焊接工艺参数对焊缝质量的影响

魏国庆

（中钢集团邢台轧辊设备制造有限责任公司，河北 邢台 054000）

焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量的总称叫做焊接工艺参数，例如：焊接电流、电弧电压、焊接速度等。合理的焊接工艺参数是焊缝质量的保证。

1 焊接电流对焊缝质量的影响

焊接电流，是指焊接时流经焊条、焊丝的回路电流。它是焊接的重要参数，对焊接质量和成型有极大影响。

1.1 焊接电流过小，则不易起弧、易息弧、电弧不稳定、熔深不足，焊道窄余高大，容易造成未焊透、夹渣、焊瘤和冷裂纹等问题。

1.2 焊接电流过大，则焊缝熔深大，焊道宽余高大，容易造成烧穿、咬边、夹钨、气孔、热裂纹等缺陷，且增加了金属飞溅导致浪费，还会导致焊缝及热影响区金属晶粒粗大（热脆化），影响物理性能。

1.3 为保证焊接效率，一般情况下，在保证焊接质量的前提下尽可能采用较大电流。

1.4 一般情况下，采用较细的焊条，应选择较小的焊接电流；采用直径较粗的焊条，应选择较大的焊接电流，以供给熔化焊条所需之热量。

1.5 特殊情况下，为了获得合理的焊接电流，焊接前必须做焊接工艺评定。焊接电流的确定，应结合焊接的类型、母材性质、焊条焊丝牌号、电压、焊速等因素综合确定，最好经过工艺试验。焊接结构的焊缝尺寸不符合要求时，将直接影响焊接接头的质量：尺寸过小的焊缝，使焊接接头强度降低；尺寸过大的焊缝，不仅浪费焊接材料，还会增加焊件的变形；塌陷量过大的焊缝使接头强度降低；余高过大的焊缝，造成应力集中，减弱结构的工作性能。

2 电弧电压对焊缝质量的影响

电弧电压指电弧部的电压，与电弧长大致成比例地增加，一般电压表所示电压值包括电弧电压及焊丝伸出部，焊接电缆部的电压下降值。

2.1 电弧长短决定了电弧电压的高低，电弧长则电弧电压高，电弧短，则电弧电压低。电弧长短对焊缝的质量有较大的影响，一般是电弧长度超过焊条的直径时称长弧，小于焊条的直径时称为短弧，用长弧焊接时，电弧燃烧不稳定，所获得焊缝质量差，焊缝表面鱼鳞纹不均匀。因此，施焊时一般都采用短弧焊接.

2.2 电弧电压太大，熔池较深，容易产生裂纹。但是焊波较为平整，美观。电弧电压太小，会造成焊缝未融合，和未焊透等缺陷。

2.3 为了获得合理的电弧电压，焊接前必须做焊接工艺评定。

3 焊接速度对焊缝质量的影响

焊接速度，即单位时间内完成的单道焊缝长度。

3.1 一般情况下，其他条件不变，焊接速度过快，熔化温度不够，容易造成未熔合、夹渣、焊缝成型不良等缺陷。

3.2 一般情况下，其他条件不变，焊接速度过慢，在母材单位面积停留时间就长，热影响区宽度增加，会造成焊接接头晶粒粗大，力学性能降低。尤其是焊接薄板时，过慢的焊接速度会造成烧穿现象。

3.3 当然，从焊接生产率考虑，焊接速度越快越好。根据产品性能考虑，为了得到良好的焊接接头，需要把焊接电流、电弧电压和焊接速度三因素综合考虑。

3.4 为了获得合理的焊接电流，焊接前必须做焊接工艺评定。

4 其它工艺参数对焊缝质量的影响

除了焊接电流、电弧电压、焊接速度参数外，还有一些其他参数对焊缝成形也有一定的影响。

4.1 焊条（焊丝）直径。当其它条件不变时，减小焊条（焊丝）直径使得电弧截面减小，而且还将减小电弧的摆动范围，导致焊缝厚度和焊缝宽度减小；反之，亦然。

4.2 焊丝干伸长。焊丝干伸长，是指焊丝端头至导电嘴端头的距离。这段焊丝在焊接时会产生电阻热，焊丝的熔化速度由电弧和电阻热共同决定。焊丝熔化速度与焊丝干伸长成正比，即干伸长越长，焊丝熔化速度越快。为保证焊道成形良好，不同直径的焊丝须选择合适的伸出长度（干伸长）。

4.3 坡口尺寸。当其它条件不变时，改变坡口尺寸，也会影响焊缝的成形。如果增加坡口深度或坡口宽度时，焊缝厚度将略有增加，焊缝宽度将略有减少，而余高将显著增加。为了保证焊材能够接近接头根部，并能在多层焊时侧边熔合良好，如果减小坡口角度，必须增大根部间隙。注意，前者减小，可用较少的填充金属量；而后者增大，却增加填充金属量，须综合考虑。研究发现：板厚δ＜20mm时，采用大坡口角度、小根部间隙；δ＞20mm宜采用小坡口角度、大根部间隙的坡口形式才算比较经济的。

4.4 保护气体成份。气体保护焊时，保护气体的成份以及与此密切相关的熔滴过渡形式对焊缝形状有显著的影响。二氧化碳气体保护焊的气体流量与焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径等有关。气体流量应随焊接电流的增大、焊接速度和焊丝伸出长度的增加而加大。一般二氧化碳气体流量的范围为8～25L/min。一般经验是：气体流量为焊丝直径的十倍，即Φ1.2mm焊丝选择12L/ min的气体流量；当采用大电流快速焊接，或室外焊接及仰焊时，应适当提高气体流量。如果二氧化碳气体流量太大，由于气体在高温下的氧化作用，会加剧合金元素的烧损，减弱硅、锰元素的脱氧还原作用，在焊缝表面出现较多的二氧化硅和氧化锰的渣层，使焊缝容易产生气孔等缺陷；如果二氧化碳气体流量太小，会对熔池和熔滴的保护效果不好，也容易使焊缝产生气孔等缺陷。

4.5 母材的化学成份。 焊接前，必须考虑母材的可焊性。可焊性一般可以估算碳当量，碳影响焊接热影响区淬硬性的程度，是产生冷裂纹及脆化的因素。从焊丝上考虑就要选择和母材化学成份相似的焊材，特别要注意焊材上每种化学成份的比例，焊接前一般都要进行焊接工艺评定。

结语

选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量和提高生产效率是十分重要的。虽然焊接缺陷是不可避免的，但如果采用了合理的焊接工艺参数，可以减少焊接缺陷的发生，提高焊接质量。不同的焊接方法和焊接条件需要采取不同的焊接工艺参数。所以在生产过程中，工艺技术人员必须根据实际工况调整出合理的焊接工艺参数。

[1]张文钺.焊接冶金学[M].北京：机械工业出版社，1993.