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摘要：CO2气体保护焊有很多优点，但是金属飞溅严重，解决二氧化碳气体保护焊金属飞溅的问题，可以从焊接工艺参数和焊接材料等方面考虑，本文基于飞溅形成的机理和我车间实际生产经验，提出了一些减少飞溅的措施。
关键词：CO2气体保护焊；焊接；飞溅
中图分类号：F416.41
1 引言
CO2气体保护焊是20世纪50年代初期发展起来的一种新型焊接技术，由于其具有焊接速度快、焊接质量好，可实现全位置焊接、成本低、易操作等优点而得到广泛的应用。但焊接时产生的金属飞溅大是CO2气体保护焊主要的缺点。金属飞溅不仅会降低焊丝的熔敷系数，增加焊接成本，而且会使飞溅金属粘着导电嘴端面和喷嘴内壁，引起送丝不顺。使电弧燃烧不稳定，降低气体保护作用，并使劳动条件恶化，必要时需停止焊接进行喷嘴清理工作。减少飞溅是CO2气体保护焊推广应用的关键，根据飞溅形成机理及我车间实际生产经验可从以下几方面考虑。
2 正确选择工艺参数
一、焊接电流与电弧电压
电弧电压是焊接参数中关键的一个，其大小决定了电弧的长短及熔滴的过渡形式，对飞溅有很大的影响。在一定的焊丝直径和焊接电流下，若电弧电压偏高，焊丝的熔化速度增大，电弧长度增加，会使熔滴无法正常过渡，而呈大颗粒飞出，飞溅增多；若电弧电压偏低，电弧引燃困难，焊丝熔化速度减小，电弧长度变短，焊丝扎入熔池，同样会造成飞溅大和焊缝成形不良。若焊接电流和电弧电压为最佳匹配时，熔滴过渡频度高，飞溅最小，焊缝成形美观。表1为三种不同直径焊丝典型的短路过渡焊接工艺参数，此时焊接飞溅最小。
二、焊枪角度
焊枪的倾角决定了电弧力的方向，当CO2气体保护焊焊枪垂直焊接时飞溅率最小，焊枪倾角越大，飞溅越多，一般焊枪倾角最好不超过20度。
三、焊丝伸出长度
焊丝伸出长度对飞溅也有影响。一般焊丝伸出长度越长，飞溅率就会越高。如由Φ1.2mm的焊丝，电流250A时，焊丝伸出长度从20mm增至30mm时，飞溅量增加约为5%。所以焊丝的伸出长度不能太长，但也不宜太短，太短会影响焊接过程的稳定性，喷嘴易发生堵塞。合适的焊丝伸出长度应为焊丝直径的10～12倍，一般细焊丝（Φ≤1.2mm）时伸出长度为8～14mm，粗焊丝（如>1.2mm）时焊丝伸出长度为10～20mm。
3 限制金属液桥的爆断能量
CO2气体保护焊短路过渡时，在短路末期短路液桥缩颈电爆炸飞溅是产生飞溅的主要形式，即在短路过程中形成的液桥被急剧加热，过量的能量积累导致液桥气化爆炸而引起飞溅，因此设法使短路液桥的金属过渡趋于平缓是减少飞溅的有效措施。可采取下面的方法。
一、直流回路电感法。在焊接回路中，为使焊接电弧稳定和减少飞溅，一般需串联合适的电感，即在焊接回路中串接电抗器、电阻或增大电源变压器的阻抗，这样可以限制短路电流增长速度及峰值电流，可以控制引起飞溅产生时的能量，一旦焊接过程稳定下来以后，就不要随便改动。
二、电流切换法。在短路过渡时，即在金属液桥缩颈达到临界尺寸之前短路电流逐渐增大，在短路电流增大前进行电流切换，将电流从高值切换到低值，这样液桥缩颈便处于小的电磁收缩力的作用下，而缓慢断开，这就消除了液桥爆断产生飞溅的因素，飞溅率可降低2%～3%。
三、电流波形控制法。通过控制输出电流波形，使金属液桥在较低的电流时断开，而在将临短路时，再由高值电流改变成低值电流，使短路時的电流较低，而处于高温状态的熔滴形成的短路液桥温度较高，施加很小的能量就能实现金属的过渡与爆断，从而限制了金属液桥爆断能量，能够降低飞溅。
4 在CO2气体中加入Ar气
CO2气体保护焊在短路过渡时飞溅产生的原因之一是：CO2气体在高温下分解出的CO气体在金属内部急剧膨胀而发生剧烈爆炸，短路过渡后电弧再引燃时产生的对熔池的过大冲击力使液体金属溅出。在CO2气体中加入Ar气后，可改变纯CO2气体的物理和化学性质。实际生产表明随着Ar气比例的增大，可细化熔滴，促进弧根的扩展，使飞溅逐渐减少，同时加入的Ar也可改善焊缝的性能。混合气体成本虽较纯CO2气体高，但可以从节省清理飞溅的辅助时间和材料损失降低中得到补偿，总成本基本相当，同时混合气体的焊缝金属低温韧性也比纯CO2气体高。
5 选用飞溅率低的焊丝
一、超低碳焊丝。在满足机械性能的前提下，尽可能降低焊丝中的含碳量，并增加适量的钛、铝等合金元素，能有效地减少由C0气体引起的飞溅。
二、药芯焊丝。由于药芯焊丝为气～渣联合保护，且药芯成分中有稳弧剂，因此电弧稳定，熔滴为均匀的喷射状过渡，飞溅少。通常药芯焊丝CO2气体保护焊的飞溅率约为实心焊丝的35%。
三、活化处理焊丝。在焊丝表面涂极薄的活化涂料（如K、Cs等物质），使得电弧弧柱横向尺寸增大，减小阻碍熔滴脱落的电磁力，能够提高焊丝金属发射电子的能力，从而改变CO2气体的特性，使飞溅减少。
6 结语
CO2气体保护焊由于设备的问题，产生金属飞溅是不可避免的，但只要选择合适的工艺参数，就能够减少焊接时产生的金属飞溅，提高焊接生产率，得到高质量的焊缝。
参考文献：
[1] 姜焕中. 电弧焊及电渣焊[M]. 北京： 机械工业出版社，1998.
[2] 胡特生.电弧焊[M].北京：机械工业出版社，1994.
[3] 曾乐.现代焊接技术手册[M].上海： 上海科学技术出版社.1993.
关键词：CO2气体保护焊；焊接；飞溅
中图分类号：F416.41
1 引言
CO2气体保护焊是20世纪50年代初期发展起来的一种新型焊接技术，由于其具有焊接速度快、焊接质量好，可实现全位置焊接、成本低、易操作等优点而得到广泛的应用。但焊接时产生的金属飞溅大是CO2气体保护焊主要的缺点。金属飞溅不仅会降低焊丝的熔敷系数，增加焊接成本，而且会使飞溅金属粘着导电嘴端面和喷嘴内壁，引起送丝不顺。使电弧燃烧不稳定，降低气体保护作用，并使劳动条件恶化，必要时需停止焊接进行喷嘴清理工作。减少飞溅是CO2气体保护焊推广应用的关键，根据飞溅形成机理及我车间实际生产经验可从以下几方面考虑。
2 正确选择工艺参数
一、焊接电流与电弧电压
电弧电压是焊接参数中关键的一个，其大小决定了电弧的长短及熔滴的过渡形式，对飞溅有很大的影响。在一定的焊丝直径和焊接电流下，若电弧电压偏高，焊丝的熔化速度增大，电弧长度增加，会使熔滴无法正常过渡，而呈大颗粒飞出，飞溅增多；若电弧电压偏低，电弧引燃困难，焊丝熔化速度减小，电弧长度变短，焊丝扎入熔池，同样会造成飞溅大和焊缝成形不良。若焊接电流和电弧电压为最佳匹配时，熔滴过渡频度高，飞溅最小，焊缝成形美观。表1为三种不同直径焊丝典型的短路过渡焊接工艺参数，此时焊接飞溅最小。
二、焊枪角度
焊枪的倾角决定了电弧力的方向，当CO2气体保护焊焊枪垂直焊接时飞溅率最小，焊枪倾角越大，飞溅越多，一般焊枪倾角最好不超过20度。
三、焊丝伸出长度
焊丝伸出长度对飞溅也有影响。一般焊丝伸出长度越长，飞溅率就会越高。如由Φ1.2mm的焊丝，电流250A时，焊丝伸出长度从20mm增至30mm时，飞溅量增加约为5%。所以焊丝的伸出长度不能太长，但也不宜太短，太短会影响焊接过程的稳定性，喷嘴易发生堵塞。合适的焊丝伸出长度应为焊丝直径的10～12倍，一般细焊丝（Φ≤1.2mm）时伸出长度为8～14mm，粗焊丝（如>1.2mm）时焊丝伸出长度为10～20mm。
3 限制金属液桥的爆断能量
CO2气体保护焊短路过渡时，在短路末期短路液桥缩颈电爆炸飞溅是产生飞溅的主要形式，即在短路过程中形成的液桥被急剧加热，过量的能量积累导致液桥气化爆炸而引起飞溅，因此设法使短路液桥的金属过渡趋于平缓是减少飞溅的有效措施。可采取下面的方法。
一、直流回路电感法。在焊接回路中，为使焊接电弧稳定和减少飞溅，一般需串联合适的电感，即在焊接回路中串接电抗器、电阻或增大电源变压器的阻抗，这样可以限制短路电流增长速度及峰值电流，可以控制引起飞溅产生时的能量，一旦焊接过程稳定下来以后，就不要随便改动。
二、电流切换法。在短路过渡时，即在金属液桥缩颈达到临界尺寸之前短路电流逐渐增大，在短路电流增大前进行电流切换，将电流从高值切换到低值，这样液桥缩颈便处于小的电磁收缩力的作用下，而缓慢断开，这就消除了液桥爆断产生飞溅的因素，飞溅率可降低2%～3%。
三、电流波形控制法。通过控制输出电流波形，使金属液桥在较低的电流时断开，而在将临短路时，再由高值电流改变成低值电流，使短路時的电流较低，而处于高温状态的熔滴形成的短路液桥温度较高，施加很小的能量就能实现金属的过渡与爆断，从而限制了金属液桥爆断能量，能够降低飞溅。
4 在CO2气体中加入Ar气
CO2气体保护焊在短路过渡时飞溅产生的原因之一是：CO2气体在高温下分解出的CO气体在金属内部急剧膨胀而发生剧烈爆炸，短路过渡后电弧再引燃时产生的对熔池的过大冲击力使液体金属溅出。在CO2气体中加入Ar气后，可改变纯CO2气体的物理和化学性质。实际生产表明随着Ar气比例的增大，可细化熔滴，促进弧根的扩展，使飞溅逐渐减少，同时加入的Ar也可改善焊缝的性能。混合气体成本虽较纯CO2气体高，但可以从节省清理飞溅的辅助时间和材料损失降低中得到补偿，总成本基本相当，同时混合气体的焊缝金属低温韧性也比纯CO2气体高。
5 选用飞溅率低的焊丝
一、超低碳焊丝。在满足机械性能的前提下，尽可能降低焊丝中的含碳量，并增加适量的钛、铝等合金元素，能有效地减少由C0气体引起的飞溅。
二、药芯焊丝。由于药芯焊丝为气～渣联合保护，且药芯成分中有稳弧剂，因此电弧稳定，熔滴为均匀的喷射状过渡，飞溅少。通常药芯焊丝CO2气体保护焊的飞溅率约为实心焊丝的35%。
三、活化处理焊丝。在焊丝表面涂极薄的活化涂料（如K、Cs等物质），使得电弧弧柱横向尺寸增大，减小阻碍熔滴脱落的电磁力，能够提高焊丝金属发射电子的能力，从而改变CO2气体的特性，使飞溅减少。
6 结语
CO2气体保护焊由于设备的问题，产生金属飞溅是不可避免的，但只要选择合适的工艺参数，就能够减少焊接时产生的金属飞溅，提高焊接生产率，得到高质量的焊缝。
参考文献：
[1] 姜焕中. 电弧焊及电渣焊[M]. 北京： 机械工业出版社，1998.
[2] 胡特生.电弧焊[M].北京：机械工业出版社，1994.
[3] 曾乐.现代焊接技术手册[M].上海： 上海科学技术出版社.1993.