CO2氣體保護(hù)焊金屬飛濺問題探討

賈全倉 楊淑霞

摘 ?要：CO2氣體保護(hù)焊是一種高效率、低成本的節(jié)能焊接方法，而金屬的飛濺是CO2氣體保護(hù)焊中較為突出的問題，文章分析了產(chǎn)生金屬飛濺的原因，并提出了其防止措施。

關(guān)鍵詞：CO2氣體保護(hù)焊;飛濺;措施

中圖分類號(hào)：TC444.73 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2016）26-0177-02

CO2焊很容易產(chǎn)生金屬飛濺，這對焊縫質(zhì)量及生產(chǎn)率都很不利，嚴(yán)重時(shí)甚至影響焊接過程的正常進(jìn)行。

1 ?產(chǎn)生飛濺的主要原因

1.1 ?氣體爆炸引起的飛濺

造成這種飛濺的氣體主要是CO2。具有強(qiáng)烈氧化性的CO2，使熔池和熔滴中的C氧化生成氣體CO，在電弧高溫的作用下體積急劇膨脹而爆破，從而產(chǎn)生大量細(xì)粒的金屬飛濺。

1.2 ?由電弧斑點(diǎn)壓力引起的飛濺

由于CO2氣體高溫時(shí)分解吸收很多的電弧熱量，對電弧的冷卻作用增強(qiáng)，而使電弧的電場強(qiáng)度也增強(qiáng)，電弧收縮，弧根面積變小，電弧的斑點(diǎn)壓力增大，這時(shí)熔滴很不穩(wěn)定，形成飛濺。

1.3 ?短路過度時(shí)由于液態(tài)小橋爆斷引起的飛濺

當(dāng)熔滴與熔池接觸時(shí)，由熔滴把焊絲和熔池連起來，形成了液態(tài)的小橋。隨著短路電流的增強(qiáng)，液體小橋金屬加熱迅速，從而導(dǎo)致小橋液態(tài)金屬氣化而發(fā)生爆炸，導(dǎo)致飛濺。

如果電弧電壓太低，由于弧長很短，短路頻率高，電弧燃燒的時(shí)間過短，焊絲的端部還沒有來得及熔化就插入熔池，而發(fā)生固體短路，而短路電流很大，使焊絲突然爆斷，飛濺嚴(yán)重，焊接過程非常不穩(wěn)定，這時(shí)可看到焊縫上插了很多短段焊絲，像刺猬一樣。

1.4 ?當(dāng)焊接參數(shù)選擇不合理時(shí)，也會(huì)引起飛濺

這種飛濺是在焊接的過程中，因電弧電壓、焊接電源、焊接回路電感值等焊接參數(shù)選擇不當(dāng)所引起的。

1.5 ?非軸向熔滴過渡而造成的飛濺

這種飛濺是在大滴過渡焊接時(shí)因電弧斥力所造成的。熔滴在極點(diǎn)壓力和弧柱中氣流的壓力共同作用下，被推向焊絲末端的一邊，并拋到熔池外面，使熔滴形成大顆粒的飛濺。

2 ?減少金屬飛濺的措施

2.1 ?減少氣體爆炸引起的飛濺

實(shí)驗(yàn)表明，焊絲中的含C量對金屬飛濺有很大影響，含C量高時(shí)，金屬飛濺就會(huì)變得嚴(yán)重，當(dāng)含C量減少到0.04%時(shí)，即使電流較大，金屬飛濺也會(huì)很少。因此，焊絲中的含C量應(yīng)該控制在0.08%左右。

2.2 ?電弧斑點(diǎn)引起的金屬飛濺主要取決于電源的極性

如果是直流正接，焊絲末端的熔滴因受到正離子的沖擊，造成大顆粒的金屬飛濺;反接時(shí)，主要是電子撞擊熔滴，其極點(diǎn)壓力減小很大，金屬飛濺較少。所以，CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，常常采用直流反接來焊接。

2.3 ?短路過渡時(shí)限制金屬液橋爆斷能量

即必須設(shè)法使短路液橋的金屬過渡趨于平緩。為此：

在焊接回路中串入合適的附加電感值，就可以減少因短路電流而引起的金屬飛濺。一般地來說，焊接回路內(nèi)的電感值在0～0.2 mH范圍內(nèi)變化時(shí)，對短路電流上升的速度影響最為顯著。所以，適當(dāng)調(diào)整附加的電感值，能有效地減少金屬飛濺。這種方法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，效果明顯。缺點(diǎn)是控制不夠精確，適量調(diào)整不易。因此只能在一定程度上減少飛濺。

電流切換法。在每個(gè)熔滴過渡中，當(dāng)液橋縮頸尺寸達(dá)到臨界值，立即將電流切換，即將電流從高值切換到低值，使液橋縮頸在小的電流下爆斷，消除了液橋爆斷產(chǎn)生飛濺的因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果使電流從400 A降到30 A，金屬的飛濺率將降低到2%～3%。

2.4 ?合理選擇焊接參數(shù)

2.4.1 ?焊接電流與電弧電壓

在CO2焊的焊接中，對于焊絲的不同直徑，其金屬的飛濺率與焊接電流間有一定的關(guān)系，如圖1所示。

由圖1可以看到，在1段（短路過渡區(qū)）和3段（細(xì)滴過渡區(qū)）飛濺率都較小，而在2段（混合過渡區(qū)）飛濺率卻最大。由此可見，CO2焊在選擇電流時(shí)，混合過渡區(qū)最好避開。而電弧電壓應(yīng)該匹配與焊接電流。

2.4.2 ?焊絲的干伸長

一般來說，金屬的飛濺率與焊絲的干伸長成正比。比如，焊絲的直徑如果是1.2 mm，其干伸長若從原來的20 mm增加到

30 mm的長度，則金屬的飛濺率會(huì)增加5%，因此，在確保噴嘴不會(huì)堵塞的前提下，焊絲的干伸長應(yīng)盡可能的縮短。

2.4.3 ?焊槍的傾角

焊槍的傾角是不容忽視的因素。當(dāng)焊槍的傾角在80 °～

110 °之間時(shí)，不論后傾還是前傾，對焊縫的成形是沒有明顯影響;但傾角過大（如大于115 °）時(shí)，金屬的飛濺會(huì)增大，同時(shí)還會(huì)增加熔寬并減小熔深。

2.4.4 ?短路過渡時(shí)，可采用（Ar+CO2）混合氣體代替純CO2以減 ? ? ? ?少飛濺

向CO2氣體中加入Ar氣，隨著Ar含量的增加，飛濺率會(huì)減少。在不同焊接規(guī)范下，Ar+5%CO2混合氣體與純CO2焊相比，它的飛濺率是很小的，約為1%到3%左右，尤其在CO2焊的中等電流區(qū)域飛濺率高10%左右，而混合氣體卻很少（2%以下）。

CO氣體隨著Ar氣比例的增加，飛濺率減少，其原因可從氣體成分對冶金反應(yīng)和熔滴過渡的影響來分析。

在混合氣體中，隨著Ar氣含量的增加，氣體的氧化性減弱，所產(chǎn)生的CO氣體也少，所以減少了因冶金反應(yīng)而引起的飛濺。

2.4.5 ?使用低飛濺率的焊絲

①對于實(shí)心焊絲，在保證機(jī)械性能的前提下，應(yīng)盡量降低其含C量，并添加適量的鈦和鋁等合金元素。無論顆粒過渡還是短路過渡焊接都可顯著減小由CO等氣體引起的飛濺。

②用以Cs2CO3、K2CO3等物質(zhì)處理過的焊絲，進(jìn)行正極性焊接。

③采用藥芯焊絲。在焊絲的藥芯中有穩(wěn)弧劑等成分，焊接時(shí)電弧穩(wěn)定，飛濺減少。

同時(shí)在熔池的表面和熔滴周圍有熔渣覆蓋。其飛濺率比實(shí)心焊絲可減少1/3。

3 ?結(jié) ?語

在CO2焊中，對于如何減少金屬的飛濺必須給予足夠的重視和防范，以保證焊接過程的正常進(jìn)行，不斷提高生產(chǎn)效率及焊接質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

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