焊接过程中送丝速度和焊接电流关系分析

添加时间：2022-10-29  录入：华道顾问  来源：焊接技术

      所有的半自动二氧化碳焊机上都有电压和电流调节旋钮（抽头式的二氧化碳焊机的电压调节是转换开关）。一体式焊机（送丝机装在主机内部的）的电流调节旋钮装在主机面板上；分体式焊机（送丝机独立出来，通过电缆和主机联接的）电流调节旋钮装在送丝机上。电压调节有两种方式：对于晶闸管整流和逆变焊机是用电位器调节，对于抽头式焊机，电压是通过转换开关来调节。
      二氧化碳焊接过程稳定的首要条件是焊丝的送进速度与熔化速度相等。熔化焊丝的能量是主机提供的，主机输出的功率越大焊丝熔化的越快。对于晶闸管整流的焊机，输出功率是调节晶闸管的导通角；对于逆变焊机，输出功率是调节脉冲宽度；对于抽头式焊机则是调节输出电压。按常识理解，功率是电压与电流的乘积，调节焊机的输出功率就等于调节了焊接电流，那为什么说二氧化碳焊的焊接电流要通过调节送丝速度来实现？
      这个问题可以从两个方面解释：
      一、电流是在回路（通路）中产生的，
      二、电流是以时间为参考的一个度。
      在电路处于开路（断路）的情况下，不管电压有多高电流总是等于零。而在这种情况下，该电路的端电压就是电源的电动势E，可以用电压表在A、B 两点测得。我们可以认为这是焊机的空载电压。因该电路构不成回路，所以电路中就没有电流，在电阻R两端也就不会产生电压。（电阻R表示焊接弧源系统中电源的内阻与传输电缆损耗压降之和。电源内阻是由变压器的漏抗和对整流部件导通角以及开关器件脉冲宽度的调节产生的）。
      如果把A、B两点短路，或在这两点间接一电阻RH，电路就有电流产生。
      电路中RH是焊接电流通过电弧和熔滴与工件短路瞬间产生的压降，也称负载电阻。从上面的分析可以知道，R和RH的值越小，电路中的电流就越大，反之则越小；而电源的电动势E的作用则相反。前面讲过，R是焊接回路中固有的电阻。对于抽头式焊机，主变压器的初、次级制做成紧密耦合的结构，以得到小的漏抗来满足二氧化碳焊接平特性的要求。在这种焊机中，我们可以认为R是不变的，而是通过转换开关切换抽头来改变电源的空载电压E。在晶闸管控制的焊机和以IGBT做为开关的逆变焊机中，变压器没有可调整的抽头，可以认为回路中的E是个常数。可以通过调整晶闸管的导通角和调节IGBT的开通—判断的比例来调节回路中的R。对于该回路中R、E对电流的大小的作用我们通常是容易理解也容易关注的。但对RH的作用往往没有给予足够的关注。这就是我们要讲的第二个问题——电流是以时间为参考的一个度。焊机输出功率的大小不能只靠调节电源电压来实现，还取决负载的状况。在二氧化碳焊过程中，焊丝在电弧中通过两种形式对工件（焊缝）进行熔敷—— 一、短路过渡；二、细滴过渡。短路过渡的频率一般在100次/秒左右，细滴过渡频率则更高。焊丝做为一个电极（设其为A点），工件做为另一极（B点）。当电弧引燃后，这个焊接电弧就是RH的一部分，RH的另一部分就是焊丝的熔滴过渡。以短路过渡来讲，送丝速度越快，短路过渡的频率就越高，也就是在单位时间内为这个回路提供通路的机会就越多，这就使等效电阻RH就越小，这时我们就看到电流也大起来。
      另外，二氧化碳焊使用的焊丝比较细，电流密度大，而且配合的是平特性的电源，焊接过程是电弧自身调节作用占绝对主导地位。在焊丝送进过程中平特性的电源加大了焊丝的熔化速度，使我们在局部上产生了调节送丝速度就调节了焊接电流的概念。
      综上所述，二氧化碳焊的焊接电流大小，是由E、R、和RH共同作用的结果。只不过在这个系统中，E和R相对适应范围宽一些，而RH的变化在系统中则较为敏感。为保持焊接过程的稳定和较小的飞溅，在做到焊丝熔化速度与送丝速度匹配的情况下，我们要经常调整送丝速度，由于这个过程造成了焊接电流的改变，我们就把调整送丝速度习惯地叫做调节焊接电流。
      假如我们以为焊接电流只有靠送丝速度来调节，为了增加焊接电流一味地增加送丝速度，就会出现“顶丝”现象。焊接过程中就会感觉到焊枪在往后推，而且焊接过程不连续，干伸注就会整段地烧红—爆断—烧红—爆断，发出啪、啪的爆炸声。反过来，为了减小电流，只是降低送丝速度，焊接过程也不连续，同时伴有很大的飞溅。此时觉得焊枪无力，焊缝也堆得很高，没有熔深。为了达到好的焊接效果，有经验的焊工都是电压和电流（送丝速度）配合调节，并一边听焊丝过渡的声音一边观察焊缝的状态。一般初学者可参考二氧化碳焊接电弧特性曲线公式来调节，即：UH=15+0.04I (式中UH代表电弧电压; I代表焊接电流)。例如：焊接电流在200A时，电弧电压就应在23V左右。这两项数据可以通过电源上的电压表和电流表读到。这里要说明的是，由于焊接回路中，焊接电缆的压降以及各连接点的接触电阻存在的原因，电压表的读数有所偏大。
      使用某一直径的焊丝，在焊接过程中，不是只有一个稳定的工作点。例如φ1.2mm的焊丝在短路过渡状态时，电流可从90A～150A调节，电压的范围则在19V～23V之间；在颗粒过渡状态下电流可达到160A～400A，电压可工作在25V～38V。

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