基于焊接熔渣严重的实验探究

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1试验方法
　　分别配制2份相同的无电焊接笔焊药，其中一份中添加一定量的新造渣剂组分D，另一份不添加，然后制备2种无电焊接笔。用2种焊接笔分别对10mm厚的45钢板进行无电焊接，钢板紧密对接，表面无处理，不开坡口，平焊，收集相应的焊接熔渣，添加和未添加组分D所生成的焊接熔渣分别记为熔渣A和熔渣B.
　　将A、B两种熔渣分别研磨成粉末，采用荷兰PHILIPS公司生产的Quanta200环境扫描电子显微镜（SEM）对熔渣的微观组织进行分析，采用美国EDAX公司的GENESIS型X射线能谱分析仪（EDS）测试熔渣粉末中的元素成分，并采用BrukerD8Advance型X射线衍射仪（XRD）对熔渣的相组成进行分析。
　　2结果与讨论
　　当焊接熔渣为熔渣A时，无电焊接过程中反应生成的金属Cu与熔渣相互掺杂，不能有效分离，金属呈大小不一的球状颗粒散布在熔渣体系中，未能形成连续、完整的金属焊缝，脱渣及焊缝成形性能差，如（a）所示；2种熔渣焊接试样脱渣效果对比对于添加新造渣剂组分D的熔渣B来说，无电焊接过程完成后，轻敲焊缝上部，表层部分的熔渣体系即完全脱落，露出完整的焊道，焊接效果良好。
　　无电焊接的2种熔渣体系中，其主要成分均为Al2O3，它是由放热剂在焊接过程中发生燃烧放热反应（Al CuOAl2O3 Cu）而生成的。但对比（a），（b）可知：熔渣A中相成分主要由Al2O3，Al2SiO5，Ca2SiO4组成；而熔渣B中相成分主要由Al2O3，Al2SiO5，CaSi2O5，Ca3Al2（SiO4）3，CaF2，CuAlO2，Al2TiO5组成，说明添加造渣剂组分D使得熔渣体系内形成了多种多元化合物。此外，由对2种熔渣的XRD分析对比可以发现：熔渣B中Al2O3相的峰值远低于熔渣A中的Al2O3相的峰值。
　　2种熔渣的XRD图谱无电焊接熔渣的脱渣效果与熔渣中的组分Al2O3密切相关，高熔点的Al2O3（熔点2327K）在无电焊接过程中迅速凝固于熔池或焊接件表面，易夹杂于焊缝金属之中，导致熔渣与焊（专用自动焊机的性能特点）缝金属难以分离，脱渣性及成形效果差。而添加造渣剂组分D后，无电焊接的脱渣性得到显著改善。根据上述结果分析，笔者认为其机理在于：由于造渣剂组分D的添加，一方面使得熔渣B中形成了多种多元化合物，这些多元化合物的熔点都要低于Al2O3相；另一方面，造渣剂组分D的添加降低了熔渣B中高熔点Al2O3相的含量，而焊接熔渣的熔点取决于熔渣中组成相的种类和数量，组成相熔点低，熔渣熔点就低，高熔点相的含量低，熔渣熔点也低，因此，熔渣B熔点要低于熔渣A，更易与焊缝金属分离，从而显著改善了无电焊接的脱渣性能。
　　对熔渣B的微观组织进行SEM观察。结合熔渣B的XRD分析结果并根据图分析可知：浅色的基体相为Al2O3，其他化合物均匀、弥散地分布在Al2O3基体之中，形成规则的层片状组织。对熔渣B进行的能谱分析结果。
　　以看出：熔渣中主要含有A，lO等元素，并含有一定量的S，iCa，T，iCu等元素，也说明了熔渣B中仍含有多量的Al2O3相，其他物质相分散于其中，与上述的分析结果一致。这说明：添加造渣剂组分D后，引入的多元化合物与Al2O3具有良好的物理、化学相溶性，从而对熔渣体系与焊缝合金的分离具有积极的作用。
　　为2种熔渣所对应的无电焊接接头的拉伸强度测试结果。可以看出：熔渣B对应的焊接接头的拉伸强度要远高于熔渣A.这是因为造渣剂组分D的添加，提高了焊接熔渣的脱渣性，焊缝金属中夹渣明显减少，改善了焊缝成形性能，从而提高了焊接接头的强度。
　　3结论
　　无电焊接熔渣的脱渣性严重影响焊缝成形。通过添加造渣剂组分D，使得无电焊接熔渣体系中形成多种多元化合物，一方面，明显降低了熔渣中的高熔点Al2O3相的含量，从而使熔渣熔点下降；另一方面，生成的多种多元化合物均匀、弥散地分布在Al2O3基体之中，形成规则的片层状组织，具有较好的相容性。从而有效减少了夹渣的发生，使熔渣与焊缝金属更易分离，显著改善了无电焊接的脱渣性和焊缝成形性能，提高了焊接接头的拉伸强度。下步的工作中应深入研究造渣添加剂含量对熔渣理化性能的具体影响，并考察不同添加剂的作用规律，进一步优化造渣剂组分。