浅析油缸焊接过程中气孔的产生及防止措施

浅析油缸焊接过程中气孔的产生及防止措施（推荐2篇）

浅析油缸焊接过程中气孔的产生及防止措施 篇1

焊接熔池在结晶过程中由于某些气体来不及逸出残存在焊缝中就形成了气孔，气孔是焊接接头中最常见的缺陷。我公司油缸焊接采用MAG焊（熔化极活性气体保护焊）的焊接方法，保护气体为80%Ar+20%CO2。大多数气孔都出现在焊缝收弧处，比如缸底和活塞焊接时出现的气孔。根据产生气孔的气体种类，焊缝中的气孔主要有H2孔，N2孔以及CO气孔。由于产生气孔的气体不同，因而气孔的形态和特征也不同。

1、一氧化碳气孔

一氧化碳气孔主要是在焊接过程中，由于冶金反应产生了大量的CO，CO不溶于金属。反应如下：FeO+C=Fe+CO。

在熔池处于结晶温度时，该反应进行比较剧烈，由于熔池已经开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成CO气孔。CO气孔多形成于焊缝内部，呈条虫状，内壁有氧化颜色。

如果焊丝中有足够的脱氧元素Si和Mn,以及限制焊丝中的含碳量，就可以抑制上述的还原反应，有效防止CO气孔的产生。所以MAG焊过程中，只要焊丝选择适当，产生CO气孔的可能性是很小的。

2、氢气孔

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，则遗留在焊缝金属中形成气孔。氢气孔的断面一般呈螺钉状，多数出现在焊缝表面（个别情况下也会出现在内部），呈喇叭口形，气孔四周有光滑内壁。

电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。油污为碳氢化合物，铁锈中含有结晶水，它们在电弧高温下都能分解出氢气。减少熔池中氢的溶解量，不仅可以防止氢气孔的产生，而且还可以提高焊缝金属的塑性。所以，一方面焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。具体做法如下：

（1）焊前清理，消除气体来源。焊前须对焊缝表面、坡口及其附近20～30mm范围进行清理，去除表面锈蚀、氧化膜、油污和水分等杂质，露出金属光泽。所以焊件焊前清洗工作至关重要不容忽视，只有做好了清洗工作，才能从根源上消除气体的来源。

（2）CO2气体中的主要有害杂质是水分和氮气，氮气含量一般较少，危害大的是水分。随着CO2气体中水分的增加，焊缝中的含氢量亦增加，严重时就会出现气孔，所以控制CO2气体的纯度相当重要，焊接用CO2纯度应大于99.5%。可以通过以下措施减少CO2气体中的水分：①将新灌气瓶倒立静置1～2h，然后开启阀门，把沉积在下部的液态水排出。②经倒置放水后的气瓶，在使用前2～3min，放掉气瓶上面部分的气体。因为这部分气体通常含有较多空气和水分，这些空气和水分主要是灌瓶时混入瓶内的。③焊前必须检查CO2加热器是否工作正常，防止流量计冻结阻塞，还可以进一步减少CO2气体中的水分。④当气体压力显示气体不足时，要及时更换气体。瓶内气体降到0.98MPa时，不能再继续使用。因为当压力降到0.98MPa时，CO2气体中所含水分将比饱和压力下增加3倍左右。如果继续使用，焊缝就极易出现气孔。

3、氮气孔

氮气孔的来源主要是由于空气侵入焊缝区，保护气层遭到破坏造成的。氮气孔也分布在焊缝表面，多数成堆出现，与蜂窝相似。断口分析发现，气孔内表面呈凹凸形貌。但在正常的焊接时焊缝中很少出现氮气孔，只有电弧较长保护效果不好时才会产生氮气孔。

造成保护气层失效的因素有：过小的气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大，以及焊接场地侧向风（包括吸尘设备）等。

因此，适当增加保护气体的流量，保证气路畅通和气层稳定、可靠，是防止焊缝中氮气孔的关键。但是，气体流量并不是越大越好。气体流量过大，则会使气体从喷嘴流出形成涡流，将周围空气卷入，破坏保护效果，从而导致焊缝形成气孔。在一般情况下，焊接电流小于200A时，适用气体流量为10-15L/min；焊接电流大于200A时，合适的气体流量应为20-25 L/min。

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。焊接速度主要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。

浅析油缸焊接过程中气孔的产生及防止措施 篇2

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

硅钢片选择的是武钢35WW360的硅钢片, 不锈钢材料选择的是1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢。试件规格见表1。焊接过程中采用的是φ3.2的A312不锈钢焊条, A312是钛钙型药皮的不锈钢焊条。母材与焊条的化学成分见表2[1]。

1.2 试验方法

硅钢片与不锈钢焊接试验采用手工电弧焊焊接方法, 接头形式为角接接头。焊接前对硅钢片与不锈钢焊接试板待焊处20mm表面清理干净, 进行机械打磨去除铁锈、氧化皮等杂质。并用酒精进行擦洗, 去除表面的有机杂质。焊条按照焊接工艺规范进行烘干。焊接过程中适当摆条利于熔池中气体的溢出。

2 硅钢片与不锈钢焊接气孔产生原因及解决方法

2.1 硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生原因

焊接后发现焊缝表面存在焊接气孔缺陷, 且多组试件均存在。

2.1.1 润滑剂的原因

跟踪硅钢片加工时发现在剪冲时有少量润滑剂残留在硅钢片的表面, 初步分析这些残余物在焊接时受到加热的作用外渗有产生焊接气孔的倾向。

2.1.2 硅钢片涂层的原因

为满足硅钢片的耐蚀、绝缘等性能, 硅钢片的表面附有涂层, 主要包括无机涂层、半无机涂层和有机涂层三大类, 其中无机涂层具有最好的焊接性。公司产品供电电抗器铁心所用硅钢片是半无机涂层。这种半无机涂层的硅钢片具有良好的剪冲加工性和防腐性。但是在焊接过程中树脂的挥发可产生过多的气孔[2]。

所以硅钢片表面涂层中的树脂焊接时分解是硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的主要原因。

2.2 硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔的解决方法

钨极氩弧焊中钨电极与母材间产生的电弧在惰性气氛中极为稳定, 氩气同样起到保护熔池的作用。焊接速度低, 熔池存在的时间长, 配合适当摆条可使产生的气体有效溢出。所以选用钨极氩弧焊进行焊接, 焊丝为ER-309L。下图为钨极氩弧焊焊接硅钢片与不锈钢焊缝表面。结果表明采用钨极氩弧焊可解决硅钢片与不锈钢焊接过程中产生焊接气孔问题。

3 结论

(1) 硅钢片涂层中有机物焊接时产生大量气体来不及溢出是硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的主要原因。硅钢片剪冲后残留在表面的少量有机润滑剂也有产生焊接气孔的倾向, 建议剪冲后、叠片前清理干净, 并进行焊前预热。

(2) 选用钨极氩弧焊焊接硅钢片与不锈钢可解决焊接气孔的问题, 小批量生产时可采用。

参考文献

[1]丁启湛, 丁成钢.不锈钢的焊接[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[2]冷轧硅钢片涂层绝缘性, http://wenku.baidu.com/view/86a26a47a8956bec0975e364.html