不銹鋼由于具有耐腐蝕性強,表面光潔,成型美觀等特性,在經(jīng)濟建設中占有舉足輕重的地位,并且被廣泛應用于汽車、橋梁、航天、及家電設備等行業(yè)。然而,在進行焊接的過程中,由于不銹鋼焊接材料中添加元素(如Mn,Cr等)的因素,產(chǎn)生的不銹鋼焊接煙塵中含有會對人體產(chǎn)生傷害的金屬元素。因此,本文對生產(chǎn)中使用廣泛的ER308L,ER309L,ER316L,ER347L四個牌號的不銹鋼藥芯焊絲在焊接過程中產(chǎn)生的焊接煙塵進行系統(tǒng)研究。這不僅僅符合環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求,同時為工業(yè)生產(chǎn)中程度降低焊接煙塵對焊接操作者的傷害以及采取相應的勞保措施提供強有力的理論依據(jù)。本文通過自主設計和制作焊接煙塵收集裝置。裝置收集焊接煙塵操作簡單、方便,滿足實驗室對不銹鋼焊接煙塵進行定性分析的要求。對收集到的焊接煙塵進行制樣并進行掃描電鏡實驗,發(fā)現(xiàn)不銹鋼焊接煙塵形貌結(jié)構(gòu)特點為:“一次粒子”的形貌普遍呈現(xiàn)規(guī)則的球形,并且外表光滑均勻。這些粒子中的兩個或者幾個在冷卻的過程中會發(fā)生吞并現(xiàn)象,從而形成整體外形還呈球形的大粒子?！岸瘟Ｗ印本哂墟湢?葡萄狀及網(wǎng)狀,或者疏松多孔的團絮狀特征。對不銹鋼焊接煙塵進行粒徑統(tǒng)計并且分析其粒徑分布得出,“一次粒子”的粒徑有10nm和10~2nm兩個不同的尺寸量級分布,ER309L不銹鋼藥芯焊絲在焊接過程中產(chǎn)生的焊接煙塵平均粒徑最小并且存在一定量的10~0nm量級的粒子;焊接煙塵粒徑大小的頻率分布均滿足雙峰分布,并且每個量級分布近似滿足正態(tài)分布。通過光譜采集及標定實驗,得出不銹鋼焊接煙塵中除了O元素外,都含有Fe,Cr,Cu,Mn,Na,K等金屬元素及S,Si,F非金屬元素。某些元素只出現(xiàn)在某一種藥芯焊絲在焊接過程中產(chǎn)生的焊接煙塵中,說明由于不同牌號的不銹鋼藥芯焊絲在焊接過程中會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響,從而添加了不同的物質(zhì)以提高焊接質(zhì)量。Fe,Cr,Mn幾種元素的在焊接煙塵中含量相對較高,尤其是以Fe含量。通過對不同粒徑量級的不銹鋼焊接煙塵的形成機理進行論述,得出10~0nm量級的焊接煙塵均質(zhì)形核后沒有長大或者被氧化即發(fā)生凝固,團聚成焊接煙塵,并且推斷組分為單一元素;10~2nm量級的不銹鋼焊接煙塵的異質(zhì)形核機制使得不銹鋼焊接煙塵的EDS實驗中檢測出Fe元素的原子百分比比某些添加元素的原子百分數(shù)低
