焊接电弧磁偏吹:成因、判定与现场对策
磁偏吹是电弧在电磁力作用下偏离焊道中心的现象。它的麻烦在于,操作者第一反应往往是调电流、调电压、换焊条,调完发现现象还在,只是偏向的位置变了。磁偏吹本质上是磁路问题,不从回路和工件磁性上找原因,参数怎么改都解决不了。
成因:磁场分布不均
焊接电流通过工件时会在周围产生磁场,磁场与电弧电流相互作用产生电磁力。电流路径对称时两侧的磁力互相抵消,电弧稳定;一旦路径不对称,电弧就被推向磁场较弱的一侧。常见的不对称有几种:接地或者回流电缆只接在工件一端,电流从焊枪流向远端接地点,沿途磁场不均;工件几何本身不对称,比如角焊缝、T 形接头、靠近板边或者端部起弧;多台焊机共用接地或回流路径,彼此干扰;工件带有剩磁。
剩磁这一条常被忽略。钢板、型材、管材在转运过程中用磁力吊具吊装,或者做过磁粉探伤,都会带上残余磁性。带磁的工件一上工位,电弧就开始偏,而且偏向随磁极方向固定,换个位置也不一定消失。
判定:看偏向是否随回路改变
现场判断可以先做一个简单试验:把回流电缆的接地点从一端移到焊缝中部,或者改成两端对称接地,再试焊一段。如果电弧偏向随之改变或者明显减轻,基本可以判定是磁偏吹而不是参数问题。其他可观察的特征包括飞溅集中在一侧、气孔与咬边集中在一侧、焊缝成形向一侧偏斜、熔池被吹向一边、立焊时熔池下坠方向异常。这些特征同时出现两三条,就不要再在电流电压上打转了。
对策:从磁路和回路入手
接地位置是最容易动的变量。回流点尽量靠近焊缝并保持对称,长直焊缝可以在两端各接一路,让电流分布均匀一些。焊接方向也有影响,从工件端部向中间焊或者采用分段退焊,都能改变电流路径。缩短电弧长度可以减少电弧受磁场影响的敏感度。直流时磁偏吹最明显,改用交流或者在条件允许时调整极性,往往能缓解。工件剩磁需要退磁处理,直流退磁、交流退磁或者加热到一定温度都可以,具体按工件尺寸与磁性强度选择。
工装夹具也要注意。磁性夹具、电磁吸盘不要直接夹在焊道附近,磁力线穿过焊道会加剧偏吹;需要在焊道附近压紧时,用铜垫板、不锈钢垫板或者非磁性材料过渡。
落到具体件上
厚板、不锈钢件和长直焊缝最容易碰上磁偏吹。厚板电流大、磁场强;不锈钢导热差、熔池流动性不同;长直焊缝的电流路径最长、不对称最明显。波纹片点焊与加强筋焊接这类密集焊点的工序,则更多表现为个别焊点飞溅异常、成形不稳,需要逐点排查夹具是否带磁。这类问题的处理顺序应当是先查回路与工件磁性,再谈参数。
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