1.焊接电流
焊接电流是影响焊接接头质量和生产率的主要因素。电流过大,金属熔化快,熔深大、金属飞溅大,同时易产生烧穿、咬边等缺陷;电流过小,易产生未焊透、夹渣等缺陷,而且生产率低。确定焊接电流时,应考虑到焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊接位置等因素,其中主要的是焊条直径。一般,细焊条选小电流,粗焊条选大电流。焊接低碳钢时,焊接电流和焊条直径的关系可由下列经验公式确定: I=(30~60)d 式中:I为焊接电流(A),d为焊条直径(mm)。
2.焊接速度
焊接速度是指焊条沿焊缝长度方向单位时间移动的距离,它对焊接质量影响很大。焊速过快,易产生焊缝的熔深浅、熔宽小及未焊透等缺陷;焊速过慢,焊缝熔深、熔宽增加,特别是薄件易烧穿。确定焊接电流和焊接速度的一般原则是:在保证焊接质量的前提下,尽量采用较大的焊接电流值,在保证焊透且焊缝成形良好的前提下尽可能快速施焊,以提高生产率。
3.焊缝的空间位置
按焊缝在空间所处的位置,可分为平焊、仰焊、立焊和横焊四种。其中平焊操作方便,易于保证焊接质量,生产率高,应尽可能地应用。其他位置施焊,金属液因重力作用容易下流,施焊困难,应尽量避免。若确需采用这些位置时,应采取一定的焊接措施。
4.焊接接头形式
根据施焊金属件的空间位置,常见的焊接接头型式有:对接接头、搭接接头、角接接头和丁字接头等。
其中对接接头受力均匀,是应用最多的接头型式。搭接接头受力时将产生附加弯矩,而且消耗金属量大,但不需开坡口,装配尺寸要求不高。
5.焊件坡口
根据设计或工艺需要,在焊件的待焊部位加工出一定几何形状的沟槽称为坡口。手弧焊时,当被焊工件较薄(板厚≤6mm)时,可采用I型坡口,当焊件厚度大于6mm时,为了保证焊缝区焊透,按板厚的不同,需要在接头处开出一定形状的坡口,对接接头常见的坡口形状如图4-27所示。对于I形坡口、V形坡口、U形坡口,均可根据焊件厚度进行单面焊或双面焊,而X形坡口必须双面焊。
焊接温度控制
熔池温度,直接影响焊接质量,熔池温度高、熔池较大、铁水流动性好,易于熔合,但过高时,铁水易下淌,单面焊双面成形的背面易烧穿,形成焊瘤,成形也难控制,且接头塑性下降,弯曲易开裂。熔池温度低时,熔池较小,铁水较暗,流动性差,易产生未焊透,未熔合,夹渣等缺陷。 熔池温度与焊接电流、焊条直径、焊条角度、电弧燃烧时间等有着密切关系,针对有关因素采取以下措施来控制熔池温度。
1、直径
焊接电流与焊条直径:根据焊缝空间位置、焊接层次来选用焊接电流和焊条直径,开焊时,选用的焊接电流和焊条直径较大,立、横仰位较小。如12mm平板对接平焊的封底层选用φ3.2mm的焊条,焊接电流:80-85A,填充,盖面层选用φ4.0mm的焊条,焊接电流:165-175A,合理选择焊接电流与焊条直径,易于控制熔池温度,是焊缝成形的基础。
2、方法
运条方法,圆圈形运条熔池温度高于月牙形运条温度,月牙形运条温度又高于锯齿形运条的熔池温度,在12mm平焊封底层,采用锯齿形运条,并且用摆动的幅度和在坡口两侧的停顿,有效的控制了熔池温度,使熔孔大小基本一致,坡口根部未形成焊瘤和烧穿的机率有所下降,未焊透有所改善,使乎板对接平焊的单面焊接双面成形不再是难点。
3、角度
焊条角度,焊条与焊接方向的夹角在90度时,电弧集中,熔池温度高,夹角小,电弧分散,熔池温度较低,如12mm平焊封底层,焊条角度:50-70度,使熔池温度有所下降,避免了背面产生焊瘤或起高。又如,在12mm板立焊封底层换焊条后,接头时采用90-95度的焊条角度,使熔池温度迅速提高,熔孔能够顺利打开,背面成形较平整,有效地控制了接头点内凹的现象。
4、时间
电弧燃烧时间,φ57×3.5管子的水平固定和垂直固定焊的实习教学中,采用断弧法施焊,封底层焊接时,断弧的频率和电弧燃烧时间直接影响着熔池温度,由于管壁较薄,电弧热量的承受能力有限,如果放慢断弧频率来降低熔池温度,易产生缩孔,所以,只能用电弧燃烧时间来控制熔池温度,如果熔池温度过高,熔孔较大时,可减少电弧燃烧时间,使熔池温度降低,这时,熔孔变小,管子内部成形高度适中,避免管子内部焊缝超高或产生焊瘤。
焊接方法
金属焊接方法有40种以上,主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。 在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。 为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。
压焊
压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。 各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短,因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。 焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。