氣體保護(hù)焊低飛濺實(shí)用技術(shù)探討

撰文/王 蘭

■710200 軍事交通學(xué)院 陜西汽車(chē)技工學(xué)校 陜西 西安

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氣體保護(hù)焊低飛濺實(shí)用技術(shù)探討

撰文/王 蘭

■710200 軍事交通學(xué)院 陜西汽車(chē)技工學(xué)校 陜西 西安

本文通過(guò)對(duì)產(chǎn)生焊接飛濺的主要原因進(jìn)行分析，進(jìn)而采用不同的焊接工藝方法和不同配置，驗(yàn)證不同焊接條件下的焊接飛濺大小和形態(tài)，同時(shí)對(duì)比不同條件配置時(shí)的成本因素，綜合得出性價(jià)比最優(yōu)、且適合實(shí)際生產(chǎn)的匹配形式，為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。氣體保護(hù)焊；脈沖弧焊電源；焊絲；焊接飛濺；成本；焊接工藝

氣體保護(hù)焊接已經(jīng)發(fā)展成為重要的焊接方法，主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼等黑色金屬，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、化工機(jī)械、輪船制造、航空機(jī)械等領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)在于焊接效率高，成本相對(duì)低、易于自動(dòng)化控制等。但任何一種先進(jìn)的焊接方法都存在缺點(diǎn)，氣體保護(hù)焊接同樣面臨著焊接飛濺大，進(jìn)而導(dǎo)致清理飛濺費(fèi)用偏高、外觀質(zhì)量差，甚至某些重要的結(jié)構(gòu)部位出現(xiàn)工件表面被焊接大顆粒飛濺局部淬火導(dǎo)致零件失效的嚴(yán)重后果，因此解決焊接飛濺大的問(wèn)題值得我們進(jìn)一步探討。

氣體保護(hù)焊接產(chǎn)生焊接飛濺的影響因素

a采用不同保護(hù)形式引起的飛濺

①保護(hù)氣體爆炸引起的飛濺

這在純CO2氣體保護(hù)焊接時(shí)表現(xiàn)極為顯著，CO2氣體為氧化性氣體，在電弧高溫作用下溶劑中的FeO與C反應(yīng)產(chǎn)生的CO氣體急劇膨脹，使熔滴爆破引起大的焊接飛濺。

②電弧斑點(diǎn)壓力產(chǎn)生的飛濺

焊接過(guò)程中保護(hù)氣體對(duì)電弧有一定的冷卻作用，使得電弧電場(chǎng)強(qiáng)度提高，電弧表面面積收縮，增大了電弧的斑點(diǎn)壓力，熔滴在斑點(diǎn)壓力作用下不穩(wěn)定，形成飛濺。一般采用氬氣和CO2組成的混合氣體，既減輕了保護(hù)氣體的氧化性，又充分利用了氬氣不和熔池發(fā)生反應(yīng)，也不溶于熔池的惰性性質(zhì)，焊接過(guò)程中電弧燃燒更穩(wěn)定，飛濺也較小。根據(jù)研究，氬氣與CO2的比例為4：1時(shí)焊接飛濺最小。

③氣渣聯(lián)合保護(hù)——藥芯焊絲產(chǎn)生的飛濺

藥芯焊絲焊接時(shí)，在電弧熱的作用下融化狀態(tài)的芯料，焊絲金屬、母材金屬和保護(hù)氣體相互之間發(fā)生冶金作用，同時(shí)形成一層較薄的液態(tài)熔渣包覆熔滴并覆蓋熔池，對(duì)熔絲金屬構(gòu)成又一層保護(hù)，所以這種氣渣聯(lián)合保護(hù)的焊接方法綜合了焊條電弧焊和CO2焊的工藝特點(diǎn)，因而飛濺少，且顆粒細(xì)，易于消除。又因熔池表面覆蓋有熔渣，焊縫成形比實(shí)芯焊絲美觀。

表1：5種匹配方式

b焊接材料對(duì)飛濺的影響

無(wú)鍍銅實(shí)芯焊絲采用先進(jìn)表面工藝（ASC）技術(shù)，焊絲能縮短用戶更換導(dǎo)電嘴、清理焊槍與導(dǎo)絲管所造成的停工時(shí)間，并由此降低設(shè)備的消耗量，在高速送絲與大焊接電流狀態(tài)下依然能提供穩(wěn)定電弧，提高焊接生產(chǎn)力。焊接過(guò)程中飛濺少、送絲流暢，焊縫成形美觀。

c焊接電源對(duì)飛濺的影響

焊接電源對(duì)飛濺大小的影響主要是金屬焊接液橋轉(zhuǎn)換時(shí)的產(chǎn)生飛濺。當(dāng)熔滴和與熔池接觸時(shí)，由于熔滴把焊絲和熔池連接起來(lái)形成了液橋，隨著短路電流的增加進(jìn)而發(fā)生液橋金屬汽化爆炸，而在短路和接通的不斷變化中，導(dǎo)致電弧的不穩(wěn)定就連續(xù)產(chǎn)生焊接飛濺。常用弧焊電源主要有一下幾種形式：

①可控硅弧焊電源，例如KRⅡ500。

②數(shù)字式IGBT弧焊電源，例如YG500GR3。

③逆變脈沖熔化極氣體保護(hù)焊電源，例如YM-500AG2。

焊接試驗(yàn)及其對(duì)比分析

a針對(duì)以上分析，本次試驗(yàn)采用不同的匹配方法進(jìn)行實(shí)際焊接，匹配對(duì)比形式見(jiàn)下表1。

b焊接過(guò)程典型飛濺情況分析

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)第5種混合氣體+實(shí)心鍍銅焊絲+ YM-500AG2配置飛濺最小，綜合成本較小。

不同配置的對(duì)比分析

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，不同焊接配置有很大的差異，從降低焊接飛濺和使用成本的角度看有以下明顯特征：

a使用混合氣體保護(hù)焊接，飛濺變化最顯著的是大顆粒飛濺明顯減少，只有細(xì)滴直徑小于φ0.8mm的飛濺，但對(duì)小于φ0.8mm的細(xì)滴飛濺影響不大。

b氣渣聯(lián)合保護(hù)特點(diǎn)的藥芯焊絲，焊接飛濺最小，焊縫表面光潔度最好，但成本明顯提升，且需要專(zhuān)門(mén)清理渣殼。

c脈沖弧焊電源對(duì)于減少小顆粒飛濺有明顯作用，因此新型弧焊電源成為主要發(fā)展方向，能進(jìn)一步減少小顆粒焊接飛濺。飛濺越小，越不易粘住工件，易清理。

d使用混合氣體保護(hù)焊接，對(duì)于節(jié)約焊絲成本貢獻(xiàn)最大，性價(jià)比較好。

e結(jié)論

混合氣體保護(hù)+實(shí)心鍍銅焊絲+ YM-500AG2焊接飛濺較低，飛濺易清理，且成本有優(yōu)勢(shì)，是最合理的配置。

結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)不同匹配條件下的氣體保護(hù)焊的飛濺產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)，找出目前焊接生產(chǎn)的最佳焊材和設(shè)備選型，為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

參考：

［1］陳祝年.焊接工程師手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］曹朝霞，齊勇田.焊接方法與設(shè)備使用，機(jī)械工業(yè)出版社，2014年.

［3］趙麗玲.焊接方法與工藝，機(jī)械工業(yè)出版社，2014年.

［4］曾麗艷.淺析CO2保護(hù)電弧焊飛濺產(chǎn)生的原因及控制措施，2008.