淺談CO₂氣體保護焊為何產生飛濺及控制措施

摘要：CO2氣體保護焊因其生產率高、成本低、焊接質量高、適應范圍廣、操作方便等優點，被廣泛應用。但是，采用CO2氣體保護焊時，容易產生較大的飛濺。筆者從CO2氣體保護焊產生飛濺的原因入手進行分析，提出減少飛濺的措施。

關鍵詞：CO2 氣體保護焊 飛濺 原因分析

采用CO2氣體保護焊時，易產生較大的飛濺。筆者從CO2氣體保護焊產生飛濺的原因入手進行分析，提出減少飛濺的措施。

一、原因

CO2氣體保護焊金屬飛濺問題之所以突出，是與這種焊接方法的冶金特性及工藝特性有關。

1.焊接熔池中產生飛濺

焊接時，隨著溫度的升高，CO2受熱分解：CO2→CO +O。

CO氣體體積膨脹，若從熔滴或熔池中的外逸受到阻礙，就可能在局部范圍爆破，從而產生大量的細顆粒飛濺金屬。

2.由電弧斑點壓力引起飛濺

用直流正極性長弧焊時，由于焊絲是陰極，受到的電極斑點壓力較大，故焊絲容易產生粗大的熔滴和被頂偏而產生非軸向過渡，從而出現大顆粒的飛濺金屬。

3.熔滴過渡時產生飛濺

（1）熔滴自由過渡時的飛濺。較大焊接電流和較高電弧電壓時，在CO2氣氛下，熔滴在斑點壓力作用下上翹，易形成大滴狀飛濺。

（2）熔滴短路過渡時的飛濺。短路過渡時的飛濺，主要發生在短路小橋破斷的瞬間。有關實驗表明，飛濺的多少主要和電爆炸能量有關，主要由小橋爆破前的短路電流和小橋直徑有關。

此外，焊接電流、電壓和極性等焊接參數選擇不當，也會對飛濺有直接影響。例如，隨著電弧電壓的升高，飛濺增大。在長弧焊時，熔滴易在焊絲末端產生無規則晃動；而短弧焊時，將造成粗大的液體金屬過橋，這些均引起飛濺增大等。

二、控制措施

從上面的分析可知，引起金屬飛濺的因素很多，所以，要減少飛濺，需要根據實際情況進行具體分析，采取有針對性的解決措施。一般說來，有下列一些措施可供考慮。

1.正確選擇工藝參數

（1）焊接電流和電壓。對于每種直徑的焊絲，其飛濺率和焊接電流之間都存在一定的規律。在小電流區域（短路過度區域）飛濺率較小，進入大電流區域后（細顆粒過度區域）飛濺率也較小，而中間區的飛濺率最大，電流小于150A或大于300A飛濺率都較小，介于兩者之間的飛濺率較大。在選擇焊接電流時，應盡可能避開飛濺率高的電流區域。電流確定后，在匹配適當的電壓，以確保飛濺率最小。

（2）焊槍角度和焊絲伸出長度。焊槍垂直時飛濺量最小，傾斜角度最大，飛濺越多。焊槍前傾或后傾角度最好不要超過20°。另外，焊絲伸出長度對飛濺也有影響，所以，焊絲長度盡可能縮短。

2.選用合適的焊絲材料和保護氣成分

（1）盡可能選用焊碳量低的鋼焊絲。目的是減小焊接過程中生成的CO氣體。實踐表明，當焊絲中焊碳量降低到0.04%時，可大大減少飛濺。

（2）采用管狀焊絲進行焊接。由于管狀焊絲的藥芯中含有脫氧劑穩弧劑等造成氣－渣聯合保護，使焊接過程中非常穩定，飛濺可明顯減少。

3.長弧焊時采用CO2的混合氣做保護氣

在CO2氣體中加入一定數量的Ar氣，是減少顆粒過度焊金屬飛濺最有效的方法。在CO2氣體中加入Ar氣后，改變了純二氧化碳氣體的上述物理性質和化學性質。隨著Ar氣比例增大，飛濺逐漸減少。CO2+Ar混合氣體除可克服飛濺外，也改善了焊縫成型，對焊縫溶深、焊縫高度及余高都有影響。

4.采用低飛濺率焊絲

對于實芯焊絲，在保證機械性能的前提下，應盡可能地降低其中含碳量，并添加適量的鈦、鋁等合金元素。無論顆粒過度焊接或短路過度焊接，都可顯著減少由CO等氣體引起的飛濺。采用以Cs2CO3、K2CO3等物質活化處理過的焊絲，進行正極性焊接；或采用藥芯焊絲，其金屬飛濺率越為實心焊絲的1/3。

（作者單位：山東省即墨市技工學校）