不銹鋼由于具有耐腐蝕性強(qiáng),表面光潔,成型美觀等特性,在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有舉足輕重的地位,并且被廣泛應(yīng)用于汽車、橋梁、航天、及家電設(shè)備等行業(yè)。然而,在進(jìn)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(jìn)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(yīng)的勞保措施提供強(qiáng)有力的理論依據(jù)。本文通過自主設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室對不銹鋼焊接煙塵進(jìn)行定性分析的要求。對收集到的焊接煙塵進(jìn)行制樣并進(jìn)行掃描電鏡實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)不銹鋼焊接煙塵形貌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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。“二次粒子”具有鏈狀,葡萄狀及網(wǎng)狀,或者疏松多孔的團(tuán)絮狀特征。對不銹鋼焊接煙塵進(jìn)行粒徑統(tǒng)計(jì)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(biāo)定實(shí)驗(yàn),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(jī)理進(jìn)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(tuán)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(jī)制使得不銹鋼焊接煙塵的EDS實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)低
