焊接过渡形式

2009年全国技工教育和职业培训

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CO2气保焊产生飞溅的原因

及控制措施分析

CO2气保焊产生飞溅的原因

及控制措施分析

摘要：熔滴飞溅是CO2气保焊影响生产效率、焊缝质量的主要因素。熔滴过渡和短路过渡都会产生飞溅，分析查找飞溅的成因，采取有针对性的控制飞溅的有效措施，降低飞溅率。对提高焊接生产效率，提高焊缝质量，改善焊工的劳动生产条件。有着十分重要的意义。

关键词：飞溅熔滴过渡缩颈短路过渡

焊接过程中，大部分焊丝熔化过渡到熔池冷却成为焊缝。一小部分熔融金属飞落到熔池之外，这种现象称为飞溅。飞溅对焊接过程的稳定性、焊接生产效率、焊接质量以及焊工的劳动生产条件都有很大的不利影响。

由于CO2气保焊具有生产率高、焊接成本低、焊接变形和焊接应力小、适应范围广等多种显著优点，该焊接方法在黑色金属薄板及中厚板焊接领域有着广阔的应用空间。但其飞溅现象也是所有弧焊方法中最大的。分析产生飞溅的原因, 采取有效的控制措施对CO2气保焊有着十分重要的意义。

CO2气保焊熔滴过渡形式主要是自由过渡和短路过渡。

(1) 熔滴自由过渡时的飞溅原因及控制

CO2气体对电弧有较强的热压缩作用，导致弧柱直径较小，使得弧根往往难以覆盖焊丝端部的全部熔滴，从而形成阳极（或阴极）斑点，使熔滴受到一个与过渡方向相反的较大作用力（斑点力），导致熔滴较粗大，且易形成偏离焊丝轴线方向的非轴向过渡，而形成大颗粒飞溅。这种情况常发生在使用较大电流，且电弧电压较高的粗丝焊接时。可再增强焊接电流（400A以上），此时由于电磁收缩力的加强，熔滴细化会产生细粒过渡，虽然仍为非轴向过渡，但飞溅相对较少。亦可采用直流反接的方法，反极性焊接时，飞向焊丝端部的电子撞击力小，致使斑点压力大为减小，因而飞溅较小。

细粒自由过渡时产生飞溅的原因有二：其一，是由冶金反应引起的飞溅，焊接过程中CO2在电弧高温作用下，易分解为一氧化碳和氧，使电弧气氛具有很强的氧化性。熔滴和熔池中的碳氧化成CO，CO在焊接条件下不溶于金属，也不与金属发生反应，在电弧高温作用下，体积急速膨胀，压力迅速增大，使熔滴和熔池金属产生爆破，从而产生大量飞溅。减少这种飞溅的方法可采用含有锰、硅脱氧元素的焊丝，如H08Mn2SiA等。亦可使用低碳焊丝。避免由于焊接材料的冶金反应导致气体析出或膨胀引起的飞溅。其二，在容滴与焊丝之间的缩颈处因电流密度较大使金属过热而爆裂，形成细小颗粒飞溅。这是因为电磁径向分力使容滴与焊丝间产生缩颈，缩颈处电流密度较大金属过热而汽化爆断。如焊接条件允许使用潜弧焊方法，可采用潜弧焊方法施焊，使产生的飞溅落入熔池，使飞溅大大减少。

(2) 熔滴短路过渡时的飞溅原因及控制

CO2气保焊在采用细焊丝、小电流和低电弧电压焊接时，焊丝端部熔化的熔滴尚未长成大滴时即与熔池表面接触而形成短路液桥，在向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下形成过渡。正常的短路过渡过程一般要经过：电弧燃烧形成熔滴——熔滴长大并与熔池短路熄弧——液桥缩颈而断开过渡——电弧复燃等四个阶段。它有熄弧过程并伴随有飞溅。熔滴短路过渡时引起的飞溅形式较多。飞溅总是发生

在短路过渡过程中。飞溅率的大小决定于焊接条件，它的变化范围较大。关于飞溅机理的认识目前较广泛认可的主要观点认为：焊接二次回路的感抗X L大小对短路过渡工艺的飞溅率影响极大。X L过小时，当熔滴与熔池接触期间，熔滴成为焊丝与熔池的连接桥梁，称为液体小桥，并通过该小桥使电路短路，亦称短路小桥。短路电流增长速度过快，会使液态小桥处的液体金属在电磁收缩力的作用下急剧收缩。随着电流的增加和短路小桥直径的减小，短路小桥被高速增长的电流急剧加热（焦耳-愣次热），进而导致液态小桥急剧膨胀汽化发生爆炸。由于短路小桥在熔滴下方，爆炸力排斥熔滴向熔池过渡，引起较多的细颗粒金属飞溅。飞溅率可达20%以上。当X L过大，短路电流增长速度过慢，则短路电流不能及时增大到要求的电流值，熔滴与焊丝之间的缩颈难以快速形成，缩颈处就不能迅速断裂，使伸出导电嘴的焊丝在电阻热的长时间加热下，成段软化和断落，产生较多的大颗粒飞溅。控制这种飞溅的方法，主要是通过调节焊接回路中的电感X L 来调节短路电流增长速度。可在短路接触初期使电流水平较低且其后以较小短路电流增长速度增加，以防止短路小桥的爆炸，促进缩颈小桥的快速形成。以此控制熔滴短路过渡时的飞溅率。

除上述产生飞溅的原因外，还有其他产生飞溅的多种因素。如焊接工艺参数选择不当引起的飞溅：当电弧电压较高，

电弧会被拉长，熔滴易长大，且在焊丝末端无规则摆动产生飞溅等。可根据不同形式下飞溅的不同成因，采取不同的降低飞溅的控制方法，降低飞溅率。以此能够提高CO2气保焊焊接过程的稳定性，减低填充材料的损失提高焊接生产效率，提高焊缝质量，改善焊工的劳动生产条件。

参考文献:

1、《焊接工程基础》熊蜡森主编机械工业出版社

2、《焊接冶金学》张文钺主编机械工业出版社

3、《焊工工艺学》中国劳动社会保障出版社