1、實驗一：手弧焊焊接參數(shù)對焊縫成形的影響一、實驗目的1.通過實驗，掌握手弧焊焊接方法的操作。2.通過實驗，驗證焊接參數(shù)對焊縫成形的影響。二、實驗原理1. 焊縫的成形 焊縫的形狀對焊縫質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，焊縫可能焊不透；過少時，熔深中的雜質難以浮出，容易出現(xiàn)焊接缺陷。手弧焊時，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晶的方向，對雜質成分的偏析、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整熔合比。在焊接合金鋼時，調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焊縫成形影響最大的三個參數(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。如在增大焊接電流時也要適當提高電弧電壓，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，也要相應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、實驗裝置及實驗器材1手工電弧焊機 一臺2. 烘箱 一臺3. 試板 A3鋼 16mm 若干 4電焊條 E4303（J422） 4mm 十根5游標卡尺 一把四、實驗步驟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個數(shù)值，每個數(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對每條焊縫的每個數(shù)值段進行標號，用卡尺測量每段焊縫的B、a測量三個值，取其平均值。5用砂輪切割機對焊縫取樣，磨試樣并腐蝕出焊縫熔合線。用卡尺測每條焊縫的H。五、實驗報告要求（一）實驗數(shù)據(jù)整理 將實驗中所測數(shù)據(jù)整理，填入表12中。（二）實驗結果分析 1分析各參數(shù)對焊縫形成的影響 2對實驗中觀察到的現(xiàn)象進行描述分析。（

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 實驗數(shù)據(jù)焊縫焊接電流電弧電壓焊接速度熔寬余高熔深111213141521222324253132333435實驗二：埋弧自動焊焊接一、實驗目的 1. 了解 型埋弧焊機的結構、特點和操作方法。 2. 了解 型埋弧焊機的自動控制原理。 3了解埋弧焊規(guī)范參數(shù)對焊縫成形的影響。二、實驗裝置及實驗器材 1埋弧自動焊機 一臺 2砂輪切割機 一臺 3游標卡尺 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、實驗原理（一）埋弧焊的自動調節(jié)系統(tǒng)和規(guī)

6、范參數(shù)的調節(jié)方法 電弧焊的焊接過程包括引弧、焊接、收弧三個階段，埋弧自動焊使上述三個階段實現(xiàn)自動化，焊接時為了保證獲得優(yōu)良的焊縫成形和內(nèi)在質量，就應合理的選定焊接規(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，埋弧焊自動調節(jié)系統(tǒng)的作用就是當選定的規(guī)范參數(shù)受外界因素干擾而發(fā)生變化時，能夠自動調節(jié)，迅速恢復到預定值。同時，為了達到自動完成埋弧焊的三個階段，必須有一套程序控制系統(tǒng)。埋弧焊的弧長調節(jié)系統(tǒng)分為兩種，即等速送絲調節(jié)系統(tǒng)和電弧電壓反饋調節(jié)系統(tǒng)。1 等速送絲調節(jié)系統(tǒng)它是利用電弧自身調節(jié)作用穩(wěn)定弧長，主要適用于細焊絲的焊接。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線。所以調節(jié)電壓是通過調節(jié)電源外特性實現(xiàn)，調節(jié)電流是通過調節(jié)送絲速度實現(xiàn)。2 電弧電壓反饋調節(jié)系統(tǒng)主要適用于粗焊絲的焊接。原理是：當弧長波動而引起焊接規(guī)范偏離原來的穩(wěn)定值時，利用電弧電壓作為反饋量，并通過一個自動調節(jié)裝置使送絲速度發(fā)生變化，達到穩(wěn)定弧長的目的。在弧壓反饋調節(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。因此在這種自動電弧焊接過程中，調節(jié)焊接電流是通過調節(jié)電源外特性實現(xiàn)，調節(jié)電弧電壓是通過調節(jié)送絲速度實現(xiàn)。3 埋弧焊接過程的程序自動控制埋弧自動焊可實現(xiàn)空載調整、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，啟動后，焊絲回抽，引燃電弧。當弧壓達到預定值時，在自身調節(jié)作用或弧壓反饋作用下，焊絲送進，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熄弧或小車回走延時熄弧法。（二）埋弧焊規(guī)范參數(shù)及其對焊縫成形的影響1. 焊縫的成形 焊縫的形狀對焊縫質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

9、晶的方向，對雜質成分的偏析、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，1.3 。另外改變焊縫的形狀可以調整熔合比。在焊接合金鋼時，調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焊縫成形影響最大的三個參數(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。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。如在增大焊接電流時也要適當提高電弧電壓，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，也要相應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、實驗步驟（一） 了解焊接結構，掌握操作使用方法 了解電源結構、送絲系統(tǒng)、小車和自動控制原理，掌握規(guī)范參數(shù)的調節(jié)方法，焊機的空載調整、啟動和停止的操作方法。（二）實驗步驟1根據(jù)表21推薦的參數(shù)，進行平板敷焊。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個數(shù)值，每個數(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對每條焊縫的每個數(shù)值段進行標號，用卡尺測量每段焊縫的B、a測量三個值，取其平均值。5用砂輪切割機對焊縫取樣，磨試樣并腐蝕出焊縫熔合線。用卡尺測每條焊縫的H。五、實驗報告要求（一）實驗數(shù)據(jù)整理 將實驗中所測數(shù)據(jù)整理，填入表22中。（二）實驗結果分析 1分析各參數(shù)對焊縫形成的影響 2對實驗中觀察到的現(xiàn)象進行描述分析。表22 實驗

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實驗三：CO2保護焊焊接參數(shù)對焊縫成形的影響一、實驗目的 1了解CO2焊短路過渡的特點； 2了解焊接規(guī)范參數(shù)對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)對焊縫成形的影響； 4掌握CO2焊機的使用操作方法。二、實驗裝置及實驗材料1CO2氣體保護焊焊機及送絲機構 一套2CO2氣瓶、減壓閥及流量計 一套3卡尺 一把4低碳鋼鋼板 68mm 5焊絲 H08A =1.2mm三、實驗原理 （一）短路過渡特點短路過渡是在小電流低電壓時，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。在CO2焊中，由于所用焊絲一般較細，電流密度較大，加上保護氣流對電弧的冷卻作用，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)調節(jié)方法一個短路過渡周期電壓平均值等于電源電壓。因此調節(jié)平均弧壓主要是靠調節(jié)電源外特性來實現(xiàn)，調節(jié)電流的大小主要是調節(jié)送絲速度。因此，短路過渡電弧的穩(wěn)定工作點

14、是電源外特性曲線與送絲速度的交點，但其交點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)定性評定的指標 在短路過渡焊接時，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。因為頻率高，意味著每次從焊絲向母材過渡的金屬量少，熔滴細小、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。目前細絲CO2焊一般采用平特性電源。因為平特性電源配合等速送絲

15、焊機使用，具有弧長變化時，電弧自調作用強；短路電流大，引弧容易；以及電流、電壓可以分別調節(jié)，規(guī)范參數(shù)調節(jié)方便等優(yōu)點。對電源動特性要求 短路過渡時，電弧處于燃弧短路再引燃的周期變化中，電源的電參數(shù)也需要進行燃弧短路空載的快速交替變化，故要求電源有良好的動特性。電源動特性的主要參數(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對di/dt往往有不同的要求，常采用改變回路電感的辦法來調節(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，電弧電壓的調節(jié)是通過調節(jié)焊接電源的輸出電壓來實現(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，此時熔深窄而深，所得焊道表面過凸；若弧壓過高時，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時，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，則會使熔深加大，但卻引起嚴重

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。焊速過慢會發(fā)生熔敷金屬大量堆積、流動現(xiàn)象，對于薄件易燒穿，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，飛濺嚴重，且使熔深變淺，發(fā)生未熔合現(xiàn)象，同時使氣體保護效果變差。

18、根據(jù)經(jīng)驗，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，氣體流量應適當增大，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使保護氣紊亂度增大，反而使外界氣體卷入，保護效果變差，氣孔增多。6） 電源極性CO2焊一般采用直流反極性。因為反極性時飛濺小，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短路過渡時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處于加熱冷卻的交替過程中。因為CO2焊焊絲熔化速度大，熔化金屬多，CO2電弧的弧根收縮對熔池的加熱面積小，使得熔池的體積小，溫度降低，周期性短路，液體金屬流動性差，表面張力大，對固體未熔化金屬的潤濕性差。因此短路過渡焊縫成形特點一是熔池小，焊縫熔深淺，適合于焊接薄板及全位置焊；二是焊縫余高大。當規(guī)范匹配不當時，還會出現(xiàn)山峰狀突起，使母材與焊縫連接處過渡不圓滑，影響了焊縫質量

20、。控制和減小余高的主要是規(guī)范調節(jié)和控制，即提高燃弧時間比。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、實驗方法及實驗步驟（一）了解焊機的使用方法。（二）焊接 1根據(jù)推薦的參數(shù)，進行焊接。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焊接結束后，觀察焊縫成形情況。（三）工藝試驗 在上述規(guī)范的基礎上，單因素調變一個參數(shù)如電壓、電流等，固定其他參數(shù)，觀察其對電弧穩(wěn)定性的影響，觀察其對焊縫成形的影響。（四）焊縫成形的測定 將所焊焊縫進行編號，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、實驗報告要求1分析各主要參數(shù)對短路電弧穩(wěn)定性的影響。2分析各主要參數(shù)對焊縫成形的影響。表41 實驗數(shù)據(jù)記錄序號I(A)Uf（V）飛濺穩(wěn)定性氣流量L/minVm