初级职称论文 CO2气体保护焊飞溅的控制.doc

2015年专业技术人员初级职称论文论文题目：CO2气体保护焊飞溅的控制姓 名：张昊程所在单位：青海桥头铝电股份有限公司CO2气体保护焊飞溅的控制摘要CO2气体保护焊是在五十年代初出现的一种熔化焊方法,它具有明弧、无渣、焊接质量好、焊接生产率高以及能进行全位置焊接等特点,这种焊接方法可以全位置焊接，可以焊薄板，也可以焊厚板。这些特点使得CO2气保焊在焊接生产中得到了广泛应用,在焊接碳钢和合金结构钢方面,甚至于在焊接不锈钢方面都取得了较好的效果。但同时CO2气体保护焊电弧不稳定，飞溅大，近年来，国内外焊接工作者进行了大量的研究，主要是针对CO2气体保护焊的飞溅问题来进行的，虽然取得了一定的成效，但这个问题仍然是困绕CO2气保焊进一步推广应用的主要症结所在。可见，要想杜绝CO2气体保护焊时的飞溅是不可能的，为此，本文以在CO2气体保护焊焊接回路中串联电感，来改善电弧燃烧不稳定，飞溅大的问题。关键词：CO2气体保护焊 电弧不稳定 焊方法 飞溅大 串联电感1 焊接飞溅的定义 在焊接过程中，大部分熔化金属可以过渡到熔池，但有一部分焊丝熔化金属飞向熔池之外，飞到熔池之外的金属称为飞溅。飞溅是有害的，它不但降低焊接生产率，影响焊接质量，而且使劳动条件变差。 2 焊接飞溅的不同分类 由于焊接参数的不同，CO2气体保护焊具有不同的熔滴过渡形式，从而导致不同性质的飞溅。其中，可分为熔滴短路过渡时的飞溅和自由过渡时的飞溅。熔焊主要以二氧化碳气体保护焊为研究对象，特别是粗焊丝CO2气体保护焊大参数焊接时，飞溅更为严重，飞溅率可达20%以上，这时就不可能进行正常焊接工作了。 3 CO2气体保护焊飞溅产生原因 （1） 保护气体的因素引起的焊接飞溅，由于CO2气体的氧化性，生成的CO不能及时逸出熔池，使熔池、熔滴中的CO气体，在电弧高温作用下急剧膨胀而激烈爆炸形成飞溅。为了减少飞溅的产生，可以采用（ArCO2）混合气体代替纯CO2气体，如加入20-30%的氩气。这是由于随着含氩量的增加，电弧形态和熔滴过渡特点发生了改变：燃弧时电弧的弧根扩展，熔滴的轴向性增强。这一方面使得短路小桥出现在焊丝和熔池之间，熔滴容易与熔池会合。另一方面，熔滴在轴向力的作用下，得到较均匀的短路过渡过程，短路峰值电流也不太高，有利于减少飞溅率。 （2） 由极点压力引起的焊接飞溅，熔滴在极点压力的作用下很容易会形成飞溅。CO2焊采用直流正接时，熔滴会受到正离子的压力（也可以说是冲击力），这一压力比反接时大得多，此时熔滴变得粗大，飞溅就明显的会增加。因此，CO气保焊采用直流反接有利于减少飞溅。 （3） 熔滴过渡方式引起的飞溅，进行短路过渡焊接时，当熔滴与熔池接触时，熔滴成为焊丝与熔池的连接桥梁，所以称为液体小桥，并通过该小桥使电路短路。短路之后电流逐渐增加，小桥处的液体金属在电磁收缩力和表面张力的作用下急剧收缩，形成很细的缩颈。随着电流的增加和缩颈的减小，小桥处的电流密度很快增加，对小桥急剧加热，造成过剩能量的积聚，最后导致小桥发生气化爆炸，同时引起金属飞溅。 （4） 弧焊电源动特性引起的飞溅，所谓弧焊电源的动特性，是指负载状态发生突然变化时，电流响应的过渡过程。对于CO2气保焊短路过渡来说，由于存在金属熔滴短路过渡，使负载状态常在燃弧和短路之间切换。而且，从燃弧到短路以及从短路到燃弧的过渡过程对焊接飞溅存在着重大的影响。焊机的动特性直接影响焊接的飞溅量，因为焊机的动态响应快慢影响短路电流的增长率和峰值。如果动态响应速度太快，短路电流增长速度较快，峰值电流也高，很容易在短路液桥形成之前就引起爆断和飞溅，这种飞溅的特点是频率较高的小颗粒飞溅；如果动态响应速度太慢，短路电流增长速度较慢，峰值电流也低，电流的收缩力不足以保证短路液桥的顺利过渡，短路电流继续增长，当短路电流能量积累到较大时，短路液桥爆断并引起飞溅，这种飞溅的特点是频率较低，颗粒较大为了调节短路电流增长速度，焊接回路中须串接一定数值的电感。不过，目前市场上的一些整流焊机都能够很好的控制这点。所以，CO2气保焊的弧焊电源应具有适当的动特性。 （5）熔滴自由过渡时，在CO2气氛下，熔滴在斑点压力的作用下上挠，易形成大滴状飞溅。这种情况经常发生在较大电流焊接时，如用直径1.6mm焊丝、电流为300350A，当电弧电压较高时就会产生。如果再增加电流，将产生细颗粒过渡，这时飞溅减小，主要产生在熔滴与焊丝之间的缩颈处，该处的电流密度较大使金属过热而爆断，形成颗粒细小的飞溅。在细颗粒过渡焊接过程中，可能由熔滴或熔池内抛出的小滴飞溅。这是由于焊丝或工件清理不当或焊丝含碳量较高，在熔化金属内部大量生成CO等气体，这些气体聚积到一定体积，压力增加而从液体金属中析出，造成小滴飞溅。大滴过渡时，如果熔滴在焊丝端头停留时间较长，加热温度很高，熔滴内部发生强烈的冶金反应或蒸发，同时猛烈地析出气体，使熔滴爆炸而生成飞溅。另外，在大滴状过渡时，偶尔还能出现飞溅，因为熔滴从焊丝脱落进入电弧中，在熔滴上出现串联电弧，在电弧力的作用下，熔滴有时落入熔池，也可能被抛出熔池而形成飞溅。 4 采用不同的方法降低飞溅 (1）在熔滴自由过渡时，应选择合理的焊接电流与焊接电压参数，避免使用大滴排斥过渡形式；同时，应选用优质焊接材料，如选用含C量低、具有脱氧元素Mn和Si的焊丝H08Mn2SiA等，避免由于焊接材料的冶金反应导致气体析出或膨胀引起的飞溅。 (2）在短路过渡时，可以采用（Ar+CO2）混合气体代替CO2以减少飞溅。如加入（Ar）=20%30%的Ar。这是由于随着含氩量的增加，电弧形态和熔滴过渡特点发生了改变。燃弧时电弧的弧根扩展，熔滴的轴向性增强。这一方面使得熔滴容易与熔池会合，短路小桥出现在焊丝和熔池之间。另一方面熔滴在轴向力的作用下，得到较均匀的短路过渡过程，短路峰值电流也不太高，有利于减少飞溅率。 (3) 对于焊丝伸出长度的控制，焊丝伸长增加时，焊丝熔化速度增加，这时电流减小，将使熔滴与熔池温度降低，造成热量不足，而引起未焊透；另外，电弧不稳，难以操作，飞溅大，成形差，易产生气孔；当焊丝伸长变短时，电流增大，弧长变短，熔深变大，飞溅易粘附到喷嘴内壁，不易观察熔池，甚至烧坏导电嘴。 (4) 对于电流极性的选择，采用直流反接时，这时电弧稳定，焊接过程平稳，飞溅小。若采用直流正极性，则熔深较浅，余高较大和飞溅很大。而在堆焊、铸铁补焊时均采用直流正极性接法。 结束语CO2气体保护焊作为一种高效率，低成本的焊接方法，近年来在我国焊接工作者的努力下已取得了很大的技术进步，但是，要认识CO2焊接技术的不足，比如，还存在焊接飞溅大，焊缝成型欠佳的问题，随着时代的发展，技术的进步，社会对生产的高效率、低成本追求，CO2焊的应运面、应运量将有很大的发展空间。参考文献(1) 王震等.气体保护焊工艺和设备M.北京:国防工业出版社,1982.(2) 林尚扬. 我国焊接生产现状与焊接技术的发展J 船舶工程，2005（9）：50-53(3) 王宗杰. 熔焊方法及设备 M . 北京：机械工业出版社，2006.(4) 殷树言. 气体保护焊技术问答 M . 北京：机械工业出版社，2004.(5) W. P. Mason, Piezoe