单一焊接工艺参数与熔池形态关系的研究

4. 3单一焊接工艺参数与熔池形态关系的研究

4. 3. 1焊接机器人焊接电流与熔池形态关系 为了分析焊接电流与熔池形态的关系，我们选择焊接速度45cm/min，焊接电流分别选择160-200A，电弧电压，送丝速度，机器人焊接姿等等态其余的焊接工艺参数不变，如前文试验中所选。采集到的不同电流下焊接熔池图像如下图所示

为了更加清晰准确的得出焊接电流与熔池形态的关系，文章设计了电流与熔池形态的关系图，如下:

图4-4中A表示熔池宽随电流变化的曲线，B表示熔池深随电流变化的曲线。我们由上图可以看出如果焊接电流逐渐的增大，熔池的深增大、熔池的宽只是略微的增大，因此熔池的面积与周长也随之增大。由图4一3 (1)到图4一3 (5)我们可以看出随着焊接电流的逐渐增大，熔池的图像越来越接近于一个椭圆形状。由此我们可以判断随着焊接电流的增大，熔池的尾部后托角与熔池的尾部轮廓角逐渐的减小。熔池的面积、熔宽、熔深与周长都随焊接电流的增大而增大，这是由于随着焊接电流的不断增大，焊缝在单位时间之内输入的热量和电弧力越来越大，而且焊件的平均温度越来越高，而使得焊件热源往下移动熔点以上的部分增大，所以熔池的宽与熔池的深都是随着焊接电流的增大而越来越大，相对应的熔池的面积和周长也是逐渐增大的。从表4-2我们可以看出，熔池的长度增加的幅度要比熔池的宽度略微大大一点，所以熔池的长与宽之比也逐渐增大，因此在熔池的图像中我们可以看到，焊接电流增大熔池的形态慢慢接近于一个椭圆。 从图4-4我们可以看出，当焊接电流在160A-180A时熔池深与熔池宽的变化都比电流在180A-200A时变化的明显。这个主要是由于当焊接电流比较小的时候，它对熔宽与熔深的影响并没有别的焊接工艺参数影响的强烈。在整个过程中我们可以看出熔池深的变化比熔池宽的变化更为猛烈，因此我们可以说焊接电流对熔池深的影响比对熔池宽的影响要更为明显，而随着电流的增大熔深只是略微的增加。 4.3.2焊接速度与熔池形态关系 焊接速度也是影响熔池形态的主要因素之一，为研究焊接速度与熔池形态之间的关系，我们选焊接速度为40cm/min-50cm/min，焊接电流为200A，电弧电压为18V，焊接姿态为900，气体流量为20L/min，其余的焊接工艺参数如前文中所示，保持不变。不同焊接速度下所采集的熔池图像如图所示:  

如图4-6中，A为不同焊接速度下熔池宽的变化曲线，B是在不同焊接速度下熔池深的变化曲线，我们从图4-6可以明显看出，熔池宽与熔池深随焊接速度的变化的变化规律基本一致，而且与焊接电流变化趋势相反。它们都是随着焊接速度的逐渐增大，呈逐渐减小的趋势。只是熔池的深变化没有熔池宽变化那么明显，只是略微的减小。熔池宽减小的主要原因是为:由于其它因素都不变，随着焊接速度的逐渐增大，焊缝的单位长度内焊接热源所输入的能量逐渐减小，熔点在熔池高温区域停留的时间逐渐缩短，焊接熔池的冷却率增大，使得焊接熔池的体积逐渐减小。熔池深变小的主要原因:由于随着焊接速度的增大，熔池单位时间内面积上所获得的能量逐渐减小，焊件的熔化速度相对减慢。从图中我们可以看出熔池深的变化与熔池宽相比较，相对减小平缓。当我们减小焊接的速度时，焊缝单位长度内所填充的金属熔敷量增大，熔池的体积一定增大，熔池也会相对的增大，这样便会产生相对较宽的焊缝。

图4-5不同焊接速度下熔池的图像我们可以看出，在焊接速度增大时，熔池的长度和熔池的后托角度也有相对的减小趋势，而且熔池的形状随着电流的增大逐渐接近于椭圆，这说明熔池的长宽比增大。熔池后托角减小的主要原因是，由于焊接速度的逐渐增大，焊接线能量逐渐较小，熔池的后部远离电弧的地方温度梯度相对增大，使得熔池的尾部形状更加尖锐。从焊缝成形的情况来看，当焊接

焊接机器人速度很小时，熔池中的液态金属会向电弧的前边流动，使得电弧在液态的金属面上融化，导致焊缝的融合不良，出现未焊透现象。我们从提高焊接的生产效率角度出发，如果要保证先前所给定焊缝的尺寸，我们必须则在增大焊接速度的同时也要相对的增加焊接电流和焊接电压的大小，这三个焊接工艺参数是相互联系的。焊接的速度无论是对焊缝内部质量，环视外观成形的质量都有很大的影响。在其余焊接工艺参数不变的情况下，焊接速度的增加，会使得焊缝的熔深、熔宽等都相对减小，而且焊接的速度对焊缝成形的情况也有的影响。