药芯焊丝CO2气体保护焊气孔的防止措施

药芯焊丝CO2气体保护焊气孔的防止措施

在实际焊接施工中，如果在焊丝选择、使用方法、焊接规范及施工管理等方面造成失误而产生焊接缺陷，将降低焊接接头的质量。因此，对焊接缺陷必须采取适当的防止措施。本文介绍了CO2焊药芯焊丝焊接碳钢时，气孔的种类和防止措施。

关键词：药芯焊丝 CO2气体防止措施

1 气孔的种类和防止措施

焊接缺陷大体上分为“内部缺陷”和“外部缺陷”二类。内部缺陷有气孔、熔合不良、裂纹、未焊透、

夹渣等。外部缺陷有焊瘤和咬边等形状不良的缺陷。角焊时的焊脚长度或者焊缝厚度不够等。其中气孔是主要的焊接缺陷。

1．1 气孔的种类

气孔是在焊接接头中由于气体（H2、N2|CO、Ar等）影响而产生缺陷的总称。这些缺陷，根据产生的部位分为凹坑和气孔两类。其中焊缝表面开口的称为凹坑，残留在熔敷金属内部的叫气孔。封闭在熔渣和熔融金属中，熔融金属凹陷，凝固后形成凹坑。

1．1．1 产生气孔的主要因素

⑴气体保护不良熔敷金属氮含量增加，产生气体缺陷，降低韧决策，保护不良是CO2焊时的主要问题。主要因素有保护气体的流量、气体喷嘴高度、电弧电压、喷嘴直径、喷嘴形状和电弧周围的风速等。

⑵母材的表面状态母材表面状态对气孔有很大影响，其影响因素有锈迹、油污及油漆等。

1．1．2 产生气孔的原因和防止措施

产生气孔的原因和防止措施见表1。

表1 产生气孔的主要原因与防止对策

2 防止气孔的应用

2．1 涂漆钢板角焊的气孔

使用普通的药芯焊丝焊接涂漆钢板水平角焊时，问题是产生凹坑、气体沟和气孔等焊接缺陷。防止焊接缺陷是控制焊接速度或者消除钢板底漆。

2．1．1 气孔产生机理

在气孔中，以凹坑为例详细说明气体的产生机理。焊接涂漆钢板时，电弧热产生H2、CH4、O2、N2、CO等气体。根部间隙的涂料燃烧气体气泡；气泡长大及气泡上浮进入液态金属；根部间隙产生的气体供给气泡长大；气泡不连续成长。在气泡成长的过程中，由于供给气体的压力减少，不能到达表面，而残留在熔敷金属内部，这就是气孔。

2．1．2 减少涂层钢板焊接时气孔的措施

涂层钢板水平角焊的问题必须从焊丝、涂层、焊接方法三个方面综合地探讨。

A、从焊丝方面降低气孔

与实心焊丝相比，在研究开发涂料钢板的抗气孔性能（以下称为抗涂料性）优良的MAG焊用焊丝方

面，药芯焊丝的质量设计具有较大的自由度。

吸取药皮焊条的经验，由于药皮的作用和效果，在某种程度上制成抗涂料性优良的药芯焊丝是可能的。

由于扩散氢含量变化，凹坑个数变化较大，扩散氢含量在10～15ml/100g左右时，凹坑个数达到峰值，

小于5ml/100g和大于20ml/100g时，凹坑个数具有减少的倾向。

根据焊条的经验，正在开发使用非低氢型单层角焊用、低氢型单层、多层角焊和平焊用等CO2药芯焊

丝。表2为非低氢型焊丝和低氢型焊丝的熔敷金属的力学性能。

表2 熔敷金属力学性能

非低氢型焊丝具有优良的抗涂料性，适用于影响大的蚀洗涂料钢板的焊接。但是使用非低氢型焊丝时为了防止熔敷金属扩散氢量高引起的冷裂纹，钢板厚度控制在16mm以下。由于焊道道形状呈凸状，使用时控制焊接速度。

另一方面，与非低氢型焊丝相比，低氢型焊丝抗涂料性能稍差，具有应用范围宽的特点。因此，在造船、桥梁等行业，广泛地适用于半自动焊、自动焊。焊接涂敷无机锌涂料的蚀洗涂料的钢板时，与全位置焊接用焊丝和原来的水平角焊用焊丝相比，低氢型焊丝有良好的抗涂料性能。此外，非低氢型焊丝在焊接蚀洗涂料钢板时，凹坑个数极少。所以有必要进一步开发保持现有适用条件范围的优良抗涂料性能的焊丝。

B、焊接施工方面降低气孔

⑴保护气体与抗涂料性能气体保护电弧焊，使用CO2、Ar、He等作为保护气体。由于这些气体种类的变化，其抗涂料性能也发生变化。MAG焊时，保护气体中CO2与Ar的混合比例变化，凹坑个数变化。Ar的比例增加，凹坑的个数增加。这是因为混合气体中的Ar比例增加时，熔敷金属的粘度等物理性变化，涂料燃烧的气体逸出速度和熔敷金属的凝固速度也发生变化。这样，研究保护气体的种类可以改善抗涂料性能。

⑵焊接施工与抗涂料性最近，以同时焊接一副水平角焊来提高效率作为目的，显著扩大了焊接自动化、机械人化以及双丝焊和串联焊接等多丝焊接。但是，这些焊接方法，由于施工条件的变化，抗涂料性能变化较大。例如，双丝焊接时，抗涂料性根据主焊丝、辅焊丝的焊接方向和焊丝间的距离而变化。

双丝距离为0时，凹坑数量最多，这是由于角焊的先行焊道和后行焊道的电弧同时起弧，两侧的焊道同时在同一位置形成焊道，熔深大，热输入量也大的原因。因此，涂料燃烧气体增多，而且很难放出。

为了提高水平角焊的焊接速度而采用串联焊接方法，抗涂料能随着焊丝对准位置、焊丝距离而变化。使用低氢焊丝，焊道重叠方法比盖面方法的抗涂料性能好。

这是从角焊焊道的熔深大，凝固形态和涂料燃烧气体的逸出量以及气体容易逸出等因素考虑的。这样，根据抗涂料性能的观点，采用串联方法时，重叠焊道是有利的。

C、从涂料方法方面降低气孔

如前所述，由于涂料种类不同对焊接的影响不同，不仅涂料种类有影响，而且其涂层厚度也有影响。涂层厚，凹坑个数多。这是因为涂层厚，涂料燃烧产生的气体多的缘故。

降低涂料钢板角焊的气孔，严格地控制涂料层的厚度是十分重要的。另一方面，从制造方面，对涂料进行改造开发，减少涂料中的含H量，可以提高可焊性，期待开发新型涂料。

2．2 运条方法和焊接参数

按表3所示的焊接参数，下图所示的焊枪角度以及表4所示的运条方法进行焊接。

平焊时使用药芯焊丝，运条方法采用后退法比前进法好，前进法底层焊道增高小，里层焊道两侧易产生咬边，熔渣向前淌，所以焊接速度不能太快，以避免产生热裂纹。

立向上焊时，运条方法与平焊相同，采用后退法。后退时，焊丝伸入试板内，电弧与熔池稳定。

横向焊时，按表4所示的运条方法进行。