熔化極氬弧焊焊接規(guī)范的選擇原則是保證焊接過程穩(wěn)定、保護(hù)效果好、焊縫成形良好。主要的焊接參數(shù)有焊絲直徑、電弧電壓、焊接電流、焊接速度、噴嘴孔徑、焊絲伸出長度和氣體流量等。
一、工藝參數(shù)的選擇技巧
1.焊接電流與極性
由于短路過渡和粗滴過渡存在飛濺嚴(yán)重、電弧復(fù)燃困難及焊接質(zhì)量差等問題，生產(chǎn)中一般都不采用，而采用噴射過渡的形式。熔化極氬弧焊時(shí)，當(dāng)焊接電流增大到一定數(shù)值，熔滴的過渡形式會發(fā)生一個(gè)突變，即由原來的粗滴過渡轉(zhuǎn)化為噴射過渡，這個(gè)發(fā)生轉(zhuǎn)變的焊接電流值稱為“臨界電流”。不同直徑和不同成分的焊絲，具有不同的臨界電流值，見表3-2。
表3-2 不銹鋼焊絲的臨界電流值
焊接電流增加時(shí)，熔滴尺寸減小，過渡頻率增加。因此焊接時(shí)，焊接電流不應(yīng)小于臨界電流值，以獲得噴射過渡的形式，但當(dāng)電流太大時(shí)，熔滴過渡會變成不穩(wěn)定的非軸向噴射過渡，同樣飛濺增加，因此不能無限制地增加電流值。同時(shí)必須注意，產(chǎn)生噴射過渡除了要有一定的電流密度外，還必須具有一定的電弧長度。如果電弧電壓很低，不論電流數(shù)值有多大，也不可能產(chǎn)生噴射過渡。
另外，直流反接時(shí)，只要焊接電流大于臨界電流值，就會出現(xiàn)噴射過渡，直流正接時(shí)卻很難出現(xiàn)噴射過渡，故生產(chǎn)上都采用直流反接。
2.電弧電壓
對應(yīng)于一定的臨界電流值，都有一個(gè)最低的電弧電壓值與之相匹配。電弧電壓低于這個(gè)值，即使電流比臨界電流大很多，也得不到穩(wěn)定的噴射過渡。
最低的電弧電壓值（電弧長度）根據(jù)焊絲直徑來選定，其關(guān)系式為：
L＝Ad
式中L——弧長，mm；
d——焊絲直徑，mm；
A——系數(shù)（純氬氣，直流反接，焊接不銹鋼時(shí)取2～3）。
3.噴嘴直徑及氣體流量
熔化極氬弧焊對熔池的保護(hù)要求較高，如果保護(hù)不良，焊縫表面便起皺皮，特別是鋁鎂合金的焊接，如保護(hù)不好，則立即會在焊縫表面陰極破碎區(qū)外產(chǎn)生黑煙。氬氣流量過大或過小，都會影響其保護(hù)效果。氬氣流量過大時(shí)，還會引起熔池鋁液的翻騰，破壞焊縫的成形。所以熔化極氬弧焊的噴嘴直徑及氣體流量比鎢極氬弧焊來都要相應(yīng)地增大，通常噴嘴直徑為20mm左右，氬氣流量則在30～60L/min之間。
4.焊接速度
焊接速度與焊件厚度、焊接電流、電弧電壓等密切相關(guān)。焊接過程中，焊接速度不能太快，太快會造成焊縫熔合不良，但焊接速度也不能太慢，太慢容易燒穿或熔池太大。
5.焊槍傾角
全位置焊接時(shí)，焊槍傾角對焊接質(zhì)量影響較大。焊接厚板時(shí)要求熔深大，則傾角要大些，即焊槍近于垂直焊件。焊接薄板時(shí)則傾角要小。在焊接過程中，還需根據(jù)空間位置的變化，隨時(shí)調(diào)整傾角的大小。
6.噴嘴高度
噴嘴離熔池的高度應(yīng)保持在8～20mm之間。過低時(shí)，容易與熔池相碰，影響焊縫的成形；過高時(shí)，電弧長度增加，氬氣保護(hù)效果變壞。
二、熔化極脈沖氬弧焊
1.特點(diǎn)
在20世紀(jì)80年代，熔化極脈沖氬弧焊只有最熟練的焊工才能操作，因?yàn)椴僮魅藛T必須精確地了解如何正確設(shè)定機(jī)器的送絲速度才能開展這種焊接。而如今，這一切都由協(xié)作控制完成了。當(dāng)操作員調(diào)節(jié)送絲速度時(shí)，其協(xié)作裝置就會自動調(diào)節(jié)波形和頻率。協(xié)作操控使這種焊機(jī)變得非常容易使用，即使是對新手來說也是，一個(gè)把手就可以控制所有的操作。另外，先進(jìn)的內(nèi)部電子元件使其對不同的焊接情況都有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
熔化極脈沖氬弧焊的峰值電流以及熔滴過渡是間歇而又可控的，有以下特點(diǎn)。
（1）具有較寬的電流調(diào)節(jié)范圍。普通的噴射過渡和短路過渡焊接，因受到熔滴過渡形式的限制，所采用的焊接電流范圍都是有限的。采用脈沖電流后，可以用較小的平均電流值而獲得噴射過渡。對于同一直徑的焊絲，通過改變脈沖頻率，能在高至幾百安培、低至幾十安培的電流范圍內(nèi)穩(wěn)定地進(jìn)行焊接，并可以用較粗的焊絲來焊接薄板。
（2）有利于實(shí)現(xiàn)全位置焊接。由于采用較小的平均電流進(jìn)行焊接，因此，熔池體積較小，比較容易控制熔池，不易發(fā)生流淌現(xiàn)象。在峰值電流的作用下，熔滴的軸向性比較好，無論是仰焊還是垂直焊，都能迫使金屬熔滴沿電弧軸向向熔池過渡，焊縫成形好，飛濺損失小，有利于全位置焊接。
（3）可以有效地控制輸入熱量，改善接頭性能。焊接高強(qiáng)鋼以及某些鋁合金時(shí)，由于這些材料熱敏感性較大，因而對母材輸入的熱量有一定的限制。采用普通焊接方法，只能用小范圍進(jìn)行焊接，在焊接厚板時(shí)，容易產(chǎn)生未焊透及熔合不良等缺陷。采用脈沖氬弧焊，既可以使母材得到較大的熔深，又可以使總的平均電流較小，使焊縫金屬和熱影響區(qū)金屬過熱都比較小，從而使焊接接頭具有良好的韌性，減小了產(chǎn)生裂紋的傾向。
2.工藝與參數(shù)選擇
（1）熔滴過渡形式。脈沖熔化極氬弧焊有三種過渡形式，即一個(gè)脈沖過渡一滴、一個(gè)脈沖過渡多滴和多個(gè)脈沖過渡一滴。三種過渡方式中，一個(gè)脈沖過渡一滴的工藝性能最好，多個(gè)脈沖過渡一滴的工藝性能最差。然而，一個(gè)脈沖過渡一滴的工藝范圍很窄，焊接過程中難以保證。目前，主要采用一個(gè)脈沖過渡一滴和一個(gè)脈沖過渡多滴的混合方式，脈沖射流過渡僅產(chǎn)生在熔化極脈沖氬弧焊中，熔滴有節(jié)奏地向熔池中過渡，如圖3-20所示。其頻率與脈沖電流頻率一致。它是射流過渡的一個(gè)變種，可在較小的平均電流下實(shí)現(xiàn)，表3-3列出了脈沖氬弧焊焊接不同材料時(shí)噴射過渡的最小電流值。
表3-3 脈沖氬弧焊時(shí)噴射過渡的最小電流值
續(xù)表
注：表中數(shù)值為總電流平均值。
圖3-20 脈沖熔化極氬弧焊的常用熔滴過渡形式
1—焊件；2—?dú)鍤猓?—噴嘴；4—送絲滾輪；5—焊絲；6—電弧；7—焊縫；8—過渡熔滴；9—熔池
（2）基值電流。基值電流的作用是在脈沖電弧停歇期間，維持焊絲與焊接熔池之間的導(dǎo)電狀態(tài)，保證脈沖電弧再次燃燒穩(wěn)定，同時(shí)預(yù)熱焊絲和母材，使焊絲端部有一定的熔化量，為脈沖電弧期間的熔滴過渡作準(zhǔn)備。基值電流不宜取得過大，否則，脈沖焊接的特點(diǎn)就不明顯，甚至在脈沖停歇期間也會產(chǎn)生熔滴過渡，使熔滴過渡失去可控性。同時(shí)，基值電流也不能過小，基值電流過小時(shí)電弧會不穩(wěn)定。
（3）脈沖電流。脈沖電流是決定脈沖能量的一個(gè)重要因素。脈沖電流影響熔滴過渡形式，同時(shí)也影響焊縫的熔深。在平均電流和送絲速度不變的情況下，脈沖電流增大，熔深增加，反之，則減小。因此，可根據(jù)焊接工藝的需要，通過調(diào)節(jié)脈沖電流的幅值來調(diào)節(jié)熔深的大小。
（4）脈沖頻率及脈寬比。脈沖頻率的大小，主要根據(jù)焊接電流來確定。如果焊接電流較大，需要選擇較高的脈沖頻率；焊接電流較小，脈沖頻率選擇得要低一些。但是，脈沖頻率的調(diào)節(jié)范圍有一定的限制。脈沖頻率過高，將失去脈沖焊接的特點(diǎn)；脈沖頻率過低，焊接過程不穩(wěn)定，由于脈沖時(shí)間間隔過長，還會產(chǎn)生焊縫兩側(cè)熔合不良等缺陷。
脈寬比是脈沖時(shí)間與脈沖間歇時(shí)間的比值，當(dāng)脈寬比較大時(shí)，脈沖焊接特點(diǎn)不顯著，一般不超過50%。脈沖焊接時(shí)，與普通的熔化極氣體保護(hù)焊一樣，送絲速度決定了焊接電流的數(shù)值。為了保持一定的弧長，必須使送絲速度等于焊絲熔化速度。因此，對應(yīng)于一定的平均電流，要選擇相應(yīng)的焊絲送進(jìn)速度。如果送絲速度過快，會使電弧長度縮短，造成焊絲與工件發(fā)生短路，并使飛濺增加；如果送絲速度過慢，會使電弧拉長，而發(fā)生斷弧現(xiàn)象。
在實(shí)際應(yīng)用中，選擇脈沖參數(shù)一般是先根據(jù)被焊材料的性質(zhì)和厚度，選用合適的焊絲直徑和脈沖頻率，然后根據(jù)焊絲直徑確定脈沖電流和基值電流，并通過反復(fù)試焊調(diào)節(jié)各參數(shù)，直至熔滴成為可控噴射過渡、電弧燃燒穩(wěn)定、焊縫成形優(yōu)良為止。表3-4為不銹鋼熔化極脈沖氬弧焊的焊接參數(shù)。
表3-4 不銹鋼熔化極脈沖氬弧焊的焊接參數(shù)
續(xù)表
