慢，熔池过大，易形成宽窄不匀的焊缝。

（四）焊丝伸出长度

焊丝伸出长度是指导电嘴端头到焊丝端头的距离。焊丝伸出长度越长，焊丝的电阻热越大、其熔化速度越快。若伸出长度过长，则导致电弧电压下降，熔敷金属过多，焊丝的指向性变差、焊道成形不良、熔深减少、电弧不稳定。若伸出长度过短，则电弧易烧导电嘴，其金属飞溅易堵塞喷嘴。短路过渡时推荐的焊丝伸出长度为6～13mm，其他熔滴过渡形式推荐的焊丝伸出长度为13～25mm。

（五）焊枪位置及行走方向

熔化极气体保护电弧焊，有两种行走方向，其分别对应着左焊法和右焊法。焊丝指向焊接方向的相反方向时，称为前倾焊法（右焊法）。焊丝指向焊接方向时，称为后倾焊法（左焊法）。左焊法、右焊法焊枪与焊接方向的相对位置如图7-33所示。焊丝轴线与焊缝轴线相垂直的焊接法称为正直焊法。

半自动气体保护焊，多采用后倾焊法。后倾焊法的特点是①容易观察焊接方向和接缝的位置，不会焊偏。②电弧吹力将焊接熔池向前推移，电弧热不能直接作用于母材，故焊缝的熔深较浅，焊缝较宽、较平，飞溅较大。③由于焊枪前倾10°～15°，喷嘴指向前进方向，抗风能力较强，保护效果较好，在焊接速度较快时，后倾焊法更为适宜。④适用于薄板、开I形坡口中、厚板的双面焊及船形位置的单道焊。

图7-33 左、右焊法焊枪与焊接方向的相对位置

a）左焊法 b）右焊法

前倾焊法正好相反，其特点是：(www.xing528.com)

1）不易观察焊接方向，特别是在采用小电流焊接无坡口的接头时，不易看清接缝。

2）由于熔化金属被吹向后方，故电弧可直接作用在母材上，熔深较大，焊缝窄而高，飞溅较小。

3）因为焊枪后倾10°～15°，喷嘴指向与前进方向相反，抗风能力较弱，保护效果稍差，尤其不宜快速焊。

4）适用于开坡口的中厚板的焊接。

焊枪倾角对焊缝成形的影响如图7-34所示。

图7-34 焊枪倾角对焊缝成形的影响

a）前倾焊法 b）正直焊法 c）后倾焊法

（六）焊丝直径

在直流反接情况下，当焊丝材料的导热性能较强时，焊丝端头不易形成铅笔状的液体金属柱，不容易获得射流过渡。例如铝焊丝惰性气体保护焊，当其电流超过临界电流时，熔滴尺寸并不发生突变，而是逐渐减少，从粗滴过渡转变为射滴过渡。所以采用铝及其合金焊丝的MIG焊，就存在一个从粗滴过渡转变为射滴过渡的临界电流。而用钢焊丝，则存在一个从射滴过渡转变为射流过渡的临界电流。不同焊丝直径也影响熔滴的过渡形式，焊丝直径越小，临界电流越低，越容易得到稳定的射流过渡。

（七）保护气体成分和流量

对焊缝性能和外形尺寸要求不高的碳钢焊件，可采用纯CO₂气体保护。铬不锈钢和铬镍奥氏体型不锈钢的焊接保护气体，应采用φ（Ar）98%+φ（CO₂）2%的混合气体。

气体流量会直接影响保护气体对焊接区的保护效果。除了气体喷嘴的结构形状以外，过大或过小的气体流量都会造成紊流而破坏保护效果。另外，气体流量还与焊接电流、焊接速度和焊丝伸出长度有关，在室外焊接时，应适当加大气体流量。通常细丝小电流焊接时，使用的气体流量为10～15L/min；粗丝大电流焊接时，气体流量应为20～25L/min。对气体保护效果要求高的焊件，或在室外焊接时，气体流量可加大到30L/min。

（八）焊接位置

喷射过渡适用于平焊、立焊和仰焊位置的焊接。下坡焊、平焊和上坡焊时，焊件相对于水平面的斜度对焊缝成形、熔深的影响如图7-35所示。下坡焊时（夹角≤15°），焊缝余高和熔深减小，焊接速度可以提高，有利于焊接薄板。若采用上坡焊，重力会使液态金属后流，使熔深和余高增加，而熔宽减少。

图7-35 焊件相对于水平面的斜度对焊缝成形和熔深的影响

a）下坡焊 b）平焊 c）上坡焊

圆柱形筒体内外环缝平焊时（焊件转动），为了获得良好的焊缝成形，焊丝应向焊件转动相反的方向偏移一定的距离（x），见图7-36。若偏移量过大，则熔深变浅、熔宽增加、表面下凹，焊趾处熔合不良，甚至形成焊瘤见图7-36b；若偏反了方向，则熔深和余高增加而熔宽变窄，形成梨形焊道（图7-36c）；只有当偏移距离（x）适当时，焊缝成形理想、余高适中、焊趾处平滑见图7-36a。圆筒形焊件（包括管子），直径越大，偏移距离（x）越小。