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摘要：混合气体保护焊（GMAW）广泛应用于重型工程机械的生产制造过程中，焊接飞溅是混合气体保焊焊接中经常遇到的一个焊接问题，焊接飞溅影响着产品外观与质量，如何在经济的基础上降低焊接飞溅，是焊接加工中需探讨与分析的一个问题，本文通过单因素对比实验验证，为实际生产中焊接飞溅的研究提供一种实验方法。
关键词：焊接飞溅 单因子实验 mintab飞溅实验 板材状态实验
1.焊接飞溅的危害
焊接飞溅会降低焊丝的熔敷系数，从而增加焊丝及电能的消耗，降低焊接生产效率，增加焊接成本。飞溅金属粘着到导电嘴端面和喷嘴内壁上，会使送丝不畅和气体保护不良，同时较大直径的飞溅粘到焊缝上，后续焊接如未能完全熔透飞溅，容易造成圆弧状层间未熔，影响焊缝成形质量。此外，飞溅金属粘着焊缝及焊件表面上，需在焊后进行清理，这将增加焊接的辅助工时。焊接过程中飞溅出的金属，还容易烧坏焊工的工作服，甚至烫伤皮肤，恶化劳动条件。清理焊接飞溅，致使工人工作空间尘埃飞扬，飞溅的清理导致尘埃污染，影响环境。在安全规范执行不到位时，焊接飞溅甚至可能引发安全事故。
如何降低焊接飞溅，是各焊接生产企业面临的一个问题。
2焊接飞溅的产生
焊丝在电弧热等热源的作用下，液体溶滴在各种作用合力下过度到母材焊缝，形成熔池。焊接时因受各种作用力的影响，熔化焊丝没有全部过度到焊缝中，其中一部分以金属飞溅物的形式损失。重工行业中目前焊接保护气体大都采用富氩保护，常见碳钢件焊接以碳钢焊丝为主，半自动生产中为实现较快的焊接效率，实际生产中常常使用较大焊接电流（送丝速度），GMAW中常见的溶滴过渡形式有：短路过渡、粗滴过渡和喷射过渡，因富氩混合气体保护焊中，当焊接电流较大时，溶滴过渡可实现喷射过渡，此时焊接过程稳定飞溅少，焊缝成型质量好。但当操作不当、焊接工艺选取不当、焊接电源电弧波动等情况下，焊接飞溅将增多，严重时，混合气体保护焊接飞溅损失或高达20% [1]。
3.常用降低飞濺方法
影响半自动混合气体保护焊焊接飞溅的因素包含：人员的操作、焊接电源的性能、焊接电源极性、焊接母材、母材的表面状态、焊丝的类别（焊丝成分）、焊接模式、工艺参数的匹配、保护气体成分（或流量）、焊接环境等等，生产实际中焊缝的母材及常用于焊接飞溅降低方法有：
3.1引入新型气保焊焊接设备：
弧焊技术的不断提升，新型焊机对焊工操作的经验要求越来越低（如电流电压自动匹配），新型焊机自动调节及焊接电弧维稳能力增强。新型焊接设备一方面通过焊接波形控制的优化，控制焊接过程中溶滴过渡的稳定性，减少焊接飞溅，如OTC Welbee系列低飞溅机型，焊接飞溅显著降低，奥地利伏能士LSC系列焊机，焊机通过周期性焊丝回收，助于短路时溶滴的分离，实现焊接飞溅的降低。对于大型生产企业，焊机的引入，需要较大的成本投入，不适合大范围推广。
3.2使用防飞溅剂或遮蔽件的方法
使用遮蔽件，防止飞溅着落零件上，可用于便于固定遮蔽件的产品中，实际重工行业中并未广泛适用;防飞溅剂可降低焊缝周边飞溅与母材的粘连，从而降低飞溅。此类方法虽然不能从根部上解决飞溅的产生，但能降低产品附着的飞溅、提升产品外观质量、降低飞溅清理打磨的工时与费用方面起到很好的效果。另外，在对飞溅要求较高，单层单道焊缝，防飞溅剂使用较为常见，随着技术进步，不影响焊接和喷涂质量的油性防飞溅剂或能去的飞溅清理的较大提升。
3.3现有条件下优化焊接工艺参数与焊接操作;
焊机型号、焊机电流电压匹配，焊工操作角度，焊接位置等等都会影响GMAW半自动焊接过程中飞溅的大小。为降低产品飞溅量，通过样件进行飞溅正交试验，确定焊接飞溅影响因子，实现降低焊接飞溅，减少焊后清理打磨工作量，保证产品质量。具有很大的实际意义。例如可进行DOE试验，确定实际生产中的飞溅主导因素，进行专项的改进提升。
试验挑选生产实际中具有可调整性影响因子：焊机型号、焊接电流、焊接电压、气体流量、气体比例、焊枪前倾角[2]，进行1/4因子试验，共进行16组试验，为提高试验数据准确性，进行一次重复试验。试验设计图1所示
样件采用如图2所示搭接形式样件，样件材质：Q345B，焊丝：ER70S-3，保护气体：复氩混合气体，所有试验样件准备条件相同，试验前经抛丸处理。
样件焊接后统计飞溅数量，进行mintab软件分析，结果如表1所示。
本次Minitab实验表明，本组试验因子中，焊机型号与焊接前倾角对焊接飞溅影响作用较大，在不更换焊接设备的前提下，规范焊接操作，对飞溅降低具有很大意义。试验后期通过产品验证，仅在规范焊工焊接前倾角的情况下，可降低10%清理产品清理工时。
4.板材表面状态对焊接飞溅的影响
为验证不同表面状态是否对焊接飞溅有影响，通过相同工艺参数下不同零件表面状态——浮锈面：钢板来料状态刷水静置24小时处理;原始状态：钢板下料不做处理;抛丸面：进行抛丸除锈&轧制氧化皮，;
焊接完成后，直观观察样件表面飞溅差异：飞溅少且各差异不大;对样件进行射线探伤机宏观腐蚀显示，三种表面状态焊缝内部质量无差异
结束语
混合气体保护焊飞溅的产生受多方面因素影响，各影响因素之间存在交互影响，生产实际中通过各种实验方法，准确找到生产中引起焊接飞溅的主要原因，从而实现降低焊接飞溅，降低生产成本，提升产品质量。
参考文献：
[1]王宗杰 熔焊方法及设备[M] .北京：机械工业出版社，2006
[2]曹玲利 张恒 某重型卡车纵梁轴套焊接飞溅问题研究[J].西安：汽车实用技术，2017
关键词：焊接飞溅 单因子实验 mintab飞溅实验 板材状态实验
1.焊接飞溅的危害
焊接飞溅会降低焊丝的熔敷系数，从而增加焊丝及电能的消耗，降低焊接生产效率，增加焊接成本。飞溅金属粘着到导电嘴端面和喷嘴内壁上，会使送丝不畅和气体保护不良，同时较大直径的飞溅粘到焊缝上，后续焊接如未能完全熔透飞溅，容易造成圆弧状层间未熔，影响焊缝成形质量。此外，飞溅金属粘着焊缝及焊件表面上，需在焊后进行清理，这将增加焊接的辅助工时。焊接过程中飞溅出的金属，还容易烧坏焊工的工作服，甚至烫伤皮肤，恶化劳动条件。清理焊接飞溅，致使工人工作空间尘埃飞扬，飞溅的清理导致尘埃污染，影响环境。在安全规范执行不到位时，焊接飞溅甚至可能引发安全事故。
如何降低焊接飞溅，是各焊接生产企业面临的一个问题。
2焊接飞溅的产生
焊丝在电弧热等热源的作用下，液体溶滴在各种作用合力下过度到母材焊缝，形成熔池。焊接时因受各种作用力的影响，熔化焊丝没有全部过度到焊缝中，其中一部分以金属飞溅物的形式损失。重工行业中目前焊接保护气体大都采用富氩保护，常见碳钢件焊接以碳钢焊丝为主，半自动生产中为实现较快的焊接效率，实际生产中常常使用较大焊接电流（送丝速度），GMAW中常见的溶滴过渡形式有：短路过渡、粗滴过渡和喷射过渡，因富氩混合气体保护焊中，当焊接电流较大时，溶滴过渡可实现喷射过渡，此时焊接过程稳定飞溅少，焊缝成型质量好。但当操作不当、焊接工艺选取不当、焊接电源电弧波动等情况下，焊接飞溅将增多，严重时，混合气体保护焊接飞溅损失或高达20% [1]。
3.常用降低飞濺方法
影响半自动混合气体保护焊焊接飞溅的因素包含：人员的操作、焊接电源的性能、焊接电源极性、焊接母材、母材的表面状态、焊丝的类别（焊丝成分）、焊接模式、工艺参数的匹配、保护气体成分（或流量）、焊接环境等等，生产实际中焊缝的母材及常用于焊接飞溅降低方法有：
3.1引入新型气保焊焊接设备：
弧焊技术的不断提升，新型焊机对焊工操作的经验要求越来越低（如电流电压自动匹配），新型焊机自动调节及焊接电弧维稳能力增强。新型焊接设备一方面通过焊接波形控制的优化，控制焊接过程中溶滴过渡的稳定性，减少焊接飞溅，如OTC Welbee系列低飞溅机型，焊接飞溅显著降低，奥地利伏能士LSC系列焊机，焊机通过周期性焊丝回收，助于短路时溶滴的分离，实现焊接飞溅的降低。对于大型生产企业，焊机的引入，需要较大的成本投入，不适合大范围推广。
3.2使用防飞溅剂或遮蔽件的方法
使用遮蔽件，防止飞溅着落零件上，可用于便于固定遮蔽件的产品中，实际重工行业中并未广泛适用;防飞溅剂可降低焊缝周边飞溅与母材的粘连，从而降低飞溅。此类方法虽然不能从根部上解决飞溅的产生，但能降低产品附着的飞溅、提升产品外观质量、降低飞溅清理打磨的工时与费用方面起到很好的效果。另外，在对飞溅要求较高，单层单道焊缝，防飞溅剂使用较为常见，随着技术进步，不影响焊接和喷涂质量的油性防飞溅剂或能去的飞溅清理的较大提升。
3.3现有条件下优化焊接工艺参数与焊接操作;
焊机型号、焊机电流电压匹配，焊工操作角度，焊接位置等等都会影响GMAW半自动焊接过程中飞溅的大小。为降低产品飞溅量，通过样件进行飞溅正交试验，确定焊接飞溅影响因子，实现降低焊接飞溅，减少焊后清理打磨工作量，保证产品质量。具有很大的实际意义。例如可进行DOE试验，确定实际生产中的飞溅主导因素，进行专项的改进提升。
试验挑选生产实际中具有可调整性影响因子：焊机型号、焊接电流、焊接电压、气体流量、气体比例、焊枪前倾角[2]，进行1/4因子试验，共进行16组试验，为提高试验数据准确性，进行一次重复试验。试验设计图1所示
样件采用如图2所示搭接形式样件，样件材质：Q345B，焊丝：ER70S-3，保护气体：复氩混合气体，所有试验样件准备条件相同，试验前经抛丸处理。
样件焊接后统计飞溅数量，进行mintab软件分析，结果如表1所示。
本次Minitab实验表明，本组试验因子中，焊机型号与焊接前倾角对焊接飞溅影响作用较大，在不更换焊接设备的前提下，规范焊接操作，对飞溅降低具有很大意义。试验后期通过产品验证，仅在规范焊工焊接前倾角的情况下，可降低10%清理产品清理工时。
4.板材表面状态对焊接飞溅的影响
为验证不同表面状态是否对焊接飞溅有影响，通过相同工艺参数下不同零件表面状态——浮锈面：钢板来料状态刷水静置24小时处理;原始状态：钢板下料不做处理;抛丸面：进行抛丸除锈&轧制氧化皮，;
焊接完成后，直观观察样件表面飞溅差异：飞溅少且各差异不大;对样件进行射线探伤机宏观腐蚀显示，三种表面状态焊缝内部质量无差异
结束语
混合气体保护焊飞溅的产生受多方面因素影响，各影响因素之间存在交互影响，生产实际中通过各种实验方法，准确找到生产中引起焊接飞溅的主要原因，从而实现降低焊接飞溅，降低生产成本，提升产品质量。
参考文献：
[1]王宗杰 熔焊方法及设备[M] .北京：机械工业出版社，2006
[2]曹玲利 张恒 某重型卡车纵梁轴套焊接飞溅问题研究[J].西安：汽车实用技术，2017