CO2氣體保護(hù)焊接中產(chǎn)生氣孔和飛濺的因素及防止措施

1、目 錄內(nèi)容摘要2一、 焊接氣孔3(一) 氣孔的特點(diǎn)3(二) 氣孔的危害3(三) 氣孔的形成3(四) 產(chǎn)生氣孔的因素及防止措施4二、 焊接飛濺5(一) 焊接飛濺的特點(diǎn)與危害5(二) co2氣保焊產(chǎn)生飛濺的因素5(三) 減少飛濺的措施6三、 結(jié)束語6四、 致謝7五、 參考文獻(xiàn)8內(nèi)容摘要co2氣體保護(hù)焊是利用co2作為保護(hù)氣體的融化極氣體保護(hù)焊方法，簡稱為co2焊。它是20世紀(jì)50年代初期發(fā)展起來的一種高效率、低成本的焊接技術(shù)。具有適用范圍廣、抗腐蝕能力強(qiáng)、便于監(jiān)控，且適用于大電流焊接等特點(diǎn)。采用該技術(shù)大大提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率（比手工焊高36倍），降低了成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件，取得了顯著

2、效果，為生產(chǎn)施工發(fā)揮了巨大作用。因此co2氣保焊在推廣應(yīng)用中，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。盡管co2氣保焊優(yōu)點(diǎn)確實(shí)很多，但其焊接過程存在的飛濺大、易產(chǎn)生氣孔等缺點(diǎn)，正因?yàn)檫@些缺點(diǎn)限制了co2氣保護(hù)焊的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。本文對co2焊焊接中產(chǎn)生氣孔和飛濺的因素進(jìn)行了闡述，并提出了一些防止產(chǎn)生氣孔和飛濺的工藝措施。關(guān)鍵詞：co2氣體保護(hù)焊；氣孔；飛濺；產(chǎn)生因素；防止措施co2氣體保護(hù)焊接中產(chǎn)生氣孔和飛濺的因素及防止措施一、焊接氣孔（一）氣孔的特點(diǎn)氣孔是焊接時(shí)熔池中的氣體在凝固時(shí)未能逸出而殘留在焊縫金屬中所形成的空穴，是co2氣保焊時(shí)常見的也是主要的一種焊接缺陷。其形狀有球形、橢形、旋風(fēng)形和蠕蟲形

3、等。在焊縫內(nèi)部的稱內(nèi)部氣孔，露在焊縫表面的稱外部氣孔。氣孔的大小不等，有時(shí)是單個(gè)存在，有時(shí)是密集在一起或是沿焊縫連續(xù)分布。常見的有氫氣孔、氮?dú)饪住⒁谎趸細(xì)饪椎?。（二）氣孔的危害氣孔是體積性缺陷，對焊縫的性能影響很大。其危害主要是會(huì)降低焊縫的致密性，減少焊縫的有效工作截面積，致使焊接接頭的承載能力下降。因?yàn)檫@些缺陷占據(jù)了焊縫金屬一定的體積，使焊縫的有效工作截面積減小，因而也就相應(yīng)降低了焊縫的力學(xué)性能，使焊縫的塑性，特別是彎曲性能和沖擊韌度降低得更多。如果氣孔穿透焊縫表面，特別是穿透接觸介質(zhì)的焊縫表面，介質(zhì)積存在孔穴內(nèi)，當(dāng)介質(zhì)有腐蝕性時(shí)，將形成集中腐蝕，孔穴逐漸變深、變大，以至腐蝕穿孔而泄漏。從

4、而破壞了焊縫的致密性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)由此而引起整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)的破壞。所以，防止焊縫中產(chǎn)生氣孔、保證焊縫的焊接質(zhì)量，是非常值得注意的問題。（三）氣孔的形成焊接過程中，熔池的周圍充滿著成分復(fù)雜的各種氣體，這些氣體主要來自周圍的空氣、焊件上的雜質(zhì)、以及焊接過程中冶金反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體等。所有這些氣體都不斷地與金屬熔池發(fā)生作用。一些氣體通過化學(xué)反應(yīng)或溶解等形式進(jìn)入熔池，使熔池的液體金屬吸收了相當(dāng)多的氣體。如果這些氣體排出較快，熔池結(jié)晶較慢，就不會(huì)形成氣孔。但是如果氣體的產(chǎn)生正處在熔池的結(jié)晶過程中，而結(jié)晶過程進(jìn)行較快時(shí)，氣體來不及排出熔池，就會(huì)殘留在焊縫中形成氣孔。co2氣保焊的氣孔一般有3種，即co氣孔、h2孔

5、和n2孔。1.co氣孔在焊接熔池開始結(jié)晶或結(jié)晶過程中，熔池中的c與feo反應(yīng)生成的co氣體來不及逸出，而形成co氣孔。這類氣孔通常出現(xiàn)在焊縫的根部或接近表面的部位，且多呈針尖狀。c+feo=fe+co2.h2氣孔電弧區(qū)中的氫主要來自co2氣體中的水分以及來自焊絲、工件表面的油污及鐵銹，他們在電弧的高溫下都能分解出氫氣。如果熔池在高溫下吸收了大量的氫，那么在它結(jié)晶時(shí)由于氫的溶解度突然下降，使氫處于過飽和的狀態(tài)，h2o氣fefeoh2反應(yīng)生成的分子氫不溶于金屬，于是在液體金屬中形成氣泡。當(dāng)氣泡外逸速度小于結(jié)晶速度時(shí)就形成了氣孔。3.n2氣孔co2氣體保護(hù)焊時(shí), 電弧區(qū)中的n2來自兩個(gè)方面：一是空氣

6、入侵焊接區(qū)；二是co2氣體不純。而正常的co2氣體中n2的含量很少，最多不超過1%（按體積），所以由co2氣體不純而引起氮?dú)饪椎目赡苄圆淮?。焊縫中產(chǎn)生氮?dú)饪椎闹饕蚴怯捎诒Ｗo(hù)氣層遭到破壞，大量空氣侵入焊接區(qū)所致。造成保護(hù)層失效的原因有：過小的co2氣體流量；噴嘴被飛濺物部分堵塞；噴嘴與工件的距離過大；以及焊接場地有側(cè)向風(fēng)等。工藝方面的原因有電弧電壓太高、焊接速度過大等，均可造成氣體保護(hù)層失效。（四）產(chǎn)生氣孔的因素及防止措施1.保護(hù)氣體的因素co2是一種無色無味的氣體，在0和101.3kpa氣壓時(shí)，密度為1.9768g/cm3，為空氣的1.5倍。在常溫下很穩(wěn)定，但在高溫下（5000k左右）幾乎

7、能全部分解。co2是活性氧化性氣體，其分解時(shí)，其產(chǎn)物體積膨脹為1.5倍，這將有利于增強(qiáng)保護(hù)效果。但另一方面，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，對電弧產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷卻作用，會(huì)引起弧柱收縮，使弧柱對熔滴產(chǎn)生較的排斥，加上焊絲端頭的熔滴由于受到電弧的排斥作用，使熔滴不規(guī)律，影響電弧穩(wěn)定性，同時(shí)也影響co2氣體的保護(hù)效果。又由于co、o2的存在，因此在焊接過程中會(huì)引起合金元素?zé)龘p、產(chǎn)生co氣孔和較強(qiáng)的飛濺。另一方面，眾所周知，焊接用的co2是以液態(tài)形式存在，而液態(tài)的co2中可溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 0.05%的水，其余的水則成自由狀態(tài)沉于瓶底，在使用過程中和co2一起揮發(fā)成水氣后便混入co2氣體中同時(shí)進(jìn)入焊接區(qū)，從而產(chǎn)生了氣

8、孔。尤其是當(dāng)氣瓶壓力低于1.0mpa時(shí)，除溶解于co2液體中的水分要蒸發(fā)外，沉于瓶底的多余水分也要蒸發(fā)，從而將大大提高co2 氣體中的含水量，所以為了避免氣孔的產(chǎn)生，一方面應(yīng)盡量不要用完瓶內(nèi)的氣體，至少留有1.0mpa以上的氣體，一是因剩余少量的氣體中常富含多種雜質(zhì)，尤其是水分；二是壓力太低很難確保有效的保護(hù)作用；另一方面，如果焊縫質(zhì)量要求較高或者co2氣體中含水份較多時(shí)，應(yīng)在氣路中安裝干燥器。2.焊絲種類的因素co2氣保焊焊絲的種類很多，按用途分有高強(qiáng)鋼焊絲、低合金焊絲、有色金屬焊絲等；按形態(tài)分有實(shí)芯焊絲、藥心焊絲；按加工工藝分有鍍銅焊絲、鍍鋅焊絲等。焊絲種類的如此繁多，但真正影響焊縫產(chǎn)生氣

9、孔的因素有兩個(gè)方面：一方面是焊絲本身所含的化學(xué)成分的影響。焊絲含碳量過高，在焊接過程中會(huì)因氧化還原作用劇烈而引起較大的飛濺，并產(chǎn)生氣孔。所以，焊絲的含碳量要低，通常要求含c0.11%。另外，選用的焊絲成分應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)并含有足夠的脫氧元素si和mn，因si、mn元素與o2的結(jié)合能力比fe大，可以有效抑制co2對fe的氧化作用，防止co氣孔的產(chǎn)生。另一方面是焊絲生產(chǎn)技術(shù)方面的影響。目前國內(nèi)的co2焊絲大都用鍍銅作為保護(hù)層，并以化學(xué)鍍?yōu)橹?。化學(xué)鍍層結(jié)合強(qiáng)度低、鍍銅層不均勻、易掉銅屑，并且鍍銅層易生銹、保存時(shí)間短。國內(nèi)焊絲銹蝕主要是基體與鍍銅層界面生銹。所以，施焊前必須檢查焊絲的表面質(zhì)量，以減少產(chǎn)生氣孔

10、的來源。另外，采用氣 渣聯(lián)合保護(hù)的藥芯焊絲進(jìn)行施焊，將使焊接電弧更為穩(wěn)定，有利于減少飛濺和防止氣孔的產(chǎn)生。3.焊絲伸出長度的因素co2氣保焊時(shí)，焊絲伸出長度增加，焊絲上電阻增加，熔化速度增加快、生產(chǎn)率提高。但過大時(shí)，會(huì)發(fā)生焊絲過熱，使焊絲成段熔斷、造成飛濺，破壞焊接過程的穩(wěn)定性，并使氣體保護(hù)效果下降；伸出長度過小時(shí)，不但會(huì)阻擋焊工的視線，而且噴嘴易堵塞，同樣會(huì)破壞過程穩(wěn)定和降低氣體保護(hù)效果。所以，焊絲伸出長度要適當(dāng)，通常焊絲伸出長度以1012倍焊絲直徑為宜，一般都在1020mm范圍內(nèi)，焊接過程中應(yīng)盡可能維持焊絲伸出長度不變。另外，施焊時(shí)在不影響焊工操作視線的情況下，應(yīng)盡可能采用短弧焊接，一般焊

11、絲與熔池的距離（即電弧的長度）為28mm。電弧過長，增大了噴嘴與焊件之間的距離，保護(hù)效果變差，易產(chǎn)生氣孔。電弧過短，焊絲與母材易碰撞發(fā)生短路，焊接無法正常進(jìn)行。4.氣體流量的因素co2氣保焊接時(shí)，應(yīng)有合適的氣體流量。流量過大，易產(chǎn)生紊流，惡化氣體保護(hù)效果；流量過小，co2氣體未能有效保護(hù)熔池，將使焊縫中產(chǎn)生氣孔的傾向加大，尤其是n2孔。一般情況下，200a以下薄板焊接時(shí)，co2氣體的流量為1015l/min；200a以上厚板焊接，co2氣體的流量為1525l/min。5.外界氣流、濕度的因素co2氣保焊時(shí)，由于氣體保護(hù)層是柔性的，極易受到外界氣流因素的擾動(dòng)而遭破壞，產(chǎn)生氣孔，因此焊接場地或通風(fēng)

12、設(shè)施風(fēng)力不宜太大。焊接管道時(shí)，應(yīng)封閉管口，嚴(yán)禁穿堂風(fēng)。另外，co2氣保焊在室外進(jìn)行操作，當(dāng)風(fēng)速超過2m/s時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的防風(fēng)措施。否則不得施焊。再者，焊接電弧1m范圍內(nèi)的相對濕度不得大于90% 。6.產(chǎn)生氣孔的其它因素（1）焊絲或焊件不干凈：雖說co2氣保焊對油、銹等不敏感，但焊前仍須將焊件坡口及其兩側(cè)1020mm范圍內(nèi)的油、銹、毛刺和水份等雜質(zhì)清除干凈，以防止產(chǎn)生氣孔。另外，焊絲應(yīng)保持金屬光澤，若有油、銹等雜質(zhì)也應(yīng)該予以清除，必要時(shí)，應(yīng)更換焊絲。（2）氣體純度較低：焊接用co2的純度不得低于99.5%。當(dāng)然，還應(yīng)該注意控制其含水量。同樣是純度大于99.5%的co2氣體，用其中含水量0.005

13、%和等于 0.05%的兩種co2體施焊后，用前者的焊縫塑性比用后者好，而且用后者易于出現(xiàn)氣孔。（3）噴嘴或輸氣管路被堵：co2氣保焊時(shí)，噴嘴內(nèi)壁易被飛濺堵塞，影響氣體的正常流通，破壞原有的保護(hù)效果，易出現(xiàn)氣孔缺陷。所以，焊接過程中應(yīng)及時(shí)清理噴嘴，使其能夠保持良好的氣體保護(hù)效果。另外，還應(yīng)注意檢查輸氣管路有無堵塞現(xiàn)象，以免因co2氣體的欠缺而導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生。二、焊接飛濺（一）焊接飛濺的特點(diǎn)與危害焊接飛濺的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：高溫鐵溶液以點(diǎn)滴狀、線段壯的形式向外飛濺而出。焊接飛濺的危害主要表現(xiàn)為：可能會(huì)燒（燙）傷焊工的皮膚；可能會(huì)引起火災(zāi)；飛濺物落到焊縫周圍母材的表面，使其表面質(zhì)量下降；焊后若不及時(shí)清

14、理，會(huì)吸收空氣中的水分、附著塵土等，加快金屬腐蝕；會(huì)帶走部分金屬和能量，造成金屬材料和能源的資源浪費(fèi)；焊后清理工作量加大。（二）co2氣保焊產(chǎn)生飛濺的因素co2氣保焊采用短路過渡時(shí)，飛濺總是發(fā)生在短路小橋破斷的瞬時(shí)。飛濺的大小決定于焊接條件，它常常在很大范圍內(nèi)改變。一般認(rèn)為飛濺是由于短路小橋電爆炸的結(jié)果。當(dāng)熔滴與熔池接觸時(shí)，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(xì)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(dǎo)致小橋發(fā)生氣化爆炸，同

15、時(shí)引起金屬飛濺。可見，要想杜絕co2氣保焊時(shí)的飛濺是不可能的，但如何減少飛濺又是值得去研究的問題。產(chǎn)生飛濺的因素除了前面分析氣孔產(chǎn)生因素中所提到的幾點(diǎn)外，還有以下因素：（1）由冶金反應(yīng)引起。熔滴過渡時(shí)，由于熔滴中的feo與c反應(yīng)生成的co氣體在電弧高溫下急劇膨脹，使熔滴爆破而引起金屬飛濺。（2）由電弧的斑點(diǎn)壓力引起。因co2氣體高溫分解吸收大量的電弧熱，對電弧的冷卻作用較強(qiáng)，使電弧電廠強(qiáng)度提高，電弧收縮，弧根面積減小，增大了電弧的斑點(diǎn)壓力，熔滴在斑點(diǎn)壓力的作用下十分不穩(wěn)定，形成大顆粒飛濺。用直接電流法時(shí)，熔滴受斑點(diǎn)壓力大，飛濺也大。（3）由于短路過度不正當(dāng)引起。當(dāng)熔滴與熔池接觸時(shí)，由熔滴把焊絲

16、與熔池連接起來，形成液體小橋。隨著短路電流的增加，液體小橋金屬被迅速加熱，最后導(dǎo)致小橋汽化爆斷，引起飛濺。（4）由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)引起。主要是因?yàn)殡娀‰妷荷?，電弧變長，易引起焊絲末端熔滴長大，產(chǎn)生無規(guī)則的晃動(dòng)，而出現(xiàn)飛濺。（5）其他原因。焊接區(qū)域有油、銹、水份等污染一樣會(huì)導(dǎo)致較大的飛濺。導(dǎo)電嘴與焊絲不匹配或?qū)щ娮炷p嚴(yán)重時(shí)，致使電弧不穩(wěn)定，焊接飛濺加大。送絲不均勻?qū)е潞附与娀o法穩(wěn)定，使焊接飛濺加劇。（三）減少飛濺的措施（1）合理選擇焊接工藝參數(shù)。當(dāng)采用不同熔滴過渡形式焊接時(shí)，要合理選擇焊接工藝參數(shù)，以獲得最小的飛濺。（2）細(xì)滴過渡時(shí)在co2中加入ar氣。co2氣體的性質(zhì)決定了電弧的斑點(diǎn)壓

17、力較大，這是co2焊產(chǎn)生飛濺的最主要原因。在co2氣體中加入ar氣后，改變了純co2氣體的物理性質(zhì)。隨著ar氣比例增大，飛濺逐漸減少。（3）合理選擇焊接電源特性，并匹配合適的可調(diào)電感。短路過渡co2焊接時(shí)，當(dāng)熔滴于熔池接觸形成短路后，如果短路電流的增長速率過快，使液橋金屬迅速的加熱，造成了熱量的聚集，將導(dǎo)致金屬液橋爆裂而產(chǎn)生飛濺。合理的選擇焊接電源特性，并匹配合適的可調(diào)電感，以便當(dāng)采用不同直徑的焊絲時(shí)，能調(diào)得合適的短路電流增長速度，因此可使飛濺減少。（4）采用低飛濺率焊絲。在短路過渡或細(xì)滴過渡的co2焊中，采用超低碳的合金鋼焊絲，能夠減少由co氣體引起的飛濺。選用藥芯焊絲，藥芯中加入脫氧劑、穩(wěn)弧劑及造渣劑等，造成氣渣聯(lián)合保護(hù)，電弧穩(wěn)定，飛濺少，通常藥芯焊絲co2焊的飛濺率約為實(shí)心焊絲的1/3。采用活化處理焊絲，在焊絲表面涂有極薄的活化涂料，如與的混合物，這種稀土金屬或堿土金屬的化合物能夠提高焊絲金屬發(fā)射電子的能力，從而改善co2電弧的特性，使飛濺大大減少。三、結(jié)束語經(jīng)過分析可以看到，co