用每根焊条施焊长度控制焊条电弧焊线能量

用每根焊条施焊长度控制焊条电弧焊线能量 用每根焊条施焊长度控制焊条电弧焊线能量 摘要 本文叙述了焊条电弧焊线能量的控制原理，提出了控制线能量的方法，讨论了控制焊条熔敷长度的允许误差的问题。 关键词 焊条电弧焊 线能量 控制 控制焊接线能量是焊条电弧焊焊接过程中的重要工艺措施之一。焊接线能量过大，会使热影响区过宽晶粒区扩大，晶粒粗化且易产生过热组织，导致焊接接头的韧性剧降；焊接线能量过小，则焊接接头的冷却速度增快，淬硬倾向增大，易产生淬硬组织，促使冷裂纹的形成。 1焊接线能量三要素 焊接线能量是单位长度焊缝得到的焊接电弧热量。计算方法是：E=60I•U/V 其中I―焊接电流（安培）；U--电弧电压（伏）；V--焊接速度（厘米/分），是焊接线能量的三要素。线能量的单位是焦耳/厘米。线能量对于低碳钢焊接接头性能的影响不大，对于低合金钢和不锈钢等钢种，应依据焊接性试验和焊接工艺评定来确定其线能量范围。 2控制线能量的方法 控制线能量主要是控制焊接速度：一为控制每根焊条的熔敷长度；另外为控制每道焊道的横截面积（或焊道的形状尺寸） 2.1控制每根焊条的熔敷长度，其线能量E也可写成E=IU/V=IU/L÷T 式中T－熔敷一根焊条所需的时间，s 。 L－一根焊条熔敷的焊道长度，cm 由于选定焊条直径在给定的焊接位置上焊接时，焊接电流I和焊接电压U的变动都是不大的。当焊接电流I一定时，熔敷一根焊条所需时间T基本是稳定的，列如J422焊条φ4mm ，I＝155～165A，T＝90～93s，T不可能有大起大落的情况。于是控制焊接线能量E的问题就变成主要控制一根焊条的熔敷长度L的问题。从另一方面来看，对于给定焊条直径和焊接位置，熔化一根焊条所需的能量（IUT）来说，此数值变动是不大的。即使在焊接过程中，工艺参数I、U变动时，IUT也是变动不大的。事实也是这样，当I增大时，T将减小，I和T相互牵连，使IT变动小，见表1。 表1 焊接电流和一根焊条熔敷时间（T）的关系 焊条直径（mm） 焊接电流（A） T（s） IT(A•s ) 4 155 ～ 160 93 14415～144880 4 160 ～ 165 90 14400～14850 3.2 110 ～ 130 75 8250 ～9750 焊接电弧拉长，U增加时，据焊条电弧焊电源外特性和电弧静特性的关系，I将减小，IU波动不大。由此可见，焊接线能量E主要是和一根焊条的熔敷长度L有关。如果能将一根焊条的熔敷长度控制在一定的范围内，则达到了控制焊接线能量的目的。 焊条电弧焊焊工不可能做到每根焊条的熔敷长度都相等，对于L允许有20％的误差，要达到这个要求，焊工只要经过适当的培训，其操作技术完全可以符合要求。关于L的监控也是很简便的，只要用尺测量两焊缝接头之间的距离，就可以知道L的实际长度，因此说，用一根焊条熔敷长度来控制线能量是可行的。辽宁省压力容器焊接工艺规程表格就已采用mm/根 表达焊接速度。表2为某产品控制一根焊条熔敷长度L的范围。 表2 焊接位置 焊条直径（mm） 焊接电流（A） L（mm） 平 3.2 110～115 200～240 4 160～165 200～300 横 3.2 110～120 150～200 4 150～160 200～320 立 3.2 105～120 100～150 仰 2.5 85～95 70～90 3.2 100～110 100～150 2.2 控制每道焊道的横截面积F，既控制焊道的形状尺寸（应是每道熔敷金属的横截面积），在焊条直径和焊接位置确定后，一根焊条熔化后获得的熔敷金属也是一个变动很小的量。G=γFL F=G/γL 式中G-一根焊条的熔敷金属重量，g γ-熔敷金属的比重g/cm3 F-熔敷金属的横截面积，cm2 L-一根焊条的熔敷长度，cm G/γ均可视为常量，则F/KL，也就是焊道横截面积F可以反映一根焊条熔敷长度L的大小。若焊道横截面积F大，即一根焊条熔敷长度L短，焊接线能量大。对于固定焊接位置的一定坡口形状的焊缝，如规定用等截面的焊道焊几道（不能多也不能少）来完成，这实质上是规定了线能量。所以在制定焊接工艺之前，就应该预先测定一根焊条的熔敷金属重量G，才能确定F和焊道数。 2.3从理论上分析，控制F和控制L是等同的，然而在实际监控中有一定的难度：一是坡口形状尺寸的误差必然导致较大的控制线能量的误差；二是每道焊道横截面积的测量问题（坡口焊道的厚度难以测量，宽度误差会产生更大的面积误差），所以这种控制方法只有在焊接线能量控制范围较大的情况下才使用。 3结论 3.1焊条电弧焊的线能量是可以控制的，主要是控制焊接线能量三要素中的焊接速度。 3.2用控制一根焊条的熔敷长度来控制焊接速度，也就控制了焊接线能量，这种方法合理简便可行。 3.3用控制每道焊道金属的横截面积来控制焊接线能量是比较粗糙的，它适用于控制线能量范围较宽的情况。 3.4焊接线能量的测量有一定困难，在给定的焊接位置和选定的焊条直径下，对焊接电流和电弧电压也应有控制（误差15％）。 3.5建议锅炉行业焊接工艺编制采用每根焊条施焊长度来控制焊接线能量。 参考文献 1. 刘普明主编.锅炉压力容器压力管道焊工考试习题集..辽宁大学出版社.2003，4 2. 周震 刘金山.锅炉压力容器培训考核教材--焊工.东北大学出版社.1995，12 3.全国锅炉压力容器标准化技术委员会，承压设备焊接工程师培训教程，云南科技