焊接工艺参数是指焊接时,为保证焊接质量并提高生产率而选定的物理量的总称。正确选择焊接工艺参数是获得高质量焊缝的首要条件。由于焊前准备、焊工的技术水平、坡口形状及工艺要求和现场情况等的不同,在满足焊缝质量要求的前提下,焊接工艺参数的选择可以有多种组合。
1.焊条直径
焊条直径对焊缝质量有明显的影响,同时,与生产效率密切相关,因此应根据焊件厚度、接头形式、焊缝位置、焊接电流等选择焊条直径。
(1)根据焊件厚度选择。
一般来说,厚度较大的焊件选用直径较大的焊条,其选择参考值见表3-4。
表3-4 焊件厚度与焊条直径选择参考值
(2)根据接头形式选择。
在较厚焊件开坡口的多层焊中,第一层焊缝所用的焊条直径一般不超过3.2 mm,在焊接完几层焊缝后,可以用较粗的焊条。在根部要求完全均匀焊透的开坡口的角接、T形焊缝以及背面不清根打底焊的对接焊缝,不论板厚多厚,在焊接时均应采用小直径焊条,最好采用直径不超过3.2 mm的焊条焊接。
(3)根据焊缝位置选择。
焊缝位置不同,选用的焊条直径也不同。平焊时,可用直径较大的焊条,甚至可以选用直径5 mm以上的焊条;立焊时,一般应选择直径小于5 mm的焊条;横焊、仰焊时,焊条直径一般不超过4 mm。
(4)根据焊接电流选择焊条直径。
对于重要的焊接结构,应根据表3-5规定的各种直径焊条使用焊接电流参考值的范围确定焊条直径。
表3-5 各种直径焊条使用焊接电流参考值的范围
2.焊接电流
焊接电流是焊接工艺的关键参数。在焊条电弧焊焊接过程中,需要调节的只有焊接电流,而焊接速度和电弧压力都是由焊工操作控制的。焊接电流的大小对焊接质量和生产效率有较大影响。
选择焊接电流时,应根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层数来综合考虑。在其他条件确定后,应重点根据焊条直径和焊缝位置选取焊接电流。
(1)根据焊条直径选择。(www.xing528.com)
焊接电流与焊条直径有关。通常,焊接电流的选择可按下列经验公式或按焊条直径与经验系数的关系(表3-6)进行选择。
表3-6 焊条直径与经验系数的关系
根据式(3-3)计算出的焊接电流只是一个参考值,在实际生产中,还应考虑其他因素,并加以修正。对于低、中碳钢,可用式(3-4)精确计算焊接电流:
式中,I为焊接电流,单位为A;r为焊条半径,单位为mm。
(2)根据焊缝位置选择。
一般情况下,立焊、横焊时的焊接电流要比平焊时小10%~15%;仰焊时的焊接电流要比平焊时小15%~20%;使用碱性焊条时的焊接电流要比酸性焊条的小些。
(3)根据焊接层数选择。
当工件厚度较大时,为保证焊缝的力学性能,需要采用多层焊接。一般每层厚度为焊条直径的0.8~1.2倍比较合适,生产率高且易控制。焊接层数可按式(3-5)近似计算:
式中,n为焊接层数;δ为工件厚度,单位为mm;d为焊条直径,单位为mm。
多层焊在焊接打底焊道时,为保证背面焊道的质量,应使用较小的焊接电流;焊接填充焊道时,为保证熔合好,应使用较大的焊接电流;焊接盖面焊道时,为防止咬边和保证焊道成型后的美观,应使用稍小一些的焊接电流。
选择焊接电流,首要的是保证焊接质量,其次应尽量采用较大的焊接电流,以提高生产率。焊接电流初步选定后,要经过试焊,检查焊缝成型和缺陷后,才能最终确定。
3.焊接速度
焊接速度是指单位时间内完成的焊缝长度。在焊接过程中,焊接速度应该均匀适当,既要保证焊透,又不能烧穿,同时还要让焊缝尺寸符合设计要求。对焊接热输入有严格要求的材料,焊接速度应按工艺文件的参数认真执行。在焊接过程中,应稳定焊接速度,并可根据实际需要随时调整,以保证焊缝的高低和宽窄的一致性。
4.电弧电压
电弧电压主要由电弧长度决定。电弧长度是指焊条末端与起弧处工作表面间的距离。电弧长,电弧电压高;反之则低。焊接时,电弧不宜过长,否则电弧容易左右摆动,电弧的热量不能集中作用在熔池上而散失在空气中,使焊缝熔深变浅,熔宽变宽,且还会由于空气中的氧、氮侵入电弧区,引起严重飞溅并使焊缝产生气孔,使焊缝表面的鱼鳞纹不均匀,导致获得的焊缝质量较差。但若电弧过短,会使操作困难,容易粘焊条。
一般情况下,电弧长度等于焊条直径的0.5~1倍为佳,相应的电弧电压为16~25 V。碱性焊条的电弧长度不超过焊条的直径,为焊条直径的一半为佳,尽可能选择短弧焊;酸性焊条的电弧长度应等于焊条的直径。在焊接过程中,都要始终保持电弧长度基本不变,这样才能保证整个焊缝熔宽和熔深的一致性,以获得高质量的焊缝。
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