关于CO2气体保护焊飞溅问题的探究

娄倩

摘要：CO2气体保护焊具有焊接成本低，生产效率高，焊后变形小等优点，但是由于金属飞溅严重，使其在推广应用中受到很大影响。解决CO2气体保护焊金属飞溅的问题，可从焊接工艺参数和焊接材料等方面考虑，本文将提出一些减少金属飞溅的措施。

关键词：CO2气体保护焊 飞溅

【中图分类号】TG44

引言

CO2气体保护焊作为一种高效率的焊接方法，已得到广泛应用。其主要的缺点是飞溅大，飞溅高达10%左右，从而给企业造成很大的经济损失。同时为获得良好的表面质量，去除飞溅，要花费大量的人力物力，所以减少CO2气体保护焊在焊接过程中产生的飞溅是应用中的重要问题之一。

一、 CO2气体保护焊产生飞溅的原因

CO2气体保护焊产生飞溅的主要原因是由于CO2气体物理性质决定的，CO2气

体在电弧温度区间热导率较高，加上分解吸热消耗电弧大量热能，从而引起弧柱和电弧斑点强烈收缩。即使增大电流，弧柱和斑点直径也很难扩展，而弧柱和斑点直径太小，极易引起飞溅。

二、 采取的措施

1、改善焊接电源

脉冲CO2焊接法

1） 脉冲可控过度CO2焊接法。其原理是在溶滴形成的后期加入方波脉冲，实现每

个脉冲间有一溶滴过度到母材上。这种方法的关键是加入的时间要恰当，要保证电流脉冲在溶滴形成后期加入，这样能使弧根扩展上爬，实现非短路过渡。

2） 负脉冲电流诱导过渡CO2焊接法。这种方法的原理是用一个负脉冲电流讯导号

发生器，在溶滴短路之前发生一个负脉冲，使焊接电流迅速降低下来，减小溶滴中积累的能量，从而减少由于电爆炸带来的飞溅。当溶滴与熔池短路时负脉冲电流讯号发生器输出信号为零，这时短路电流比常规CO2焊接电源大得多的短路电流上升率上升，这有利于利用电磁收缩效应加速溶滴过渡。该方法燃弧时间可控，溶滴過渡有规律，溶滴颗粒均匀，电弧稳定飞溅大大减少。

2、正确选择工艺参数

1） 焊接电流与电弧电压

电弧电压（电弧电压、焊接电压、修正电压）过高或过低对焊缝成形飞溅、气孔及电弧的稳定性都有不利的影响。短路过渡时，如果电弧电压太低，则弧长很短，短路频率很高，电弧燃烧时间短，可能焊丝端部还来不及熔化就插入熔池，会发生固体短路。因短路电流很大，致使焊丝突然焊断，使气体突然膨胀，从而冲击熔池，产生严重飞溅，如果电弧电压过高，则由短路过渡变成上挠排斥过渡。在保证焊透、成形良好的情况下，尽可能采用大电流。但电流过大，使工件变形增大，飞溅增大。

2） 焊枪角度

焊枪的倾角决定了电弧力的方向，当CO2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，一般焊枪倾角最好不超20°。

3） 焊丝伸出长度

当送丝速度不变时，焊丝的预热作用随焊丝伸出长度的增加而增强。焊丝伸出长度短时，电阻预热作用小，电弧功率大、熔深大、飞溅小；伸出长度长时，电阻对焊丝的预热作用强、电弧功率小、熔深浅、飞溅多。

3、焊接材料控制飞溅的措施

在焊丝中加入稳弧剂和脱氧剂，以控制飞溅。稳弧剂不仅可使熔滴表面张力下降、细化熔滴，还可使电弧中电弧气体的有效电离电位降低，促进弧根扩展，电磁收缩力的轴向分力变成推动熔滴过渡的作用力，从而减少飞溅。脱氧剂使FeO脱氧，同时对烧损的合金元素予以补充。这样使CO2气体的氧化性造成的飞溅可得以控制，因此在焊丝中加入一定量的脱氧剂（与氧亲合力比铁大的合金元素），使FeO中的铁还原。

1）用实芯焊丝焊接时，应采用Si、Mn等脱氧元素的焊丝。同时，在保证机械性能前提下，降低焊丝含碳量可减少飞溅。此外，焊丝拔丝工艺对金属飞溅量也有影响，不同工厂生产的焊丝，尽管化学成分相类似，但在焊接过程中产生的飞溅量大小往往不一样。

2） 药芯焊丝。由于药芯焊丝为气—渣联合保护，且药芯成分中有稳弧剂， 因此电弧稳定， 熔滴为均匀的喷射状过渡，飞溅少。通常药芯焊丝CO2气体保护焊的飞溅率约为实心焊丝的35%。

4、颗粒过渡焊接时在气体中加入Ar

在CO2气体中加入Ar，可以改变纯CO2气体的物理性质和化学性质，随着Ar比例增大，飞溅率将逐渐减少，80%Ar+20%CO2是最为理想的配比，飞溅率最低。所以在CO2气体中加入Ar是减少焊接飞溅产生的有效途径。

5、限制金属液桥的爆断能量

CO2气体保护焊短路过渡时， 在短路末期短路液桥缩颈电爆炸飞溅是产生飞溅的主要形式， 即在短路过程中形成的液桥被急剧加热， 过量的能量积累导致液桥气化爆炸而引起飞溅， 因此设法使短路液桥的金属过渡趋于平缓是减少飞溅的有效措施。可采取下面的方法。

1） 直流回路电感法。在焊接回路中， 为使焊接电弧稳定和减少飞溅， 一般需串

联合适的电感， 即在焊接回路中串接电抗器、电阻或增大电源变压器的阻抗， 这样可以限制短路电流增长速度及峰值电流， 可以控制引起飞溅产生时的能量，一旦焊接过程稳定下来以后， 就不要随便改动。

2） 电流切换法。在短路过渡时， 即在金属液桥缩颈达到临界尺寸之前短路电流逐渐增大， 在短路电流增大前进行电流切换， 将电流从高值切换到低值， 这样液桥缩颈便处于小的电磁收缩力的作用下，而缓慢断开， 这就消除了液桥爆断产生飞溅的因素， 飞溅率可降低2%～3%。

3） 电流波形控制法。通过控制输出电流波形，使金属液桥在较低的电流时断开， 而在将临短路时，再由高值电流改变成低值电流，使短路时的电流较低，而处于高温状态的熔滴形成的短路液桥温度较高，施加很小的能量就能实现金属的过渡与爆断，从而限制了金属液桥爆断能量，能够降低飞溅。

三、 结束语

CO2气体保护焊产生飞溅的因素是多方面的，通过一定得材料措施可以有效控

制飞溅，但失去了CO2气体保护焊原有的简单经济的特点。解决飞溅问题最好的办法就是针对电源的动、静特性进行改进，成本显著且不增加成本。在以后的工作中不断总结经验，找出更多解决问题的方法。endprint