關于CO2氣體保護焊飛濺問題的探究

婁倩

摘要：CO2氣體保護焊具有焊接成本低，生產效率高，焊后變形小等優點，但是由于金屬飛濺嚴重，使其在推廣應用中受到很大影響。解決CO2氣體保護焊金屬飛濺的問題，可從焊接工藝參數和焊接材料等方面考慮，本文將提出一些減少金屬飛濺的措施。

關鍵詞：CO2氣體保護焊 飛濺

【中圖分類號】TG44

引言

CO2氣體保護焊作為一種高效率的焊接方法，已得到廣泛應用。其主要的缺點是飛濺大，飛濺高達10%左右，從而給企業造成很大的經濟損失。同時為獲得良好的表面質量，去除飛濺，要花費大量的人力物力，所以減少CO2氣體保護焊在焊接過程中產生的飛濺是應用中的重要問題之一。

一、 CO2氣體保護焊產生飛濺的原因

CO2氣體保護焊產生飛濺的主要原因是由于CO2氣體物理性質決定的，CO2氣

體在電弧溫度區間熱導率較高，加上分解吸熱消耗電弧大量熱能，從而引起弧柱和電弧斑點強烈收縮。即使增大電流，弧柱和斑點直徑也很難擴展，而弧柱和斑點直徑太小，極易引起飛濺。

二、 采取的措施

1、改善焊接電源

脈沖CO2焊接法

1） 脈沖可控過度CO2焊接法。其原理是在溶滴形成的后期加入方波脈沖，實現每

個脈沖間有一溶滴過度到母材上。這種方法的關鍵是加入的時間要恰當，要保證電流脈沖在溶滴形成后期加入，這樣能使弧根擴展上爬，實現非短路過渡。

2） 負脈沖電流誘導過渡CO2焊接法。這種方法的原理是用一個負脈沖電流訊導號

發生器，在溶滴短路之前發生一個負脈沖，使焊接電流迅速降低下來，減小溶滴中積累的能量，從而減少由于電爆炸帶來的飛濺。當溶滴與熔池短路時負脈沖電流訊號發生器輸出信號為零，這時短路電流比常規CO2焊接電源大得多的短路電流上升率上升，這有利于利用電磁收縮效應加速溶滴過渡。該方法燃弧時間可控，溶滴過渡有規律，溶滴顆粒均勻，電弧穩定飛濺大大減少。

2、正確選擇工藝參數

1） 焊接電流與電弧電壓

電弧電壓（電弧電壓、焊接電壓、修正電壓）過高或過低對焊縫成形飛濺、氣孔及電弧的穩定性都有不利的影響。短路過渡時，如果電弧電壓太低，則弧長很短，短路頻率很高，電弧燃燒時間短，可能焊絲端部還來不及熔化就插入熔池，會發生固體短路。因短路電流很大，致使焊絲突然焊斷，使氣體突然膨脹，從而沖擊熔池，產生嚴重飛濺，如果電弧電壓過高，則由短路過渡變成上撓排斥過渡。在保證焊透、成形良好的情況下，盡可能采用大電流。但電流過大，使工件變形增大，飛濺增大。

2） 焊槍角度

焊槍的傾角決定了電弧力的方向，當CO2氣體保護焊焊槍垂直焊接時飛濺率最小， 焊槍傾角越大， 飛濺越多，一般焊槍傾角最好不超20°。

3） 焊絲伸出長度

當送絲速度不變時，焊絲的預熱作用隨焊絲伸出長度的增加而增強。焊絲伸出長度短時，電阻預熱作用小，電弧功率大、熔深大、飛濺小；伸出長度長時，電阻對焊絲的預熱作用強、電弧功率小、熔深淺、飛濺多。

3、焊接材料控制飛濺的措施

在焊絲中加入穩弧劑和脫氧劑，以控制飛濺。穩弧劑不僅可使熔滴表面張力下降、細化熔滴，還可使電弧中電弧氣體的有效電離電位降低，促進弧根擴展，電磁收縮力的軸向分力變成推動熔滴過渡的作用力，從而減少飛濺。脫氧劑使FeO脫氧，同時對燒損的合金元素予以補充。這樣使CO2氣體的氧化性造成的飛濺可得以控制，因此在焊絲中加入一定量的脫氧劑（與氧親合力比鐵大的合金元素），使FeO中的鐵還原。

1）用實芯焊絲焊接時，應采用Si、Mn等脫氧元素的焊絲。同時，在保證機械性能前提下，降低焊絲含碳量可減少飛濺。此外，焊絲拔絲工藝對金屬飛濺量也有影響，不同工廠生產的焊絲，盡管化學成分相類似，但在焊接過程中產生的飛濺量大小往往不一樣。

2） 藥芯焊絲。由于藥芯焊絲為氣—渣聯合保護，且藥芯成分中有穩弧劑， 因此電弧穩定， 熔滴為均勻的噴射狀過渡，飛濺少。通常藥芯焊絲CO2氣體保護焊的飛濺率約為實心焊絲的35%。

4、顆粒過渡焊接時在氣體中加入Ar

在CO2氣體中加入Ar，可以改變純CO2氣體的物理性質和化學性質，隨著Ar比例增大，飛濺率將逐漸減少，80%Ar+20%CO2是最為理想的配比，飛濺率最低。所以在CO2氣體中加入Ar是減少焊接飛濺產生的有效途徑。

5、限制金屬液橋的爆斷能量

CO2氣體保護焊短路過渡時， 在短路末期短路液橋縮頸電爆炸飛濺是產生飛濺的主要形式， 即在短路過程中形成的液橋被急劇加熱， 過量的能量積累導致液橋氣化爆炸而引起飛濺， 因此設法使短路液橋的金屬過渡趨于平緩是減少飛濺的有效措施。可采取下面的方法。

1） 直流回路電感法。在焊接回路中， 為使焊接電弧穩定和減少飛濺， 一般需串

聯合適的電感， 即在焊接回路中串接電抗器、電阻或增大電源變壓器的阻抗， 這樣可以限制短路電流增長速度及峰值電流， 可以控制引起飛濺產生時的能量，一旦焊接過程穩定下來以后， 就不要隨便改動。

2） 電流切換法。在短路過渡時， 即在金屬液橋縮頸達到臨界尺寸之前短路電流逐漸增大， 在短路電流增大前進行電流切換， 將電流從高值切換到低值， 這樣液橋縮頸便處于小的電磁收縮力的作用下，而緩慢斷開， 這就消除了液橋爆斷產生飛濺的因素， 飛濺率可降低2%～3%。

3） 電流波形控制法。通過控制輸出電流波形，使金屬液橋在較低的電流時斷開， 而在將臨短路時，再由高值電流改變成低值電流，使短路時的電流較低，而處于高溫狀態的熔滴形成的短路液橋溫度較高，施加很小的能量就能實現金屬的過渡與爆斷，從而限制了金屬液橋爆斷能量，能夠降低飛濺。

三、 結束語

CO2氣體保護焊產生飛濺的因素是多方面的，通過一定得材料措施可以有效控

制飛濺，但失去了CO2氣體保護焊原有的簡單經濟的特點。解決飛濺問題最好的辦法就是針對電源的動、靜特性進行改進，成本顯著且不增加成本。在以后的工作中不斷總結經驗，找出更多解決問題的方法。endprint