氬弧焊接工藝對焊接質量影響研究

王東

摘? ? 要：隨著我國科學技術不斷發展，不銹鋼焊接結構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對焊接質量有著直接的影響。所以，本文根據氬弧焊接工藝，分別介紹了焊接速度、電弧焊接電壓及焊接電流對焊接質量有影響。

關鍵詞：氬弧焊;工藝參數;焊接質量;影響

1? 引言

隨著科技的進步，技術的不斷創新以及材料需求的增加， 不銹鋼焊接結構件的應用越來越廣泛。它的結構形式已從過去單一的型鋼組對模式發展到現在用鋼板組焊的輕型結構[1]。不銹鋼材料的焊接主要是以氬弧焊為主。在焊接不銹鋼構件的過程中，由于結構的差異常常會出現焊接變形的情況。尤其是焊接輕薄型的構件，焊接變形更為嚴重。焊接變形不但影響構件外觀形狀、幾何尺寸和降低裝配質量，而且還會降低結構的承載能力，從而使構件質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，從而增加了生產的成本。因此，研究焊接工藝對焊接質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量的影響，力求進一步提高氬弧焊接質量。下面我們分別對這幾方面給焊接質量所帶來的影響進行介紹。

2? 焊接電流對焊接質量與熱輸入的影響

氬弧焊焊接開始，焊接操作者唯一調控的信息是焊接電流，焊接電流是氬弧焊關鍵工藝參數;操作中，焊接操作者需對電弧電壓和焊接速度進行控制。焊接電流對焊接質量和勞動生產率的影響是致命的，焊接電流過大或過小都對焊接質量產生直接的影響，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，則接頭質量與焊縫尺寸滿足要求，焊接保持平穩。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，但熔寬僅發生了細微變化，焊條根部易發生部分涂層失效并發紅或崩落的現象，導致燒穿、焊瘤、咬邊等焊接缺陷的出現[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，內部組織結構受到影響，接頭熱影響區晶粒變大，直接使力學性能和組織結構發生變化。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，嚴重影響了焊接質量，另外還會出現夾渣、氣孔、沒有焊透和不熔合等殘缺現象，同時還會造成電弧不穩定，在質量不能保證的同時也減小了生產效率。

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，使生產效率得以提升。此外，在操作環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量影響

在單位時間內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節，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恒定時，焊接速度與焊接材料厚度成反相關，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，使得氬氣出現彎曲的現象，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，出現焊縫極度凸凹不平、變窄，同時，易于出現焊縫波形變尖、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。僅僅從生產效率得以提高的角度來思考，提高生產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效率變低，產品容易出現變形、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是正比例函數的關系，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，焊接過程易出現氣體保護效果差、碰鎢、不平穩、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，會產生氣孔、不穩定、電弧沒有平穩性、熔深短、咬邊和電弧燃燒飛濺大等不足。此外，電壓過高還會發生空氣滲透現象，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? 結束語

經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量的影響進行了簡單的探討，希望給有關方面的研究人員帶來一定的參考。

參考文獻：

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

[2] 宋廣豪.鋼結構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.淺談鋼結構焊接變形的成因與控制策略[J].中國城市經濟，2012（2）：230.