1.1碌枕聃ER50—6化学成分见表1。使用发现,当原材料碳质量分数超过0.08%时,金属飞溅颗粒明显增万方数据 第4期孟波,等:co:气体保护焊丝焊接飞溅原因及预防措施· 67·≤0.50≤0.15≤().15≤0.501.2过程控制焊丝生产工艺过程控制不严格,焊丝成品表面油污、杂质较多,焊接时燃烧产生飞溅。在焊丝生产过程中,钢丝在镀铜后收线打轴时会进行最后一道工序——过模抛光定径‘ 7。8I。模盒里一般会使用拉拔油,一是起润滑效果,保护模具和线材不被拉伤,降低模具消耗;二是焊接易产生烟雾、焊接飞溅小。但由于焊丝前处理不彻底,装有拉拔油的盒里经常被带进少量铜沫和润滑粉,这些杂质附着在焊丝表面对焊接性能有负面影响,严重时会产生飞溅。1.3焊接工艺参数焊接电流与电弧电压是焊接参数中很关键的因素,焊接电流主要取决于送丝速度,送丝速度越快,焊接电流越大。焊接电流对焊缝熔深和飞溅影响最大。在一定的焊丝直径和焊接电流下,若电弧电压偏高,焊丝的熔化速度增大,电弧长度增加,熔滴无法正常过渡而呈大颗粒飞出,飞溅增多;若电弧电压偏低,电弧引燃困难,焊丝熔化速度减小,电弧长度变短,焊丝扎入熔池,同样会导致金属飞溅大和焊缝成型不良。若焊接电流和电弧电压为最佳匹配,则熔滴过渡频度高,飞溅最小,焊缝成型美观。2金属飞溅预防措施2.1严格控制化学成分严格控制焊丝原材料各成分,尤其是C,Mn,Si ,S,P等-9J 。表2为山东聚力焊接材料有限公司ERS0—6盘条内控标准。CO:作保护气体能有效隔绝空气,起到保护作表2ERS0—6CO:气保焊丝化学成分控制Tabl e 2Chemi calcomposi ti oncontrolof ERS0—6C02 gas shi el di ng wel di ngwi re∥ %用。CO:本身具有氧化性,可直接氧化各种合金元素,同时在高温下分解出原子氧,使合金元素严重烧损。合金元素烧损缺点:( 1) 影响焊缝力学性能;( 2) 由于脱氧元素不足,在结晶后期,反应生成的FeO与熔融金属中的碳反应,生成的CO不易析出,促使焊缝生成气孔,所以CO:气保焊丝中必须含有足够的Si ,Mn,甚至含有Ti ,zr,Al 等脱氧剂。Ti 的加入使熔滴细化、电弧稳定、飞溅减小,焊接工艺性能变好¨ ⋯。2.2加强焊丝生产过程控制CO:气体保护实心焊丝在镀铜后期,过模定径环节至关重要。定径模的质量不但影响焊丝表面质量,润滑剂的性能和清洁度也直接影响焊丝表面的光洁和平滑。生产中应严格执行润滑剂和模具更换制度,模具6 h更换一次,润滑剂12 h彻底更换一次,且在镀铜收线处和层绕打轴工序缠棉纱以清除焊丝表面杂质和油污,减小焊接时因杂质燃烧产生的飞溅和烟雾。2.3优化焊接工艺参数2.3.1主要焊接工艺参数优化后主要焊接工艺参数见表3。表3优化后焊接工艺参数Tabl e 3Processparametersafterwel di ngwi re opti mi zi ng2.3.2焊枪角度选择合适的焊枪角度能保证焊接时电弧稳定性和焊接质量。CO:气体保护焊焊枪垂直焊接时飞溅率最小,焊枪倾角越大,飞溅越多,一般焊枪倾角不超过20。。实际作业中,后退手法的角度在70。一800,飞溅明显减少;前进手法的角度在60。时,飞溅明显减少。对比2种手法,使用前进手法进行焊接,飞溅明显比后退手法好的多,但角度有一定的万方数据 · 68·金属制品第38卷局限性。2.3.3焊丝伸出长度焊丝伸出长度对焊接电流和飞溅也有显著影响。一般焊丝伸出长度越长,焊接电流越小,同时飞溅越大。以D1.2 mm焊丝为例,焊丝长度从15mm增至25 mm,焊接电流从315 A变化至295 A,飞溅量增加约为10%。焊丝的伸出长度太长会引起飞溅,太短会影响焊接过程的稳定性,导电嘴易发生堵塞。合适的焊丝长度应为焊丝直径的10~12倍。以D1.2 mm焊丝为例,伸出长度为12~15mm为宜。2.4加入活性元素在焊丝的表面涂覆一定的活性剂使之成为活性焊丝,改变电弧的性能,增加熔深,减小飞溅颗粒,最终实现高效焊接,提高了焊接效率并节约能源。涂覆方式一般有2种:一是活性剂涂覆于焊丝表面;二是将活性剂涂在待焊工件表面。如在焊丝内部或表面加入K,Cs等易电离物质,成为活性焊丝。易电离物质能使电弧弧柱横向尺寸增大,减小阻碍熔滴脱落的电磁力,从而改善CO,焊的熔滴过渡特性,以小滴形式从末端不断脱落,而呈细滴喷射过渡,大大减少了飞溅。和普通焊丝相比,加入活性元素的焊丝飞溅率从15%降低到5%左右,焊接速度和质量都有所提高。2.5保护气采用混合气体CO:保护焊在短路过渡时产生飞溅的原因之一:CO:在高温下分解出的CO,在金属内部急剧膨胀而发生剧烈爆炸,短路过渡后电弧再引燃时产生的对熔池的过大冲击力使液体金属溅出。二氧化碳的纯度和含量直接影响到焊接时的熔池深度、电离作用及熔滴过渡情况,直接影响到飞溅的多少。在CO:中加入氩气后,可改变纯CO:的物理和化学性质。实践表明,随着氩气比例增大,有利于熔滴细化和弧根的扩展,使飞溅逐渐减少,同时改善焊缝性能。与纯CO:作为保护气体相比,添加20%( 体积分数) 的氩气易在焊接时形成喷射过渡,焊接时金属飞溅有所减少且焊缝成型美观。尽管增加了焊接成本,但节省了清理飞溅时间和材料损失,提高了焊缝金属的低温韧性。3结语CO:气体保护焊由于工艺设施和材料的原因,产生飞溅不可避免,但只要保证原材料质量尤,}￡是碳含量,选择合适的焊接工艺参数,表面添加活性剂,采用混合气体等,就能够有效减少焊接时产生的金属飞溅,提高焊缝质量和焊接效率。参考文献[1]胡特生.电弧焊[M].北京:机械工业出版社,1994.[2]曾乐.现代焊接技术手册[ M] .上海:上海科学技术出版社,1993.[3]姜焕中.电弧焊及电焊渣[ M] .北京:机械工业出版社,1999.[4]张清辉,吴宪平,洪波.焊接材料研制理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2002.[5]中国机械工程学会.焊接学会焊接手册:第一卷焊接方法及设备[M].北京:机械工业出版社,1992.[6]郑州机械研究所.CO:气体保护焊[ M] .北京:机械工业出版社,1978.[ 7] 金亿春,左敏.CO。气保焊丝表面清洗工艺研究[ J ] .金属制品,2009(5):28—30.[8]孟波,乔吉春,王世栋,等.筒式加压溶液过滤器在气保焊丝生产中的应用[ J ] .金属制品,2011( 4) :54—56.[ 9] 张一帆.减少CO:气体保护焊金属飞溅的措施[ J ] .机电工程技术,2008(4):98—99.[10]张全刚,邓保全,韩建伟,等.气保焊丝用H11Mn2Si A热轧盘条的研制与开发[ J ] .金属制品,2011( 5) :56—58.( 收稿日期:2012—04—28)作者简介孟波1966年生,高级工程师,山东聚力焊接材料有限公司总经理。惠玲1979年生,工程师,山东聚力焊接材料有限公司质控部副部长。高清涛1986年生,山东聚力焊接材料有限公司质控部助理工程师。周志广1982年生,山东聚力焊接材料有限公司质控部助理工程师。杨涛1986年生,山东聚力焊接材料有限公司质控部助理工程师。