电弧焊工艺综合实验 学生用副本概要Word文档下载推荐.docx
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在焊接合金钢时，调整熔合比γ常常是防止焊缝冶金缺陷，特别是降低裂纹的敏感性，提高焊缝机械性能的一条重要途径。
②焊接电流、电弧电压和焊接速度的影响焊接电流、电弧电压和焊接速度是对焊缝成形影响最大的三个参数，在正常使用的规范范围内，变化规律如下：
焊接电流增大，焊缝的熔深和余高增大，熔宽没有多大变化（或略增大）。
熔深与焊接电流近似于成正比：
H=Km×
I（6.2）
Km与焊丝直径、电流种类等有关。
电弧电压增大，熔宽增大，熔深、余高减小。
焊接速度增大，线能量ｑ／ｖ减小，单位长度焊缝上填充金属量减小，熔宽、熔深、余高均减小。
为了获得良好的焊缝成形，焊接电流、电弧电压和焊接速度要配合得当。
如在增大焊接电流时，也要适当提高电弧电压，作到大电流配大电压，小电流配小电压，这样电弧才可能最稳定。
在提高焊接速度时，也要相应地提高焊接电流和电弧电压，这样既可提高生产效率，又能保证焊缝成形。
4.实验内容及步骤
（1）熟悉焊机构造、工作原理、机头面板开关、按钮以及操作方法；
（2）按照焊机连线说明连接电缆，使焊接极性为直流反接。
连线前须断开电源，确保用电安全；
（3）将焊机机头置于轨道，支撑试板于焊嘴下方，注意试板须水平且能保证干伸长度为
（4）
（5）
（6）
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（27）40mm；
（28）将焊机电源外特性开关设为陡降特性；
（29）焊丝除油锈，确保焊丝光亮，无油污、锈蚀等影响稳定焊接的因素；
（30）将焊丝装到机头上焊丝盘内；
（31）将焊剂通过滤网装入漏斗，确保焊剂无杂物；
（32）接通焊接电源；
（33）将机头面板上的“电源极性”键设为“直流反接”；
扳动焊机机头开关，接通其电源；
（34）将机头面板上的“预调试/自动”键设为“预调”，将小车上的手柄放置为“松开”（手拉小车行走）或“啮合”（小车自动行走），按照表6-1数据调整焊接速度；
表6-1实验数据
焊缝
焊接电流（A）
电弧电压（V）
焊接速度（m/h）
熔深H（mm）
熔宽B（mm）
余高a（mm）
1—1
500
25
33
1—2
400
1—3
600
1—4
22
1—5
30
1—6
1—7
36
2—1
1000
32
2—2
2—3
800
2—4
2—5
42
2—6
22.5
（35）将焊嘴置于欲焊焊缝起始点，按“手动送丝”的“下送”键或“上升”键，使焊丝通过送丝轮下放，且刚好轻轻接触试板；
（36）将小车上的手柄由“松开”转为“啮合”。
此时小车在未焊接的情况下不能随意走动；
（37）将焊剂漏斗打开，使焊剂漏下覆盖住伸出的焊丝和欲焊焊缝；
（38）按照表6-1数据，粗调焊接电流和焊接电压。
（39）将机头面板上的“预调/自动”键设为“自动”；
（40）将小车行走方向键设为“停止”，按机头面板上的“起动”键（绿键），引燃电弧；
（41）
（42）
（43）
（44）
（45）
（46）
（47）
（48）
（49）
（50）
（51）
（52）
（53）
（54）
（55）电弧引燃2秒后，将“小车行走方向”键按预先确定的小车行动方向设为“左（向前）”或“右（向后）”，焊接开始；
细调焊接电流、电弧电压值并记录之，观察参数稳定情况；
（56）焊缝长度达到100mm左右。
按焊丝“上升”键1秒，并立刻按停止键（红键）5秒，停止焊接；
（57）若遇到特殊情况，按急停键（红键）停止焊接。
（58）关闭焊剂漏斗开关；
（59）关闭焊机电源开关；
（60）清理焊道表面未用焊剂，将其经滤网回收，倒入漏斗，继续使用；
（61）观察焊缝成形状况，并用卡尺测量每段焊缝的熔宽Ｂ、余高ａ，每个数据测量三次，取其平均值；
（62）改变焊接规范参数，重复实验步骤（6）-（23）。
（63）关闭焊接电源及总电源，将焊机面板上的开关全部放置到中间位置。
（64）用卡尺测量实验室提供的埋弧焊典型试样的每条焊缝的的熔深Ｈ及熔宽Ｂ、余高ａ，Ｂ、ａ值，每个数据测量三次，取其平均值。
5.实验数据整理及结果分析
（1）整理实验数据，填入表6-1中。
（2）总结焊接电流、电弧电压和焊接速度各参数与Ｈ、Ｂ、ａ的关系。
6.思考题
你所测的数据是否完全符合规律，不符合规律的原因是什么？
第二部分CO2气体保护焊工艺实验
1.实验目的
（1）了解CO2焊短路过渡的特点；
（2）了解焊接规范参数对CO2焊短路过渡电弧稳定性的影响；
（3）了解CO2焊短路过渡规范参数对焊缝成形的影响；
（4）掌握CO2焊机和光线示波器的使用操作方法。
2.实验装置及材料
（1）CO2气体保护焊焊机（MM350/NBV—500）1台；
（2）焊接小车及导轨1套；
（3）CO2气瓶、干燥器、减压阀及流量计1套；
（4）双踪示波器（DS5062CAE型）1套；
（5）低碳钢钢板（δ=6—8mm）数块；
（6）焊丝（H08Mn2SiAФ1.0mm）若干；
（7）游标卡尺、秒表等若干
3.实验原理
（1）短路过渡特点
图6-1电流、电压波形图
图6-2熔滴过渡过程
一个短路过渡周期，大体可以分为四个阶段：
①燃弧阶段②弧隙短路阶段
③成颈脱落阶段④电弧复燃阶段为衡量短路时间与燃弧时间匹配，可用燃弧时间比η来表示。
（2）短路过渡电弧的稳定性评定指标
在短路过渡焊接时，焊接过渡稳定性可用短路频率来表示。
短路频率越高，焊接过程越稳定。
因为频率高，意味着每次从焊丝向母材过渡的金属量少，熔滴细小，飞溅少。
因此电弧的稳定性可以用短路过渡频率来衡量。
（3）规范参数的合理选择与匹配
焊接规范主要包括焊接电流、电压、电流的种类与极性、焊接速度、焊丝干伸长，气流量等。
ⅰ）焊接电流If
焊接电流与电弧电压匹配得当时，可获得稳定的焊接过程，且飞溅小，焊缝成形好。
其他条件不变，焊接电流增大时，电弧力和热输入均增大，电阻热亦增加，热源位置下移，使熔深和余高都增加，熔宽略有增加。
若焊接电流过小，则电弧不稳，且不能熔化焊丝，而此时送丝继续，易使固体焊丝和母材发生抵触，从而堵丝：
但是若焊接电流过大，会引起严重飞溅。
ⅱ）电弧电压Uf
电弧电压标志着弧长的大小。
弧压增加则电弧功率加大，工件热输入增加。
但弧长拉长，电弧散热多，使焊丝融化系数降低。
且弧长增加，电弧分布半径增大，因此弧压增加时，焊缝变宽，余高扁平且熔深变浅。
弧压过高，弧长过长，电弧挺度变差，稳弧性差。
弧压过高，短路过渡会转成大颗粒长弧过渡，会引起焊接过程不稳定。
弧压过低，电弧能量过小，引弧困难，电弧稳定性也变差。
弧压小，电弧覆盖面变窄且电弧集中，此时熔深窄而深，所得焊道表面较凸。
为得到合适的焊缝成形，焊接电流与电弧电压应匹配，通常在增大电流的同时，也要适当增加电弧电压。
电弧电压的调节是通过调节送丝速度来实现的。
ⅲ）焊接速度V
焊接速度与焊接电流、电弧电压一样，都是决定熔深、焊道形状和熔敷金属量的重要因素。
焊速增加，线能量减小，熔宽、熔深、余高都减小。
焊速过快，将产生未熔合、未焊透现象，焊缝成形高低不平，间断不连续，同时产生咬边和大颗粒飞溅，焊速过快，不易形成稳定的电场发射，焊速过慢，会发生熔敷金属大量堆积、流动现象，对于薄件易烧穿；
焊速的选择受送丝速度的影响，要通过试焊后观察焊道的成形情况来确定，焊速要和焊接电流、电弧电压相匹配。
ⅳ）焊丝伸出长度Ls
由于短路过渡焊时所用焊丝直径都比较小，因此焊丝伸出长度产生的电阻热便不可忽略。
若伸出长度过短，则喷嘴至工件距离太近，飞溅金属易堵塞喷嘴，甚至发生焊道与喷嘴粘连；
若伸出长度过大，则焊丝易过热而成段熔断，飞溅严重，且由于大的电阻热，会使熔深变浅，发生未熔合现象，同时使气体保护效果变差，电弧稳定性变差。
根据经验，不同直径焊丝的伸出长度由下式决定：
Ls=10Ds（6.3）
其中：
Ds—焊丝直径
ⅴ）气体流量Q
短路过渡焊接气体流量Q一般在5～15L/min，在大电流、高速焊、焊丝伸出较长及室外作业等情况下，气体流量应适当增大，以使气体有足够的挺度，提高其抗干扰能力，亦提高稳弧性。
但是气体流量过大会使保护气紊乱度增大，反而使外界气体卷入，保护效果变差，
气孔增多。
ⅵ）电源极性
CO2焊一般采用直流反极性。
因为反极性时飞溅小，电弧稳定，成形好，且焊缝金属含氢量低，熔深大。
4.实验方法及步骤
（1）了解焊机和实验仪器的使用方法，掌握双踪示波器的使用方法。
（2）焊接试板：
①按图6-3连接实验线路。
图6-3实验线路图
②给气体干燥器接通电源，预热CO2气体；
根据表6-2中的数据，调节气流量Q。
③接通示双踪波器电源；
打开双踪示波器电源开关。
④接通焊机电源；
根据表6-2中的数据，调节焊接电流If和电弧电压Uf；
然后调整好焊接小车的行走方向和行走速度；
再送丝至焊枪，根据表6-2中的数据，调节干伸长度L。
⑤启动焊枪上的焊接开关，引弧后立即合上小车的行走开关开始焊接。
⑥焊接时观察电弧燃烧稳定程度、飞溅颗粒的大小及数量；
用示波器记录电弧电流、电压波形。
⑦焊接结束时，先关断焊枪开关和小车行走开关；
⑧用卡尺测量焊缝的宽度Ｂ、余高ａ，每条焊缝测量三次数据，取平均值。
⑨数出示波器Uf波形图上1秒内的波峰数，即为熔滴的短路过渡频率f。
5.实验数据整理及结果分析
①将实验中观察和测试的数据，填入表6-2中。
②画出焊接电流If、电弧电压Uf和焊接速度V等主要参数与熔滴短路过渡频率f的关系曲线图。
③画出焊接电流If、电弧电压Uf、焊接速度V和焊丝伸出长度Ls等主要参数与焊缝宽度、余高的关系曲线图。
④画出自己所测数据的电弧电压Uf波形图。
⑤根据实验中观察和测试的数据，分析各主要参数对短路电弧稳定性的影响。
⑥根据实验中观察和测试的数据，分析各主要参数对焊缝成形的影响。
6.思考题
你所测出的规范参数对焊缝尺寸影响的数据是否完全符合规律，如有不符，其原因为何？
表6-2实验数据记录
序号
If
（A）
Uf
（V）
V
（cm/min）
Ls
（mm）
Q
（L/min）
B
（mm）
a
f
（次/秒）
飞溅
电弧
飘移
1
120
19
12
8
2
100
3
140
4
16
5
6
7
20
18
9
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