J507焊條焊接氣孔形成原因及防止措施

沙慧麗

氣孔就是焊接時，溶池中的氣泡在凝固時未能逸出，而留下來形成的孔穴。J507堿性焊條焊時多為氮氣孔、氫氣孔和CO氣孔。平焊位置要較其他位置氣孔多；打底層要比填充、蓋面多；長弧焊要比短弧多；斷弧焊要比連弧焊多；引弧、收弧和接頭處要比焊縫其它位置多。由于氣孔的存在，不但會降低焊縫的致密性，削弱焊縫的有效截面積，還會降低焊縫的強度、塑性和韌性。根據J507焊條溶滴過渡的特點、選擇焊接電源、合適的焊接電流、合理的引弧和收弧、短弧操作、直線運條等方面加以控制，在焊接生產中得到了很好的質量保證。

氣孔；焊接；電弧；熔孔；熔池；焊縫

1.氣孔的形成

熔化金屬在高溫時溶解大量氣體，隨著溫度的下降，這些氣體以氣泡形式逐漸自焊縫中逸出，來不及逸出的氣體殘留在焊縫內就形成氣孔。形成氣孔的氣體主要有氫氣和一氧化碳。從氣孔的分布狀態看有單個氣孔、連續氣孔、密集氣孔；從氣孔的部位不同可分為外部氣孔和內部氣孔；從形狀上看有針孔、圓氣孔、條狀氣孔（氣孔呈條蟲形，是圓氣孔的連續）、鏈狀和蜂窩狀氣孔等。就目前來說，J507焊條在焊接時產生氣孔缺陷更為典型。因此，以J507焊條焊接低碳鋼為例，對產生氣孔缺陷的原因與焊接工藝的關系作一些討論。

2.J507焊條溶滴過渡的特點

J507焊條為高堿度的低氫型焊條，該焊條在直流焊機反極性時方可正常使用。因此無論采用何種類型的直流焊機，其溶滴過渡均由陽極區向陰極區過渡。在一般手工電弧焊時，陰極區溫度略低于陽極區溫度。因此，無論何種過渡形式溶滴到陰極區后溫度均會降低，造成了該種焊條各溶滴的聚合過渡到溶池中去，即形成了粗溶滴過渡形式。但由于手工電弧焊是人為的因素：如焊工熟練程度、電流電壓大小等不同，其溶滴的大小也是不均勻的，形成了溶池的大小也是不均勻的。因此，在外來及內在因素的影響下，形成了氣孔等缺陷。同時，堿性焊條藥皮中又含有大量的螢石，在電弧作用之下分解出電離電位較高的氟離子，使得電弧的穩定性變差，進而又造成了電焊時溶滴過渡的不穩定因素。因此要解決J507焊條手工電弧焊的氣孔問題，除了對焊條烘干、坡口清理以外，還必須從工藝措施上入手，以確保電弧溶滴過渡的穩定。

3.選擇焊接電源，確保電弧穩定

由于J507焊條藥皮中含有電離電位較高的氟化物，造成了電弧氣份不穩定因素，因此選擇合適的焊接電源相當必要。我們通常采用的直流焊接電源分為兩種類型：旋轉式直流弧焊機和硅整流式直流焊機。雖然它們的外特性曲線均屬下降特性，但是因旋轉式直流弧焊機是通過選裝換向極達到整流目的的，因而其輸出的電流波形呈規則形狀的擺動，這勢必在宏觀上為一額定電流，在微觀上輸出電流為小幅度變化，尤其在溶滴過渡時造成擺動幅度增加。對于硅整流直流焊機是靠硅元件整流后進行濾波處理，雖然輸出電流有波峰和波谷，但總體上是平滑的，或稱在某一過程中是極少量有擺動的，它因此可以認為是連續的。因此其受溶滴過渡的影響較小，在溶滴過渡時引起的電流波動不大。在焊接工作中以兩種類型焊機焊接得以結論，硅整流焊機比旋轉式直流弧焊機出現的氣孔幾率均有所降低。經分析試驗結果，認為采用J507焊條施焊時要選擇硅整焊機流焊接電源，這樣可以確保電弧穩定避免氣孔缺陷的產生。

4.選擇合適的焊接電流

由于采用J507焊條焊接，焊條除藥皮以外在焊芯中也含有大量的合金元素，以增強焊縫接頭強度，消除產生氣孔缺陷的可能性。而由于采用較大的焊接電流，溶池變深，冶金反應激烈，同時造成合金元素燒損嚴重。因為電流過大，明顯的使焊芯電阻熱猛增，焊條發紅，造成焊條藥皮中的有機物過早分解而形成氣孔；而電流過小。熔池的結晶速度過快，熔池中氣體來不及逸出而產生氣孔。加之采用直流反極性，陰極區溫度偏低，即使在激烈反應下產生的氫原子溶解于溶池之中也無法很快地被合金元素置換出來，即使氫氣迅速浮出焊縫之外，而溶池過熱后又迅速冷卻，使得殘余的氫形成分子凝固在溶池焊縫之中形成了氣孔缺陷，因此考慮合適的焊接電流是相當必要的。低氫型焊條比同規格的酸性焊條一般略小10～20%左右的工藝電流。在生產實踐中，對低氫型焊條可用該焊條直徑的平方乘以十作為參考電流。如 3.2mm焊條可定為90～100A、 4.0mm焊條可定為160～170A作為參考電流，通過實驗作為選定工藝參數的依據。這樣可以減少合金元素的燒損，避免氣孔出現的可能。

5.合理的引弧和收弧

J507焊條焊接接頭產生氣孔的幾率比其他部位要大，這是因為接頭處往往在焊接時比其他部位的溫度略低。因為更換新焊條使原收弧處已經有一段時間的散熱，在新的焊條端部也有可能有局部銹蝕，使得在接頭處產生密集氣孔，要解決由此造成的氣孔缺陷，除在剛開始操作時在起弧端裝接必要的引弧板外，在中間各接頭部位對每根新焊條在起弧時把端部在引弧板上輕擦引弧，以清除掉端部的銹跡。在中間各接頭部位，必須采用超前引弧的方法，就是在焊縫前10～20mm處引弧穩定后，再拉回到接頭收弧處，以便對原收弧處進行局部加熱，待形成溶池以后再壓低電弧，略上下擺動1～2次即正常運條焊接。收弧時應盡量保持短弧，以保護溶池填滿弧坑，用點弧或來回擺動2～3次填滿弧坑達到消除收弧處產生氣孔的目的。

6.短弧操作直線運條

一般J507焊條都強調采用短弧操作。短弧操作的目的在于保護溶池，使高溫沸騰狀態下的溶池不受外界空氣的侵入而產生氣孔。但短弧應保持時何種狀態，我們認為要按不同規格的焊條而異。通常短弧是指弧長控制于焊條直徑2/3的距離。因為過小的距離，不但溶池看不清、不易操作且會造成短路斷弧。過高及過低都達不到保護溶池的目的。在運條時應采用直線運條為宜，回往復擺動過大會造成溶池保護不當。對于厚度較大的（指≥16mm）可采用開U型或雙U型坡口來解決，在蓋面焊時也可以多道焊盡量減少擺動幅度。在焊接生產中采用了以上方法，不但保證了內在質量而且焊道平滑整齊。

在操作J507焊條施焊時，除以上一些工藝措施防止可能產生氣孔以外，對一些常規要求的工藝處理不能忽視。例如：焊條烘干去除水份油污，坡口的確定和處理，適當的接地位置以防止偏弧造成氣孔等。只有結合產品的特點從工藝措施上進行控制，必定能有效地減少及避免氣孔缺陷。