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(shí)，溶池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出，而留下來形成的孔穴。J507堿性焊條焊時(shí)多為氮?dú)饪?、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(qiáng)度、塑性和韌性。根據(jù)J507焊條溶滴過渡的特點(diǎn)、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(yùn)條等方面加以控制，在焊接生產(chǎn)中得到了很好的質(zhì)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(shí)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(nèi)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(tài)看有單個(gè)氣孔、連續(xù)氣孔、密集氣孔；從氣孔的部位不同可分為外部氣孔和內(nèi)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(xù)）、鏈狀和蜂窩狀氣孔等。就目前來說，J507焊條在焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔缺陷更為典型。因此，以J507焊條焊接低碳鋼為例，對產(chǎn)生氣孔缺陷的原因與焊接工藝的關(guān)系作一些討論。

2.J507焊條溶滴過渡的特點(diǎn)

J507焊條為高堿度的低氫型焊條，該焊條在直流焊機(jī)反極性時(shí)方可正常使用。因此無論采用何種類型的直流焊機(jī)，其溶滴過渡均由陽極區(qū)向陰極區(qū)過渡。在一般手工電弧焊時(shí)，陰極區(qū)溫度略低于陽極區(qū)溫度。因此，無論何種過渡形式溶滴到陰極區(qū)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(nèi)在因素的影響下，形成了氣孔等缺陷。同時(shí)，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(wěn)定性變差，進(jìn)而又造成了電焊時(shí)溶滴過渡的不穩(wěn)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(wěn)定。

3.選擇焊接電源，確保電弧穩(wěn)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(wěn)定因素，因此選擇合適的焊接電源相當(dāng)必要。我們通常采用的直流焊接電源分為兩種類型：旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)和硅整流式直流焊機(jī)。雖然它們的外特性曲線均屬下降特性，但是因旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)是通過選裝換向極達(dá)到整流目的的，因而其輸出的電流波形呈規(guī)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(shí)造成擺動幅度增加。對于硅整流直流焊機(jī)是靠硅元件整流后進(jìn)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(rèn)為是連續(xù)的。因此其受溶滴過渡的影響較小，在溶滴過渡時(shí)引起的電流波動不大。在焊接工作中以兩種類型焊機(jī)焊接得以結(jié)論，硅整流焊機(jī)比旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)出現(xiàn)的氣孔幾率均有所降低。經(jīng)分析試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為采用J507焊條施焊時(shí)要選擇硅整焊機(jī)流焊接電源，這樣可以確保電弧穩(wěn)定避免氣孔缺陷的產(chǎn)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(qiáng)焊縫接頭強(qiáng)度，消除產(chǎn)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(yīng)激烈，同時(shí)造成合金元素?zé)龘p嚴(yán)重。因?yàn)殡娏鬟^大，明顯的使焊芯電阻熱猛增，焊條發(fā)紅，造成焊條藥皮中的有機(jī)物過早分解而形成氣孔；而電流過小。熔池的結(jié)晶速度過快，熔池中氣體來不及逸出而產(chǎn)生氣孔。加之采用直流反極性，陰極區(qū)溫度偏低，即使在激烈反應(yīng)下產(chǎn)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(dāng)必要的。低氫型焊條比同規(guī)格的酸性焊條一般略小10～20%左右的工藝電流。在生產(chǎn)實(shí)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(shí)驗(yàn)作為選定工藝參數(shù)的依據(jù)。這樣可以減少合金元素的燒損，避免氣孔出現(xiàn)的可能。

5.合理的引弧和收弧

J507焊條焊接接頭產(chǎn)生氣孔的幾率比其他部位要大，這是因?yàn)榻宇^處往往在焊接時(shí)比其他部位的溫度略低。因?yàn)楦鼡Q新焊條使原收弧處已經(jīng)有一段時(shí)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(chǎn)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(shí)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(shí)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(wěn)定后，再拉回到接頭收弧處，以便對原收弧處進(jìn)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(yùn)條焊接。收弧時(shí)應(yīng)盡量保持短弧，以保護(hù)溶池填滿弧坑，用點(diǎn)弧或來回?cái)[動2～3次填滿弧坑達(dá)到消除收弧處產(chǎn)生氣孔的目的。

6.短弧操作直線運(yùn)條

一般J507焊條都強(qiáng)調(diào)采用短弧操作。短弧操作的目的在于保護(hù)溶池，使高溫沸騰狀態(tài)下的溶池不受外界空氣的侵入而產(chǎn)生氣孔。但短弧應(yīng)保持時(shí)何種狀態(tài)，我們認(rèn)為要按不同規(guī)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?yàn)檫^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(dá)不到保護(hù)溶池的目的。在運(yùn)條時(shí)應(yīng)采用直線運(yùn)條為宜，回往復(fù)擺動過大會造成溶池保護(hù)不當(dāng)。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(shí)也可以多道焊盡量減少擺動幅度。在焊接生產(chǎn)中采用了以上方法，不但保證了內(nèi)在質(zhì)量而且焊道平滑整齊。

在操作J507焊條施焊時(shí)，除以上一些工藝措施防止可能產(chǎn)生氣孔以外，對一些常規(guī)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(dāng)?shù)慕拥匚恢靡苑乐蛊≡斐蓺饪椎取Ｖ挥薪Y(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)從工藝措施上進(jìn)行控制，必定能有效地減少及避免氣孔缺陷。