虽然只是更大系统的一部分，但机器人和半自动气体保护金属极电弧焊 (GMAW) 焊枪中的导电嘴在提供良好的焊接质量方面发挥着关键作用。它还可以显着影响焊接操作的生产率和盈利能力——过度转换造成的停机可能会损害产量以及劳动力和库存成本。
导电嘴的主要功能是引导焊丝并在焊丝穿过孔时将焊接电流传输到焊丝。目标是让焊丝顺利穿过导电嘴，同时保持最大接触。为了获得最佳结果，针对应用使用正确的导电嘴尺寸（或内径 (ID)）非常重要。焊丝和焊接工艺都会影响选择（图1）。
焊丝对导电嘴尺寸的影响
三种焊丝特性直接影响特定应用的导电嘴选择：
▪ 电线类型
▪ 线材铸造
▪ 线材质量
类型-导电嘴制造商通常推荐用于相应电线的标准（默认）尺寸导电嘴，例如用于 0.045 英寸电线的 xxx-xx-45 导电嘴。然而，在某些情况下，最好是根据焊丝直径减小或增大接触尖端的尺寸。
焊丝的标准公差根据类型的不同而不同。例如，美国焊接协会 (AWS) 代码 5.18 允许 ± 0.001 英寸。公差为 0.045 英寸。实心线，± 0.002 英寸。公差为 0.045 英寸。管状电线。管状和铝线较软，在使用标准或超大导电嘴时性能最佳，使其能够以最小的送丝力送入，并且在送丝器或焊枪内部不会弯曲或扭结。
相反，实心焊丝的刚性要高得多，这意味着馈送问题更少，从而可以与尺寸较小的导电嘴配对。
投掷-导电嘴尺寸过大或过小的原因不仅与焊丝的类型有关，还与焊丝的铸造和螺旋有关。铸型是指当一段导线从包装中分配并放置在平坦表面上时，导线环的直径，本质上是导线的曲率。石膏的典型阈值为 40 至 45 英寸；如果铸线小于此尺寸，请勿使用尺寸过小的导电嘴。
螺旋线是指电线从平坦表面上升的程度，在任何位置都不应大于 1 英寸。
AWS 提出了铸丝和螺旋的要求作为质量控制，以确保可用的送丝方式有利于良好的焊接性能。
获得线材批量的一个近似方法是通过包装的尺寸。与包装在线轴或线圈中的线材相比，包装在散装包装（例如卷筒或卷轴）中的线材可以保持更大的铸造或更直的轮廓。
“直焊丝”是散装焊丝的常见卖点，因为送入直焊丝比送入弯焊丝更容易。一些制造商还在将电线包装到滚筒中时将其扭转，这导致电线在从包装中取出时形成正弦波而不是环路。这些电线具有非常大的铸件（100 英寸或更大），并且可以与尺寸较小的导电嘴配对。
然而，从较小线轴送出的焊丝往往具有更明显的铸线——大约 30 英寸。或更小的直径，并且通常需要标准或更大的导电嘴尺寸来提供适当的进给特性。
图1
为了获得最佳焊接效果，拥有适合应用的导电嘴尺寸非常重要。焊丝和焊接工艺都会影响选择。
质量-焊丝的质量也会影响导电嘴的选择。质量控制的改进使得焊丝的外径 (OD) 比过去几年更加精确，因此送丝更加顺畅。例如，高质量的实心焊丝具有一致的直径和铸态，以及表面均匀的铜涂层；该焊丝可与内径较小的导电嘴结合使用，因为无需担心焊丝弯曲或扭结。高品质管状焊丝具有相同的优点，并且具有平滑、安全的接缝，可防止焊丝在送丝过程中张开。
未按照严格标准制造的劣质焊丝很容易出现送丝不良和电弧不稳定的情况。不建议将尺寸过小的导电嘴与外径变化较大的电线一起使用。
作为预防措施，每当您更换不同类型或品牌的焊丝时，重新评估导电嘴尺寸非常重要，以确保获得所需的结果。
焊接工艺的影响
近年来，制造行业的变化推动了焊接工艺以及所用导电嘴尺寸的变化。例如，在汽车行业，原始设备制造商使用更薄（更强）的材料来帮助减轻车辆重量并提高燃油效率，制造商通常使用具有先进波形的电源，例如脉冲或改进的短路。这些先进的波形有助于减少飞溅并提高焊接速度。这种类型的焊接通常用于机器人焊接应用，对过程中的偏差的容忍度较低，并且需要能够精确可靠地将波形传送到焊丝的接触尖端。
在典型的脉冲焊接工艺中，使用 0.045 英寸。实心线，峰值电流可大于 550 安培，电流斜坡速度可大于 1 × 106 安培/秒。因此，导电嘴与焊丝的接口在脉冲频率（150 至 200 Hz）下充当开关。
脉冲焊接中的导电嘴寿命通常只是 GMAW 或恒压 (CV) 焊接中的一小部分。建议为所使用的焊丝选择内径稍小的导电嘴，以确保焊嘴/焊丝界面电阻足够低，不会发生剧烈的电弧。例如，直径为 0.045 英寸的实心焊丝可与 ID 为 0.049 至 0.050 英寸的导电嘴完美匹配。
在选择正确的导电嘴尺寸时，手动或半自动焊接应用需要不同的考虑因素。半自动焊枪通常比机器人焊枪更长并且具有更复杂的轮廓。通常，颈部还会有更大的弯曲，这使得焊接操作员能够轻松地接触焊接接头。当导线穿过时，具有大弯曲角度的颈部会在导线上形成更紧密的铸型。因此，最好选择内径稍大的导电嘴，以实现顺利送丝。这实际上是导电嘴尺寸的传统分类。大多数焊枪制造商根据半自动应用设置默认导电嘴尺寸。例如，0.045 英寸。直径为 0.052 至 0.055 英寸的实心焊丝可与 ID 为 0.052 至 0.055 英寸的导电嘴相匹配。
导电嘴尺寸不正确的后果
不正确的导电嘴尺寸，无论是对于所用焊丝的类型、铸造和质量来说太大还是太小，都可能导致送丝不稳定或电弧性能不佳。更具体地说，内径太小的导电嘴可能会导致焊丝卡在孔内，从而导致回烧（图 2）。它还可能导致鸟巢现象，即送丝机驱动辊中的焊丝缠结。
图2
回烧（卡丝）是导电嘴最常见的故障模式之一。它受导电嘴内径 (ID) 的显着影响。
相反，如果导电嘴的内径对于焊丝直径来说太大，则焊丝在穿过时可能会发生漂移。这种漂移导致电弧稳定性差、飞溅严重、熔合不完全以及接头中焊缝未对准。这些现象在侵蚀性脉冲焊接中尤其明显；过大的导电嘴的锁孔（图 3）率（磨损率）可能是过小的导电嘴的两倍。
其他考虑因素
在选择适合作业的导电嘴尺寸之前，充分了解焊接工艺非常重要。请记住，导电嘴的第三个功能是充当焊接系统的保险丝。焊接回路动力系统中的任何问题首先（并且应该）显示为导电嘴故障。如果与植物其他部分相比，一个单元中的接触尖失效不同或过早失效，则该单元可能需要微调。
评估您的运营对风险的承受能力也是一个好主意；也就是说，导电嘴发生故障时的成本是多少。例如，在半自动应用中，焊接操作员很可能能够快速识别任何问题并经济地更换出现故障的导电嘴。然而，机器人焊接操作中意外接触尖端故障的成本远高于手动焊接。在这种情况下，您需要在预定的导电嘴更换期间（例如一个班次）可靠地工作的导电嘴。通常，在大多数机器人焊接操作中，导电嘴提供的质量一致性比其持续时间更重要。
请记住，这些只是选择导电嘴尺寸的一般规则。为了确定正确的尺寸，检查工厂中失效的导电嘴非常重要。如果大多数失效的导电嘴内部有电线卡住，则说明导电嘴内径太小。
如果大多数失效的导电嘴没有焊丝，但观察到电弧粗糙且焊接质量差，则选择尺寸较小的导电嘴可能是有益的。
图3
过多的锁孔也是导电嘴最常见的故障模式之一。它也受到导电嘴内径 (ID) 的显着影响。
发布时间：2023年1月2日
