焊接防飞溅剂对气体保护焊接质量的影响分析

焊接防飞溅剂对气体保护焊接质量的影响分析

作者：齐军

来源：《中国科技博览》2019年第07期

[摘 要]自20世纪50年代气体保护焊发明后，CO2气体保护焊以其高效的特性，得到了各行业的广泛应用，尤其是机车行业，内燃机车车体的焊接有90%的焊接时应用CO2气体保护焊完成的。但是焊接飞溅物一直是CO2气体保护焊难以解决的问题。如果在内燃机车燃油箱的制造完成后，燃油箱内残留焊接飞溅物，将导致内燃机车的击破。焊接技术人员一直致力于降低焊接飞溅物的研究。本文通过对比试验研究焊接防飞溅剂对气体保护焊焊接质量的影响，提出了焊接防飞溅剂品质的简单评判方法。 [关键词]焊接；防飞溅剂；质量；影响分析

中图分类号：TG444.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0267-01 引言

气体保护焊因其电弧集中、电流密度大的特点，在焊接时特别是短路过渡条件下，由于熔滴爆裂产生较大的飞溅。飞溅的金属熔滴粘附在焊缝及其周围的母材上，清理比较困难，给生产带来一定的辅助作业浪费，因此焊接防飞溅剂产品应运而生。事实上，防飞溅剂并不能防止飞溅现象的产生，其原理是在焊缝坡口及其两侧形成能降低熔滴附着力的保护膜，使得飞溅物容易清理。目前市场上防飞溅剂品牌繁多，且没有公开的配方和统一的质量标准，因此我们认为有必要通过对比试验了解防飞溅剂对焊接质量的影响，以便于制定其使用标准和规范。 1 保护气体对焊接飞溅产生的过程

气体保护焊短路过渡的过程当中，在燃弧阶段，焊丝会熔化而形成熔滴，熔池和熔滴短路而形成金属液桥。之后，熔滴于熔池当中快速地铺展开来。熔滴受到液体表面的张力以及重力还有流过液桥的电磁收缩力共同作用之下向熔池过渡，然后在这些作用力共同作用之下和焊丝断开，电弧重新引燃，就开始新过渡周期。有关国内外的学者研究分析认为气体保护焊具体有下面几种形式飞溅：

短路早期的瞬时短路引起飞溅。在短路早期之时，熔滴刚刚与熔池接触的时候，由于接触面积较小，电流以及电阻比较大，而熔滴收到的电磁力很大，所以熔滴被迅速的从熔池中排斥出来形成了飞溅，并且会形成一种爆炸飞溅。

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短路末期时短路液桥缩颈的电爆炸引发飞溅。在熔滴于熔池的表面充分铺展浸润之后，熔池和焊丝之间就会有短路液桥形成。液桥在表面的重力张力还有流过液桥短路电流造成的电磁收缩力共同的作用之下出现收缩，就会形成非常细的缩颈。伴随电流的增多以及缩颈的截面积减小，经过缩颈的电流密度就会的到迅速提升，这样缩颈就会急剧加热，引发能量积聚，然后使得缩颈液体金属出现汽化爆炸现象，使得金属颗粒抛出，进而形成飞溅。 2 试验过程

经调研选购了四种焊接防飞溅剂样本，如表1和附图所示。 试验分为以下两项内容：

试验一、缺陷检测试验 由于防飞溅剂为水溶性表面活性剂涂料，因此对焊接质量可能的影响为产生气孔、咬边等肉眼可见的表面缺欠。试验方案为使用相同的焊接材料、母材、焊接参数，观察未使用任何防飞溅剂以及分别使用四种防飞溅剂时焊接过程和焊后的表面质量。为消除操作者个人状态的影响，试验采用轨道小车自动焊，焊接速度模拟手工焊的一般焊接速度，约240mm/min。母材为高强度耐大气腐蚀钢Q450NQR1，厚度6mm；焊接接头采用较易出现气孔缺欠的T形接头角焊缝。按焊接参数大小分为较大热输入和较小热输入两组。试验结果如表2所示。

试验二、挥发速度试验 从前述试验结果看四种品牌的防飞溅剂效果悬殊，其中A和B效果理想，而C和D不仅在小参数时出现了难以接受的气孔缺陷，而且焊接时产生了大量的烟尘，说明其含有的水分和添加剂较多，且难以挥发。为验证，我们进行了挥发速度试验，即测定常温下四种品牌防飞溅剂的液体挥发所消耗的时间。试验方案为，将防飞溅剂以相同的高度（100mm）向正下方点按一次喷在平整光洁的钢板上，用秒表记录时间，直到液体完全挥发，停止计时。试验结果如表3所示。 3 试验结果分析

通过试验过程和数据分析，我们可以发现以下三点问题：

（1）四种防飞溅剂均能达到降低飞溅物附着力的效果，喷用后飞溅物极易清理。 （2）四种品牌的防飞溅剂质量差距很大。A和B在试件表面形成的水膜均匀，且只是略显潮湿，且液体挥发较快（5～6min），在大分数和小分数情况下均无气孔产生；C和D喷洒时形成明显的积水和少量泡沫，液体挥发速度极慢（试验数据超过30min），焊接时形成浓烈的烟雾，操作者感到明显的眼部和鼻咽部不适，且在小参数下产生严重超标的气孔缺陷。 （3）适当提高焊接热输入可以减少甚至消除气孔缺陷的几率。 4 结语

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（1）市场上的防飞溅剂质量参差不齐，因此批量采购前需要经过工艺评定和入厂检测。 （2）目前防飞溅剂产品尚无国家或行业标准，可采用本文的试验方法加以进一步完善作为检测技术条件的基础。

（3）由于焊接防飞溅剂挥发后在焊缝两侧一定范围内形成覆膜，其对后续的喷漆工序会否产生不利影响，需要进一步试验研究。 参考文献

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[3] 黄治军，牟文广，郑江鹏，胡家国.保护气体对焊接工艺及其性能的影响[J].钢铁研究，2016，44（03）：29-31.