賀全忠

摘 要：本文主要介紹了80%Ar+20%CO2氣體保護焊焊接碳鋼時，焊接飛濺產(chǎn)生的原因及預防措施。通過對焊接飛濺產(chǎn)生的原因進行分析，并針對焊接飛濺產(chǎn)生的原因從焊接工藝和焊接設備兩方面采取相應的預防措施，有效地解決了焊接飛濺問題。

關鍵詞：碳鋼 氣體保護焊 焊接飛濺 焊接工藝 焊接設備 防治措施

一、前言

目前，我司碳鋼產(chǎn)品的焊接主要采用Panasonic KRⅡ350焊機80%Ar+20%CO2的氣體保護焊，我們知道，這種焊接工藝所產(chǎn)生的焊接飛濺非常多（如圖1所示）。隨著人工成本的不斷增高，焊接產(chǎn)生的焊接飛濺成為了我們降低焊接成本的關鍵阻礙因素，焊接飛濺它難于清理，費時費力，影響生產(chǎn)效率，對產(chǎn)品質量也造成了不利影響。

針對碳鋼焊接的焊接飛濺問題，我司成立了項目組進行專項攻關，從焊接工藝和焊接設備兩方面著手分析，通過理論分析和相關的焊接工藝試驗驗證，確保獲得焊接低飛濺效果和滿意的焊縫質量。

二、焊接飛濺產(chǎn)生的原因分析

（一）焊接工藝原因

通過理論分析和多年的現(xiàn)場實踐經(jīng)驗可知，碳鋼焊接時，在同樣的焊機和保護氣體條件下，焊接工藝參數(shù)、焊槍角度等選擇不當，容易產(chǎn)生大量的焊接飛濺。

1.焊接電流選擇較大時，焊絲熔化時縮頸出現(xiàn)在熔池與熔滴之間，小橋爆炸力排斥熔滴過渡，形成大量飛濺，最高可使熔滴金屬的25%以上形成焊接飛濺被拋出焊接熔池;

2.焊槍傾角控制不好也會加大焊接飛濺，在計件工時情況下，焊工為了多出活，有意加快焊接速度，把焊槍傾角推得很大，這樣會影響電弧的穩(wěn)定性，造成焊接飛濺增大。

3.冷態(tài)引弧時或送絲速度過快而電弧電壓過低，焊絲干伸長過大或焊接回路電感過大等常常發(fā)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，形成大顆粒飛濺。

（二）焊接設備原因

碳鋼焊接，焊機是產(chǎn)生焊接飛濺的主要因素，焊接設備的好壞，將直接影響焊接飛濺的多與少，一般來說，晶閘管交流焊機焊接飛濺大，逆變式數(shù)字脈沖焊機焊接飛濺少。同時，焊機及其附件的保養(yǎng)，也將直接影響焊接飛濺的多與少，焊機及其附件保養(yǎng)得好，焊機始終處于最佳狀態(tài)，焊接飛濺少，否則，焊接飛濺大。

1.焊接設備選型

目前，市面上焊接碳鋼的焊機品牌很多，如果焊機選用不當，焊接過程中，熔滴過渡形式為短路過渡，當熔滴與熔池接觸時，熔滴成為焊絲與熔池的連接橋梁，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(fā)生氣化爆炸，引起金屬飛濺[1-2]（如圖2所示）。

（二）焊接設備保養(yǎng)

1.導電嘴使用一段時間后，因承受高溫產(chǎn)生變形導致送絲不暢，或與焊絲摩擦孔徑變大，焊絲在孔里晃動，這兩種情況都會使電弧不穩(wěn)，焊接飛濺變大。

2.噴嘴在使用過程中，因承受高溫或外力作用下產(chǎn)生變形呈橢圓，焊接飛濺附著在噴嘴內表面，這兩種情況會影響保護氣體對焊接熔池的保護，影響電弧的穩(wěn)定性，使焊接飛濺變大[3];

3.送絲管（材質：鋼）長期不清理，焊絲與其摩擦會有銅屑等金屬灰聚集在送絲管里，影響送絲的穩(wěn)定性，造成焊接飛濺增多。

三、焊接飛濺防治措施

（一）優(yōu)化焊接工藝

1.選擇合適的焊接工藝參數(shù)

焊接電流和電壓過大，都會使焊接飛濺變多，合適的焊接工藝參數(shù)，可減少焊接飛濺。

選取兩副12V對接試板進行焊接工藝試驗，分別編號為1#、2#，接頭圖如圖3所示。試板厚度和材質為12mm/Q345E，采用Φ1.2/G4Si1焊絲，焊接氣體為80%Ar+20%CO2，氣體流量18L/min。

選用兩種不同的焊接工藝參數(shù)，其中1#試板選用的焊接工藝參數(shù)較大，2#試板選用的焊接工藝參數(shù)適中。用同一臺Panasonic KRⅡ350焊機，同一個按ISO9606-1標準取得焊接資質的焊工進行焊接操作，焊接工藝參數(shù)見表1。

焊接飛濺效果如圖4所示。

由表1和圖4可知，1#試板焊接時，選擇的焊接電流、電壓偏大，焊接飛濺變多，2#試板焊接時，選擇的焊接電流、電壓合適，焊接飛濺較少。由此可見，選擇合適的焊接工藝參數(shù)，可以減少焊接飛濺。

通過現(xiàn)場多年的實踐經(jīng)驗，我們優(yōu)化得出Panasonic KRⅡ型焊機V型對接焊縫減少焊接飛濺的工藝參數(shù)見表2

不同品牌不同型號的焊機，減少焊接飛濺的焊接工藝參數(shù)會有所不同，現(xiàn)場應用過程中，應針對不同品牌、型號的焊機做焊接工藝試驗，得出減少焊接飛濺，確保焊接質量的最佳焊接工藝參數(shù)。

（二）控制焊槍傾角

氣體保護焊，焊槍傾角影響焊接電弧的穩(wěn)定性，從而增大焊接飛濺。焊槍傾角如圖5所示，對接焊縫，焊槍與工件傾角為α，與焊接方向傾角為β。角焊縫，焊槍與工件傾角為γ，與焊接方向傾角為δ。

選取兩副12V對接試板進行焊接工藝試驗，分別編號為3#、4#，試板厚度和材質、接頭形式和層道數(shù)、焊絲型號和規(guī)格、氣體類型和流量、焊機、焊工等均與圖3相同，按2#試板的焊接工藝參數(shù)（見表1），3#、4#試板采用不同的焊槍傾角進行焊接，對比焊接飛濺效果。3#、4#試板焊接焊槍傾角見表3。

由表3和圖6可以看出，3#試板焊接時，焊槍傾角選擇α=110°、β=110°，試板表面焊接飛濺較多。4#試板焊接時，焊槍傾角選擇α=90°、β=90°，試板表面焊接飛濺較少。由此可見，選擇合適的焊槍傾角，可以減少焊接飛濺。

實踐表明，對接焊縫，焊槍與工件傾角α成85°-90°，與焊接方向傾角β成85°-90°時，焊接飛濺最小，焊槍傾角α、β越大，焊接飛濺越多。角焊縫，焊槍與工件傾角γ成40°-45°，與焊接方向傾角δ成85°-90°時，焊接飛濺最小，焊槍傾角γ、δ越大，焊接飛濺越多。

（三）控制干伸長的長度

干伸長是指焊絲伸出導電嘴的長度。焊絲干伸長影響焊接飛濺，干伸長過長，焊接電流變小，焊接過程中常常發(fā)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，形成大顆粒飛濺。

選取兩副12V對接試板進行焊接工藝試驗，分別編號為5#、6#，試板厚度和材質、接頭形式和層道數(shù)、焊絲型號和規(guī)格、氣體類型和流量、焊機、焊工等均與圖3相同，按2#試板的焊接工藝參數(shù)（見表1）和4#試板的焊槍傾角（見表3），5#、6#試板采用不同的干伸長進行焊接，對比焊接飛濺效果。5#、6#試板的干伸長見表4。

由表4和圖7可以看出，5#試板焊接時，干伸長選擇16mm，試板表面焊接飛濺較多。6#試板焊接時，干伸長選擇12mm，試板表面焊接飛濺較少。由此可見，選擇合適的干伸長，也可以減少焊接飛濺。

實踐表明，合適的干伸長應為焊絲直徑的10-12倍。以Φ1.2焊絲為例，焊接過程中，干伸長以12-14mm為宜 。

（四）選擇合適的焊接設備

通過市場調研，我們選取了兩款焊機，一種外國品牌（簡稱A焊機），一種國產(chǎn)品牌（簡稱B焊機）與我司現(xiàn)有的Panasonic KRⅡ350焊機（簡稱C焊機）進行對比焊接工藝試驗，比較焊接飛濺情況。

選取三副12V對接試板進行焊接工藝試驗，分別編號為7#、8#、9#，試板厚度和材質、接頭形式和層道數(shù)、焊絲型號和規(guī)格、氣體類型、焊工等均與圖3相同，按4#試板的焊槍傾角（見表3），6#試板的干伸長（見表4）施焊。 7#試板用A焊機施焊，8#試板用B焊機施焊，9#試板用C焊機施焊，焊接工藝參數(shù)見表5。

從圖8中可以看出，A、B焊機焊縫成型良好，無焊接飛濺，C焊機焊縫成型一般，有較多的焊接飛濺。

通過對比試驗可知，無論是國外品牌焊機，還是國產(chǎn)品牌焊機，只要焊機選擇合適，都能夠實現(xiàn)低焊接飛濺。

（五）加強焊接設備的保養(yǎng)，也有利于焊接飛濺的減少，應做到：

（1）定期更換導電嘴：當發(fā)現(xiàn)導電嘴送絲不暢或焊絲在導電嘴孔內晃動時，應及時更換導電嘴。一般情況下，導電嘴使用2-4小時后應進行更換。

（2）及時清理或更換噴嘴：噴嘴應經(jīng)常進行清理，確保噴嘴內表面無焊接飛濺粘附，噴嘴變形呈橢圓后，應及時校圓或更換。

（3）定期清理送絲管，確保送絲管內表面清潔，送絲順暢。

四、結語

碳鋼80%Ar+20%CO2混合氣體保護焊，由于其自身的工藝局限，焊接過程中難免會產(chǎn)生焊接飛濺，但只要優(yōu)化焊接工藝，選擇合適的焊接工藝參數(shù)，控制焊槍傾角和干伸長，選用低飛濺逆變式全數(shù)字焊接設備，正確對焊接設備進行保養(yǎng)，就能有效地減少焊接過程中的焊接飛濺，保證焊接質量。

參考文獻

[1]劉義敏、潘鑫、唐家偉等，減少CO2氣體保護焊焊接飛濺的措施[J].機電工程技術，2013年第42卷第02期：90—92.

[2]區(qū)智明、馬鍵、嚴小生等，減少短路過渡焊接飛濺的方法[J].《電焊機》雜志增刊，2004年：78—82.

[3]鄭海生，CO2焊接飛濺產(chǎn)生原因與防止方法探究[J].機電工程技術，2011年第40卷第08期：154—156.