PC60挖掘機(jī)履帶架焊接的熔滴飛濺現(xiàn)象原因及分析

一、CO2氣保焊施焊過(guò)程中的熔滴飛濺現(xiàn)象

CO2氣體保護(hù)焊，是利用CO2氣體作為焊接保護(hù)氣的一種熔化極氣體保護(hù)的電弧焊焊接方式，簡(jiǎn)稱(chēng)CO2氣保焊。由于CO2氣保焊具備生產(chǎn)效率高、焊接成本低、焊件變形系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，所以得到了諸多大型機(jī)械制造業(yè)單位的廣泛使用。勝代機(jī)械（山東）有限公司是筆者所在學(xué)校焊接專(zhuān)業(yè)學(xué)生長(zhǎng)年校外實(shí)習(xí)的關(guān)系單位。這個(gè)公司生產(chǎn)的PC60挖掘機(jī)履帶架，70%的產(chǎn)品工時(shí)得靠焊接工完成。在施焊產(chǎn)品過(guò)程中，一些初次接觸CO2氣保焊的實(shí)習(xí)學(xué)生，往往會(huì)被迎面飛濺的熔滴金屬顆粒所困擾。一般說(shuō)來(lái)，CO2氣保焊施焊中的熔滴金屬顆粒飛濺現(xiàn)象，是由這種焊接方法的冶金特點(diǎn)及工藝特性所決定的。施焊熔池中產(chǎn)生金屬熔滴飛濺，這主要是由于CO2氣體的受熱分解所造成的，即：CO2→CO＋O分解出的CO氣體體積迅速膨脹，若在熔滴或熔池中的外逸受到阻礙，就有可能引發(fā)局部范圍內(nèi)的爆破，從而產(chǎn)生出較大量的細(xì)顆粒飛濺金屬液。據(jù)測(cè)算，CO2氣保焊施焊過(guò)程中的金屬飛濺損失率約占焊絲熔滴金屬的10%左右，嚴(yán)重的可達(dá)30%～40%。熔滴金屬損失增大，會(huì)降低焊絲的熔敷系數(shù)，增加焊絲及電能的消耗，降低焊接生產(chǎn)率，增大焊接成本。若飛濺金屬粘附到導(dǎo)電嘴端面和噴嘴內(nèi)壁上，還會(huì)使送絲不暢，會(huì)直接影響電弧的穩(wěn)定性，降低保護(hù)氣的保護(hù)作用，惡化焊縫的成形質(zhì)量。另外，焊接過(guò)程中飛濺出的熔滴金屬，還容易燒壞焊工的工作服，甚至燙傷皮膚。因此，如何減少CO2氣保焊施焊過(guò)程中的熔滴金屬顆粒飛濺現(xiàn)象，對(duì)于焊接操作工來(lái)說(shuō)，顯得尤為重要。

二、CO2氣保焊焊接時(shí)產(chǎn)生熔滴飛濺的原因

一般認(rèn)為，CO2氣保焊施焊過(guò)程中的熔滴金屬飛濺現(xiàn)象是由電弧斑點(diǎn)壓力過(guò)大引起的。在CO2氣保焊焊接過(guò)程中，如用直流正極性長(zhǎng)弧焊時(shí)，由于焊絲是陰極，受到的電極斑點(diǎn)壓力較大，故焊絲容易產(chǎn)生粗大的熔滴和被頂偏而產(chǎn)生的非軸向過(guò)渡焊絲熔滴。這時(shí)，極易產(chǎn)生出大顆粒的熔滴金屬飛濺現(xiàn)象。這種焊絲熔滴過(guò)渡時(shí)產(chǎn)生的熔滴飛濺現(xiàn)象，主要有以下幾種情況：

1.熔滴自由過(guò)渡時(shí)的飛濺

在較大焊接電流和較高電弧電壓作用下的CO2氣氛中，焊絲熔滴在電弧斑點(diǎn)壓力的直接作用下容易上翹，極易形成大滴狀熔滴飛濺。

2.熔滴短路過(guò)渡時(shí)的飛濺

短路過(guò)渡時(shí)的飛濺，主要發(fā)生在短路小橋破斷的瞬間。實(shí)驗(yàn)表明，飛濺的多少主要和電爆炸能量有關(guān)，也與小橋爆破前的短路電流和小橋直徑有關(guān)。

3.焊接的電流、電壓和極性等參數(shù)選擇不當(dāng)

例如，隨著電弧電壓的升高，熔滴金屬飛濺現(xiàn)象就會(huì)增大。在長(zhǎng)弧焊時(shí)，熔滴易在焊絲未端產(chǎn)生無(wú)規(guī)則的晃動(dòng)；而短弧焊時(shí)，將造成粗大的液體金屬過(guò)橋，這些均是引起飛濺現(xiàn)象增大的原因。

三、為減少熔滴金屬飛濺而應(yīng)采取的措施

1.電源極性選擇直流反接

這樣，可以避免由于電弧斑點(diǎn)壓力過(guò)大而造成的熔滴金屬顆粒飛濺。

2.選擇合適的焊接電流區(qū)域

CO2氣保焊焊接時(shí)，每種直徑的焊絲其飛濺率都和焊接電流之間存在一定的規(guī)律。一般來(lái)說(shuō)，焊接電流小于150A或大于300A時(shí)其飛濺率較小；介于兩者之間時(shí)，飛濺率較大。經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)，電流范圍選定為380～400A之間較為合適。電流確定后，再匹配適當(dāng)?shù)碾妷海源_保熔滴金屬飛濺率最小。

3.焊槍垂直時(shí)飛濺量最小

傾斜角度越大，飛濺越多。焊槍前傾或后傾，最好不要超過(guò)20°，一般選擇前進(jìn)法進(jìn)行焊接。

4.焊絲伸出長(zhǎng)度適中

這樣，可減少熔滴金屬顆粒的飛濺。在保證正常焊接的情況下，焊絲伸出長(zhǎng)度盡可能縮短。使用1.2mm焊絲時(shí)，干伸長(zhǎng)度一般確定為12～15mm較為理想。

5.長(zhǎng)弧焊時(shí)，在CO2氣體適當(dāng)加入Ar氣

在CO2氣體中加入Ar氣，容易改變CO2氣體的導(dǎo)熱率。由于Ar氣分解吸熱、消耗電弧熱能高，容易導(dǎo)致弧柱及電弧斑點(diǎn)強(qiáng)烈收縮，阻礙熔滴過(guò)渡的物理化學(xué)性質(zhì)。所以，隨著Ar氣的適量加入，飛濺現(xiàn)象就會(huì)逐漸減少。另外，CO2、Ar混合氣體除可克服飛濺外，還可以改善焊縫成型，對(duì)焊縫熔深、焊縫高度及余高都有影響。實(shí)踐證明，80%Ar和20%CO2混用時(shí)飛濺率最低。

6.采用低飛濺率焊絲

在保證機(jī)械性能的前提下，應(yīng)盡可能選用含碳量低，并添加了鈦、鋁等合金元素的焊絲。選用這種焊絲進(jìn)行焊接，無(wú)論是顆粒過(guò)渡焊接，還是短路過(guò)渡焊接，都可顯著減少熔滴金屬飛濺現(xiàn)象。

另外，焊接前還可以在焊縫周?chē)m量噴涂一些清渣油，待清渣油晾干后再進(jìn)行施焊。這樣，既便于清理焊渣，又可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和輔助工時(shí)。

（作者單位：濟(jì)寧市技師學(xué)院）