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焊接设备/切割机 |
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防止焊接气孔产生的有效利器 |
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作者：美德孚（中国）办事处 朱震 来源：AI汽车制造业 |
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在焊接时，焊缝处的气孔以及焊接过程中飞溅物造成焊嘴的堵塞对焊接质量的影响很大。Metaflux公司的防焊溅喷剂，可以有效预防气孔的产生，并且能够防止焊接飞溅物堵塞焊嘴。
焊接作为一种极为重要的机械加工工艺，广泛应用于工业生产中。100多年来，焊接有了长足的发展，然而受焊接原理和焊接对象的制约，仍然存在许多难以解决的问题。其中，对焊接过程影响最大的是焊缝处的气孔以及焊接过程中飞溅物造成的焊嘴堵塞。
图1 某种国产防飞溅剂使用后的效果
焊接气孔的分类及生成机理
焊接产生的气孔主要有以下几种：
1. 一氧化碳气孔
产生CO气孔的原因主要是熔池中的FeO和C发生了如下的还原反应：
FeO+C＝Fe+CO
该反应在熔池处于结晶温度时，进行得比较剧烈。同时，由于熔池已开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成CO气孔。
2. 氢气孔
焊丝、工件表面的油污和铁锈，以及气体中所含的水分都含有氢元素，它们在电弧高温下都会分解出氢气。氢气难溶于固体金属，易溶于熔融态金属中。如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，则留在焊缝金属中形成气孔。
3. 氮气孔
氮气孔的成因与氢气孔类似，都是因为气体在固体金属和熔融态金属中的溶解度差异。氮气的来源：一是空气侵入焊接区；二是惰性保护气体纯度不够。试验表明：在短路过渡时CO2气体中加入直径（N2）＝3%的氮气，射流过渡时CO2气体中加入直径（N2）＝4%的氮气，不会产生氮气孔。而正常气体中含氮气很少，直径（N2）≤1%。由以上描述可推断，由于保护气体不纯引起氮气孔的可能性不大。焊缝中产生氮气孔的主要原因是保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。而造成保护气层失效的因素有：过小的保护气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大，以及焊接场地有侧向风等。
图2 Metaflux防焊溅喷剂使用后的效果
另外，工艺因素对气孔的产生也有影响。电弧电压越高，空气侵入的可能性越大，就越可能产生气孔。
焊接速度会影响熔池的结晶速度，焊接速度慢，熔池结晶也慢，气体容易逸出；焊接速度快，熔池结晶快，则气体不易排出，易产生气孔。
研究气孔产生的机理可知，气孔的形成历经气体成核、长大和上浮三个阶段。德国Metaflux公司研究表明，长大和上浮两个阶段对气孔的形成最为关键。长大阶段，即气体在成核阶段形成小气泡后，微小的气泡互相结合，在克服气泡与熔融态金属的表面张力（界面张力）后，结合成大气泡；上浮阶段是指，长大后的气泡由于浮力作用从熔融的金属中溢出。在大多数情况下，由于熔融金属受外界常温环境或低温保护气的影响而迅速凝固，许多气泡没有足够的时间长大并溢出，因此形成气孔。
Metaflux防焊溅喷剂的作用机理及特点
通过对上述机理的研究，Metaflux公司研制出了一种特殊的防焊溅喷剂。它可以改善熔融状态下金属的表面张力，促使小气泡快速结合长大；由于它耐高温、隔热性能优异，使金属凝固的速度适当减慢，长大的气泡有足够的时间溢出，从而预防气孔的产生。
除此之外，Metaflux公司的防焊溅喷剂，由于其良好的耐高温配方和化学稳定性，可以起到类似金属脱模剂的作用。它可喷在MIG焊嘴内壁，有效防止焊接飞溅物堵塞焊嘴；也可喷在焊缝周围，防止焊渣粘附在附近的金属表面。
传统的防飞溅剂只能防止飞溅物粘附在金属表面，而Metaflux公司的防焊溅喷剂不仅在防止飞溅物粘附方面有良好的效果，还能防止气孔生成，防止焊溅物堵塞喷嘴（如图1、图2）。此外，这种喷剂不含硅树脂及氯化物、不助燃、不受漏电影响，十分经济实用，一次适量喷洒即可产生有效的保护作用，并且焊接表面可以上锌、上漆。德国焊接工艺协会Tatter教授最近的实验表明：该产品是世界上唯一不会燃烧的防焊溅喷剂。目前，欧洲许多设备制造商已经把Metaflux公司的防焊溅喷剂列入其手工焊接的操作规范中，国内许多机械制造厂家也逐渐在使用这种喷剂，如：株洲电力机车厂、齐齐哈尔机车厂、苏州金牌创源机械有限公司、湘潭电机集团等。未来，Metaflux公司将继续努力，为推动中国焊接产业的发展贡献自己的力量。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(7/5/2010) |
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