關(guān)于CO2氣體保護(hù)焊飛濺問題的探究

婁倩

摘要：CO2氣體保護(hù)焊具有焊接成本低，生產(chǎn)效率高，焊后變形小等優(yōu)點(diǎn)，但是由于金屬飛濺嚴(yán)重，使其在推廣應(yīng)用中受到很大影響。解決CO2氣體保護(hù)焊金屬飛濺的問題，可從焊接工藝參數(shù)和焊接材料等方面考慮，本文將提出一些減少金屬飛濺的措施。

關(guān)鍵詞：CO2氣體保護(hù)焊 飛濺

【中圖分類號(hào)】TG44

引言

CO2氣體保護(hù)焊作為一種高效率的焊接方法，已得到廣泛應(yīng)用。其主要的缺點(diǎn)是飛濺大，飛濺高達(dá)10%左右，從而給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)為獲得良好的表面質(zhì)量，去除飛濺，要花費(fèi)大量的人力物力，所以減少CO2氣體保護(hù)焊在焊接過程中產(chǎn)生的飛濺是應(yīng)用中的重要問題之一。

一、 CO2氣體保護(hù)焊產(chǎn)生飛濺的原因

CO2氣體保護(hù)焊產(chǎn)生飛濺的主要原因是由于CO2氣體物理性質(zhì)決定的，CO2氣

體在電弧溫度區(qū)間熱導(dǎo)率較高，加上分解吸熱消耗電弧大量熱能，從而引起弧柱和電弧斑點(diǎn)強(qiáng)烈收縮。即使增大電流，弧柱和斑點(diǎn)直徑也很難擴(kuò)展，而弧柱和斑點(diǎn)直徑太小，極易引起飛濺。

二、 采取的措施

1、改善焊接電源

脈沖CO2焊接法

1） 脈沖可控過度CO2焊接法。其原理是在溶滴形成的后期加入方波脈沖，實(shí)現(xiàn)每

個(gè)脈沖間有一溶滴過度到母材上。這種方法的關(guān)鍵是加入的時(shí)間要恰當(dāng)，要保證電流脈沖在溶滴形成后期加入，這樣能使弧根擴(kuò)展上爬，實(shí)現(xiàn)非短路過渡。

2） 負(fù)脈沖電流誘導(dǎo)過渡CO2焊接法。這種方法的原理是用一個(gè)負(fù)脈沖電流訊導(dǎo)號(hào)

發(fā)生器，在溶滴短路之前發(fā)生一個(gè)負(fù)脈沖，使焊接電流迅速降低下來，減小溶滴中積累的能量，從而減少由于電爆炸帶來的飛濺。當(dāng)溶滴與熔池短路時(shí)負(fù)脈沖電流訊號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)為零，這時(shí)短路電流比常規(guī)CO2焊接電源大得多的短路電流上升率上升，這有利于利用電磁收縮效應(yīng)加速溶滴過渡。該方法燃弧時(shí)間可控，溶滴過渡有規(guī)律，溶滴顆粒均勻，電弧穩(wěn)定飛濺大大減少。

2、正確選擇工藝參數(shù)

1） 焊接電流與電弧電壓

電弧電壓（電弧電壓、焊接電壓、修正電壓）過高或過低對(duì)焊縫成形飛濺、氣孔及電弧的穩(wěn)定性都有不利的影響。短路過渡時(shí)，如果電弧電壓太低，則弧長很短，短路頻率很高，電弧燃燒時(shí)間短，可能焊絲端部還來不及熔化就插入熔池，會(huì)發(fā)生固體短路。因短路電流很大，致使焊絲突然焊斷，使氣體突然膨脹，從而沖擊熔池，產(chǎn)生嚴(yán)重飛濺，如果電弧電壓過高，則由短路過渡變成上撓排斥過渡。在保證焊透、成形良好的情況下，盡可能采用大電流。但電流過大，使工件變形增大，飛濺增大。

2） 焊槍角度

焊槍的傾角決定了電弧力的方向，當(dāng)CO2氣體保護(hù)焊焊槍垂直焊接時(shí)飛濺率最小， 焊槍傾角越大， 飛濺越多，一般焊槍傾角最好不超20°。

3） 焊絲伸出長度

當(dāng)送絲速度不變時(shí)，焊絲的預(yù)熱作用隨焊絲伸出長度的增加而增強(qiáng)。焊絲伸出長度短時(shí)，電阻預(yù)熱作用小，電弧功率大、熔深大、飛濺?。簧斐鲩L度長時(shí)，電阻對(duì)焊絲的預(yù)熱作用強(qiáng)、電弧功率小、熔深淺、飛濺多。

3、焊接材料控制飛濺的措施

在焊絲中加入穩(wěn)弧劑和脫氧劑，以控制飛濺。穩(wěn)弧劑不僅可使熔滴表面張力下降、細(xì)化熔滴，還可使電弧中電弧氣體的有效電離電位降低，促進(jìn)弧根擴(kuò)展，電磁收縮力的軸向分力變成推動(dòng)熔滴過渡的作用力，從而減少飛濺。脫氧劑使FeO脫氧，同時(shí)對(duì)燒損的合金元素予以補(bǔ)充。這樣使CO2氣體的氧化性造成的飛濺可得以控制，因此在焊絲中加入一定量的脫氧劑（與氧親合力比鐵大的合金元素），使FeO中的鐵還原。

1）用實(shí)芯焊絲焊接時(shí)，應(yīng)采用Si、Mn等脫氧元素的焊絲。同時(shí)，在保證機(jī)械性能前提下，降低焊絲含碳量可減少飛濺。此外，焊絲拔絲工藝對(duì)金屬飛濺量也有影響，不同工廠生產(chǎn)的焊絲，盡管化學(xué)成分相類似，但在焊接過程中產(chǎn)生的飛濺量大小往往不一樣。

2） 藥芯焊絲。由于藥芯焊絲為氣—渣聯(lián)合保護(hù)，且藥芯成分中有穩(wěn)弧劑， 因此電弧穩(wěn)定， 熔滴為均勻的噴射狀過渡，飛濺少。通常藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊的飛濺率約為實(shí)心焊絲的35%。

4、顆粒過渡焊接時(shí)在氣體中加入Ar

在CO2氣體中加入Ar，可以改變純CO2氣體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，隨著Ar比例增大，飛濺率將逐漸減少，80%Ar+20%CO2是最為理想的配比，飛濺率最低。所以在CO2氣體中加入Ar是減少焊接飛濺產(chǎn)生的有效途徑。

5、限制金屬液橋的爆斷能量

CO2氣體保護(hù)焊短路過渡時(shí)， 在短路末期短路液橋縮頸電爆炸飛濺是產(chǎn)生飛濺的主要形式， 即在短路過程中形成的液橋被急劇加熱， 過量的能量積累導(dǎo)致液橋氣化爆炸而引起飛濺， 因此設(shè)法使短路液橋的金屬過渡趨于平緩是減少飛濺的有效措施?？刹扇∠旅娴姆椒ā?/p>

1） 直流回路電感法。在焊接回路中， 為使焊接電弧穩(wěn)定和減少飛濺， 一般需串

聯(lián)合適的電感， 即在焊接回路中串接電抗器、電阻或增大電源變壓器的阻抗， 這樣可以限制短路電流增長速度及峰值電流， 可以控制引起飛濺產(chǎn)生時(shí)的能量，一旦焊接過程穩(wěn)定下來以后， 就不要隨便改動(dòng)。

2） 電流切換法。在短路過渡時(shí)， 即在金屬液橋縮頸達(dá)到臨界尺寸之前短路電流逐漸增大， 在短路電流增大前進(jìn)行電流切換， 將電流從高值切換到低值， 這樣液橋縮頸便處于小的電磁收縮力的作用下，而緩慢斷開， 這就消除了液橋爆斷產(chǎn)生飛濺的因素， 飛濺率可降低2%～3%。

3） 電流波形控制法。通過控制輸出電流波形，使金屬液橋在較低的電流時(shí)斷開， 而在將臨短路時(shí)，再由高值電流改變成低值電流，使短路時(shí)的電流較低，而處于高溫狀態(tài)的熔滴形成的短路液橋溫度較高，施加很小的能量就能實(shí)現(xiàn)金屬的過渡與爆斷，從而限制了金屬液橋爆斷能量，能夠降低飛濺。

三、 結(jié)束語

CO2氣體保護(hù)焊產(chǎn)生飛濺的因素是多方面的，通過一定得材料措施可以有效控

制飛濺，但失去了CO2氣體保護(hù)焊原有的簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。解決飛濺問題最好的辦法就是針對(duì)電源的動(dòng)、靜特性進(jìn)行改進(jìn)，成本顯著且不增加成本。在以后的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找出更多解決問題的方法。endprint