CO2气体保护焊飞溅问题的研究

宋世强史运东魏春涛战强

摘要：CO2气体保护焊的工作效率较高、焊接的质量高、投入成本低且操作简易，因此应用范围较广。但是，在利用CO2气体保护焊进行相应的焊接工作时，很容易产生飞溅的问题。本文从CO2气体保护焊产生飞溅的原因入手进行研究，提出了减少飞溅的相关措施。

关键词：CO2；气体保护焊；飞溅；原因分析；应对措施

前言

CO2气体保护焊是目前应用十分普遍的一种焊接工艺，具有效率高、焊接质量高、成本低、操作简易等优势，但同时，在进行焊接工作时，很容易出现飞溅的问题，本文重点对CO2气体保护焊飞溅问题进行了研究和分析。

一、原因分析

CO2气体保护焊的飞溅问题之所以突出，是与这种焊接方法的冶金特性及工艺特性有关。

1.焊接熔池中产生的飞溅

在进行焊接工作时，随着工作温度的不断升高，二氧化碳会受热分解，生成CO和O。二氧化碳分解产生的一氧化碳气体的体积会发生膨胀，如果从熔池向外逸出时受到阻碍，很容易产生局部范围的爆破现象，从而导致细颗粒金属发生飞溅的现象[1]。

2.由电弧斑点压力引起的飞溅

用直流正极性长弧焊时，焊丝属于阴极，因此，焊丝受到电极斑点的压力十分大，焊丝容易出现大的熵滴或被顶偏而产生非轴向过渡，从而导致大颗粒金属发生飞溅的现象。

3.熵滴过渡时产生的飞溅

（1）熵滴自由过渡时产生的飞溅

在较大的焊接电流和电弧电压工作状态下，在CO2气体的工作环境中，熵滴受斑点压力的影响而出现下翘的现象，从而导致大的滴状物发生飞溅。

（2）熵滴短路过渡时产生的飞溅

短路过渡过程中产生的飞溅，一般在短路小桥发生破断瞬间产生飞溅，飞溅多少与电爆炸的能量有关，与小桥爆破前的短路电流和小桥的直径等有关。除此之外，焊接工作时的电流值、电压值以及极性等相关的焊接参数等的选择不当，也会导致焊接过程中发生飞溅。比如，随着电弧电压值的不断升高，焊接产生的飞溅率会不断增大。长弧焊时，熔滴易在焊丝末端出现无规则晃动。短弧焊时，将造成粗大的液体金属过桥，这此均引起飞溅增大等[2]。

二、控制措施

1.正确选择工艺参数

（1）焊接的电流和电压

对于直径不同的焊丝，飞溅率与焊接的电流是具有规律的，小电流的区域（即短路过渡的区域），焊接的飞溅率通常较低，而在大电流的区域（即后颗粒的过渡区域）焊接的飞溅率通常也比较低，中间区域飞溅率是最大的。

因此，在进行焊接电流的选择时，应该尽量避开飞溅率比较大的电流范围，在确定好电流的参数后，选择相匹配的电压值，保证焊接的飞溅率最小，从而有效改善CO2气体保护焊工作过程中产生的飞溅问题。

（2）焊枪角度和焊丝的伸出长度

焊枪以垂直的状态进行焊接工作时，产生的飞溅量是最小的，而以倾斜的角度进行焊接工作时，产生的飞溅量较多，因此，在进行焊接工作时，焊枪的倾斜角度应尽量小于20度，此外，焊丝的伸出长度，对于飞溅的情况有较为直接的影响，因此焊丝伸出长度应尽量缩短一些。

2.选择合适的焊丝材料和保护气成分

（1）选取含碳量较低的钢焊丝作为焊丝的材料，从而减少焊接工作过程中产生的一氧化碳气体，实验证明，当焊丝的含碳量小于0.04%时，飞溅的情况会得到有效改善。

（2）选用管状的焊丝进行相应的焊接工作，由于管状焊丝药芯中含有脱氧剂、稳弧剂等造成气一渣联合保护，使得焊接的工作过程较为稳定，从而有效改善焊接工作中的飞溅问题。

3.长弧焊时采用二氧化碳的混合气作为保护气

在二氧化碳气体中加入一定量的氩气，可以有效减少焊接工作过程中产生的金属飞溅，在二氧化碳气体中加入氩气会使纯二氧化碳气体中的物理和化学性质发生改变，随着二氧化碳中混合氩气的比例不断增加，飞溅量会逐渐减少。二氧化碳和氩气混合在一起，除了会有效改善焊接工作中的飞溅情况，还会有效提高焊缝成型的质量和效果，对焊缝的熔深、高度以及余高等都会有不同程度的影响。

4.采用飞溅率较低的焊丝

对于实芯的焊丝来说，在进行焊丝材料的选择时，首先要保证材料的机械性能能够充分满足焊接工作的要求，在满足焊接工作要求的情况下，可以尽量降低焊丝中的含碳量，同时，可以在焊丝中适量的添加钛、铝等一些合金元素。无论是采用颗粒过渡的焊接方式，还是采用短路过渡的焊接方式，都可以有效的改善由于一氧化碳等气体所导致的飞溅情况，利用Cs2CO3、K2CO3等化学物质对焊丝进行活化处理，然后进行正极性的焊接工作；或者可以选取药芯形式的焊丝进行相应的焊接工作，其产生的金属飞溅率大约是实现焊丝飞溅率的1/3左右。

总结

综上所述，对于进行CO2气体保护焊的焊接过程中，飞溅现象产生的原因进行了分析，并提出了一些相应的改善措施，用以减少进行CO2气体保护焊的过程中产生的飞溅现象。相关的工作人员应该对飞溅的原因进行充分的认识和了解，并学习有关的改善措施，可以对改善措施进行不断地改进和完善，从而推动CO2气体保护焊的更好推广和应用。

参考文献：

[1]田松亚，李婧，龙火军.CO2气体保护焊飞溅问题的研究[J].电焊机，2005，35（10）：30-33.

[2]严小生，区智明，丁江平，等.降低CO2气体保护焊飞溅的研究[J].焊接，2005（5）：1216.

[3]王永生，黄安国，张国栋，等基于药芯焊丝飞溅率模糊决策分析的药芯配方的评判[J].电焊机，2002，32（12）：21-24.