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CO2焊产生飞溅的原因有哪些

分类:学习资料    时间:2005-11-21 20:53:00
在CO2焊中,大部分焊丝熔化金属可过渡到熔池,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。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。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。

由于焊接参数的不同,CO2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,可分为熔滴自由过渡时的飞溅和短路过渡时的飞溅。

(1)熔滴自由过渡时的飞溅   熔滴自由过渡时的飞溅主要形式,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300~350A,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。

 

(2)熔滴短路过渡时的飞溅    短路过渡时的飞溅形式很多。飞溅总是发生在短路小桥破断的瞬时。飞溅的大小决定于焊接条件,它常常在很大范围内改变。产生飞溅的原因目前有两种看法,一种看法认为飞溅是由于短路小桥电爆炸的结果。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。另一种看法认为短路飞溅是因为小桥爆断后,重新引燃电弧时,由于CO2气体被加热引起气体分解和体积膨胀,而产生强烈的气动冲击作用,该力作用在熔池和焊丝端头的熔滴上,它们在气动冲击作用下被抛出而产生飞溅。试验表明,前一种看法比较正确。飞溅多少与电爆炸能量有关,此能量主要是在小桥完全破坏之前的100~150μs时间内积聚起来的,主要是由这时的短路电流(即短路峰值电流)和小桥直径所决定。

 

小电流时,飞溅率通常在5%以下。限制短路峰值电流为最佳值时,飞溅率可降低到1%左右。在电流较大时,缩颈的位置对飞溅影响极大。所谓缩颈的位置是指缩颈出现在焊丝与熔滴之间,还是出现在熔池与熔滴之间。如果是前者,小桥的爆炸力推动熔滴向熔池过渡,而后者正相反,小桥爆炸力排斥熔滴过渡,并形成大量飞溅,最高可达25%以上。冷态引弧时或在焊接参数不合适的情况下(如送丝速度过快而电弧电压过低,焊丝伸出长度过大或焊接回路电感过大等)常常发生固体短路。这时固体焊丝可以直接被抛出,同时熔池金属也被抛出。在大电流射滴过渡时,偶尔发生短路,由于短路电流很大。所以将引起十分强烈的飞溅。

根据不同熔滴过渡形式下飞溅的不同成因,应采用不同的降低飞溅的不同成因,应采用不同的降低飞溅的方法:

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φ(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。

在纯CO2气氛下,通常通过焊接电流波形控制法,降低短路初期电流以及短路小桥破断瞬间的电流,减少小桥电爆炸能量,达到降低飞溅的目的。

通过改进送丝系统,采用脉冲送丝代替常规的等速送丝,使熔滴在脉动送进的情况下与熔池发生短路,使短路过渡频率与脉动送丝的频率基本一致,每个短路周期的电参数的重复性好,短路峰值电流也均匀一致,其数值也不高,从而降低了飞溅。

如果在脉动送丝的基础上,再配合电流波形控制,其效果更佳。采用不同控制方法时,焊接飞溅率与焊接电流之间的关系。


出处:http://maihanji.com/bbs/showcontent.asp?id=236