焊接气孔原因和防止措施

感谢各位领导专家对唐山松下的关注和支持唐山松下产业机器有限公司焊接气孔的产生原因和防止措施焊接气孔的产生原因和防止措施唐山松下产业机器有限公司唐山松下产业机器有限公司焊接技术应用中心（焊接技术应用中心（FATCFATC））焊接缺欠分析：焊缝气孔⑴气孔形成的条件Ve≤RVe--气泡浮出速度R—焊缝凝固速度⑵气孔类型①析出型气孔---溶解度突变的气体N、H；②反应型气孔---熔池反应生成溶解度极低的气体CO：[FeO]+[C]=（FeO）+CO↑熔池存在的时间增加，则对反应性气体排出有利；对析出性气体，既要考虑溶入，又要考虑逸出。析出性气体高温时溶入，常温时析出。不同的结晶速度对形成气孔的影响焊接气孔的形成原理的形成原理•在焊缝长度方向上：单个气孔密集气孔链状气孔•在焊缝横截面内：弥散气孔、根部气孔、层间气孔、熔合线气孔（熔合线内部气孔、熔合线表面气孔）；•在缺陷发生位置上：内部气孔、表面气孔、起弧处气孔、弧坑气孔等焊接气孔的形态的形态及发生位置X光射线底片呈现的气孔形态X光射线底片呈现的气孔形态产生的气孔主要有三种：一氧化碳气孔、氮气孔、氢气孔。（一）一氧化碳气孔焊丝中脱氧元素（Mn/Si）含量不足,焊接过程中就会有较多的FeO熔于熔池金属中。随后在熔池冷凝时熔池中的FeO和C会发生化学反应：Fe+CO当熔池金属冷凝过快时，生成的CO气体来不及完全从熔池内部逸出，从而成为气孔。通常这类气孔常出现在焊缝根部与表面，且呈“长虫”形状。呈“长虫”形状为一氧化碳气孔收弧处CO大气孔CO气孔的内部形状CO气孔的内部形状（二）氮气孔气体保护作用不良：在CO2/MAG气体保护过程中如果因工艺参数选择不当等原因而保护作用变坏；喷嘴口的气体形状由“层流”变为“紊流”态，保护气体搅进空气；CO2/MAG气体纯度不高；气体压力过高（大于0.3Mpa）；气体压力过小（小于0.2Mpa）；气体压力不稳定；气体流量过大（大于25L/min）；气体流量过小（小于15L/min）；焊丝干伸长过大，或电弧电压过高，弧长过长；在电弧高温下空气中的氮会熔到熔池金属中。当熔池冷凝时，随着温度的降低，氮在液态金属中溶解度降低，尤其是在结晶过程时，溶解度将急剧下降。这时从金属中析出的氮若来不及外逸，常会在焊缝表面出现蜂窝状气孔，或者以弥散形式的微气孔分布于焊缝金属中。这些气孔呈“针尖”状。往往在抛光后检验或水压试验时才能发现。蜂窝状氮气孔（三）氢气孔焊缝金属溶解了过量的氢：CO2/MAG气体保护焊时，如果焊丝及焊件表面有铁锈油污与水分；CO2/MAG气体中含有水分，或者焊接环境湿度过大；则在电弧高温作用下这些物质会分解并产生氢，氢在高温下也易熔于熔池金属中，随后，当熔池冷凝结晶时，氢在金属中的溶解度急剧下降。若析出的氢来不及从熔池中逸出，就引起焊缝金属产生氢气孔。这些气孔呈“圆球”状。呈“圆球”状氢气孔焊缝出现气孔（简析）气孔N气孔主要原因是气体保护效果不好CO气孔焊丝不合格气体不纯工件含碳量过大H气孔焊丝或工件油、锈或水过多风速过大干伸长度过大气路被堵塞或漏气流量计冻结流量过小气体不纯1）空气侵入电弧和熔池区域：1、1保护气体压力、流量过大或过小；1、2保护气体喷咀过小或状态不好；1、3焊枪倾角过大或焊枪距离过大；1、4焊丝伸出端过长或导电咀弯曲；1、5保护气体管道堵塞或泄漏；1、6穿堂风；1、7电弧偏移或电弧磁偏吹；1、8电弧过长，电弧电压过高；1、9电弧不稳（送丝不稳定）；2）熔池内产生气体状物质：2、1熔化的偏析带；2、2焊丝和保护气体搭配不当；2、3焊层结构布置错误；2、4焊枪摆动过大，熔池过大；2、5未打磨掉点焊部位直接焊上去；产生气孔的主要原因（有23条）：3）焊枪故障：3、1冷却水系统密封不良；3、2保护气体出口孔堵塞；3、3保护气体喷咀不良或配合不当；3、4导电咀位置不对；4）工件和焊丝的表面缺陷：4、1工件或焊丝表面受潮、生锈污秽油漆、油脂和水及焊渣；4、2焊丝或工件表面带有低沸点的金属涂层如铅、锌和镉；5）焊接参数选择不当5.1电弧电压过高5.2焊接速度过快5.3干伸长过大焊缝中气孔的形成保护气体量使用不当引起的气孔焊枪行走角太小和干伸长太大焊缝中气孔的形成气体侵入缝隙而产生的气孔焊缝中气孔的形成工件表面不干净而引起的气孔电弧过长（电压过高）引起的气孔由于电弧偏移引起的气孔由于穿堂风引起的气孔由于偏析和焊丝和保护气体搭配不当引起的气孔焊层布置不合理（焊炬摆动过大）而引起的气孔气孔及气泡气孔气孔气孔收弧处蜂窝气孔收弧处单个气孔收弧处CO气孔焊缝密集氮气孔收弧处CO大气孔铝青铜MIG堆焊焊缝车削后的氢气孔铝青铜MIG堆焊焊缝表面的氢气孔喷嘴内部有大量飞溅物飞溅物较多，造成气筛部位气体堵塞和紊乱，产生气孔。保护气体压力、流量很正常，偶然也会产生气孔。清枪机构没有将喷嘴内上半部飞溅物清理干净，造成气筛部位气体堵塞和紊乱，产生气孔。加气筛出气孔弃除气筛无气孔气筛锯短不出气孔气筛过长，产生气体阻力和分流。焊枪倾斜角造成的保护气体流动状态图严格清理母材表面氧化膜（机械或化学清理法）；严格清理油、水等杂质（用丙酮去油和水）；用表面光亮、光洁、光滑的优质铝焊丝；使用Ar≥99.999%的高纯氩气保护；气体流量：22—25L/min；必须采用”左向焊法“，焊枪保护好；电弧电压调试在”亚射流过渡“状态；脉冲MIG调试出”一脉一滴“状态；焊前预热铝工件80--100℃；等等铝及铝合金MIG焊内部气孔多产生原因：母材氧化膜和油、水等杂质未彻底清理干净；焊丝质量差，表面有氧化膜和油、水等污物；气体不纯，Ar99.999%；焊枪喷嘴保护不好，搅进空气；电弧电压过高，弧长高，熔滴吸入空气；空气湿度大，环境潮湿；等等解决方法：铝焊缝内的氢气孔铝焊缝内的氢气孔铝合金焊缝中的铝合金焊缝中的““结晶层气孔结晶层气孔””铝合金铝合金MIGMIG焊接的熔深和气孔焊接的熔深和气孔母材氧化膜引起的气孔母材氧化膜引起的气孔药芯焊丝严禁吸潮；当天没有用完的焊丝，要密封入库；出现“虫状”压痕气孔的焊丝，必须报废，禁用。药芯焊丝焊缝表面压痕气孔产生原因：药芯焊丝内部药粉潮湿；水蒸汽造成CO气孔；熔渣凝固，浮出的气体将焊缝表面压出“虫状”压痕气孔。解决方法：“虫状”压痕气孔“虫状”压痕气孔镀锌板MAG焊气孔原因分析机人环法料焊接经验分析能力应变能力基础知识引弧特性夹具精度送丝稳定性送丝软管导电嘴锌蒸发表面油.水.锈装配精度间隙下料精度焊枪行走角焊枪工作角收弧参数焊接参数焊丝指向位置干伸长度电流电压焊速湿度温度风力焊接气孔品质不良人机料法操作者技能二氧化碳气体有水分加热设备工作不正常工件清洗不干净存油污等异物·压力表位置远，操作者不能及时观察压力二氧化碳保护气体不纯气体喷嘴清理不及时堵塞防飞溅剂喷涂方法焊丝规格不符某公司焊接气孔要因分析MAG焊接气体保护问题改善问题图片误区之一：气体压力过高或气体流量大不会产生气孔。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片产生焊接气孔的原因是气体保护问题：1、是气体压力过高造成的；是偶然产生气孔，没有规律，是瞬时气体紊流（如飞溅多时）造成的；2、也是气体压力不稳定造成的；3、气体流量过大也会产生气孔；4、当气体压力过小或流量过小也会产生气孔；,产生的是连续气孔；现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善1、气体压力过高（大于0.3Mpa）；偶然产生气孔，没有规律，是瞬时气体紊流（如飞溅多堵塞喷嘴时）造成的；问题与对策现状CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片2、气体压力过小（小于0.2Mpa）；保护不好，抗风干扰能力差；产生的是连续气孔；气体压力过小（小于0.2Mpa）；机器人系统报警，不允许焊接。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片3、气体压力不稳定；容易产生气孔，没有规律性。要求供气系统出口压力恒定在0.2—0.3Mpa之间。管道供气系统的总管线应该是回转联通管线，任何处接支管其压力是一样的、恒定的。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善正确图片4、气体压力始终稳定在0.2—0.3Mpa；保护好，喷嘴气态“层流状”，避免出气孔。问题与对策标杆/标准CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片气体流量过大（大于25L/min）；造成气态“紊流状”，保护不好，也是出气孔。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片气体流量过小（小于15L/min）；保护不好，会出连续“蜂窝状”气孔。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善正确图片气体流量正确设定值：1、焊接电流小于200A时：16--18L/min；2、焊接电流大于200A时：18--20L/min；3、焊接电流大于300A时：20--23L/min；保护好，不出气孔问题与对策标杆/标准CO2/MAG焊接气体保护问题改善气体流量过大，造成气体消耗过大，焊接生产成本增加：1、气体流量大于30L/min（浮球到顶）；2、气体流量20L/min（正确使用）（浮球在流量计20上）；3、两者相差10L/min，如果100台焊机工作焊接8小时，多消耗浪费：480000L（48万升保护气体），相当于50余瓶气体，价值3000元人民币，浪费是惊人的。1、设置专人检查各工位的气体流量执行标准化作业：18--20L/min；2、严格检查，严格处罚。全员标准化作业，降低气体使用成本。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片误区之二：集中管道供气，每个焊接工位还加装了“气体减压器”。集中管道供气，不用减压器为好（减压器表针不动，无用的）。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善正确图片“气体减压器”是为高压气瓶配套使用的。将瓶内12—15Mpa的气压降低到出口压力0.25Mpa焊接使用，保护熔滴和熔池不出气孔和氧化。问题与对策标杆/标准机器人焊接气体保护问题改善正确图片1、储气罐出口阀门取消“气体减压器”（因为管道气已经是0.2—0.3Mpa压力气体）；2、靠机器人系统气体流量计调试气体流量。问题与对策标杆/标准焊工工位焊接气体保护问题改善正确图片阀门与流量计相接，正确的安装。1、储气罐出口阀门与流量计相接；2、上班焊工打开阀门，调好流量（18--20L/min；）焊接作业。3、下班关紧阀门，节省气源。4、勤检查，流量超标或下班不关气者严格惩罚。问题与对策标杆/标准焊工工位焊接气体保护问题改善问题图片1、很多焊接工位流量计玻璃管脏污，看不到流量球的指示刻度，形成虚设，焊工只好开到最大流量。2、勤检查，勤检修擦干净，流量计脏污和流量超标者严格惩罚。现状问题与对策焊工工位焊接气体保护问题改善问题图片1、很多焊接工位流量计是倾斜安装的，不能正确的设定流量。2、勤检查，每个工位的流量计必须垂直竖立安装使用，气体流量才能正确。现状问题与对策焊接气体保护问题改善问题图片误区之三：集中供气混配站，每天24小时的气体压力发生变化无监控，对焊接无影响。实际工况是影响很大。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片压力过大不仅造成气孔缺陷；而且气体浪费大。混合气总管储气大罐出口加装气体稳定的”自动气体调压阀”，保证管道压力恒定。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片压力过大不仅造成气孔缺陷；而且气体浪费大。焊接成本增加。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善问题图片主气（氩气）进口压力和辅气（CO2）进口压力不一致，造成混合比不稳定，焊接电压的不稳定。要求标准混合比80%氩+20%CO2恒定不变。如果CO2增加时，电弧电压偏低；当CO2减少时，电弧电压偏高；焊接质量受到严重影响。现状问题与对策CO2/MAG焊接气体保护问题改善正确图片左边的照片：主气（氩气）进口压力和辅气（CO2）进口压力一致，混合比稳定，出口压力0.3Mpa。是标准化的设定，一定要稳定。每小时检查一次，尤其是100余台焊机同时使用时，出口压力不减；无人使用时，出口压力不增加，24小时保持稳定。这是对气站的要求。问题与对策标杆/标准•铝是活性元