• CO2焊產生飛濺的原因有哪些?

    2013年05月27日

    在CO2焊中,大部分焊絲熔化金屬可過渡到熔池,有一部分焊絲熔化金屬飛向熔池之外,飛到熔池之外的金屬稱為飛濺。特別是粗焊絲CO2氣體保護焊大參數焊接時,飛濺更為嚴重,飛濺率可達20%以上,這時就不可能進行正常焊接工作了。飛濺是有害的,它不但降低焊接生產率,影響焊接質量,而且使勞動條件變差。

     

    由于焊接參數的不同,CO2焊具有不同的熔滴過渡形式,從而導致不同性質的飛濺。其中,可分為熔滴自由過渡時的飛濺和短路過渡時的飛濺。

    (1)熔滴自由過渡時的飛濺 熔滴自由過渡時的飛濺主要形式,在CO2氣氛下,熔滴在斑點壓力的作用下上撓,易形成大滴狀飛濺。這種情況經常發生在較大電流焊接時,如用直徑1.6mm焊絲、電流為300~350A,當電弧電壓較高時就會產生。如果再增加電流,將產生細顆粒過渡,這時飛濺減小,主要產生在熔滴與焊絲之間的縮頸處,該處的電流密度較大使金屬過熱而爆斷,形成顆粒細小的飛濺。在細顆粒過渡焊接過程中,可能由熔滴或熔池內拋出的小滴飛濺。這是由于焊絲或工件清理不當或焊絲含碳量較高,在熔化金屬內部大量生成CO等氣體,這些氣體聚積到一定體積,壓力增加而從液體金屬中析出,造成小滴飛濺。大滴過渡時,如果熔滴在焊絲端頭停留時間較長,加熱溫度很高,熔滴內部發生強烈的冶金反應或蒸發,同時猛烈地析出氣體,使熔滴爆炸而生成飛濺。另外,在大滴狀過渡時,偶爾還能出現飛濺,因為熔滴從焊絲脫落進入電弧中,在熔滴上出現串聯電弧,在電弧力的作用下,熔滴有時落入熔池,也可能被拋出熔池而形成飛濺。

    (2)熔滴短路過渡時的飛濺 短路過渡時的飛濺形式很多。飛濺總是發生在短路小橋破斷的瞬時。飛濺的大小決定于焊接條件,它常常在很大范圍內改變。產生飛濺的原因目前有兩種看法,一種看法認為飛濺是由于短路小橋電爆炸的結果。當熔滴與熔池接觸時,熔滴成為焊絲與熔池的連接橋梁,所以稱為液體小橋,并通過該小橋使電路短路。短路之后電流逐漸增加,小橋處的液體金屬在電磁收縮力的作用下急劇收縮,形成很細的縮頸。隨著電流的增加和縮頸的減小,小橋處的電流密度很快增加,對小橋急劇加熱,造成過剩能量的積聚,最后導致小橋發生氣化爆炸,同時引起金屬飛濺。另一種看法認為短路飛濺是因為小橋爆斷后,重新引燃電弧時,由于CO2氣體被加熱引起氣體分解和體積膨脹,而產生強烈的氣動沖擊作用,該力作用在熔池和焊絲端頭的熔滴上,它們在氣動沖擊作用下被拋出而產生飛濺。試驗表明,前一種看法比較正確。飛濺多少與電爆炸能量有關,此能量主要是在小橋完全破壞之前的100~150μs時間內積聚起來的,主要是由這時的短路電流(即短路峰值電流)和小橋直徑所決定。

    小電流時,飛濺率通常在5%以下。限制短路峰值電流為最佳值時,飛濺率可降低到1%左右。在電流較大時,縮頸的位置對飛濺影響極大。所謂縮頸的位置是指縮頸出現在焊絲與熔滴之間,還是出現在熔池與熔滴之間。如果是前者,小橋的爆炸力推動熔滴向熔池過渡,而后者正相反,小橋爆炸力排斥熔滴過渡,并形成大量飛濺,最高可達25%以上。冷態引弧時或在焊接參數不合適的情況下(如送絲速度過快而電弧電壓過低,焊絲伸出長度過大或焊接回路電感過大等)常常發生固體短路。這時固體焊絲可以直接被拋出,同時熔池金屬也被拋出。在大電流射滴過渡時,偶爾發生短路,由于短路電流很大。所以將引起十分強烈的飛濺。

    根據不同熔滴過渡形式下飛濺的不同成因,應采用不同的降低飛濺的不同成因,應采用不同的降低飛濺的方法:

    1)在熔滴自由過渡時,應選擇合理的焊接電流與焊接電壓參數,避免使用大滴排斥過渡形式;同時,應選用優質焊接材料,如選用含C量低、具有脫氧元素Mn和Si的焊絲H08Mn2SiA等,避免由于焊接材料的冶金反應導致氣體析出或膨脹引起的飛濺。

    2)在短路過渡時,可以采用(Ar+CO2)混合氣體代替CO2以減少飛濺。如加入φ(Ar)=20%~30%的Ar。這是由于隨著含氬量的增加,電弧形態和熔滴過渡特點發生了改變。燃弧時電弧的弧根擴展,熔滴的軸向性增強。這一方面使得熔滴容易與熔池會合,短路小橋出現在焊絲和熔池之間。另一方面熔滴在軸向力的作用下,得到較均勻的短路過渡過程,短路峰值電流也不太高,有利于減少飛濺率。

    在純CO2氣氛下,通常通過焊接電流波形控制法,降低短路初期電流以及短路小橋破斷瞬間的電流,減少小橋電爆炸能量,達到降低飛濺的目的。

    通過改進送絲系統,采用脈沖送絲代替常規的等速送絲,使熔滴在脈動送進的情況下與熔池發生短路,使短路過渡頻率與脈動送絲的頻率基本一致,每個短路周期的電參數的重復性好,短路峰值電流也均勻一致,其數值也不高,從而降低了飛濺。

    如果在脈動送絲的基礎上,再配合電流波形控制,其效果更佳。采用不同控制方法時,焊接飛濺率與焊接電流之間的關系。

    來源:東莞市易美五金機電有限公司

     

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