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焊接飛濺產(chǎn)生的原因及克服途徑

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在CO2焊中,，大部分焊絲熔化金屬可過渡到熔池,，有一部分焊絲熔化金屬飛向熔池之外，飛到熔池之外的金屬稱為飛濺,。特別是粗焊絲CO2氣體保護(hù)焊大參數(shù)焊接時(shí),，飛濺更為嚴(yán)重,，飛濺率可達(dá)20%以上，這時(shí)就不可能進(jìn)行正常焊接工作了,。飛濺是有害的,，它不但降低焊接生產(chǎn)率，影響焊接質(zhì)量,，而且使勞動(dòng)條件變差,。

　　由于焊接參數(shù)的不同，CO2焊具有不同的熔滴過渡形式,，從而導(dǎo)致不同性質(zhì)的飛濺,。其中,，可分為熔滴自由過渡時(shí)的飛濺和短路過渡時(shí)的飛濺,。

（1）熔滴自由過渡時(shí)的飛濺：

　　在CO2氣氛下，熔滴在斑點(diǎn)壓力的作用下上撓,，易形成大滴狀飛濺,。這種情況經(jīng)常發(fā)生在較大電流焊接時(shí)，如用直徑1.6mm焊絲,、電流為300～350A,，當(dāng)電弧電壓較高時(shí)就會(huì)產(chǎn)生。如果再增加電流,，將產(chǎn)生細(xì)顆粒過渡,，這時(shí)飛濺減小，主要產(chǎn)生在熔滴與焊絲之間的縮頸處,，該處的電流密度較大使金屬過熱而爆斷,，形成顆粒細(xì)小的飛濺。在細(xì)顆粒過渡焊接過程中,，可能由熔滴或熔池內(nèi)拋出的小滴飛濺,。這是由于焊絲或工件清理不當(dāng)或焊絲含碳量較高，在熔化金屬內(nèi)部大量生成CO等氣體,，這些氣體聚積到一定體積,，壓力增加而從液體金屬中析出，造成小滴飛濺,。大滴過渡時(shí),，如果熔滴在焊絲端頭停留時(shí)間較長(zhǎng)，加熱溫度很高,，熔滴內(nèi)部發(fā)生強(qiáng)烈的冶金反應(yīng)或蒸發(fā),，同時(shí)猛烈地析出氣體，使熔滴爆炸而生成飛濺,。另外,，在大滴狀過渡時(shí),，偶爾還能出現(xiàn)飛濺，因?yàn)槿鄣螐暮附z脫落進(jìn)入電弧中,，在熔滴上出現(xiàn)串聯(lián)電弧,，在電弧力的作用下，熔滴有時(shí)落入熔池,，也可能被拋出熔池而形成飛濺,。

（2）熔滴短路過渡時(shí)的飛濺：

　　熔滴短路過渡時(shí)的飛濺形式很多。飛濺總是發(fā)生在短路小橋破斷的瞬時(shí),。飛濺的大小決定于焊接條件,，它常常在很大范圍內(nèi)改變。產(chǎn)生飛濺的原因目前有兩種看法,，一種看法認(rèn)為飛濺是由于短路小橋電爆炸的結(jié)果,。當(dāng)熔滴與熔池接觸時(shí)，熔滴成為焊絲與熔池的連接橋梁,，所以稱為液體小橋,，并通過該小橋使電路短路。短路之后電流逐漸增加,，小橋處的液體金屬在電磁收縮力的作用下急劇收縮,，形成很細(xì)的縮頸。隨著電流的增加和縮頸的減小,，小橋處的電流密度很快增加,，對(duì)小橋急劇加熱造成過剩能量的積聚，**后導(dǎo)致小橋發(fā)生氣化爆炸,，同時(shí)引起金屬飛濺,。另一種看法認(rèn)為短路飛濺是因?yàn)樾虮瑪嗪螅匦乱茧娀r(shí),，由于CO2氣體被加熱引起氣體分解和體積膨脹而產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣動(dòng)沖擊作用,，該力作用在熔池和焊絲端頭的熔滴上，它們?cè)跉鈩?dòng)沖擊作用下被拋出而產(chǎn)生飛濺,。試驗(yàn)表明,，前一種看法比較正確。飛濺多少與電爆炸能量有關(guān),，此能量主要是在小橋完全破壞之前的100～150μs時(shí)間內(nèi)積聚起來的,，主要是由這時(shí)的短路電流（即短路峰值電流）和小橋直徑所決定。
　　小電流時(shí),，飛濺率通常在5%以下,。限制短路峰值電流為**佳值時(shí)，飛濺率可降低到1%左右。在電流較大時(shí),，縮頸的位置對(duì)飛濺影響**大,。所謂縮頸的位置是指縮頸出現(xiàn)在焊絲與熔滴之間，還是出現(xiàn)在熔池與熔滴之間,。如果是前者,，小橋的爆炸力推動(dòng)熔滴向熔池過渡，而后者正相反,，小橋爆炸力排斥熔滴過渡,，并形成大量飛濺，**高可達(dá)25%以上,。冷態(tài)引弧時(shí)或在焊接參數(shù)不合適的情況下（如送絲速度過快而電弧電壓過低,，焊絲伸出長(zhǎng)度過大或焊接回路電感過大等）常常發(fā)生固體短路。這時(shí)固體焊絲可以直接被拋出,，同時(shí)熔池金屬也被拋出,。在大電流射滴過渡時(shí)，偶爾發(fā)生短路,，由于短路電流很大,。所以將引起十分強(qiáng)烈的飛濺,。

　　根據(jù)不同熔滴過渡形式下飛濺的不同成因,，應(yīng)采用不同的降低飛濺的不同成因，應(yīng)采用不同的降低飛濺的方法：

（1）在熔滴自由過渡時(shí),，應(yīng)選擇合理的焊接電流與焊接電壓參數(shù),，避免使用大滴排斥過渡形式；同時(shí),，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)焊接材料,，如選用含C量低、具有脫氧元素Mn和Si的焊絲H08Mn2SiA等,，避免由于焊接材料的冶金反應(yīng)導(dǎo)致氣體析出或膨脹引起的飛濺,。
（2）在短路過渡時(shí)，可以采用（Ar+ CO2）混合氣體代替CO2以減少飛濺,。如加入φ（Ar）=20%～30%的Ar,。這是由于隨著含氬量的增加，電弧形態(tài)和熔滴過渡特點(diǎn)發(fā)生了改變,。燃弧時(shí)電弧的弧根擴(kuò)展,，熔滴的軸向性增強(qiáng)。這一方面使得熔滴容易與熔池會(huì)合,，短路小橋出現(xiàn)在焊絲和熔池之間,。另一方面熔滴在軸向力的作用下，得到較均勻的短路過渡過程,，短路峰值電流也不太高,，有利于減少飛濺率,。
　　在純CO2氣氛下，通常通過焊接電流波形控制法,，降低短路初期電流以及短路小橋破斷瞬間的電流,，減少小橋電爆炸能量，達(dá)到降低飛濺的目的,。
　　通過改進(jìn)送絲系統(tǒng),，采用脈沖送絲代替常規(guī)的等速送絲，使熔滴在脈動(dòng)送進(jìn)的情況下與熔池發(fā)生短路,，使短路過渡頻率與脈動(dòng)送絲的頻率基本一致,，每個(gè)短路周期的電參數(shù)的重復(fù)性好，短路峰值電流也均勻一致,，其數(shù)值也不高,，從而降低了飛濺。
　　如果在脈動(dòng)送絲的基礎(chǔ)上,，再配合電流波形控制,，其效果更佳。采用不同控制方法時(shí),，焊接飛濺率與焊接電流之間的關(guān)系,。