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本文结合影响焊丝发尘率的各因素,系统的分析了影响焊接烟尘中气溶胶粒径分布的诸多因素,以及对发尘率及粒径分布这两方面影响因素的相互关系。利用芬兰DEKATI公司生产的LOW PRESSURE IMPACTOR(气溶胶颗粒采样仪)对焊接烟尘按不同粒径进行收集,达到烟尘分级研究的目的。通过改变焊接电流或电压,分别得出不同的气溶胶粒径分布曲线,分析了当焊接电流增大或者电压减小时,焊接烟尘气溶胶的峰值粒径向大粒径范围偏移,并且处在该粒径范围内气溶胶所占的比例也相应增大,而较小的粒径范围内气溶胶所占比例减小。由于改变电流电压可能引起焊接熔滴过渡形式的变化,因此选择不同的熔滴过渡形式进行试验分析,得到相应的粒径分布曲线,发现短路过渡与细颗粒过渡具有相似的粒径分布曲线,而大颗粒过渡由于其熔滴过渡不稳定并且伴随着较大的飞溅,因此具有与另外两种过渡形式所不同的粒径分布曲线。并且由于气溶胶粒子在10-2μm、10-1μm和100μm粒径级别下所存在的不同的气溶胶形核机制,通过试验结果分析了所形成的气溶胶的粒径分布差异变化的原因。通过在同种熔滴过渡形式下来改变焊接电流的试验,得出气溶胶粒子的峰值粒径增大到0.7μm后并不会继续增大,而是增加0.7μm粒径范围内气溶胶所占比例,这与不同粒子尺度所具有的不同的形核机制相关。由于焊接烟尘中主要包括铁、锰的氧化物及少量造渣物质反应后的生成物,并且造渣物质的加入对焊丝发尘率具有一定的影响,本文通过改变自配置焊丝中钛铁矿和长石的含量,研究了两种造渣物质对焊接烟尘气溶胶粒径分布的影响,钛铁矿的增加使得气溶胶粒子在110-1μm粒子尺度级别下比例增加,而长石的增加则使得气溶胶粒子在10-μm粒子尺度级别下比例增加,并且尝试以部分硅灰石代替长石,发现当硅灰石及长石各1％时,气溶胶粒子在峰值粒径下所占比例比单独加入长石或者硅灰石更多。
大气气溶胶中的有害物质对环境及人体的危害主要存在于细粒径范围,因此研究焊接气溶胶粒径分布,了解影响气溶胶粒径分布的因素,合理控制焊接气溶胶粒径分布有助于环境协调型焊接材料的研究。