洛陽(yáng)吉力電焊學(xué)校：把握這些因素，埋弧焊焊縫形狀、性能全搞定
洛陽(yáng)吉力電焊學(xué)校
埋弧焊主要適用于平焊位置焊接，如果采用一定工裝輔具也可以實(shí)現(xiàn)角焊和橫焊位置的焊接。埋弧焊時(shí)影響焊縫形狀和性能的因素主要是焊接工藝參數(shù)、工藝條件等。下面我們主要討論平焊位置的情況。
焊接參數(shù)的影響
影響埋弧焊焊縫形狀和尺寸的焊接工藝參數(shù)有焊接電流、電弧電壓、焊接速度和焊絲直徑等。
（1）焊接電流 當(dāng)其他條件不變時(shí)，增加焊接電流對(duì)焊縫熔深的影響(如圖1所示)，無(wú)論是 Y 形坡口還是 I 形坡口，正常焊接條件下，熔深與焊接電流變化成正比，即狀的影響，如圖2所示。電流小，熔深淺，余高和寬度不足；電流過(guò)大，熔深大，余高過(guò)大，易產(chǎn)生高溫裂紋。
圖1 焊接電流與熔深的關(guān)系（φ4.8mm）
圖2 焊接電流對(duì)焊縫斷面形狀的影響
a)I形接頭 b)Ｙ形接頭
（2）電弧電壓 電弧電壓和電弧長(zhǎng)度成正比，在相同的電弧電壓和焊接電流時(shí)，如果選用的焊劑不同， 電弧空間電場(chǎng)強(qiáng)度不同，則電弧長(zhǎng)度不同。如果其他條件不變，改變電弧電壓對(duì)焊縫形狀的影響如圖3所示。電弧電壓低，熔深大，焊縫寬度窄，易產(chǎn)生熱裂紋：電弧電壓高時(shí)，焊縫寬度增加，余高不夠。埋弧焊時(shí)，電弧電壓是依據(jù)焊接電流調(diào)整的，即一定焊接電流要保持一定的弧長(zhǎng)才可能保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒，所以電弧電壓的變化范圍是有限的。
圖3 電弧電壓對(duì)焊縫斷面形狀的影響
a)I形接頭 b)Ｙ形接頭
（3) 焊接速度 焊接速度對(duì)熔深和熔寬都有影響，通常焊接速度小，焊接熔池大，焊縫熔深和熔寬均較大，隨著焊接速度增加，焊縫熔深和熔都將減小，即熔深和熔寬與焊接速度成反比，如圖 4 所示。焊接速度對(duì)焊縫斷面形狀的影響，如圖 5 所示。焊接速度過(guò)小，熔化金屬量多，焊縫成形差：焊接速度較大時(shí)，熔化金屬量不足，容易產(chǎn)生咬邊。實(shí)際焊接時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，在增加焊接速度的同時(shí)必須加大電弧功率，才能保證焊縫質(zhì)量
圖4 焊接速度對(duì)焊縫形成的影響
Ｈ－熔深 Ｂ－熔寬
圖５ 焊接速度對(duì)焊縫斷面形狀的影響
a)I形接頭 b)Ｙ形接頭
（4) 焊絲直徑 焊接電流、電弧電壓、焊接速度一定時(shí)，焊絲直徑不同，焊縫形狀會(huì)發(fā)生變化。表 1 所示的電流密度對(duì)焊縫形狀尺寸的影響，從表中可見(jiàn)，其他條件不變，熔深與焊絲直徑成反比關(guān)系，但這種關(guān)系隨電流密度的增加而減弱，這是由于隨著電流密度的增加，熔池熔化金屬量不斷增加，熔融金屬后排困難，熔深增加較慢，并隨著熔化金屬量的增加，余高增加焊縫成形變差，所以埋弧焊時(shí)增加焊接電流的同時(shí)要增加電弧電壓， 以保證焊縫成形質(zhì)量。
工藝條件對(duì)焊縫成形的影響
（1）對(duì)接坡口形狀、間隙的影響 在其他條件相同時(shí)，增加坡口深度和寬度，焊縫熔深增加，熔寬略有減小，余高顯著減小，如圖6所示。在對(duì)接焊縫中，如果改變間隙大小，也可以調(diào)整焊縫形狀，同時(shí)板厚及散熱條件對(duì)焊縫熔寬和余高也有顯著影響，如表2所示。
（2) 焊絲傾角和工件斜度的影響 焊絲的傾斜方向分為前傾和后傾兩種，見(jiàn)圖7。傾斜的方向和大小不同，電弧對(duì)熔池的吹力和熱的作用就不同，對(duì)焊縫成形的影響也不同。圖7a為焊絲前傾，圖7b為焊絲后傾。焊絲在一定傾角內(nèi)后傾時(shí)，電弧力后排熔池金屬的作用減弱，熔池底部液體金屬增厚，故熔深減小。而電弧對(duì)熔池前方的母材預(yù)熱作用加強(qiáng)，故熔寬增大。圖7c是后傾角對(duì)熔深、熔寬的影響。實(shí)際工作中焊絲前傾只在某些特殊情況下使用，例如焊接小直徑圓筒形工件的環(huán)縫等。
工件傾斜焊接時(shí)有上坡焊和下坡焊兩種情況，它們對(duì)焊縫成形的影響明顯不同，見(jiàn)圖8。上坡焊時(shí)(圖8a、b)，若斜度β角> 6°～12°，則焊縫余高過(guò)大，兩側(cè)出現(xiàn)咬邊，成形明顯惡化。實(shí)際工作中應(yīng)避免采用上坡焊。下坡焊的效果與上坡焊相反，見(jiàn)圖8c、d。
圖7 焊絲傾角對(duì)焊縫形成的影響
a)前傾 b)后傾 c)焊絲后傾角度對(duì)焊縫形成的影響
圖8 工件斜度對(duì)焊縫形成的影響
a)上坡斜 b)上坡斜工件斜度的影響 c)下坡斜 d)下坡斜工件斜度的影響 β－工件斜度
（3) 焊劑堆高的影響 埋弧焊焊劑堆高一般在25～40mm，應(yīng)保證在絲極周?chē)褡‰娀 ．?dāng)使用粘結(jié)焊劑或燒結(jié)焊劑時(shí)，由于密度小，焊劑堆高比熔煉焊劑高出 20％～50％。焊劑堆高越大，焊縫余高越大，熔深越淺。
焊接工藝條件對(duì)焊縫金屬性能的影響
當(dāng)焊接條件變化時(shí)，母材的稀釋率、焊劑熔化比率(焊劑熔化量／焊絲熔化量)均發(fā)生變化，從而對(duì)焊縫金屬性能產(chǎn)生影響，其中焊接電流和電弧電壓的影響較大。圖9～圖11給出了焊接電流、電弧電壓和焊接速度對(duì)焊劑熔化比率的影響。由于焊劑熔化比率的變化，焊縫金屬的化學(xué)成分、力學(xué)性能均發(fā)生變化，特別是燒結(jié)焊劑中合金元素的加入對(duì)焊縫金屬化學(xué)成分的影響最大。圖 12 ～圖 14 給出各種焊接條件變化時(shí)對(duì)焊縫金屬 Mn、Si 含量的影響。
圖9 焊接電流對(duì)焊劑熔化比率的影響
圖10 電弧電壓對(duì)焊劑熔化比率的影響
圖11 焊接速度對(duì)焊劑熔化比率的影響
圖12 焊接電流對(duì)焊縫金屬化學(xué)成分的影響
圖13 電弧電壓對(duì)焊縫金屬化學(xué)成分的影響
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