【摘要】材料因素、焊槍行為參數(shù)、焊接能量輸入?yún)?shù)及焊接過程不確定等因素是影響拉弧式電弧螺柱焊質(zhì)量問題的四大因素。而螺柱及焊接工件外形是影響焊接質(zhì)量的材料因素，焊接時(shí)間及電流也是影響接頭焊接質(zhì)量的外部因素，產(chǎn)生焊接問題的主要原因是焊接過程不確定因素。本文詳細(xì)分析焊機(jī)設(shè)備及焊接過程不確定因素對拉弧式電弧螺柱焊質(zhì)量的影響。

【關(guān)鍵詞】拉弧式電弧螺柱焊；質(zhì)量問題；影響因素

1.拉弧式電弧螺柱焊概念及焊接基本原理

當(dāng)前工程普遍應(yīng)用電弧螺柱焊技術(shù)，普通電弧螺柱焊及電容儲能電弧螺柱焊是根據(jù)使用電源不同形成的兩種螺柱焊接方式。普通電弧螺柱焊在實(shí)施焊接時(shí)會(huì)采用拉弧方式的焊接引弧，因此可以稱作是拉弧式電弧螺柱焊[1]。

電弧焊的一種特殊應(yīng)用就是電弧螺柱焊。進(jìn)行焊接的過程中，螺柱和工件之間會(huì)引燃電弧，螺柱端面以及工件表面就會(huì)被加熱熔化，溫度適宜時(shí)將螺柱向熔池內(nèi)擠壓，基于瓷環(huán)的保護(hù)作用，兩者熔合形成焊縫。

2.影響拉弧式電弧螺柱焊焊接質(zhì)量的因素分析

2.1焊槍

焊槍是進(jìn)行電弧焊接的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工程中廣泛應(yīng)用電磁式焊槍，電磁線圈及彈簧結(jié)構(gòu)是焊槍的主體組成部分。當(dāng)螺柱的直徑產(chǎn)生變化，需要采用相應(yīng)直徑的螺柱夾頭，對連接桿（位于支撐架和焊槍體之間）伸出長度進(jìn)行調(diào)節(jié)即可適應(yīng)長度不同的螺柱。

2.1.1螺柱提起高度及速度產(chǎn)生的影響

螺柱提起高度決定了電弧長度，同時(shí)也決定了焊接電壓大小。依據(jù)待焊螺柱直徑大小確定提起高度，如果提起高度過大，焊接輸入能量也就相應(yīng)增大，容易引起“磁偏吹”；如果提起高度過小，極易產(chǎn)生短路現(xiàn)象，導(dǎo)致電弧燃燒不穩(wěn)定，引起“縮頸”現(xiàn)象發(fā)生，都會(huì)對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。電弧穩(wěn)定燃燒情況下，可保守選擇提起高度，合適的提起速度對焊接接頭質(zhì)量影響較小。

2.1.2螺柱送進(jìn)深度及速度產(chǎn)生的影響

螺柱送進(jìn)深度及速度決定了結(jié)合面的輪廓，直接關(guān)系焊接接頭成形狀況。深度過大將會(huì)把熔池金屬擠壓出來；深度不足極易造成螺柱和工件接頭處不能緊密的結(jié)合，出現(xiàn)強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。螺柱和工件之間存在一層熔化金屬即為理想的送進(jìn)深度。螺柱送進(jìn)速度，快熔池金屬很容易飛濺出來，加上如果送進(jìn)的深度也較大，就會(huì)引起螺柱及工件撞擊反彈；速度過慢會(huì)減小螺柱進(jìn)入熔池沖力，擠壓不夠，造成焊接質(zhì)量不理想。螺柱送進(jìn)速度往往伴隨螺柱直徑增大而減小，大直徑螺柱通常采用較慢的送進(jìn)速度。

2.2電源

拉弧式電弧螺柱焊機(jī)沒有電容充電過程，直接通過焊接電源進(jìn)行放電，通過晶閘管對放電時(shí)間進(jìn)行控制來完成焊接的過程，通常放電時(shí)間是5-500毫秒。焊接電源一般情況下采用晶閘管控制或逆變式的拉弧焊整流器。采用逆變式拉弧焊整流器是焊機(jī)的首選，它體積小、動(dòng)特性好且質(zhì)量輕，有利于實(shí)現(xiàn)電弧焊螺柱焊機(jī)電子數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)不過因受大功率器件限制，目前的大容量焊機(jī)依然以晶閘管控制為主。螺柱焊焊接電源要符合以下特點(diǎn)：（1）應(yīng)具備下降的靜外特性，這樣能夠確保電弧的穩(wěn)定性；（2）具有高空載電壓（70-100V）、引弧電流（40-50A）、高輸出電壓（≥44V），這樣才能夠確保引弧100%成功率，大直徑螺柱焊接，空載電壓需超過100V，才能滿足需求；（3）具有較高的負(fù)載電壓，焊接電流≥600A時(shí)，負(fù)載電壓需保持在44V。（4）電源需具備較小的內(nèi)阻抗。

2.3焊接過程不確定因素

2.3.1焊接設(shè)備使用情況

焊接設(shè)備性能是影響電弧螺柱焊焊接質(zhì)量的主要因素。焊接設(shè)備的使用情況也在一定程度上影響了焊接質(zhì)量的好壞。因此需要注意：（1）焊接電源要設(shè)置準(zhǔn)確，需確保焊接能量參數(shù)輸出正確；（2）根據(jù)不同的焊接材料選擇合適的電源和焊槍連接，對黑色金屬進(jìn)行焊接時(shí)可采用直流正接；（3）對焊槍的參數(shù)進(jìn)行正確設(shè)置，確保焊槍機(jī)械結(jié)構(gòu)精確度，避免因磨損造成參數(shù)誤差；（4）檢查電纜長度及破損程度，確保電纜接頭和焊槍、電源連接緊密。

2.3.2瓷圈

瓷圈是進(jìn)行大直徑焊接的必要保護(hù)措施[1]。瓷圈可以將電弧產(chǎn)生的熱量集中在接頭區(qū)域，固定接頭處液態(tài)金屬，使其不能隨意流動(dòng)，將氧化熔化金屬的幾率降低，減少可見弧光，對操作者眼睛有保護(hù)作用。下圖1是瓷圈示意圖，瓷圈制作材料性能差異及制作精度問題是影響瓷圈性能優(yōu)劣的兩大因素。磁圈內(nèi)孔直徑（如圖所示D、D1）及底部通氣間隙大小是影響瓷圈精度的主要因素。瓷圈制作粗糙時(shí)尺寸偏大，極大的降低了焊接保護(hù)功能，對焊接接頭質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。

圖1 瓷圈示意圖

2.3.3螺柱垂直度

保持螺柱下落方向和工件垂直是接頭成形過程中需要注意的問題。偏斜角度在2.5之內(nèi)不會(huì)造成較大的焊接質(zhì)量影響，一旦超過范圍則影響重大。在螺柱插入熔池過程中，如果發(fā)生瞬間傾斜現(xiàn)象，會(huì)造成螺柱一邊未焊透，另一邊將液體金屬擠飛，影響接頭質(zhì)量。

2.3.4磁偏吹

如果拉弧式電弧螺柱焊進(jìn)行焊接過程中焊接電流較大且時(shí)間較長，受外部磁場分布不均勻現(xiàn)象的影響，極易發(fā)生磁偏吹。螺柱端面熔化不成比例、接頭處氣孔增多及加劇熔化金屬飛濺等都是因磁偏吹造成的焊接質(zhì)量下降問題。實(shí)施以下措施能減少磁偏吹現(xiàn)象：（1）確保鐵磁物質(zhì)平衡分布在施焊處的兩側(cè)；（2）保證焊接地線對稱接入工件兩端，能減少電流磁場分布不均；（3）利用磁圈對焊接過程實(shí)施保護(hù)，能有效確保電弧偏移程度減?。唬?）采用短弧焊接及較小的焊接電流，能有效降低磁偏吹影響。

3.總結(jié)

影響拉弧式電弧螺柱焊質(zhì)量問題因素主要有材料因素、焊槍行為參數(shù)、焊接能量輸入?yún)?shù)及焊接過程不確定等因素。焊接設(shè)備性能是影響電弧螺柱焊焊接質(zhì)量的主要因素。焊槍及電源的控制、焊接過程中出現(xiàn)的不確定因素均是影響焊接質(zhì)量的重要原因。

【參考文獻(xiàn)】

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