大连焊割工艺中如何控制飞溅问题

一、飞溅问题的成因分析

大连焊割过程中的飞溅问题主要源于以下几个方面：

电弧不稳定：当电弧长度变化过大或电源输出不稳定时，容易产生金属飞溅。不稳定的电弧会导致熔滴过渡不规则，熔化的金属颗粒四处飞散。

保护气体不当：气体保护焊中，保护气体类型、纯度和流量对飞溅有直接影响。CO₂气体保护焊相比混合气体更容易产生飞溅，气体流量过大或过小都会加剧飞溅。

焊接参数不匹配：电流电压配合不当是飞溅产生的主要原因之一。电流过大导致熔滴爆炸性过渡，电压过高则使电弧过长而不稳定。

焊丝/焊条质量问题：焊丝表面不洁净、镀层不均匀或化学成分不合格都会增加飞溅。焊条药皮潮湿或成分不当同样会导致飞溅增多。

母材表面状况：工件表面有油污、锈蚀、水分或涂层时，焊接时这些杂质气化产生气体，导致熔池剧烈波动和飞溅。

二、控制飞溅的技术措施

(一)优化焊接工艺参数

电流电压匹配：采用"一元化调节"技术，确保电流电压处于更佳配合区间。对于CO₂气体保护焊，电压(V)与电流(I)的经验关系为：V=0.04I+16±2。

采用脉冲焊接技术：脉冲MIG/MAG焊通过周期性变化电流，实现熔滴可控过渡，可将飞溅率降至1%以下。基值电流维持电弧不熄灭，峰值电流促使熔滴过渡。

控制焊接速度：速度过快导致保护不良，过慢则热输入过大。一般半自动焊速度为30-60cm/min，需根据板厚调整。

(二)改进焊接材料与设备

选用低飞溅焊丝：如药芯焊丝(飞溅减少30-50%)或金属粉芯焊丝。实芯焊丝可选用ER50-6等锰硅系焊丝，其脱氧效果好。

采用数字化电源：逆变式焊机配合波形控制技术，如STT(表面张力过渡)技术、CMT(冷金属过渡)技术，可大幅降低飞溅。

优化保护气体：Ar+CO₂混合气体(80%Ar+20%CO₂)比纯CO₂飞溅少。对于不锈钢焊接，可采用Ar+2%O₂的混合气体。

(三)操作技巧与工艺控制

焊枪角度控制：保持焊枪与工件夹角在75°-90°之间，行走角5°-15°。角度过小会导致气体保护不良。

采用短弧焊接：弧长控制在1-3mm，长电弧不仅飞溅大，还会导致气孔等缺陷。可通过听声音判断，短弧发出连续的"嘶嘶"声。

多层多道焊技术：厚板焊接时，采用多层多道焊，控制每道热输入，避免过热引起的飞溅。

三、特殊材料的飞溅控制

镀锌板焊接：锌的沸点(907°C)低于钢的熔点，易产生锌蒸气导致飞溅。对策包括：

采用Ar+CO₂+He三元混合气体

使用脉冲MIG焊，降低热输入

焊前局部去除镀锌层

铝合金焊接：铝的高导热性和氧化膜易导致飞溅。控制方法：

选用AC TIG焊或双脉冲MIG焊

焊前严格清理氧化膜

不锈钢焊接：为防止合金元素烧损和飞溅：

采用Ar+2%O₂或Ar+5%CO₂+2%O₂混合气体

使用超低碳焊丝如ER308L

控制层间温度低于150°C

四、辅助措施与现场管理

使用防飞溅剂：焊接前在焊缝两侧涂抹防飞溅剂(多为水性陶瓷涂料)，可使飞溅物易于清除。

安装排烟除尘系统：局部排风罩配合集中除尘，既可改善工作环境，又可收集部分飞溅颗粒。

焊工培训与标准化操作：定期对焊工进行飞溅控制培训，建立标准化作业指导书(SOP)。

设备维护保养：

定期清理焊枪喷嘴和导电嘴

检查送丝机构，确保送丝顺畅

更换老化的电缆和接地线

五、飞溅问题的检测与评估

飞溅率测定：收集单位长度焊缝的飞溅物，称重后与熔敷金属重量比，计算公式为：η=(飞溅物重量/熔敷金属重量)×优良焊接飞溅率应控制在3%以下。

高速摄像分析：采用高速摄像机(1000fps以上)观察熔滴过渡过程，分析飞溅产生机理。

工艺窗口确定：通过大量工艺试验，建立电流-电压-飞溅率关系图，确定低飞溅工艺窗口。

控制焊接飞溅需要从设备、材料、工艺和操作多方面综合考虑。随着焊接技术的发展，特别是数字化控制技术和新型焊接材料的应用，飞溅问题已得到显著改善。企业应根据具体产品和材料特性，选择更适合的飞溅控制方案，在保证焊接质量的同时，提高生产效率和作业环境舒适度。未来，随着智能焊接机器人和自适应控制技术的普及，飞溅问题有望得到更彻底的控制。