如何防止焊接飞溅【管道焊接防飞溅总结】

2020-09-02 16:46:19 | 作者:且听风吟 | 点击: | 手机版
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管道焊接防飞溅总结

一、管道焊接中常用的焊接方法及特点

表1常用焊接方法基本特点与应用

二、管道焊接中常用的防飞溅措施:

1、

2、

3、

4、 根据工件厚薄、坡口形式、焊接位置等选好焊丝直径,再确定焊接电流,调节好回路电感量,即选用合适的焊接参数; 选用合适的气体配比 选用合适的焊材 在坡口表面喷涂防溅剂。

三、手工电弧焊飞溅控制

1、焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。焊条电弧焊时,在焊条末端和工件之间燃烧的电弧所产生的高温使焊条药皮与焊芯及工件熔化,熔化的焊芯端部迅速地形成细小的金属熔滴,通过弧柱过渡到局部熔化的工件表面,融合一起形成熔池。药皮熔化过程中产生的气体和熔渣,不仅使熔池和电弧周围的空气隔绝,而且和熔化了的焊芯、母材发生一系列冶金反应,保证所形成焊缝的性能。随着电弧以适当的弧长和速度在工件上不断地前移,熔池液态金属逐步冷却结晶,形成焊缝。在焊条熔化金属冲击下,部分熔滴飞离熔池形成了飞溅。由于焊接飞溅的不可避免,对构件外观带来不良影响。

2、手工电弧焊控制飞溅的方法:

1)、应选择合理的焊接电流与焊接电压参数,避免使用大滴排斥过渡形式;同时,应选用优质焊接材料,如选用含C 量低、具有脱氧元素Mn 和Si 的焊材等,避免由于焊接材料的冶金反应导致气体析出或膨胀引起的飞溅。

2)、选用合适的焊接极性和电源。如尽量采用直流反接,下降外特性或是平外特性的焊机。

3)、在焊前坡口两边喷涂防飞溅剂。

四、CO2气体保护焊飞溅控制

1、 CO2气体保护焊飞溅的危害

焊接过程中,大部分焊丝熔化金属过渡到熔池中,有一部分焊丝熔化金属飞向熔池之外的金属形成飞溅。气体保护焊最显著的缺点是飞溅大,飞溅率一般为3%~20%,当飞溅率达到20% 以上时,就不能进行正常焊接了。

CO2气体保护焊飞溅的危害还体现在:降低焊接熔敷效率,降低焊接生产率;飞溅物易粘附在焊件上,影响焊接质量,使焊接劳动条件变差;焊接熔池不稳定,使焊缝外形较为粗糙等。

2、CO2 气体保护焊飞溅产生的机理

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,从而引起弧柱及电弧斑点强烈收缩,即使增大电流,弧柱和斑点直径也很难扩展,这是CO2气体保护焊产生飞溅的最主要原因,是由CO2气体本身物理性质决定的。

下面我们就从CO2气体保护焊熔滴过渡的几种形式,分别阐述飞溅产生的原因。

1) 、熔滴过渡过程中产生的飞溅

熔滴过渡时产生的飞溅主要是由于气流流动而喷出的飞溅,受电弧压力作用并通过爆炸而形成的,以及熔滴和熔池接触时,由于短路电流在通电后的接触部放电加热,即受到保险丝作用被熔断而产生飞溅。

(a )短路过渡 当焊接电流、电压较小时,熔滴过渡的形式一般为短路过渡,当熔滴与熔池接触时,由熔滴把焊丝与熔池连接起来,形成液体小桥,随着短路电流的增加,使缩颈小桥金属迅速的加热,最后导致小桥金属发生汽化爆炸,形成飞溅。同时由于引燃电弧对熔池产生一定的冲击力,也会引起飞溅。

(b )颗粒状过渡 焊接电流较大(如Φ1.6焊丝,电流为300~350A )、电弧电压较高时,由于CO2气体的性质活泼,这时熔滴在斑点压力的作用下而上挠,易形成大滴状飞溅。如果再增加电流,熔滴过渡形式将变为细颗粒过渡,这时飞溅减少,主要产生在熔滴与焊丝之间的缩颈处,该处通过的电流密度较大使金属过热而爆断,形成颗粒细小的飞溅。大滴状过渡时,如果熔滴在焊丝端头停留时间较长,加热温度很高,熔滴内部发生强烈的冶金反应或蒸发,同时猛烈的析出气体,使熔滴爆炸而造成飞溅。

2) 、焊接熔池中产生的飞溅

在焊接熔池中产生的飞溅,是由于熔滴进入熔池时或者是由熔池喷出气体气泡时产生的表面涨力而导致产生的飞溅,这时一般以微细颗粒居多。CO2气体保护焊时,焊接飞溅主要是由于 CO2气体在高温分解时所引起的膨胀,以及熔滴和熔池中的碳被氧化生成 CO所引起的。焊接直流回路电感值调节不当,致使电源的动特性不合适,或造成短路电流增长速度过快或过慢,导致产生飞溅。此外,焊接电流、电压和极性等规范参数选择不当,也会对飞溅有直接影响。

3、减少飞溅的有效措施

1) 、正确选择焊接规范参数

(a)、CO2气体保护焊采用正极性时由于电弧受压力,飞溅剧增且颗粒大,因此一般采用直流反极性接法。

(b)、选择合适的焊接电流区域 在CO2电弧中,对于每种直径焊丝,其飞溅率和焊接电流之间都存在图1所示的规律:即在小电流区(短路过渡区)飞溅率较小,进入大

电流区(细颗粒过渡区)飞溅率也较小,而中间区飞溅率最大。所以在选择焊接电流时,应尽可能避开飞溅率高的电流区域。

图1

(c )、焊枪垂直焊接时飞溅量最少,倾斜角度越大,飞溅就越多。焊枪前倾或后倾最好不超过 20o 。( 4)焊丝伸出长度应尽可能缩短。如Φ1.2mm 焊丝,电流280A 时,焊丝伸出长度从20mm 增至30mm ,飞溅量增加约5% 。

2)、颗粒过渡焊接时在CO2气体中加入 Ar气。 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,从而引起弧柱及电弧斑点强烈收缩,即使增大电流,弧柱和斑点直径也很难扩展,也就是说,斑点压力阻止了熔滴的过渡,导致CO2气保焊产生较大的飞溅。在气体中加入Ar 气后,改变了纯CO2气体的物理性质和化学性质,随着 Ar气比例增大,飞溅将逐渐减少(见图2)。所以说在CO2气体中加入Ar 气是减少颗粒过渡焊接

的有效途径。

3)、在焊接回路中串联大一些的电感 采

用中等电流规范气体保护焊时,因弧长较短,

同时熔滴和熔池都在不停的运动,熔滴与熔池

极易发生短路过程,所以CO2气体保护焊除

大滴状排斥过渡外,还有一部分熔滴是短路过

渡,在焊接回路中串联大一些的电感,使短路

电流上升速度慢一些,这样可以适当的减少

飞溅。焊接回路中电感值对飞溅率的影响如

图3所示,当电感系数由100µH 增至600

µH 时,焊接飞溅显著减小。

4)、采用低飞溅率焊丝

A)对于实芯焊丝,在保证力学性能的前提

下,应尽可能降低其中含碳量,并添加适量

的钛、铝等合金元素。

B )采用药芯焊丝。药芯焊丝的金属飞溅率

约为实芯焊丝的1/3 。

5)、外部喷涂防飞溅剂

4、小结

从实际应用可知,减少飞溅的具体措施:在

实际工作中,一般先根据工件厚薄、坡口形式、焊接位置等选好焊丝直径,再确定焊

接电流,调节好回路电感量,即选用合适的焊接参数;在CO2气体中加入 Ar气;在焊接回路在中串联电感;是降低气体保护焊飞溅的有效方法。根据不同熔滴过渡形式下飞溅的不同成因,应采用不同的降低飞溅的不同成因,应采用不同的降低飞溅的方法:

1)在熔滴自由过渡时,应选择合理的焊接电流与焊接电压参数,避免使用大滴排斥过渡形式;同时,应选用优质焊接材料,如选用含C 量低、具有脱氧元素Mn 和Si 的焊丝H08Mn2SiA 等,避免由于焊接材料的冶金反应导致气体析出或膨胀引起的飞溅。

2)在短路过渡时,可以采用(Ar+CO2)混合气体代替CO2以减少飞溅。如加入φ(Ar )=20%~30%的Ar 。这是由于随着含氩量的增加,电弧形态和熔滴过渡特点发生了改变。燃弧时电弧的弧根扩展,熔滴的轴向性增强。这一方面使得熔滴容易与熔池会合,短路小桥出现在焊丝和熔池之间。另一方面熔滴在轴向力的作用下,得到较均匀的短路过渡过程,短路峰值电流也不太高,有利于减少飞溅率。

在纯CO2气氛下,通常通过焊接电流波形控制法,降低短路初期电流以及短路小桥破断瞬间的电流,减少小桥电爆炸能量,达到降低飞溅的目的。

通过改进送丝系统,采用脉冲送丝代替常规的等速送丝,使熔滴在脉动送进的情况下与熔池发生短路,使短路过渡频率与脉动送丝的频率基本一致,每个短路周期的电参数的重复性好,短路峰值电流也均匀一致,其数值也不高,从而降低了飞溅。 如果在脉动送丝的基础上,再配合电流波形控制,其效果更佳。采用不同控制方法时,焊接飞溅率与焊接电流之间的关系。

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