药芯焊丝是怎么产生焊接烟尘的？

　　本文源自山西省产品质量监督检验研究院的张军强等人2017年10月发表的《药芯焊丝焊接烟尘的产生机理研究》论文。

　　作者等人采用高速摄像技术得到高速变化的焊接烟尘影像，对这一动态变化过程进行分析，确定影响烟尘发尘量的主要因素，并给出模型来描述该物理过程袁进而探讨烟尘产生的机理。

　　试验焊接方法：药芯焊丝进行 CO2 气体保护焊

　　试验工艺参数：焊接电流：180-200 A和电弧电压：28-30V

　　高速摄影示意图：

　　焊接烟尘产生过程分析：

　　1. 电弧中烟尘的产生

　　电弧的中心区域温度过高，不会产生烟尘，在电弧边缘的低温区，金属蒸汽才能凝结、氧化形成一次烟尘微粒，电弧产生的烟尘是焊接烟尘中的主要来源之一，其产生的烟尘多为粒度较细小的烟尘。

　　2.飞溅中烟尘的产生

　　焊接飞溅发生时会存在多个小的飞溅液滴，成为多个烟尘源，因此飞溅是聚集性烟尘产生的一个主要来源。

　　3. 熔滴的影响

　　熔滴尺寸大，会在电弧中各种力的作用下偏离电弧高温区，直接与冷空气接触，形成焊接烟尘生成源;熔滴过渡时受到排斥阻力影响，在熔滴偏离区域会产生较多的焊接烟尘，形成聚集性焊接烟尘，增加焊接烟尘的产生量。这种排斥过渡往往同时伴随飞溅的发生，产生较大的焊接烟尘。

　　4.渣柱的影响

　　渣柱的存在会对焊接烟尘的产生造成影响，但影响结果并不确定。一般认为，渣柱形成有利于液态金属沿着渣柱过渡，因此减小大滴金属形成的焊接烟尘源。

　　5. 熔池的影响

　　稳定的熔池产生的烟尘量很小，但在熔池边缘受到波动影响，会产生一定量的烟尘。

　　上图为焊接烟尘产生的模型

　　1. 焊接电弧外侧区：此区域均匀分布在焊接电弧周围，集中在电弧的中下侧区域，是焊接烟尘形成的主要因素， 这个区域产生烟尘的特点是烟尘量稳定，与电弧区域大小有直接关系，电弧区域越大，弧长越长，烟尘产生量越大;

　　2.飞溅烟尘区：此区域一般出现在电弧区外侧，由于飞溅快速移动，其烟尘源会随飞溅移动，但基本会有一个特定的区域，产生的烟尘多为聚集性烟尘;

　　3.熔滴区：此区域多在短弧或者排斥过渡时发生，在电弧上部外侧区域，以聚集性烟尘为主。