二氧化碳气体保护电弧焊

《二氧化碳气体保护电弧焊》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二氧化碳气体保护电弧焊（14页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第四章 二氧化碳气体保护电弧焊一、教学目的：掌握CO2焊的特点及合用范畴理解CO2焊设备对的结识CO2焊的氧化及脱氧掌握CO2焊气孔飞溅的产生因素及避免措施掌握CO2焊气体及焊丝的选用掌握CO2焊短路过渡细滴过渡的工艺特点掌握CO2焊的操作技术理解CO2焊的其她焊接措施二、教学重点：CO2焊的特点及其操作技术CO2焊的氧化及脱氧CO2焊气孔飞溅的产生因素及避免措施CO2焊的熔滴过渡形式CO2焊的操作技术三、教学难点：CO2焊的氧化及脱氧CO2焊气体及焊丝的选用CO2焊的操作技术四、参照学时数：18学时，其中实训9学时五、重要教学内容：第一节 CO2焊的特点及应用一、CO2焊的实质CO2气体保护

2、电弧焊是运用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊措施。这种措施以CO2气体作为保护介质，使电弧及熔池与周边空气隔离，避免空气中的氧、氮、氢对熔滴和熔池金属有害气体，从而获得优良的机械保护性能。CO2焊接使用焊丝直径的不同，可分为CO2焊（焊丝直径不不小于等于1.6mm）和粗丝CO2焊（焊丝直径不不小于1.6mm）。按操作的方式分类，有可以分为半自动CO2焊和自动CO2焊。二、CO2焊的特点1、长处1）焊接生产率高2）焊接成本低3）焊接变形小4）焊接质量较高5）使用范畴广6）操作简便2、缺陷1）飞溅率较大，并且焊接表面成形较差。金属飞溅是CO2焊中较为突出的问题，这是重要缺陷。2）很难用交流电源进行

3、焊接，焊接设备比较复杂。3）抗风能力差，给室外作业带来一定的困难。4）不能焊接容易氧化的有色金属。三、CO2焊的应用CO2焊重要用于焊接低碳钢及低合金钢等有色金属第二节 CO2焊设备CO2焊所用的设备有半自动CO2焊设备和自动CO2焊设备两类。一、CO2焊设备的构成和作用半自动CO2焊设备由焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、冷却水循环装置及控制系统等几部分构成。（一）焊接电源CO2焊一般采用直流电源且反极性连接。细焊丝CO2焊的熔滴过滤一般为短路过度过程。宜采用等速送丝式焊机配合平外特性电源。采用平外特性电源长处如下：（1）电弧燃烧稳定；（2）焊接参数调节以便；（3）可避免焊丝回烧。粗丝CO

4、2焊的熔滴过滤一般为细滴过滤过程。宜采用变速送丝使焊机，配合下降的外特性电源。（二）送丝系统根据使用焊丝直径的不同，送丝系统可分为等速送丝式和变速送丝式，一般焊丝直径不小于等于3mm时采用变速送丝方式，焊丝直径不不小于等于2.4mm时采用等速送丝式。1、送丝方式半自动气体保护焊机有推丝式，拉丝式，推拉丝式三种基本送丝方式。2、送丝机构3、调速器4、送丝软管（三）焊枪1、焊枪的类型（1）半自动焊枪（2）自动焊枪2、焊枪的喷嘴和导电嘴喷嘴是焊枪上的重要零件，其作用是焊接区域输送保护气体，以避免焊丝端头，电弧和熔池与空气接触。导电嘴孔径的大小对送丝速度和焊丝伸出长度有很大影响。（四）供气系统1、CO

5、2钢瓶2、预热器3、干燥器4、加压器和流量计5、电磁气阀第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料一、合金元素的氧化与脱氧1、合金元素的氧化CO2=CO+O在电弧的高温区域，即电弧空间和接近电弧的焊接熔池中，将发生如下反映：Fe+ CO2=(FeO)+COFe+ O=(FeO)Si+2O=(SiO2)Mn+O=(MnO)C+O=CO在远离电弧的温度较低的熔池后不，合金元素将进一步氧化，其反映方程式如下：2(Fe)+si=2Fe+(SiO2)(FeO)+Mn=Fe+(MnO)(FeO)+C=Fe+CO从上述可见，CO2及其在高温分解出的氧，都具有很强的氧化性.2、氧化反映的成果上述氧化反映会使Fe,S

6、i,Mn和C等合金元素烧损。氧化反映中的反映生成物SiO2 和MnO会结合成硅酸盐。其密度较小，很容易浮出熔池形成熔渣。 FeO一部提成杂质浮于熔池表面；另一部分溶入液态金属中，并一步与熔池及熔滴中的金属元素发生反映。反映生成的CO气体有两种状况：其一是在高温时反映生成的CO气体，由于CO气体体积急剧膨胀，在溢出液态金属过程中，往往会引起熔池或熔滴的爆破，发生金属的溅损与飞溅。其二是在低温反映生成的CO气体，由于液态金属呈现较大的动力粘度和较强的表面张力，产生的CO无法逸出，最后留在焊缝中形成气孔。合金元素烧损、气孔和飞溅是CO2焊中三个重要的问题。3、CO2焊的脱氧在CO2电弧中，溶入液态金

7、属中的FeO是引起气孔、飞溅的重要因素。同步，FeO残留在焊缝金属中将使焊缝金属的含氧量增长而减少力学性能。冶金上一般采用的措施是在焊丝中（或药芯焊丝的药粉中）加入足量的氧亲和力比Fe大的合金元素（脱氧剂），运用这些元素使FeO中的Fe还原，虽然FeO脱氧。脱氧剂在完毕脱氧任务之后，所剩余的量便作为补充合金元素留在焊缝中，起着提高金属力学性能的作用。实践证明，用Si、Mn联合脱氧时其效果最佳。目前，应用最广泛的H08Mn2SiA焊丝。二、CO2焊的气孔及避免1、CO气孔在焊接熔池开始结晶或结晶过程中，熔池中的C和FeO反映生成的气体来不及逸出，而形成CO气孔。此类气孔一般出目前焊缝的根部或近表

8、面的部位，且多呈针尖状。CO气孔产生的重要因素是焊丝中脱氧剂局限性，并且含C量过多。2、氮气孔在电弧高温下，熔池金属对N2有很大的溶解度。但当熔池温度下降时，N2在液态金属中的溶解度便迅速减小，就会析出大量N2，若未能逸出熔池，便生成N2气孔。N2气孔常出目前焊缝近表面的部位，呈蜂窝状分布。氮气孔产生的重要因素是保护气层遭到破坏使大量空气侵入焊接区域。3、氢气孔氢气孔产生的重要因素是，熔池在高温时溶入了大量空气，在结晶过程中又不能充足排出，留在焊缝金属中成为气孔。氢的来源是焊件，焊丝表面的油污剂铁锈，以及CO2气体中所含的水分。CO2气体具有氧化性，可以克制氢气孔的产生，只要焊前对CO2气体进

9、行干燥解决，清除水分，清除焊丝和焊件表面的杂质，产生的氢气孔也许性很小。CO2焊的焊接缺陷及其避免措施见表4-1。表4-1 焊接缺陷的因素及其避免措施9焊接缺陷的种类也许的因素检查项及其避免措施气孔1、 CO2气体流量局限性2、 空气混入CO2中3、 保护气被风吹走4、 喷嘴被飞溅颗粒 赌塞5、 气体纯度不符合规定6、 焊接处较脏7、 喷嘴与母材距离过大8、 焊丝弯曲9、 卷入空气气体流量与否合适（1525 L/min）气瓶中气压与否1000kpa气管有无泄漏处气管接头与否牢固风速不小于2m/s处应采用防风措施清除飞溅（运用飞溅防堵剂或机械清除）使用合格的CO2气不要粘附油、锈、水、脏物和油漆

10、一般为1025mm，根据电流和喷咀直径进行调节使电弧在喷咀中心燃烧，应将焊丝校直在坡口内焊接时，由于焊枪倾斜，气体向一种方向流动，空气容易从相反方向卷入环焊缝时气体向一种方向流动，容易卷入空气焊枪应对准环缝的圆心电弧不稳1、 导电嘴内孔尺寸不合适2、 导电嘴摩损3、 焊丝送进不稳4、 网路电压波动5、 导电嘴与母材间距过大6、 焊接电流过低7、 接地不牢8、焊丝种类不合适应使用与焊丝直径相应的导电嘴导电嘴内孔也许变大，导电不良焊丝与否太乱焊丝回旋转与否平稳送丝轮尺寸与否合适加压滚轮压紧力与否太小导向管曲率也许太小，送丝不良一次电压变化不要过大该距离应为焊丝直径的1015倍使用与焊丝直径相适应的

11、电流应可靠连接（由于母材生锈，有油漆及油污使得接触不好）按所需的熔滴过渡状态选用焊丝焊丝与导电嘴粘连1、导电嘴与母材间距太小2、起弧措施不对的3、导电嘴不合适4、焊丝端头有熔球时起弧不好该距离由焊丝直径决定不得在焊丝与母材接触时引弧（应在焊丝与母材保持一定距离时引弧）按焊丝直径选择尺寸适合的导电嘴剪断焊丝端头的熔球或采用带有去球功能的焊机飞溅多1、 焊接规范不合适2、输入电压不平衡3、直流电感抽头不合适4、磁偏吹5、焊丝种类不合适焊接规范与否合适，特别是电弧电压与否过高一次侧有无断相（保险丝等）大电流（200A以上）用线圈多的抽头，小电流用线圈少的抽头变化一下地线位置减少焊接区的空隙设立工艺板

12、按所需的熔滴过渡状态选用焊丝电弧周期性的变动1、送丝不均匀2、导电嘴不合适3、一次输入电压变动大焊丝盘与否圆滑旋转送丝轮与否打滑导向管的磨擦阻力也许太大导电嘴尺寸与否合适导电嘴摩损如何导电嘴与否磨损电源变压器容量够不够附近有无过大负载（电阻点焊机等）咬边1、焊接规范不合适2、焊枪操作不合理电弧电压与否过高，焊速与否过快焊接方向与否合适焊枪角度与否对的焊枪指向位置与否对的改善焊枪摆动措施焊瘤1、焊接规范不合适2、焊枪操作不合理电弧电压与否过低、焊速与否过慢焊丝干伸和与否过大焊枪角度对的否焊枪指向位置对的否改善焊枪摆动措施焊不透1、焊接规范不合适2、焊枪操作不合理3、接头形状不良与否电流太小、电压

13、太高、焊速太低焊丝干伸长与否太大焊枪角度对的否（倾角与否过大）焊枪指向位置对的否坡口角度和根部间隙也许太小接头形状应适合于所用的焊接措施烧穿1、焊接规范不合适2、坡口不良与否电流太大，电压太低坡口角度与否太大钝边与否太小，根部间隙与否太大坡口与否均匀夹渣焊接规范不合适对的选择焊接规范（合适增长电流、焊速）摆动宽度与否太大焊丝干伸长与否太大三、CO2焊的飞溅及避免1、飞溅产生的因素飞溅是CO2焊最重要的缺陷，严重时甚至要影响焊接过程的正常进行。产生飞溅的重要因素如下：1）气体爆炸引起的飞溅2）由电弧斑点压力而引起的飞溅3）短路过渡时由于液态小桥爆断引起的飞溅4）当焊接参数选择不当时，也会引起飞溅

14、2、减少金属飞溅的措施（1）对的选择焊接参数1）焊接电流和电弧电压2）焊丝伸出的长度。一般焊丝身处长度越长，飞溅率越高3）焊枪角度。焊枪垂直时飞溅量最小，倾斜角度越大，飞溅越多，焊枪前倾或后倾最佳不超过20。（2）细滴过渡时在CO2中加入Ar气CO2气体的物理性质决定了电弧的斑点压力较大，这是CO2焊产生飞溅的最重要因素。在CO2 气体中加入Ar气后，变化了纯CO2气体的物理性质。（3）短路过渡时限制金属液桥爆断能量短路过渡CO2焊接时，短路电流的增长速率过快，使液桥金属迅速的加热，导致了热量的汇集，将导致金属液桥爆断而产生飞溅，目前具体的措施有如下几种：1）在焊接回路中串接附加电感2）电流切

15、换发3）电流波形控制法（4）采用低飞溅率焊丝1）超低碳焊丝2）药芯焊丝3）活化解决焊丝四、CO2焊的气体及焊丝（一）CO2气体1、CO2气体的性质CO2气体是无色，无味和无毒的气体。由于CO2由液态变为气态的沸点很低，为78.9，因此工业用CO2都是使用液态的，常温下它自己就气化。2、提高CO2气体纯度的措施目前许多厂家生产的CO2气体纯度不稳定，为保证CO2气体的纯度，可采用如下措施：（1）洗瓶后应当用热空气吹干（2）导置排水（3）正置放气（4）使用干燥器（5）使用时注意瓶中的压力（二）焊丝CO2焊焊丝既是填充金属有是电极，因此焊丝既要保证一定的化学成分和力学性能，有要保证具有良好的导电性和

16、工艺性能。1、对焊丝的规定（1）脱氧剂焊丝必须具有一定数量的脱氧剂，以避免产气愤孔，减小飞溅并提高焊缝金属的力学性能。（2）C、S、P焊丝的含碳量要低，规定(C)0.11%，这对于避免气孔及减小飞溅是很重要的，对于一般焊丝规定硫及磷含量(S,P)0.04%；（3）镀铜为防锈及提高导电性，焊丝表面最佳镀铜。目前国内CO2焊用的重要焊丝品种是H08Mn2Si类型，此类焊丝采用Si,Mn 联合脱氧，具有较好的抗气孔能力。Si和Mn元素也起合金化的作用，使焊缝金属具有较高的力学性能。第四节 CO2焊工艺在CO2焊中，为了获得稳定的焊接过程，熔滴过渡一般有两种形式，即短路过渡和细滴过渡。短路过渡焊接在国

17、内应用最为广泛。一、短路过渡CO2焊工艺1、短路过渡焊接的特点短路过渡时，采用细焊丝，低电压和小电流。2、焊接工艺参数额选择（1）焊丝直径 短路过渡焊接采用细焊丝，一般焊丝直径为0.6到1.6mm。（2）焊接电流 电流大小决定于送丝速度 随着送丝速度的增长，焊接电流也增长，大体成正比关系。（3）电弧电压 短路过渡的电弧电压一般在17到25v 之间。电弧电压的选择与焊丝直径及焊接电流有关 它们之间存在着协调匹配关系。（4）焊接速度 焊接速度快时，会在焊趾部浮现绞肉，甚至浮现驼峰焊道。相反，速度慢时，焊道变宽在焊趾部会浮现满溢。（5）保护气体流量 保护气体流量与焊接电流有关。影响气体保护效果的重要

18、因素是保护气体流量局限性，喷嘴高度过大，喷嘴上附着大量飞溅物和强风。（6）焊丝伸出长度在焊接电流相似时，随着伸出长度增长，焊丝熔化速度也增长。合适的焊丝伸出长度与焊丝直径有关，焊丝伸出长度大概等于直径的10倍左右。（7）电感值 短路过渡焊接时，串接电感的作用重要有两方面：1）调节短路电流增长速度di/dt。2）调节电弧燃烧时间，控制母材熔深。（8）电源极性 CO2焊一般都采用直流反极性。这时电弧稳定，飞溅小，焊缝成形好，并且焊缝熔深大。二、细滴过渡CO2焊工艺1、特点细滴过滤 CO2焊的特点是电弧电压比较高，焊接电流比较大，电弧穿透力强，母材熔深大。2、焊接参数的选择（1）电弧电压与焊接电流

19、为了实现滴状过渡，电弧电压必须选用在3445v范畴内，焊接电流则根据焊丝直径来选择，在一定焊丝直径下，选用较大的焊接电流，就要匹配较高的电弧电压。（2）焊接速度 细滴过滤CO2焊的焊接速度较高 （3）保护气体流量 保护气流量一般比短路过渡的CO2焊提高12倍。三、CO2焊的焊接技术1、焊前准备 （1）坡口形状细焊丝短路过渡的CO2焊重要焊接薄板或中厚板。一般开I形坡口；粗焊丝细滴过滤的CO2焊重要焊接中厚板及厚板，可以开较小的坡口。（2）坡口加工措施与解决 加工坡口的措施重要是机械加工、气割和碳弧气刨等。焊缝附近有污物时，会影响焊接质量。焊前应将坡口周边1020mm范畴内的油污、油漆、铁锈、氧

20、化皮及其她污物清除干净。（3）定位焊 焊接薄板时定位焊逢应当细而短，长度为310mm，间距为3050mm，焊接中薄板时定位焊缝间距较大，达100150mm。2、引弧与收弧（1）引弧工艺 半自动CO2焊时习惯的引弧方式是焊丝端头与焊接处摩擦的过程中按焊枪按钮，一般称为划擦引弧。（2）收弧措施 焊道收尾处往往浮现凹陷，它被称为弧坑。应设法减小弧坑尺寸，目前重要的措施如下：1）采用带有电流衰减装置的焊机时，最佳以短路过渡的方式解决弧坑。2）没有电流衰减装置时，在弧坑未完全凝固的状况下，应在其上进行几次断续焊接。3）使用工艺板，也就是把电弧坑引到工艺板上 焊完之后去掉它。（3）焊道的接头措施 直线焊接

21、时，接头措施是在弧坑稍前处引弧，然后将电弧迅速移到原焊道的弧坑中心，当熔化金属与原焊缝相连后，再返回向焊接方向移动。3、平焊的焊接技术（1）单面焊双面成形技术 从正面焊接，同步获得背面成形的焊道称为单面焊双面成形。1）悬空焊接2）加垫板的焊接（2）对接焊缝的焊接技术 薄板对接焊一般都采用短路过渡；中厚板大都采用细滴过渡，坡口形状可采用I形，Y形，U形和X形。第五节 CO2焊的其她措施一、药芯焊丝CO2焊药芯焊丝是将具有稳弧剂，造渣剂和合金粉等成分的粉末裹在金属外皮里面而构成的。1、药芯焊丝CO2焊的特点（1）长处1）焊接生产率高2）飞溅少，焊缝成形美观3）焊接适应性强4）抗气孔能力强（1）缺陷

22、1）焊丝制造比较复杂，成本高2）焊丝外表容易锈蚀，药粉容易吸潮，使用前需经250300的烘干3）送丝困难，对送丝机构规定高二、CO2点焊CO2点焊是在CO2气体保护下，运用焊丝和焊件间燃烧的高温电弧热量，将搭接接头上板的整个厚度和下板的局部厚度熔化，形成铆钉状的焊点，从而把两块钢板连接起来1、CO2点焊的特点CO2点焊合用于薄板框架构造的焊接，它与电阻点焊相比有如下长处：1）不需要特殊的加压装置，焊接设备简朴，使用以便，灵活；2）对焊件表面质量规定不高；3）对上下板之间的装配精度规定不严格；4）不受焊点距离和板厚的限制，合用性强；5）焊接质量好，焊点强度比电阻电焊高。三、CO2气电立焊气电立焊是厚板立焊时，在接头两侧使用成形器具保持熔池形状，强制焊缝成形的一种电弧焊，一般加CO2气体保护熔池。其长处是可不开坡口焊接厚板，生产率高，成本低。 CO2气体保护焊实训（9学时），详见实训教案