J507焊条焊接气孔形成原因及防止措施

 

气孔就是焊接时,溶池中的气泡在凝固时未能逸出,而留下来形成的孔穴。J507碱性焊条焊时多为氮气孔、氢气孔和CO气孔。平焊位置要较其他位置气孔多;打底层要比填充、盖面多;长弧焊要比短弧多;断弧焊要比连弧焊多;引弧、收弧和接头处要比焊缝其它位置多。由于气孔的存在,不但会降低焊缝的致密性,削弱焊缝的有效截面积,还会降低焊缝的强度、塑性和韧性。根据J507焊条溶滴过渡的特点、选择焊接电源、合适的焊接电流、合理的引弧和收弧、短弧操作、直线运条等方面加以控制,在焊接生产中得到了很好的质量保证。

 

1.气孔的形成

 

  熔化金属在高温时溶解大量气体,随着温度的下降,这些气体以气泡形式逐渐自焊缝中逸出,来不及逸出的气体残留在焊缝内就形成气孔。形成气孔的气体主要有氢气和一氧化碳。从气孔的分布状态看有单个气孔、连续气孔、密集气孔;从气孔的部位不同可分为外部气孔和内部气孔;从形状上看有针孔、圆气孔、条状气孔(气孔呈条虫形,是圆气孔的连续)、链状和蜂窝状气孔等。就目前来说,J507焊条在焊接时产生气孔缺陷更为典型。因此,以J507焊条焊接低碳钢为例,对产生气孔缺陷的原因与焊接工艺的关系作一些讨论

 

2.J507焊条溶滴过渡的特点

 

  J507焊条为高碱度的低氢型焊条,该焊条在直流焊机反极性时方可正常使用。因此无论采用何种类型的直流焊机,其溶滴过渡均由阳极区向阴极区过渡。在一般手工电弧焊时,阴极区温度略低于阳极区温度。因此,无论何种过渡形式溶滴到阴极区后温度均会降低,造成了该种焊条各溶滴的聚合过渡到溶池中去,即形成了粗溶滴过渡形式。但由于手工电弧焊是人为的因素:如焊工熟练程度、电流电压大小等不同,其溶滴的大小也是不均匀的,形成了溶池的大小也是不均匀的。因此,在外来及内在因素的影响下,形成了气孔等缺陷。同时,碱性焊条药皮中又含有大量的萤石,在电弧作用之下分解出电离电位较高的氟离子,使得电弧的稳定性变差,进而又造成了电焊时溶滴过渡的不稳定因素。因此要解决J507焊条手工电弧焊的气孔问题,除了对焊条烘干、坡口清理以外,还必须从工艺措施上入手,以确保电弧溶滴过渡的稳定。

 

3.选择焊接电源,确保电弧稳定

 

  由于J507焊条药皮中含有电离电位较高的氟化物,造成了电弧气份不稳定因素,因此选择合适的焊接电源相当必要。我们通常采用的直流焊接电源分为两种类型:旋转式直流弧焊机和硅整流式直流焊机。虽然它们的外特性曲线均属下降特性,但是因旋转式直流弧焊机是通过选装换向极达到整流目的的,因而其输出的电流波形呈规则形状的摆动,这势必在宏观上为一额定电流,在微观上输出电流为小幅度变化,尤其在溶滴过渡时造成摆动幅度增加。对于硅整流直流焊机是靠硅元件整流后进行滤波处理,虽然输出电流有波峰和波谷,但总体上是平滑的,或称在某一过程中是极少量有摆动的,它因此可以认为是连续的。因此其受溶滴过渡的影响较小,在溶滴过渡时引起的电流波动不大。在焊接工作中以两种类型焊机焊接得以结论,硅整流焊机比旋转式直流弧焊机出现的气孔几率均有所降低。经分析试验结果,认为采用J507焊条施焊时要选择硅整焊机流焊接电源,这样可以确保电弧稳定避免气孔缺陷的产生。

 

4.选择合适的焊接电流

 

  由于采用J507焊条焊接,焊条除药皮以外在焊芯中也含有大量的合金元素,以增强焊缝接头强度,消除产生气孔缺陷的可能性。而由于采用较大的焊接电流,溶池变深,冶金反应激烈,同时造成合金元素烧损严重。因为电流过大,明显的使焊芯电阻热猛增,焊条发红,造成焊条药皮中的有机物过早分解而形成气孔;而电流过小。熔池的结晶速度过快,熔池中气体来不及逸出而产生气孔。加之采用直流反极性,阴极区温度偏低,即使在激烈反应下产生的氢原子溶解于溶池之中也无法很快地被合金元素置换出来,即使氢气迅速浮出焊缝之外,而溶池过热后又迅速冷却,使得残余的氢形成分子凝固在溶池焊缝之中形成了气孔缺陷,因此考虑合适的焊接电流是相当必要的。低氢型焊条比同规格的酸性焊条一般略小10~20%左右的工艺电流。在生产实践中,对低氢型焊条可用该焊条直径的平方乘以十作为参考电流。如Ф3.2mm焊条可定为90~100A、Ф4.0mm焊条可定为160~170A作为参考电流,通过实验作为选定工艺参数的依据。这样可以减少合金元素的烧损,避免气孔出现的可能。

 

5.合理的引弧和收弧

 

  J507焊条焊接接头产生气孔的几率比其他部位要大,这是因为接头处往往在焊接时比其他部位的温度略低。因为更换新焊条使原收弧处已经有一段时间的散热,在新的焊条端部也有可能有局部锈蚀,使得在接头处产生密集气孔,要解决由此造成的气孔缺陷,除在刚开始操作时在起弧端装接必要的引弧板外,在中间各接头部位对每根新焊条在起弧时把端部在引弧板上轻擦引弧,以清除掉端部的锈迹。在中间各接头部位,必须采用超前引弧的方法,就是在焊缝前10~20mm处引弧稳定后,再拉回到接头收弧处,以便对原收弧处进行局部加热,待形成溶池以后再压低电弧,略上下摆动1-2次即正常运条焊接。收弧时应尽量保持短弧,以保护溶池填满弧坑,用点弧或来回摆动2-3次填满弧坑达到消除收弧处产生气孔的目的。

 

  6.短弧操作直线运条

 

  一般J507焊条都强调采用短弧操作。短弧操作的目的在于保护溶池,使高温沸腾状态下的溶池不受外界空气的侵入而产生气孔。但短弧应保持时何种状态,我们认为要按不同规格的焊条而异。通常短弧是指弧长控制于焊条直径2/3的距离。因为过小的距离,不但溶池看不清、不易操作且会造成短路断弧。过高及过低都达不到保护溶池的目的。在运条时应采用直线运条为宜,回往复摆动过大会造成溶池保护不当。对于厚度较大的(指≥16mm)可采用开U型或双U型坡口来解决,在盖面焊时也可以多道焊尽量减少摆动幅度。在焊接生产中采用了以上方法,不但保证了内在质量而且焊道平滑整齐。

 

  在操作J507焊条施焊时,除以上一些工艺措施防止可能产生气孔以外,对一些常规要求的工艺处理不能忽视。例如:焊条烘干去除水份油污,坡口的确定和处理,适当的接地位置以防止偏弧造成气孔等。只有结合产品的特点从工艺措施上进行控制,必定能有效地减少及避免气孔缺陷。

2019年9月20日 14:29
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