(铝合金)惰性气体保护焊.docx

铝合金）惰性气体保护焊
　在气体保护焊中，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MIG(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，MIG焊接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MIG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成分问题，在熔化金属内部大量生成气体，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，焊丝干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，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）在短路过渡时混合气体或高纯度气体，其中杂质氧和（氢）含量小于0.005%，氮含量小于0.015%，水分控制在0.02mg/L以下。由于随着氦、氮的增加，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。
　　在纯氩氛下，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，控制焊接飞溅率与焊接电流之间的关系 　　手工电弧焊时，由于熔池表面没有熔渣盖覆，氩气气流又有较强的冷却作用，因而熔池金属凝固比较快，但其中气体来不及逸出时，就容易在焊缝中产生气孔。 　　可能产生的气孔主要有3种：一氧化碳气孔、氢气孔和氮气孔。 　　1、一氧化碳气孔 　　产生CO气孔的原因，主要是熔池中的FeO（氧化物）和C发生如下的还原反应： 　　 FeO+C==Fe+CO 　　该反应在熔池处于结晶温度时，进行得比较剧烈，由于这时熔池已开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成CO气孔。 　　如果焊丝中含有足够的脱氧元素Si和Mn，以及限制焊丝中的含碳量，就可以抑制上述的还原反应，有效地防止CO气孔的产生。所以CO2电弧焊中，只要焊丝选择适当，产生CO气孔的可能性是很小的。 碳钢比较多。
　　2、氢气孔 　　如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，则留在焊缝金属中形成气孔。 　　电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及氧化膜，以及氧化膜中所含的水分。油污为氢化合物，氧化物中含有结晶水，它们在电弧高温下都能分解出氢气。减少熔池中氢的溶解量，不仅可防止氢气孔，而且可提高焊缝金属的塑性。所以，一方面焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及氧化物，另一方面应尽可能清理好原材料。氧化物中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。 　　另外，氢是以离子形态溶解于熔池的。直流反极性时，熔池为负极，它发射大量电子，使熔池表面的氢离子又复合为原子，因而减少了进入熔池的氢离子的数量。所以直流反极性时，焊缝中含氢量为正极性时的1/3～1/5，产生氢气孔的倾向也比正极性时小。 　　3、氮气孔 　　氮气的来源：一是空气侵入焊接区；二是气体不纯。由于气体不纯引起氮气孔的可能性不大，焊缝中产生氮气孔的主要原因是保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。 　　造成保护气层失效的因素有：过小的气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大，以及焊接场地有侧向风等。
　因此，适当增加保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、可靠，是防止焊缝中氮气孔的关键。 　　另外，工艺因素对气孔的产生也有影响。