放热焊(铝热焊)过程中使用的石墨电极若存在杂质,会直接影响焊接质量,导致导电性下降、焊缝气孔、夹渣甚至电极烧损等问题。杂质来源主要涉及材料本身、生产工艺、储存条件及操作不当等因素。以下是具体分析:
1. 石墨原材料杂质
(1)原料纯度不足
自然石墨或人造石墨含杂质(如灰分、金属氧化物、硫化物等),导致电极导电不均,焊接时局部过热或氧化。
解决方法:选用高纯度石墨(灰分≤0.1%),如等静压石墨或高纯细颗粒石墨。
(2)石墨成型工艺缺陷
压制或焙烧不充分:石墨坯料在高温焙烧(2000℃以上)时,若温度或时间不足,残留的挥发分(如焦油、树脂)会在焊接时形成气孔或碳化不一概的杂质。
解决方法:优化焙烧工艺,确保充分碳化。
2. 加工过程中的污染
(1)机械加工残留
刀具磨损颗粒:加工时硬质合金或金刚石刀具磨损产生的金属碎屑可能嵌入石墨表面。
切削液污染:若采用湿法加工,切削液渗入石墨孔隙,高温焊接时蒸发形成气孔或残留碳化物。
解决方法:采用干式切削或MQL(微量润滑),加工后超声波清洗。
(2)表面处理不当
抛光或去毛刺不彻底:残留石墨粉尘或金属颗粒在焊接时可能混入熔池,形成夹渣。
解决方法:使用软质尼龙刷或超声波清洗,确保表面洁净。
3. 储存与使用过程中的污染
(1)环境湿气与氧化
吸湿:石墨多孔结构易吸收水分,焊接时水蒸气分解产生氢气(H₂),导致焊缝气孔。
氧化:储存不当(如暴露在空气中)会使石墨表面氧化,形成CO/CO₂气体,影响焊接稳定性。
解决方法:密封保存,使用前低温烘干(120~150℃)。
(2)操作污染
手部油脂或灰尘污染:操作时直接用手接触电极,油脂或汗液在高温下碳化,形成杂质。
焊剂残留:若放热焊剂(铝热剂)混入杂质(如氧化铁不纯),可能污染电极。
解决方法:佩戴洁净手套,确保焊剂纯度。
4. 电极使用不当导致的杂质
(1)电弧烧蚀残留
长时间大电流放电:导致电极表面碳化不均匀,形成石墨碳渣或金属沉积物(如铜电极转移)。
解决方法:控制焊接电流,定期修磨电极。
(2)电极与工件接触不良
接触面氧化或污染:导致局部电阻增大,电弧不稳定,产生飞溅物污染焊缝。
解决方法:确保电极与工件接触面清洁、平整。
总结:主要杂质来源与对策
杂质类型
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主要来源
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解决措施
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金属颗粒
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刀具磨损、环境粉尘
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干式加工、超声波清洗
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碳化物/灰分
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石墨原料不纯、焙烧不足
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选用高纯石墨、优化焙烧工艺
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气孔(H₂/CO)
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吸湿、氧化
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密封储存、预热去湿
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油脂/有机物
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操作污染、切削液残留
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戴手套操作、避免湿法加工
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通过严格管控原料、加工、储存及使用环节,可显著减少放热焊石墨电极的杂质问题,提高焊接质量和电极寿命。 http://www.shimodianji88.com/