1、實(shí)驗(yàn)一：手弧焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過實(shí)驗(yàn)，掌握手弧焊焊接方法的操作。2.通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理1. 焊縫的成形 焊縫的形狀對(duì)焊縫質(zhì)量和焊件的使用性能有很大影響，因此保證合適的焊縫形狀是焊接工藝試驗(yàn)首先要解決的問題。焊縫的形狀通常用熔深H、熔寬B和余高a 三個(gè)參數(shù)表示，其中最重要的是熔深。合理的焊縫形狀要求上述三個(gè)參數(shù)之間合理的匹配。在生產(chǎn)上常采用成形系數(shù)來表示熔深和熔寬的關(guān)系： B/H （式11） 值大表示焊縫寬而淺；反之，表示窄而深。值過大時(shí)，焊縫可能焊不透；過少時(shí)，熔深中的雜質(zhì)難以浮出，容易出現(xiàn)焊接缺陷。手弧焊時(shí)，的適宜范圍為12。成形系

2、數(shù)的大小直接影響熱源的使用效率和熱影響區(qū)的大小，而且影響焊縫金屬的結(jié)晶的方向，對(duì)雜質(zhì)成分的偏析、成分的不均勻性和裂紋氣孔敏感性有著直接影響。另外改變焊縫的形狀可以調(diào)整熔合比。在焊接合金鋼時(shí)，調(diào)整熔合比常常是防止焊縫冶金缺陷，特別是降低裂紋的敏感性，提高焊縫機(jī)械性能的一條重要途徑。2焊接電流、電弧電壓和焊接速度 焊接電流、電弧電壓和焊接速度是對(duì)焊縫成形影響最大的三個(gè)參數(shù)，在正常使用的規(guī)范范圍內(nèi)，變化規(guī)律如下：焊接電流增大，焊縫的熔深和余高增大，熔寬沒有多大變化（或略增大），電弧電壓增大，熔寬增大，熔深、余高減小。焊接速度增大，線能量q/v 減小，單位長度焊縫上填充金屬量減小，熔寬、熔深、余高均減

3、小。為了獲得良好的焊縫成形，焊接電流、電弧電壓和焊接速度要配合得當(dāng)。如在增大焊接電流時(shí)也要適當(dāng)提高電弧電壓，做到大電流配大電壓，小電流配小電壓，這樣電弧才可能最穩(wěn)定。在提高焊接速度時(shí)，也要相應(yīng)的提高焊接電流和電弧電壓，這樣既可提高生產(chǎn)效率，又能保證焊縫成形。三、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)器材1手工電弧焊機(jī) 一臺(tái)2. 烘箱 一臺(tái)3. 試板 A3鋼 16mm 若干 4電焊條 E4303（J422） 4mm 十根5游標(biāo)卡尺 一把四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 將焊條放入烘箱中加熱20020min。2根據(jù)表11推薦的參數(shù)，進(jìn)行平板敷焊。記錄焊接電流、電弧電壓和焊接速度，并觀察參數(shù)穩(wěn)定性，焊后觀察焊縫成形。表11 推薦規(guī)范參數(shù)

4、參數(shù)焊條直徑（mm）焊接電流 I（A）焊接電流 U（V） 焊接速度 V（m/h） 4160170 2123 803. 在上述規(guī)范參數(shù)的基礎(chǔ)上，保持焊接電流、焊接電壓不變，在焊接過程中改變焊接速度的大小，取5個(gè)數(shù)值，每個(gè)數(shù)值保持焊接100mm，記錄焊接速度，觀察參數(shù)穩(wěn)定性和焊縫成形。4對(duì)每條焊縫的每個(gè)數(shù)值段進(jìn)行標(biāo)號(hào)，用卡尺測量每段焊縫的B、a測量三個(gè)值，取其平均值。5用砂輪切割機(jī)對(duì)焊縫取樣，磨試樣并腐蝕出焊縫熔合線。用卡尺測每條焊縫的H。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（一）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 將實(shí)驗(yàn)中所測數(shù)據(jù)整理，填入表12中。（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 1分析各參數(shù)對(duì)焊縫形成的影響 2對(duì)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行描述分析。（

5、三）思考題 1你測得的數(shù)據(jù)是否完全符合規(guī)律，不符合規(guī)律的原因是什么？ 2你焊的焊縫中是否有缺陷，產(chǎn)生的原因是什么？表12 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)焊縫焊接電流電弧電壓焊接速度熔寬余高熔深111213141521222324253132333435實(shí)驗(yàn)二：埋弧自動(dòng)焊焊接一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解 型埋弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和操作方法。 2. 了解 型埋弧焊機(jī)的自動(dòng)控制原理。 3了解埋弧焊規(guī)范參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響。二、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)器材 1埋弧自動(dòng)焊機(jī) 一臺(tái) 2砂輪切割機(jī) 一臺(tái) 3游標(biāo)卡尺 一把 4鋼板 A3鋼 16mm 若干5焊絲（H08A 4mm、焊劑431、砂紙、腐蝕劑等三、實(shí)驗(yàn)原理（一）埋弧焊的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和規(guī)

6、范參數(shù)的調(diào)節(jié)方法 電弧焊的焊接過程包括引弧、焊接、收弧三個(gè)階段，埋弧自動(dòng)焊使上述三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，焊接時(shí)為了保證獲得優(yōu)良的焊縫成形和內(nèi)在質(zhì)量，就應(yīng)合理的選定焊接規(guī)范參數(shù)，并在焊接過程中使所選定的規(guī)范參數(shù)數(shù)值保持穩(wěn)定，埋弧焊自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用就是當(dāng)選定的規(guī)范參數(shù)受外界因素干擾而發(fā)生變化時(shí)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，迅速恢復(fù)到預(yù)定值。同時(shí)，為了達(dá)到自動(dòng)完成埋弧焊的三個(gè)階段，必須有一套程序控制系統(tǒng)。埋弧焊的弧長調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為兩種，即等速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電弧電壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。1 等速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)它是利用電弧自身調(diào)節(jié)作用穩(wěn)定弧長，主要適用于細(xì)焊絲的焊接。它的電弧靜特性是緩升的，電源外特性是緩降、平或微升的，等熔化曲線

7、近似垂直于電流坐標(biāo)線。所以調(diào)節(jié)電壓是通過調(diào)節(jié)電源外特性實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)電流是通過調(diào)節(jié)送絲速度實(shí)現(xiàn)。2 電弧電壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要適用于粗焊絲的焊接。原理是：當(dāng)弧長波動(dòng)而引起焊接規(guī)范偏離原來的穩(wěn)定值時(shí)，利用電弧電壓作為反饋量，并通過一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置使送絲速度發(fā)生變化，達(dá)到穩(wěn)定弧長的目的。在弧壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，電弧靜特性為接近于平行水平軸的直線，而電源外特性是采用陡降外特性。因此在這種自動(dòng)電弧焊接過程中，調(diào)節(jié)焊接電流是通過調(diào)節(jié)電源外特性實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)電弧電壓是通過調(diào)節(jié)送絲速度實(shí)現(xiàn)。3 埋弧焊接過程的程序自動(dòng)控制埋弧自動(dòng)焊可實(shí)現(xiàn)空載調(diào)整、引弧、穩(wěn)弧和熄弧過程的程序控制。引弧一般采用回抽引弧，即先在空載條件下使焊

8、絲與工件接觸，啟動(dòng)后，焊絲回抽，引燃電弧。當(dāng)弧壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，在自身調(diào)節(jié)作用或弧壓反饋?zhàn)饔孟拢附z送進(jìn)，并繼續(xù)保持弧壓穩(wěn)定。熄弧可采用旨在填滿弧坑的延時(shí)熄弧或小車回走延時(shí)熄弧法。（二）埋弧焊規(guī)范參數(shù)及其對(duì)焊縫成形的影響1. 焊縫的成形 焊縫的形狀對(duì)焊縫質(zhì)量和焊件的使用性能有很大影響，因此保證合適的焊縫形狀是焊接工藝試驗(yàn)首先要解決的問題。焊縫的形狀通常用熔深H、熔寬B和余高a 三個(gè)參數(shù)表示，其中最重要的是熔深。合理的焊縫形狀要求上述三個(gè)參數(shù)之間合理的匹配。在生產(chǎn)上常采用成形系數(shù)來表示熔深和熔寬的關(guān)系： B/H （式21） 成形系數(shù)的大小直接影響熱源的使用效率和熱影響區(qū)的大小，而且影響焊縫金屬的結(jié)

9、晶的方向，對(duì)雜質(zhì)成分的偏析、成分的不均勻性和裂紋氣孔敏感性有著直接影響。埋弧焊時(shí)，1.3 。另外改變焊縫的形狀可以調(diào)整熔合比。在焊接合金鋼時(shí)，調(diào)整熔合比常常是防止焊縫冶金缺陷，特別是降低裂紋的敏感性，提高焊縫機(jī)械性能的一條重要途徑。2焊接電流、電弧電壓和焊接速度 焊接電流、電弧電壓和焊接速度是對(duì)焊縫成形影響最大的三個(gè)參數(shù)，在正常使用的規(guī)范范圍內(nèi)，變化規(guī)律如下： 焊接電流增大，焊縫的熔深和余高增大，熔寬沒有多大變化（或略增大），熔深與焊接電流近似于成正比： HKm I （式22）Km與焊絲直徑，電流種類等有關(guān)。電弧電壓增大，熔寬增大，熔深、余高減小。焊接速度增大，線能量q/v 減小，單位長度焊縫

10、上填充金屬量減小，熔寬、熔深、余高均減小。為了獲得良好的焊縫成形，焊接電流、電弧電壓和焊接速度要配合得當(dāng)。如在增大焊接電流時(shí)也要適當(dāng)提高電弧電壓，做到大電流配大電壓，小電流配小電壓，這樣電弧才可能最穩(wěn)定。在提高焊接速度時(shí)，也要相應(yīng)的提高焊接電流和電弧電壓，這樣既可提高生產(chǎn)效率，又能保證焊縫成形。四、實(shí)驗(yàn)步驟（一） 了解焊接結(jié)構(gòu)，掌握操作使用方法 了解電源結(jié)構(gòu)、送絲系統(tǒng)、小車和自動(dòng)控制原理，掌握規(guī)范參數(shù)的調(diào)節(jié)方法，焊機(jī)的空載調(diào)整、啟動(dòng)和停止的操作方法。（二）實(shí)驗(yàn)步驟1根據(jù)表21推薦的參數(shù)，進(jìn)行平板敷焊。記錄焊接電流、電弧電壓和焊接速度，并觀察參數(shù)穩(wěn)定性，焊后觀察焊縫成形。表21 推薦規(guī)范參數(shù) 參

11、數(shù)焊絲直徑（mm）焊接電流 I（A）焊接電流 U（I） 焊接速度 V（m/h） 41000 30 203. 在上述規(guī)范參數(shù)的基礎(chǔ)上，保持焊接電流、焊接電壓不變，在焊接過程中改變焊接速度的大小，取5個(gè)數(shù)值，每個(gè)數(shù)值保持焊接100mm，記錄焊接速度，觀察參數(shù)穩(wěn)定性和焊縫成形。4對(duì)每條焊縫的每個(gè)數(shù)值段進(jìn)行標(biāo)號(hào)，用卡尺測量每段焊縫的B、a測量三個(gè)值，取其平均值。5用砂輪切割機(jī)對(duì)焊縫取樣，磨試樣并腐蝕出焊縫熔合線。用卡尺測每條焊縫的H。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（一）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 將實(shí)驗(yàn)中所測數(shù)據(jù)整理，填入表22中。（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 1分析各參數(shù)對(duì)焊縫形成的影響 2對(duì)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行描述分析。表22 實(shí)驗(yàn)

12、數(shù)據(jù)焊縫焊接電流電弧電壓焊接速度熔寬余高熔深111213141521222324253132333435實(shí)驗(yàn)三：CO2保護(hù)焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解CO2焊短路過渡的特點(diǎn)； 2了解焊接規(guī)范參數(shù)對(duì)CO2焊短路過渡電弧穩(wěn)定性的影響； 3了解CO2焊規(guī)范參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響； 4掌握CO2焊機(jī)的使用操作方法。二、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)材料1CO2氣體保護(hù)焊焊機(jī)及送絲機(jī)構(gòu) 一套2CO2氣瓶、減壓閥及流量計(jì) 一套3卡尺 一把4低碳鋼鋼板 68mm 5焊絲 H08A =1.2mm三、實(shí)驗(yàn)原理 （一）短路過渡特點(diǎn)短路過渡是在小電流低電壓時(shí)，熔滴未長成大滴就與熔池短路，在表面張力及電磁收縮力的作用

13、下，熔滴向母材過渡，在這種過渡過程中，電弧燃燒是不連續(xù)的，電弧交替的出現(xiàn)燃弧與熄弧，引起焊接電流與電壓周期性變化。（二）CO2焊短路過渡電弧電源系統(tǒng)與規(guī)范的調(diào)節(jié)方法1電弧電源系統(tǒng)焊接電弧要穩(wěn)定工作，必須使電弧靜特性與電源外特性相交于穩(wěn)定工作點(diǎn)。在CO2焊中，由于所用焊絲一般較細(xì)，電流密度較大，加上保護(hù)氣流對(duì)電弧的冷卻作用，其電弧工作在U曲線的上升階段，電源一般采用平特性或緩降從而提高電弧的自調(diào)節(jié)作用的靈敏度，保證焊接規(guī)范的穩(wěn)定。2規(guī)范參數(shù)調(diào)節(jié)方法一個(gè)短路過渡周期電壓平均值等于電源電壓。因此調(diào)節(jié)平均弧壓主要是靠調(diào)節(jié)電源外特性來實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)電流的大小主要是調(diào)節(jié)送絲速度。因此，短路過渡電弧的穩(wěn)定工作點(diǎn)

14、是電源外特性曲線與送絲速度的交點(diǎn)，但其交點(diǎn)所決定的電弧靜特性曲線是短路過渡的平均弧長。（三）短路過渡電弧的穩(wěn)定性 1短路過渡電弧穩(wěn)定性評(píng)定的指標(biāo) 在短路過渡焊接時(shí)，焊接過渡穩(wěn)定性可用短路頻率來表示，短路頻率越高，焊接過程越穩(wěn)定。因?yàn)轭l率高，意味著每次從焊絲向母材過渡的金屬量少，熔滴細(xì)小、飛濺少。因此電弧的穩(wěn)定性可以用短路過渡頻率來衡量。 2影響電弧穩(wěn)定性的因素有兩方面：焊接電源特性和焊接規(guī)范參數(shù) （1）電源的靜、動(dòng)特性的選擇 電源外特性的特性 由于CO2焊電弧的靜特性是上升的，所以緩降，平硬外特性電源都可以滿足電弧電源系統(tǒng)穩(wěn)定工作。目前細(xì)絲CO2焊一般采用平特性電源。因?yàn)槠教匦噪娫磁浜系人偎徒z

15、焊機(jī)使用，具有弧長變化時(shí)，電弧自調(diào)作用強(qiáng)；短路電流大，引弧容易；以及電流、電壓可以分別調(diào)節(jié)，規(guī)范參數(shù)調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)電源動(dòng)特性要求 短路過渡時(shí)，電弧處于燃弧短路再引燃的周期變化中，電源的電參數(shù)也需要進(jìn)行燃弧短路空載的快速交替變化，故要求電源有良好的動(dòng)特性。電源動(dòng)特性的主要參數(shù)有電流增長速度di/dt，短路電流峰值Im及空載電壓恢復(fù)速度du/dt。整流器型的平特性電源具有較大的di/dt及Im值，而du/dt也足夠大，能滿足焊接要求，但采用不同的工藝條件時(shí)對(duì)di/dt往往有不同的要求，常采用改變回路電感的辦法來調(diào)節(jié)di/dt。 （2）規(guī)范參數(shù)的合理選擇與匹配 焊接規(guī)范主要包括焊接電流、電壓、電

16、流的種類與極性、焊接速度、焊絲伸出長度，氣流量等。1） 電弧電壓電弧電壓標(biāo)志著弧長的大小，又決定著焊縫的寬度。CO2焊中，電弧電壓的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)焊接電源的輸出電壓來實(shí)現(xiàn)的，弧壓增加則弧長增加。若弧壓過低，則電弧覆蓋面窄且電弧集中，此時(shí)熔深窄而深，所得焊道表面過凸；若弧壓過高時(shí)，則焊縫變寬，余高扁平且熔深變淺。2） 焊接電流焊接電流不但是加熱和熔化焊材的主要因素，而且還決定著焊接的熔深。它與電弧電壓匹配得當(dāng)時(shí)，可獲得穩(wěn)定的焊接過程，且飛濺小，焊縫成形好。若焊接電流過小，則電弧不穩(wěn)，且不能熔化焊絲，而此時(shí)送絲斷續(xù)，且使固體焊絲和母材發(fā)生抵觸，從而堵絲；若焊接電流過大，則會(huì)使熔深加大，但卻引起嚴(yán)重

17、的飛濺。3） 焊接速度焊接速度與焊接電壓一樣，都是決定熔深、焊道形狀和熔敷金屬量的重要因素。焊速過慢會(huì)發(fā)生熔敷金屬大量堆積、流動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)于薄件易燒穿，焊速過快，將產(chǎn)生未熔合、未焊透現(xiàn)象，焊縫成形高低不平，間斷不連續(xù)，同時(shí)產(chǎn)生咬邊和大顆粒飛濺。焊速的選擇受送絲速度的影響，究竟多大，要通過試焊后觀察焊道的成形情況來確定。4） 焊絲伸出長度由于短路過渡焊時(shí)所用焊絲直徑都比較小，因此焊絲伸出長度產(chǎn)生的電阻熱便不可忽略。若伸出長度過短，則噴嘴至工件距離太近，飛濺金屬易堵塞噴嘴，甚至發(fā)生焊道與噴嘴粘連；若伸出長度過大，則焊絲易過熱而成段熔斷，飛濺嚴(yán)重，且使熔深變淺，發(fā)生未熔合現(xiàn)象，同時(shí)使氣體保護(hù)效果變差。

18、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不同直徑的焊絲，其伸出長度由下式?jīng)Q定：Ls10Ds （式31） 其中：Ls伸出長度；Ds焊絲直徑5） 氣體流量短路焊接氣體流量一般在此515L/min，在大電流、高速焊、焊絲伸出較長及室外作業(yè)等情況下，氣體流量應(yīng)適當(dāng)增大，以使氣體有足夠的挺度，提高其抗干擾能力。但是氣體流量過大會(huì)使保護(hù)氣紊亂度增大，反而使外界氣體卷入，保護(hù)效果變差，氣孔增多。6） 電源極性CO2焊一般采用直流反極性。因?yàn)榉礃O性時(shí)飛濺小，電弧穩(wěn)定，成形好，且焊縫金屬含氫量低，熔深大。（四）短路過渡焊縫成形的特點(diǎn)短路過渡時(shí)由于電弧是在燃弧熄弧周期性變化之中，電弧的熱與力也發(fā)生周期性變化。燃弧階段電弧熱劇烈加熱母材，形成熔

19、池，電弧在復(fù)燃瞬間，短路峰值電流大，與電流平方成正比的電磁力也很大，對(duì)熔池產(chǎn)生沖擊力，使熔池下凹。熄弧階段電弧熱消失，只靠電阻熱加熱母材，對(duì)母材的加熱作用減弱，熔池溫度降低，產(chǎn)生冷卻和凝固、輪廓縮小。因而使母材在短路過渡焊時(shí)處于加熱冷卻的交替過程中。因?yàn)镃O2焊焊絲熔化速度大，熔化金屬多，CO2電弧的弧根收縮對(duì)熔池的加熱面積小，使得熔池的體積小，溫度降低，周期性短路，液體金屬流動(dòng)性差，表面張力大，對(duì)固體未熔化金屬的潤濕性差。因此短路過渡焊縫成形特點(diǎn)一是熔池小，焊縫熔深淺，適合于焊接薄板及全位置焊；二是焊縫余高大。當(dāng)規(guī)范匹配不當(dāng)時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)山峰狀突起，使母材與焊縫連接處過渡不圓滑，影響了焊縫質(zhì)量

20、。控制和減小余高的主要是規(guī)范調(diào)節(jié)和控制，即提高燃弧時(shí)間比。提高的方法有：提高電弧電壓或改變電感值，有一合適值。此外，為減小余高，還可以采用縮短焊絲伸長以減小焊絲熔化量以及焊槍前傾等方法。四、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟（一）了解焊機(jī)的使用方法。（二）焊接 1根據(jù)推薦的參數(shù)，進(jìn)行焊接。表31 典型規(guī)范參數(shù)板厚（mm）焊絲直徑（mm）電流（A）電壓（U）焊速（m/min）干伸長（mm）氣流量（L/min） 6 1.2140 22 1515 2焊接時(shí)觀察電弧及熔滴過渡現(xiàn)象，包括電弧燃燒現(xiàn)象及穩(wěn)定程度、焊絲端部形狀、電弧長度、飛濺形式、顆粒的大小。 3焊接結(jié)束后，觀察焊縫成形情況。（三）工藝試驗(yàn) 在上述規(guī)范的基礎(chǔ)上，單因素調(diào)變一個(gè)參數(shù)如電壓、電流等，固定其他參數(shù)，觀察其對(duì)電弧穩(wěn)定性的影響，觀察其對(duì)焊縫成形的影響。（四）焊縫成形的測定 將所焊焊縫進(jìn)行編號(hào)，用卡尺量出每條焊縫的B、a，每條焊縫測量三次，取平均值。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1分析各主要參數(shù)對(duì)短路電弧穩(wěn)定性的影響。2分析各主要參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響。表41 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄序號(hào)I(A)Uf（V）飛濺穩(wěn)定性氣流量L/minVm