焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响解析「焊接基础篇」

要实现材料焊接并保证焊接质量，除选择正确焊接方法和焊接材料外，执行焊接工艺的一个共同特点就是控制焊接线能量，焊接线能量是保证焊接质量非常关键的一个因素。

焊接线能量影响金属焊接接头的冶金特性和力学性能。线能量过大，容易造成接头和热影响区组织过热，产生过热组织，而使其脆化，降低焊缝和热影响区的硬度和韧性，所以一定要控制。那么什么是焊接线能量？

焊接线能量：是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦尔／厘米或焦尔／毫米(J／cm或J／mm)，亦称热输入。

线能量的计算公式为：

式中 Q——线能量，J／cm或J／mm；

I—焊接电流（A）；U—电弧电压（V）；V—焊接速度（cm／s或mm／s）。

既然说到焊接线能量、焊接电流、电弧电压等，我们就一起来了解焊接工艺中的焊接工艺参数。先说定义：

焊接工艺参数： 焊接工艺参数是指焊接过程中为保证焊接质量而选定的物理量 ( 焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等 ) 的总称。下面逐一解析，最后一定要记住结论。

1、焊接电流

焊接电流：焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流。

焊接电流大小对熔化速度、母材熔深、焊缝内在质量、焊接接头性能和生产效率有着重要的影响。焊接电流太大，容易在母材金属的两侧产生咬边，甚至烧穿。焊接电流过小，则母材金属未充分加热，容易造成夹渣和未焊透等缺陷。正常情况下，焊接电流大，则熔深大；焊接电流小，则熔深小。

当其它条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变(或略有增加)，见图。产生这些现象的原因是：
(1)电流增大后，工件上的电弧力和热输入均增大，热源位置下移，熔深增大。熔深与焊接电流近于正比关系。

(2)电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度增大，电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽近于不变。

(3)电流增大后，焊丝熔化量近于成比例地增多，由于熔宽近于不变，所以余高增大。

焊接电流对焊缝形状的影响

2、电弧电压

电弧电压：电弧两端(两电极)之间的电压降称为电弧电压。它包括阴极电压降、阳极电压降和弧柱电压降，在数值上等于三个电压降之和。

当其它条件不变时，电弧电压增长，焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有减少，见图。产生这些现象的原因是：电弧电压增大，电弧功率加大，工件热输入有所增大，同时弧长拉长，分布半径增大，将熔池向两边吹，因而熔深略有减小而焊缝宽度增加。其次弧长增加后，电弧的热量损失加大，所以用来熔化母材和焊丝的热量减少，相应焊缝厚度和余高就略有减小。

电弧电压对焊缝形状的影响

由此可见，电流是决定焊缝厚度的主要因素，而电压则是影响焊缝宽度的主要因素。因此，为得到良好的焊缝形状，即得到符合要求的焊缝成形系数，这两个因素是互相制约的，即一定的电流要配合一定的电压，不应该将一个参数在大范围内任意变动。

3、焊接速度

焊接速度：单位时间内完成的单道焊缝长度称为焊接速度。
焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影响。其他参数不变的情况下，当焊接速度增加时，焊缝厚度和焊缝宽度都大为下降，见图。这是因为焊接速度增加时，焊缝中单位时间内输入的热量减少了。

焊接速度对焊缝形状的影响

从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好。但不要误认为焊接生产效率的高低取决于焊接速度。不是焊接速度越高，焊接生产效率就越高，而是焊接电流大小决定焊接生产效率的高低。焊接电流越大，单位时间内熔化金属量越多，则焊接生产效率越高。在一定焊接电流下，焊接速度的大小影响着焊道厚度。焊接速度大则焊道薄，焊接速度小则焊道厚。

但当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得进一步提高焊接电流和电弧电压，所以，这三个工艺参数应该综合在一起进行选用。

焊接速度可由电焊工根据具体情况灵活掌握，原则是：保证焊缝具有所要求的外形尺寸，保证熔合良好。在焊接过程中，焊工应随时调整焊接速度，以保证焊缝的高低和宽窄的一致性。如果焊接速度太小，则焊缝会过高或过宽，外形不整齐，焊接薄板时甚至会烧穿。如果焊接速度太大，焊缝较窄，则会发生未焊透的缺陷。

总结。焊接线能量是保证焊接质量的非常关键的因素，所以要控制匹配好焊接电流、电弧电压和焊接速度这三者之间的关系。总体而言：三者对焊缝形状的主要影响为（基本知识、重要）：

当其它条件不变时，增加焊接电流，焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变（或略有增加）；

当其它条件不变时，电弧电压增大，焊缝宽度显著增加，而焊缝厚度和余高略有减少；

当其它条件不变时，焊接速度增加，焊缝宽度、焊缝厚度和余高都减少。