CO2氣體保護焊金屬飛濺問題探討

賈全倉 楊淑霞

摘 ?要：CO2氣體保護焊是一種高效率、低成本的節能焊接方法，而金屬的飛濺是CO2氣體保護焊中較為突出的問題，文章分析了產生金屬飛濺的原因，并提出了其防止措施。

關鍵詞：CO2氣體保護焊;飛濺;措施

中圖分類號：TC444.73 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）26-0177-02

CO2焊很容易產生金屬飛濺，這對焊縫質量及生產率都很不利，嚴重時甚至影響焊接過程的正常進行。

1 ?產生飛濺的主要原因

1.1 ?氣體爆炸引起的飛濺

造成這種飛濺的氣體主要是CO2。具有強烈氧化性的CO2，使熔池和熔滴中的C氧化生成氣體CO，在電弧高溫的作用下體積急劇膨脹而爆破，從而產生大量細粒的金屬飛濺。

1.2 ?由電弧斑點壓力引起的飛濺

由于CO2氣體高溫時分解吸收很多的電弧熱量，對電弧的冷卻作用增強，而使電弧的電場強度也增強，電弧收縮，弧根面積變小，電弧的斑點壓力增大，這時熔滴很不穩定，形成飛濺。

1.3 ?短路過度時由于液態小橋爆斷引起的飛濺

當熔滴與熔池接觸時，由熔滴把焊絲和熔池連起來，形成了液態的小橋。隨著短路電流的增強，液體小橋金屬加熱迅速，從而導致小橋液態金屬氣化而發生爆炸，導致飛濺。

如果電弧電壓太低，由于弧長很短，短路頻率高，電弧燃燒的時間過短，焊絲的端部還沒有來得及熔化就插入熔池，而發生固體短路，而短路電流很大，使焊絲突然爆斷，飛濺嚴重，焊接過程非常不穩定，這時可看到焊縫上插了很多短段焊絲，像刺猬一樣。

1.4 ?當焊接參數選擇不合理時，也會引起飛濺

這種飛濺是在焊接的過程中，因電弧電壓、焊接電源、焊接回路電感值等焊接參數選擇不當所引起的。

1.5 ?非軸向熔滴過渡而造成的飛濺

這種飛濺是在大滴過渡焊接時因電弧斥力所造成的。熔滴在極點壓力和弧柱中氣流的壓力共同作用下，被推向焊絲末端的一邊，并拋到熔池外面，使熔滴形成大顆粒的飛濺。

2 ?減少金屬飛濺的措施

2.1 ?減少氣體爆炸引起的飛濺

實驗表明，焊絲中的含C量對金屬飛濺有很大影響，含C量高時，金屬飛濺就會變得嚴重，當含C量減少到0.04%時，即使電流較大，金屬飛濺也會很少。因此，焊絲中的含C量應該控制在0.08%左右。

2.2 ?電弧斑點引起的金屬飛濺主要取決于電源的極性

如果是直流正接，焊絲末端的熔滴因受到正離子的沖擊，造成大顆粒的金屬飛濺;反接時，主要是電子撞擊熔滴，其極點壓力減小很大，金屬飛濺較少。所以，CO2氣體保護焊時，常常采用直流反接來焊接。

2.3 ?短路過渡時限制金屬液橋爆斷能量

即必須設法使短路液橋的金屬過渡趨于平緩。為此：

在焊接回路中串入合適的附加電感值，就可以減少因短路電流而引起的金屬飛濺。一般地來說，焊接回路內的電感值在0～0.2 mH范圍內變化時，對短路電流上升的速度影響最為顯著。所以，適當調整附加的電感值，能有效地減少金屬飛濺。這種方法優點是設備簡單，效果明顯。缺點是控制不夠精確，適量調整不易。因此只能在一定程度上減少飛濺。

電流切換法。在每個熔滴過渡中，當液橋縮頸尺寸達到臨界值，立即將電流切換，即將電流從高值切換到低值，使液橋縮頸在小的電流下爆斷，消除了液橋爆斷產生飛濺的因素。實驗結果表明，如果使電流從400 A降到30 A，金屬的飛濺率將降低到2%～3%。

2.4 ?合理選擇焊接參數

2.4.1 ?焊接電流與電弧電壓

在CO2焊的焊接中，對于焊絲的不同直徑，其金屬的飛濺率與焊接電流間有一定的關系，如圖1所示。

由圖1可以看到，在1段（短路過渡區）和3段（細滴過渡區）飛濺率都較小，而在2段（混合過渡區）飛濺率卻最大。由此可見，CO2焊在選擇電流時，混合過渡區最好避開。而電弧電壓應該匹配與焊接電流。

2.4.2 ?焊絲的干伸長

一般來說，金屬的飛濺率與焊絲的干伸長成正比。比如，焊絲的直徑如果是1.2 mm，其干伸長若從原來的20 mm增加到

30 mm的長度，則金屬的飛濺率會增加5%，因此，在確保噴嘴不會堵塞的前提下，焊絲的干伸長應盡可能的縮短。

2.4.3 ?焊槍的傾角

焊槍的傾角是不容忽視的因素。當焊槍的傾角在80 °～

110 °之間時，不論后傾還是前傾，對焊縫的成形是沒有明顯影響;但傾角過大（如大于115 °）時，金屬的飛濺會增大，同時還會增加熔寬并減小熔深。

2.4.4 ?短路過渡時，可采用（Ar+CO2）混合氣體代替純CO2以減 ? ? ? ?少飛濺

向CO2氣體中加入Ar氣，隨著Ar含量的增加，飛濺率會減少。在不同焊接規范下，Ar+5%CO2混合氣體與純CO2焊相比，它的飛濺率是很小的，約為1%到3%左右，尤其在CO2焊的中等電流區域飛濺率高10%左右，而混合氣體卻很少（2%以下）。

CO氣體隨著Ar氣比例的增加，飛濺率減少，其原因可從氣體成分對冶金反應和熔滴過渡的影響來分析。

在混合氣體中，隨著Ar氣含量的增加，氣體的氧化性減弱，所產生的CO氣體也少，所以減少了因冶金反應而引起的飛濺。

2.4.5 ?使用低飛濺率的焊絲

①對于實心焊絲，在保證機械性能的前提下，應盡量降低其含C量，并添加適量的鈦和鋁等合金元素。無論顆粒過渡還是短路過渡焊接都可顯著減小由CO等氣體引起的飛濺。

②用以Cs2CO3、K2CO3等物質處理過的焊絲，進行正極性焊接。

③采用藥芯焊絲。在焊絲的藥芯中有穩弧劑等成分，焊接時電弧穩定，飛濺減少。

同時在熔池的表面和熔滴周圍有熔渣覆蓋。其飛濺率比實心焊絲可減少1/3。

3 ?結 ?語

在CO2焊中，對于如何減少金屬的飛濺必須給予足夠的重視和防范，以保證焊接過程的正常進行，不斷提高生產效率及焊接質量，降低生產成本。

參考文獻：

[1] 周岐.電焊工工藝與操作技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 錢在中.焊工取證上崗培訓教材[M].北京：機械工業出版社，2010.