氣體保護焊低飛濺實用技術探討

撰文/王 蘭

■710200 軍事交通學院 陜西汽車技工學校 陜西 西安

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氣體保護焊低飛濺實用技術探討

撰文/王 蘭

■710200 軍事交通學院 陜西汽車技工學校 陜西 西安

本文通過對產生焊接飛濺的主要原因進行分析，進而采用不同的焊接工藝方法和不同配置，驗證不同焊接條件下的焊接飛濺大小和形態，同時對比不同條件配置時的成本因素，綜合得出性價比最優、且適合實際生產的匹配形式，為實際生產提供依據。氣體保護焊；脈沖弧焊電源；焊絲；焊接飛濺；成本；焊接工藝

氣體保護焊接已經發展成為重要的焊接方法，主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼等黑色金屬，廣泛應用于汽車、化工機械、輪船制造、航空機械等領域。優點在于焊接效率高，成本相對低、易于自動化控制等。但任何一種先進的焊接方法都存在缺點，氣體保護焊接同樣面臨著焊接飛濺大，進而導致清理飛濺費用偏高、外觀質量差，甚至某些重要的結構部位出現工件表面被焊接大顆粒飛濺局部淬火導致零件失效的嚴重后果，因此解決焊接飛濺大的問題值得我們進一步探討。

氣體保護焊接產生焊接飛濺的影響因素

a采用不同保護形式引起的飛濺

①保護氣體爆炸引起的飛濺

這在純CO2氣體保護焊接時表現極為顯著，CO2氣體為氧化性氣體，在電弧高溫作用下溶劑中的FeO與C反應產生的CO氣體急劇膨脹，使熔滴爆破引起大的焊接飛濺。

②電弧斑點壓力產生的飛濺

焊接過程中保護氣體對電弧有一定的冷卻作用，使得電弧電場強度提高，電弧表面面積收縮，增大了電弧的斑點壓力，熔滴在斑點壓力作用下不穩定，形成飛濺。一般采用氬氣和CO2組成的混合氣體，既減輕了保護氣體的氧化性，又充分利用了氬氣不和熔池發生反應，也不溶于熔池的惰性性質，焊接過程中電弧燃燒更穩定，飛濺也較小。根據研究，氬氣與CO2的比例為4：1時焊接飛濺最小。

③氣渣聯合保護——藥芯焊絲產生的飛濺

藥芯焊絲焊接時，在電弧熱的作用下融化狀態的芯料，焊絲金屬、母材金屬和保護氣體相互之間發生冶金作用，同時形成一層較薄的液態熔渣包覆熔滴并覆蓋熔池，對熔絲金屬構成又一層保護，所以這種氣渣聯合保護的焊接方法綜合了焊條電弧焊和CO2焊的工藝特點，因而飛濺少，且顆粒細，易于消除。又因熔池表面覆蓋有熔渣，焊縫成形比實芯焊絲美觀。

表1：5種匹配方式

b焊接材料對飛濺的影響

無鍍銅實芯焊絲采用先進表面工藝（ASC）技術，焊絲能縮短用戶更換導電嘴、清理焊槍與導絲管所造成的停工時間，并由此降低設備的消耗量，在高速送絲與大焊接電流狀態下依然能提供穩定電弧，提高焊接生產力。焊接過程中飛濺少、送絲流暢，焊縫成形美觀。

c焊接電源對飛濺的影響

焊接電源對飛濺大小的影響主要是金屬焊接液橋轉換時的產生飛濺。當熔滴和與熔池接觸時，由于熔滴把焊絲和熔池連接起來形成了液橋，隨著短路電流的增加進而發生液橋金屬汽化爆炸，而在短路和接通的不斷變化中，導致電弧的不穩定就連續產生焊接飛濺。常用弧焊電源主要有一下幾種形式：

①可控硅弧焊電源，例如KRⅡ500。

②數字式IGBT弧焊電源，例如YG500GR3。

③逆變脈沖熔化極氣體保護焊電源，例如YM-500AG2。

焊接試驗及其對比分析

a針對以上分析，本次試驗采用不同的匹配方法進行實際焊接，匹配對比形式見下表1。

b焊接過程典型飛濺情況分析

實驗發現第5種混合氣體+實心鍍銅焊絲+ YM-500AG2配置飛濺最小，綜合成本較小。

不同配置的對比分析

通過以上實驗對比分析，不同焊接配置有很大的差異，從降低焊接飛濺和使用成本的角度看有以下明顯特征：

a使用混合氣體保護焊接，飛濺變化最顯著的是大顆粒飛濺明顯減少，只有細滴直徑小于φ0.8mm的飛濺，但對小于φ0.8mm的細滴飛濺影響不大。

b氣渣聯合保護特點的藥芯焊絲，焊接飛濺最小，焊縫表面光潔度最好，但成本明顯提升，且需要專門清理渣殼。

c脈沖弧焊電源對于減少小顆粒飛濺有明顯作用，因此新型弧焊電源成為主要發展方向，能進一步減少小顆粒焊接飛濺。飛濺越小，越不易粘住工件，易清理。

d使用混合氣體保護焊接，對于節約焊絲成本貢獻最大，性價比較好。

e結論

混合氣體保護+實心鍍銅焊絲+ YM-500AG2焊接飛濺較低，飛濺易清理，且成本有優勢，是最合理的配置。

結束語

本文通過對不同匹配條件下的氣體保護焊的飛濺產生原因進行分析，并進行實際試驗，找出目前焊接生產的最佳焊材和設備選型，為實際生產提供依據。

參考：

［1］陳祝年.焊接工程師手冊，機械工業出版社.

［2］曹朝霞，齊勇田.焊接方法與設備使用，機械工業出版社，2014年.

［3］趙麗玲.焊接方法與工藝，機械工業出版社，2014年.

［4］曾麗艷.淺析CO2保護電弧焊飛濺產生的原因及控制措施，2008.