气体保护焊低飞溅实用技术探讨

本文通过对产生焊接飞溅的主要原因进行分析，进而采用不同的焊接工艺方法和不同配置，验证不同焊接条件下的焊接飞溅大小和形态，同时对比不同条件配置时的成本因素，综合得出性价比最优、且适合实际生产的匹配形式，为实际生产提供依据。气体保护焊；脉冲弧焊电源；焊丝；焊接飞溅；成本；焊接工艺

气体保护焊接已经发展成为重要的焊接方法，主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属，广泛应用于汽车、化工机械、轮船制造、航空机械等领域。优点在于焊接效率高，成本相对低、易于自动化控制等。但任何一种先进的焊接方法都存在缺点，气体保护焊接同样面临着焊接飞溅大，进而导致清理飞溅费用偏高、外观质量差，甚至某些重要的结构部位出现工件表面被焊接大颗粒飞溅局部淬火导致零件失效的严重后果，因此解决焊接飞溅大的问题值得我们进一步探讨。

气体保护焊接产生焊接飞溅的影响因素

a采用不同保护形式引起的飞溅

①保护气体爆炸引起的飞溅

这在纯CO2气体保护焊接时表现极为显著，CO2气体为氧化性气体，在电弧高温作用下溶剂中的FeO与C反应产生的CO气体急剧膨胀，使熔滴爆破引起大的焊接飞溅。

②电弧斑点压力产生的飞溅

焊接过程中保护气体对电弧有一定的冷却作用，使得电弧电场强度提高，电弧表面面积收缩，增大了电弧的斑点压力，熔滴在斑点压力作用下不稳定，形成飞溅。一般采用氩气和CO2组成的混合气体，既减轻了保护气体的氧化性，又充分利用了氩气不和熔池发生反应，也不溶于熔池的惰性性质，焊接过程中电弧燃烧更稳定，飞溅也较小。根据研究，氩气与CO2的比例为4：1时焊接飞溅最小。

③气渣联合保护――药芯焊丝产生的飞溅

药芯焊丝焊接时，在电弧热的作用下融化状态的芯料，焊丝金属、母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态熔渣包覆熔滴并覆盖熔池，对熔丝金属构成又一层保护，所以这种气渣联合保护的焊接方法综合了焊条电弧焊和CO2焊的工艺特点，因而飞溅少，且颗粒细，易于消除。又因熔池表面覆盖有熔渣，焊缝成形比实芯焊丝美观。

b焊接材料对飞溅的影响

无镀铜实芯焊丝采用先进表面工艺（ASC）技术，焊丝能缩短用户更换导电嘴、清理焊枪与导丝管所造成的停工时间，并由此降低设备的消耗量，在高速送丝与大焊接电流状态下依然能提供稳定电弧，提高焊接生产力。焊接过程中飞溅少、送丝流畅，焊缝成形美观。

c焊接电源对飞溅的影响。

焊接电源对飞溅大小的影响主要是金属焊接液桥转换时的产生飞溅。当熔滴和与熔池接触时，由于熔滴把焊丝和熔池连接起来形成了液桥，随着短路电流的增加进而发生液桥金属汽化爆炸，而在短路和接通的不断变化中，导致电弧的不稳定就连续产生焊接飞溅。常用弧焊电源主要有一下几种形式：

①可控硅弧焊电源，例如KRⅡ500。

②数字式IGBT弧焊电源，例如YG500GR3。

③逆变脉冲熔化极气体保护焊电源，例如YM-500AG2。

焊接试验及其对比分析

a针对以上分析，本次试验采用不同的匹配方法进行实际焊接，匹配对比形式见下表1。

实验发现第5种混合气体+实心镀铜焊丝+ YM-500AG2配置飞溅最小，综合成本较小。

不同配置的对比分析

通过以上实验对比分析，不同焊接配置有很大的差异，从降低焊接飞溅和使用成本的角度看有以下明显特征：

a使用混合气体保护焊接，飞溅变化最显著的是大颗粒飞溅明显减少，只有细滴直径小于φ0.8mm的飞溅，但对小于φ0.8mm的细滴飞溅影响不大。

b气渣联合保护特点的药芯焊丝，焊接飞溅最小，焊缝表面光洁度最好，但成本明显提升，且需要专门清理渣壳。

c脉冲弧焊电源对于减少小颗粒飞溅有明显作用，因此新型弧焊电源成为主要发展方向，能进一步减少小颗粒焊接飞溅。飞溅越小，越不易粘住工件，易清理。

d使用混合气体保护焊接，对于节约焊丝成本贡献最大，性价比较好。

e结论

混合气体保护+实心镀铜焊丝+ YM-500AG2焊接飞溅较低，飞溅易清理，且成本有优势，是最合理的配置。

结束语

本文通过对不同匹配条件下的气体保护焊的飞溅产生原因进行分析，并进行实际试验，找出目前焊接生产的最佳焊材和设备选型，为实际生产提供依据。

参考：

[1]陈祝年.焊接工程师手册，机械工业出版社.

[2]曹朝霞，齐勇田.焊接方法与设备使用，机械工业出版社，2014年.

[3]赵丽玲.焊接方法与工艺，机械工业出版社，2014年.

[4]曾丽艳.浅析CO2保护电弧焊飞溅产生的原因及控制措施，2008.