焊接工艺及参数

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第230页（2474字）

1．接头及坡口形式

接头形式根据板厚来选择，厚度在0．05～1．6mm之间时，通常采用图1－7－8中的接头形式，利用微束等离子弧进行焊接。

图1－7－8 微束等离子弧焊接的接头形式^［2］

当板厚大于1．6mm而小于表1－7－6中的板材时，通常不开坡口，利用穿孔法进行焊接。

当板厚大于表1－7－6中的限值时，需要开V形或U形坡口，进行多层焊。与TIG焊相比，可采用较大的坡口角度及钝边。钝边的最大允许值等于穿孔法的最大焊接厚度。第一层用穿孔法进行焊接，其他各层用熔入法或其他焊接方法焊接。

2．焊接电流

焊接电流总是根据板厚或熔透要求来选定。焊接电流增大，等离子弧穿透能力增大。但电流过大会引起双弧，损伤喷嘴并破坏焊接过程的稳定性，而且，熔池金属会因小孔直径过大而坠落。因此，在喷嘴结构确定后，为了获得稳定的小孔焊接过程，焊接电流只能在某一个合适的范围内选择，而且这个范围与离子气的流量有关。

3．等离子气

等离子气及保护气体通常根据被焊金属及电流大小来选择。大电流等离子弧焊接时，等离子气及保护气体通常采用相同的气体，否则电弧的稳定性将变差。表1－7－7列出了大电流等离子弧焊焊接各种金属时所采用的典型气体。小电流等离子弧焊接通常采用纯氩气做等离子气。这是因为氩气的电离电压较低，可保证电弧引燃容易。

表1－7－7 大电流等离子弧焊常用等离子气及保护气体^［2］

注：1)由于底部焊道成形不良，这种技术只能用于铜锌合金。

离子气流量直接决定了等离子流力和熔透能力。等离子气的流量越大，熔透能力越大。但等离子气流量过大会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形。因此，应根据喷嘴直径、等离子气的种类、焊接电流及焊接速度选择适当的离子气流量。

图1－7－9(a)为一定条件(喷嘴结构、板厚和其他工艺参数给定)下，8mm厚不锈钢板的小孔型焊接电流和离子气流量的匹配关系。

利用熔入法焊接时，应适当降低等离子气流量，以减小等离子流力。

4．焊接速度

焊接速度应根据等离子气流量及焊接电流来选择。其他条件一定时，如果焊速增大，焊接热输入减小，小孔直径随之减小，直至消失。如果焊速太低，母材过热，熔池金属容易坠落。因此，焊接速度、离子气流量及焊接电流等这三个工艺参数应相互匹配，如图1－7－9(b)所示。

图1－7－9 穿孔型焊接规范参数的匹配^［1］

(a)电流－等离子气流量匹配 (b)电流－焊速－等离子气流量匹配

1．圆柱喷嘴 2．收敛－扩散型喷嘴 3，加填充金属可消除咬边的区域

5．喷嘴离工件的距离

距离过大，熔透能力降低；距离过小则造成喷嘴堵塞。一般取3～8mm。和钨极氩弧焊相比，喷嘴距离变化对焊接质量的影响不太敏感。

6．保护气体流量

表1－7－8给出了小电流等离子弧焊通常采用的保护气体。

表1－7－8 小电流等离子弧焊时常采用的保护气体(等离子气为氩气)^［2］

保护气体流量应根据焊接电流及等离子气流量来选择。在一定的离子气流量下，保护气体流量太大会导致气流的紊乱，影响电弧稳定性和保护效果。而保护气流量太小，保护效果也不好，因此，保护气体流量应与等离子气流量保持适当的比例。

小孔型焊接保护气体流量一般在15～30L／min范围内。

7．引弧及收弧

利用穿孔法焊接厚板时，引弧及熄弧处容易产生气孔、下凹等缺陷。对于直缝，可采用引弧板及熄弧板来解决这个问题，先在引弧板上形成小孔，然后再过渡到工件上去；最后将小孔闭合在熄弧板上。但环缝无法用引弧板及熄弧板，必须采用焊接电流、离子气流量递增控制法在工件上起弧，利用电流和离子气流量衰减法来闭合小孔。

环缝厚板焊接时电流和离子气流量变化过程如图1－7－10所示。

图1－7－10 环缝厚板焊接时电流和离子气流量控制程序^［2］

8．典型焊接工艺参数

表1－7－9给出了穿孔型等离子弧焊焊接规范。表1－7－10给出了常用微束等离子弧焊焊接工艺参数。

表1－7－9 穿孔型等离子弧焊焊接工艺参数^［1］

表1－7－10 典型的微束等离子弧焊的焊接工艺参数^［2］