焊縫是指焊接時熔化的母材和焊接材料在冷卻后形成的連接部分。焊縫的形狀和尺寸(寬度、余高、厚度等)直接影響焊接接頭的力學性能和使用壽命。因此,了解和控制影響焊縫深度和寬度的參數(shù)是焊接工藝設計和質(zhì)量控制的重要內(nèi)容。
影響焊縫深度和寬度的參數(shù)主要有以下幾類:
焊接工藝參數(shù)是指為保證焊接質(zhì)量而選定的各項參數(shù),例如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等。這些參數(shù)決定了焊接熱源的強度、分布和移動,從而影響了焊縫的熔化范圍和凝固過程。
一般來說,焊接電流是決定焊縫厚度的主要因素,而電弧電壓則是影響焊縫寬度的主要因素。焊接速度和線能量則綜合反映了單位長度焊縫上的熱輸入,影響了焊縫的熔深和溶寬。具體來說,當其他條件不變時:
焊接電流增大時,焊縫的熔深和余高增大,溶寬不變(或略微增大)。
電弧電壓增大后,焊縫的熔深略有減小而溶寬增大,余高減小。
焊接速度增大時,焊縫的熔深和溶寬、余高都減小。
因此,為得到良好的焊縫形狀,即得到符合要求的焊縫成形系數(shù),這些參數(shù)是互相制約的,必須綜合考慮和選擇。
焊接方法是指焊接時所采用的電弧類型、極性、保護方式等。接法是指焊接時電極(焊絲)和工件的連接方式,如直流正接、直流反接、交流等。不同的焊接方法和接法會影響電弧的穩(wěn)定性、熱效率、熔滴過渡形式等,從而影響焊縫的熔化和凝固。
一般來說,熔化極電弧焊時,直流反接時熔深和熔寬都要比直流正接的大,這是因為工件(陰極)釋出的能量較大所致。鎢極氬弧焊時直流正接的熔深最大,反接最小。焊鋁、鎂及合金有去除熔池表面氧化膜的問題,用交流為好,焊薄板時也可用反接。焊其他材料一般用直流正接。
焊接姿勢是指焊接時電極(焊絲)相對于焊接方向的傾斜角度,如前傾、后傾等。焊接角度是指焊接時焊件相對于水平面的傾斜角度,如上坡焊、下坡焊等。不同的焊接姿勢和角度會影響電弧力、重力、表面張力等對熔池液體金屬的作用,從而影響焊縫的流動和成形。
一般來說,電極(焊絲)前傾時,焊縫的熔深減小,溶寬增大,余高減小。電極(焊絲)后傾時,情況與之相反。焊件傾斜后,焊接方法可分為兩種:從高處往低處焊叫下坡焊;從低處往高處焊叫上坡焊。上坡焊時,焊縫的熔深和余高都增加,溶寬減小。下坡焊時,焊縫的熔深和余高略有減小,溶寬略有增加。因此,為了得到合適的焊縫形狀,必須根據(jù)焊接方法和焊件厚度選擇適當?shù)暮附幼藙莺徒嵌取?/span>
坡口形狀是指焊接前對焊件的切割方式,如單邊坡口、雙邊坡口、V形坡口、U形坡口等。間隙是指焊接前對焊件的對接間距。坡口形狀和間隙會影響焊縫的填充量和熱輸入,從而影響焊縫的熔化和凝固。
一般來說,增加坡口深度和寬度時,焊縫的熔深和溶寬略有增加,余高顯著減小。增加間隙時,焊縫的熔深和溶寬都增加,余高減小。因此,為了得到合適的焊縫形狀,必須根據(jù)焊接方法和焊件厚度選擇適當?shù)钠驴谛螤詈烷g隙。
母材和焊接材料的化學成分會影響焊縫的熔化溫度、熔化速率、熔滴過渡、熔渣粘度、熔池流動性等,從而影響焊縫的熔化和凝固。
一般來說,母材和焊接材料的熔化溫度越低,熔化速率越快,熔滴過渡越容易,熔渣粘度越小,熔池流動性越好,焊縫的熔深和溶寬都越大,余高越小。因此,為了得到合適的焊縫形狀,必須根據(jù)母材和焊接材料的化學成分選擇適當?shù)暮附庸に噮?shù)和方法。
為了保證焊縫的深度和寬度達到設計要求,提高焊接接頭的力學性能和使用壽命,需要對焊接工藝參數(shù)和方法進行合理的選擇和控制。常用的焊接質(zhì)量控制方法有以下幾種:
焊接工藝規(guī)程:根據(jù)母材和焊接材料的化學成分、焊接方法和接法、坡口形狀和間隙、焊接位置和角度等因素,制定出適合的焊接工藝參數(shù),如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等,以及相應的焊接操作規(guī)范,如電極(焊絲)傾角、焊絲外伸長、焊劑堆積高度、保護氣體流量等,作為焊接過程的指導和依據(jù)。
焊接工藝試驗:在正式焊接前,對選定的焊接工藝參數(shù)和方法進行試驗驗證,觀察和檢測焊縫的形狀和尺寸,以及焊接接頭的力學性能和缺陷,評價焊接工藝的合理性和可行性,如有必要,進行調(diào)整和優(yōu)化。
焊接過程監(jiān)控:在焊接過程中,對焊接工藝參數(shù)和方法進行實時的監(jiān)測和控制,如采用傳感器、儀表、計算機等設備,對焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等參數(shù)進行測量、顯示、記錄和調(diào)節(jié),以保證焊接過程的穩(wěn)定性和一致性。
焊接質(zhì)量檢測:在焊接后,對焊縫的形狀和尺寸,以及焊接接頭的力學性能和缺陷進行檢測和評價,如采用目測、尺寸測量、無損檢測、力學試驗等方法,對焊縫的深度、寬度、余高、成形系數(shù)等指標進行檢驗,對焊接接頭的強度、韌性、耐腐蝕性等性能進行評估,對焊縫的未焊透、燒穿、咬邊、焊瘤等缺陷進行識別和分析,以判斷焊接質(zhì)量是否符合標準和要求。
焊縫的深度和寬度是影響焊接接頭性能和壽命的重要因素,它們受到多種參數(shù)的影響,如焊接工藝參數(shù)、焊接方法和接法、焊接姿勢和角度、坡口形狀和間隙、母材和焊接材料的化學成分等。為了保證焊縫的深度和寬度達到設計要求,需要對焊接工藝參數(shù)和方法進行合理的選擇和控制,采用焊接工藝規(guī)程、焊接工藝試驗、焊接過程監(jiān)控、焊接質(zhì)量檢測等方法,以提高焊接質(zhì)量和效率。
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