气孔问题是自保护焊丝开发过程中最重要的问题之一。在自保护金属芯堆焊丝中外部没有保护介质,焊缝没有熔渣保护,而且合金成分大,气孔的问题变得尤为突出。
一、锰对气孔的影响
通过实验研究发现,药芯中的金属锰对焊缝中气孔的产生有着决定性的影响。
首先,金属锰的沸点相对较低(2335°C)。焊接电弧温度(3000-5000°C)下,蒸发成锰蒸气,形成保护,可有效防止有害气体的侵入。
第二,由于锰对氧气的亲和力很强,在反应的过程中容易产生一氧化锰。浮在熔池的表面而形成微量渣,避免氧气对熔池的侵入。
然而,过量添加药粉中的金属锰不仅会降低其他合金成分的相对含量,还会大大增加焊接烟尘。因此,要合理安排各个合金成分的配比。
二、钛对气孔的影响
氮气孔是一个很重要的问题;由于钛和氮之间的亲和力很强,它可以在液体熔池中形成氮化钛,有效地发挥脱氮作用,防止氮气孔产生。但当钛添加过多时,也会增加焊缝表面形成的微量熔渣的粘度和表面张力且透气性差。从熔池中排出的气体形成气泡,停留在液体金属表面和液体熔渣之间的界面上,无法及时冲出熔渣层。
为了达到力的平衡,气泡中的气体应对周围施加一定的压力。气泡压力越大,金属表面留下的压痕就越深。随着熔池的冷却和凝固,熔渣的粘度和表面张力降低,气泡可以溢出。但此时,它在金属凝固表面形成了压痕。因此,不仅要防止焊缝中出现氮气孔,还要避免焊缝中的压坑。药芯中钛的含量必须控制在适当的范围内。
三、硅铁和硼铁对气孔的影响
熔滴在焊丝端部形成到过渡至熔池的过程中,因熔滴温度高,气体的溶解度大大提高,当熔滴过渡没有保护时,部分气体会被带入到熔池中。药粉中含有一定量的硅铁和硼铁,在焊接电弧热的作用下,合金中的硼、硅和氧气具有较大的亲和力,当熔滴过渡时或在熔池中发生强烈的氧化还原反应,会形成氧化硼和氧化硅。氧化硼和氧化硅合成一种低熔点的硼硅酸盐化合物,这种化合物的氧化硼和氧化硅与其他氧化物发生反应,形成硼硅酸盐玻璃状复杂化合物,覆盖金属液滴,保护熔滴的过渡。
在熔池的强烈搅拌下,浮到熔池的液体金属表面,形成一层非常薄的均匀保护膜,从而防止空气中氧气、氮气等有害气体的渗透,从而保护焊缝金属,但,同时也要注意控制各个化学成分间的合理搭配。
综上所述,气孔问题可以通过在药粉中添加锰,钛,硅铁和硼铁等进行有效的预防,但,也需要注意配比的合理性。
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