淺談焊接過程中焊縫熔池的保護

焊接時，由熔化的焊材金屬和局部熔化的母材組成具有一定幾何形狀的液態金屬叫熔池。液態金屬會與各種氣體發生相互作用，直接影響焊縫的質量，從而對焊件的性能產生影響，所以需要對焊縫熔池進行保護。

根據各種焊接方法的不同成型原理，焊接過程中對焊縫熔池的保護一般有三種：熔渣保護、氣體保護和氣—渣聯合保護。

熔渣對焊接熔池起著機械保護作用，熔渣的比重一般輕于液體金屬，高溫下浮在液態金屬的表面，使之與空氣隔離，可避免液體金屬中合金元素的氧化燒損，防止氣相中的氫、氮、氧、硫等直接溶入。熔渣凝固后形成的熔渣殼覆蓋在焊縫表面上，可以繼續保護高溫下的焊縫金屬受空氣的有害作用。焊接方法中的埋弧焊、電渣焊就是采用這種熔渣保護熔池的機理。

焊縫區域最常見的氣體是氮、氫、氧三種，其中氮、氧又是空氣的主要成分，他們的存在對金屬的性能產生一定的影響。焊接過程中，為了避免這些氣體對焊縫的影響，選用比重比氮、氫、氧大的氣體作為保護氣體，將空氣與焊縫熔池分開，一般選用氬氣、二氧化碳以及氬氣和二氧化碳的混合氣體作為保護氣體進行施焊。

圖1-1是鎢極氬弧焊原理圖，從噴嘴中噴出來的惰性氣體氬氣，將焊縫熔池周邊的空氣驅逐開，防止空氣及有害氣體進入熔池，同時，惰性氣體作為保護氣體可以避免金屬被氧化。采用直流正接A-TIG焊碳素結構鋼20g時氬氣中加一些活性二氧化碳氣體作為保護氣體進行焊接，這樣除了可以節約成本，同時對焊接熔深、熔寬以及近焊縫區金屬組織有影響。采用此種氣保焊的焊接方法有二氧化碳氣體保護焊，鎢極氬弧焊等。

焊條電弧焊中的藥皮、藥芯焊絲氣保焊中的藥心材料被加熱到220～250℃之后，將發生氧化分解反應，產生大量的二氧化碳氣體，將空氣與熔池分離。同時，藥皮、藥芯中含有CaCO3、MgCO3等碳酸鹽和高價氧化物，當被加熱到一定溫度后除了放出CO2氣體，同時形成金屬氧化物渣殼覆蓋在焊縫表面，將高溫的焊縫金屬與空氣隔離。此種焊接熔池的保護焊接采用氣—渣聯合保護。圖1-2焊條電弧焊的原理圖中可以看出氣——渣聯合保護熔池的機理。

對焊縫熔池的保護，是焊接成型中的重要內容，探尋新的保護介質，研究新的焊接方法是每個從事焊接作業人永恒的課題。