電弧焊熱輸入的確定和測量

(機械工業哈爾濱焊接技術培訓中心,黑龍江 哈爾濱 150046)

0 前言

焊接熱輸入是用于控制焊縫金屬成分組成和焊接熱影響區性能的基本參數，它影響峰值溫度的分布、冷卻速度和凝固時間。從冶金角度考慮，最好選擇小熱輸入。這樣，熱影響區寬度小，晶粒比較細小，焊縫性能好。從經濟性角度考慮，采用高熱輸入較好(熔敷效率高)，在焊接淬火鋼時有因減小冷卻速度而帶來的冶金好處[1-2]。所以，熱輸入是影響焊接的十分重要的參數。因此，ISO 15614系列標準要求在進行焊接工藝評定時測量和計算焊接熱輸入，并限制在實際生產中的變化范圍。

根據ISO 15614-1: 2017《Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — welding procedure test — part 1: arc and gas welding of steels and arc welding of nickel and nickel alloys》，有沖擊韌性要求時，認可的熱輸入上限可比試件焊接熱輸入大25%。有硬度性能要求時，認可的熱輸入下限可比試件焊接熱輸入小25%。如果焊接工藝評定試驗用高、低2個熱輸入進行，則其中間的所有熱輸入都被認可[3]。但標準中沒有給出具體的測量和計算方法。因此，試件焊接過程中測量焊接熱輸入的方法與實際生產中使用的方法之間可能缺乏一致性。這就可能出現誤差，可能會影響焊接部件或結構的安全或質量。

隨著微電子技術和計算機技術的不斷發展，為了保證焊接的質量，弧焊電源也在不斷發展，其可以輸出和控制復雜波形，更準確的控制焊接電弧。然而，這類復雜波形輸出和控制系統增加了焊接電流、電弧電壓的測量難度，它們的值被控制在能達到數千赫茲的頻率上。測量者所使用的一般儀表，比如使用鉗式電流表測量時，名義參數相同情況下，不同弧焊電源的實際熱輸入的差異可能超過30%，因此不能再依靠它來正確測量，并以此為基礎計算焊接熱輸入。……