《表2 CO2气体保护焊焊接烟尘中主要化学成分 (质量分数, %) [39]》

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《焊接材料对形成焊接烟尘影响的研究进展》

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不同种类的焊丝在焊接时所产生的烟尘成分都不一样，许芙蓉[38]的研究表明实心焊丝CO2气体保护焊的烟尘中化学成分由Fe，Mn，Si，O四种元素组成，Fe元素占烟尘总量的50%以上。药芯焊丝CO2气体保护焊中烟尘成分比较复杂，除Fe，Mn，Si，O四种元素之外，还有其它金属元素，如Na，Mg，Al，K，Ti等。相关文献显示CO2气体保护焊的焊接烟尘主要是以氧化物的形式存在，各氧化物所占百分比见表2[39]。除此之外，L.Costa[40]和J.I.Achebo等人[37]发现无论是在不锈钢焊接、低合金钢焊接、高合金钢焊接中，还是在铝合金焊接中，都发现焊接烟尘中含有六价铬[41]。C.Brescianini等人[42]和J.H.Dennis等人[43]通过研究发现，在焊接过程中采用MIG、MAG焊接工艺，或者采用氩气保护气体中加入0.03%NO，都会降低烟尘中六价铬的含量。同时，母材对焊接烟尘的成分也有一定的影响，J.F.Gomes等人[21]通过试验发现低碳钢作为母材焊接时烟尘中包括Fe，Si，Mn元素；不锈钢作为母材焊接时，烟尘的主要成分除Fe元素外，还有Cr，Ni等金属元素。而焊接烟尘的成分不仅与焊丝和母材有关，还与保护气体的成分有关，I.Pires等人[18]通过试验发现焊接烟尘中Si元素的含量随保护气体中氧化性气体的增加而增加，这是由于Si元素经过氧化随后汽化；Mn元素和Na元素随CO2的增加而减少，随O2的增加而增加，这是由于增加CO2或减少O2可导致电弧温度降低。J.Matusiak等人[44]在对不锈钢焊接时不同的焊接材料对焊接烟尘影响的研究中认为，保护气体的成分中氧化性气体越多，烟尘中Cr的含量也越多，这是由于当电弧达到高温时，铬以金属蒸气的形式存在，并与氧元素发生反应形成铬元素的氧化物；当保护气体是100%Ar时，烟尘中Ni元素含量最高。综上所述，在降低焊接材料发尘率的同时，减小烟尘重金属含量是开展焊接烟尘成分研究并研制环境友好型焊接材料的重点，其中又以控制焊接过程中六价铬的产生显得尤为重要。随着焊接烟尘定性研究的深入，在已有的研究基础上建立数学模型进行定量分析，可以更深入地揭示焊接发尘的规律。