烧结焊剂的冶金过程以及工艺(2)

　　2.1.2 熔滴过渡特性

　　埋弧焊电弧在焊剂空腔内燃烧，虽然电弧的引燃可能是短路过程，且短路时间非常短，但焊丝熔化金属的过渡方式却排除了短路过渡形态。文献[1]认为，埋弧焊中电磁收缩效应的作用力很大，相信其焊丝端部熔化金属是以颗粒状过渡的。X射线高速摄影观察表明，埋弧焊大部分熔滴呈渣壁过渡形态[3]。所谓渣壁过渡是指脱离焊丝末端的熔滴，沿空腔内壁滑落进入熔池的过渡方式(图2)。一般低速焊时，熔滴沿电弧前面渣壁过渡较多，焊接速度加快后，熔滴沿电弧后面渣壁过渡较多。此外，亦不排除少数熔滴以滴状直接过渡。熔滴的大小和过渡频率可能受到焊接电流和焊剂特性的控制，进而影响焊缝的成形等工艺质量。

　　2.2 工艺参数对焊剂工艺质量的影响

　　埋弧焊的电参数直接控制“空腔”内的电弧及熔滴过渡行为，进而影响它的焊接冶金过程和工艺质量。表2是在已给参数(I=450 A， U=30 V， ν=23 m/h， 焊丝伸出长度= 25 mm，电源极性：直流反接，焊剂厚度=25 mm，焊剂粒度：标准粒度)基础上，单参数变化时焊剂工艺质量试验结果。可以看出，在本文试验条件下(试验用参数幅度变化有限)，焊接电流增大时主要影响焊缝余高量增高，电流过大还使焊缝压坑敏感。这是因为电流过大后熔滴细化，携带进入熔池的氢总量增多，同时熔深过大使熔池中气体逸出路径增大所致。电弧电压升高时电弧长度变长，电弧飘移不稳，由于电弧空腔受到焊剂保护，表面氧化色变化并不大，熔深减小、熔宽增大，有利于气体逸出，熔滴不被细化亦是压坑不太敏感因素之一。焊接速度增大时主要使熔宽变窄，若是速度过快时，熔池存在时间太短了，熔池中气体逸出条件恶化(尤其是熔池边缘气体逸出困难)，很容易出压坑。焊丝伸出长度太长时，电阻热使焊丝熔化速度加快，焊缝余高增大，但对压坑影响不明显，这是因为焊丝伸出长度在有限范围变长，没有增大熔池中氢含量，也没有恶化氢的逸出条件。焊剂堆高厚度增大时，对工艺指标影响不太明显，但过厚时透气性受到阻碍，使焊缝压坑敏感。焊剂含水量升高时熔滴气爆干扰电弧使电弧不稳、弧气氧化使渣中氧化亚铁剧增使脱渣变差、表面氧化色加重、进入熔池的水分使焊缝压坑剧增。

　　焊剂粒度对工艺质量的影响较复杂。为了掌握焊剂粒度配比对工艺性的影响规律，采用直径φ4 mm的H08A焊丝和SJ101焊剂，在20 mm厚Q235钢板制成90°十字接头船形位置角接头上施焊，焊机型号为MZ-1000，直流反接，用三种焊剂在不同的焊接规范下施焊：①号焊剂为市售的SJ101烧结焊剂，虽说粗细粉混合，但该焊剂细粉较多;②号焊剂是把①号焊剂用20目筛子过后留在筛子中的较粗的焊剂;③号试样是把①号焊剂用20目筛子过后的细粉焊剂。试验结果见表3。可以看出，焊剂粒度对电弧稳定性、焊缝成形，以及脱渣性的影响并不明显，主要对焊缝中的压坑有影响。含有较多细粉的①焊剂对焊缝凹坑敏感;减少或去除细粉后的焊剂焊缝中的凹坑明显减少;全部为细粉的焊剂焊缝有凹坑，但比混合粉凹坑少;全细粉大电流焊接反而不出凹坑;全粗粉大电流焊接也不出凹坑。

　　含有较多细粉的焊剂对焊缝凹坑敏感的试验结果，与文献[1]中“全部为细粉焊剂时，具有较小的堆积密度，焊剂颗粒间空隙反而较多，其透气性较好”的观点不一致。原因是，在这种情况下，可能破坏了焊剂应有的粒度搭配及分布，致使焊剂的透气性变差。大电流焊接时，电弧空腔体积较大，不仅熔池存在时间相对较长，而且空腔内冲出的气体压力增大，无论全细粉焊剂或全粗粉焊剂的透气性都可能得以改善，焊缝表面凹坑倾向减小。不难看出，为了控制焊剂粒度对凹坑的影响，所用焊剂颗粒度大小比例要适度，搭配应均匀。大小粒度数量比例不当时反而使堆积密度增加，把颗粒间的空隙填死，堵住气体排出的通道，使焊缝表面产生凹坑的机会增加。不仅如此，焊剂颗粒度与焊接电流的匹配关系也是控制凹坑产生的可调因素。

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