劳动出版社《高级焊工工艺与技能训练（第二版）》-B01-9270模块二 CO2气体保护焊

1、,任务1 认识CO2气体保护焊及其电源 任务2 平敷焊 任务3 T形接头平角焊 任务4 V形坡口板对接平焊 任务5 V形坡口板对接立焊 任务6 V形坡口板对接横焊 任务7 水平固定管焊 任务8 垂直固定管焊 任务9 V形坡口板对接仰焊,1.了解CO2气体保护焊的基本原理及分类。 2.熟悉CO2气体保护焊的焊接设备及工具。,任务1 认识CO2气体保护焊及其电源,参观焊接生产车间，观察CO2气体保护焊生产过程。,一、气体保护焊概述,1. 气体保护焊的原理 气体保护焊直接依靠从喷嘴中连续送出的气流，在电弧周围形成局部的气体保护层，使电极端部、熔滴和熔池金属处于保护气罩内，使其与空气隔绝，从而保证焊接过程稳定，并获得质量优良的焊缝。,2. 保护气体的种类和选择 保护气体有惰性气体、还原性气体、氧化性气体和混合气体数种。 惰性气体有氩气和氦气，其中以氩气使用最为普遍。氦气常与氩气混合使用，单独使用较少。 还原性气体有氮气和氢气。氮气可专用于铜及铜合金的焊接。氢气主要用于氢原子焊。另外，氮气、氢气也常和其他气体混合使用。 氧化性气体有二氧化碳。目前，二氧化碳气体主要应用于碳素钢及低合金钢的焊接。

2、混合气体是在一种保护气体中加入一定比例的另外一种气体，可以提高电弧稳定性和改善焊接效果。现在采用混合气体保护的方法也很普遍 。,常用保护气体的选择,常用保护气体的选择,3. 气体保护焊的分类 （1）根据所用的电极材料分类,非熔化极气体保护焊,熔化极气体保护焊,1-电弧 2-喷嘴 3-钨丝 4-焊丝,（2）根据焊接保护气体的种类分类 CO2气体保护焊、氩弧焊、氦弧焊及混合气体保护焊。 （3）根据操作方式分类 手工气体保护焊、半自动气体保护焊和自动气体保护焊。,二、CO2气体保护焊的基本原理及分类,1. CO2气体保护焊的基本原理,焊接电源的两输出端分别接在焊炬10和焊件2上。焊丝盘由送丝机构8带动，盘状焊丝经送丝软管9与导电嘴11不断向电弧区域送给焊丝。同时，CO2气体以一定压力和流量送入焊炬，通过喷嘴4后，形成一股保护气流，使熔池和电弧与空气隔绝。,CO2气体保护焊焊接过程,2. CO2气体保护焊的分类,按所用焊丝直径分为：细丝（ 0.51.2 mm）和粗丝（1.65.0 mm）。 按操作方式分为：CO2半自动焊和CO2自动焊。,三、CO2气体保护焊设备,CO2气体保护焊设备包括半自动

3、焊设备和自动焊设备，目前，常用的是半自动CO2焊设备，其主要由焊接电源1（焊机）、送丝机构2及焊炬3、CO2供气系统4、减压调节阀5等部分组成。,半自动CO2焊设备,1-焊机 2-送丝机构 3-焊炬 4-气瓶 5-减压调节器,气体保护焊机型号的含义,CO2气体保护焊机 a) NBC-200焊机 b) NBC-300焊机,a),b),1. 焊接电源（焊机）,2. 送丝机构及焊炬,（1）送丝机构 由送丝机构、送丝软管、焊丝盘三部分组成。,CO2半自动焊送丝方式 a）推丝式 b）拉丝式 c）推拉式,1-焊丝盘 2-焊丝 3-焊炬 4-焊件 5-送丝滚轮 6-减速器 7-电动机,（2）焊炬 按送丝方式可分为推丝式、拉丝式和推拉式三种。,拉丝式,推丝式,推拉式,3. 焊炬中的易损件,（1）喷嘴（保护嘴） （2）导电嘴 （3）导丝管,喷嘴,导电嘴,4. CO2供气系统,CO2焊的供气系统由气瓶1、预热器2、干燥器3、减压器4、流量计5和电磁气阀6组成由送丝机构、送丝软管、焊丝盘三部分组成。,供气系统示意图,1-CO2气瓶 2-预热器 3-干燥器 4-减压器 5-流量计 6-电磁气阀,供气系统系统的

4、各部件名称及功能,CO2减压流量调节器,5. 控制系统,控制系统的作用是对供气、送丝和供电等系统实现控制。自动焊时，还可控制焊接小车或焊件运转等。,CO2半自动焊控制过程方框图,1熟悉CO2气体保护半自动焊机的使用方法。 2掌握CO2平敷焊的操作技术。,任务2 平敷焊,完成图示的平敷焊训练。,一、CO2气体保护焊的特点,由于CO2气体保护焊采用的是具有氧化性的CO2活性气体做保护气体，因此CO2气体保护焊在冶金反应方面与一般气体保护电弧焊有所不同。,保护气罩 1-焊件 2-被排开的的空气 3-形成气罩的气流 4-焊丝 5-焊炬喷嘴,CO2气体保护焊时，CO2气体从焊炬的喷嘴喷出，在焊接区域形成一个严实的保护气罩。,2Fe+O2 =2 FeO Si+O2 = SiO2 2Mn+O2= 2MnO 2C+O 2= CO2,氧化反应即发生于熔滴过渡过程中，也发生在熔池内，铁、锰、硅氧化生成FeO、MnO、SiO2成为熔渣浮出，使合金元素大量氧化烧损，焊缝金属力学性能降低。,在常温下，CO2气体的化学性能呈中性。在电弧的高温下，CO2气体被分解成一氧化碳和氧。原子状态的氧呈很强的氧化性，与熔池和

5、熔滴的金属发生氧化反应如下：,1.焊丝直径 焊丝直径通常根据焊接厚度、施焊位置等选择，具体见表。,二、CO2气体保护焊的焊接参数,2.焊接电流 焊接电流应根据焊件厚度、焊丝直径、施焊位置及熔滴过渡形式等确定。焊丝直接与焊接电流的关系见表。,焊接电流对焊缝成形的影响,焊接电流对焊缝成形的影响如图所示。,3.电弧电压 为保证焊接过程的稳定性和良好的焊缝成形，电弧电压必须与焊接电流配合适当。短路时电弧电压与焊接电流的关系如图所示。,4.焊接速度 在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压条件下，焊接速度增加，容易产生咬边未熔合等焊接缺陷，而且使气体保护效果变差，还会出现气孔；但焊接速度过慢，生产效率降低，焊接变形增大。一般CO2半自动焊的焊接速度为3060 cm/min。,5.焊丝伸出长度 焊丝伸出长度（也称干伸长）是指从导电嘴到焊丝端部的距离，一般约等于焊丝直径的10倍，且不超过15mm。,焊丝伸出长度对焊缝成形的影响,6.气体流量 气体流量过小则电弧不稳，焊缝表面易被氧化成深褐色，并有密集气孔；气体流量过大，会产生涡流，焊缝表面呈浅褐色，也会出现气孔。CO2气体流量与焊接电流、焊丝伸出长度、焊

6、接速度等均有关系。通常细丝焊接时，气体流量为515 L/min；粗丝焊接时，均为2030L/min。,7.电源极性与回路电感 为了减小飞溅，保持焊接电弧的稳定，一般应选用直流反接。不同焊丝直径对应电感值见表。,8.焊炬倾斜角 当焊炬倾斜角小于10时，不论是前倾还是后倾，对焊接过程及焊缝成形都没有影响。,焊炬倾斜角对焊缝成形的影响,9.装配间隙和坡口尺寸 一般对于12 mm以下的焊件不开坡口也可焊透，对于必须开坡口的焊件，一般坡口角度可由焊条电弧焊的60左右减为3040，钝边可相应增大23 mm，根部间隙可相应减少12 mm。,CO2气体保护焊焊接过程中，电弧燃烧的稳定性和焊缝成形的好坏取决于熔滴过渡形式。 熔滴过渡形式有短路过渡、滴状过渡和潜弧射滴过渡三种。 1.短路过渡 在采用细焊丝小电流，特别是较低电弧电压的情况下，可获得短路过渡。 在生产中多用于薄板及全位置焊缝的焊接。,二、CO2气体保护焊的熔滴过渡,2.滴状过渡 在较粗焊丝（1.6mm）、较大焊接电流和较高电弧电压焊接时，会出现颗粒状熔滴的滴状过渡。在实际生产中不宜采用。,非轴线方向的颗粒过渡,3.潜弧射滴过渡 潜弧射滴过渡是

7、介于上述两种过渡形式之间的过渡形式，此时的焊接电流和电弧电压比短路过渡大，比细颗粒滴状过渡小。 在生产中有时应用于厚板的水平位置焊接。,潜弧射滴过渡示意图,1.焊机 NBC300型CO2气体保护半自动焊机。 2.焊件 300 mm120 mm10 mm的Q235钢板。在钢板长度方向每隔30 mm用粉笔话划一条线，作为焊接时的运丝轨迹线。 3.焊丝 H08Mn2SiA(ER503)，直径为1.0 mm。 4.CO2气瓶 纯度99.5%。,一、焊前准备,以NBC300型CO2气体保护半自动焊机为例，如图所示。,二、焊机外部接线,三、焊接参数,1.焊接开机 1焊接之前焊丝、焊件表面清理不干净；CO2气体纯度不符合要求，焊丝内含锰、硅元素不足，焊炬摆动过大扰乱了气体保护效果等原因均会产生气孔。因此，要做好焊前清理工作，CO2气体做提纯处理，选择合适的焊丝，缩短焊丝伸出长度，平稳、小幅度摆动操作。 2焊丝伸出长度太长，导电嘴磨损，电弧摆动，焊接速度过快或过慢，操作不熟练，焊丝运行不稳等，均会促使焊缝成形受到影响。,四、焊接操作过程,2.直线平覆焊 CO2气体保护焊与焊条电弧焊引弧方法稍有不同，不

8、采用划擦引弧法，主要采用直击引弧法，且引弧时不必抬起焊炬。,引弧前剪去超长焊丝,准备引弧,引弧过程,焊缝连接时接头好坏会直接影响焊缝质量，其接头方法如图所示。,宽焊缝接头方法,窄焊缝接头方法,起始端运丝法对焊缝成形的影响 a）长弧预热起焊的直线焊接 b）长弧预热起焊的摆动焊接 c）短弧起焊的直线焊接,3.摆动平覆焊 摆动平敷焊仍然用左向焊法。横向运丝角度和起始焊的运丝要领与直线焊接相同。,4.结束焊接 1）松开焊炬扳机，焊机停止送丝，电弧熄灭，滞后23s断气，操作结束。 2）关闭气源、预热器开关和控制电源开关，关闭总电源，即拉下刀开关，松开压丝手柄，去除弹簧的压力，最后将焊机整理好。 3）清理焊件，检查焊缝质量。,根据焊炬的运动方向有左向焊法和右向焊法两种。,焊炬的运动方向,五、任务考核,任务3 T形接头平角焊,1.掌握T形接头平角焊正确焊条角度及运条方法。 2.掌握T形接头平角焊的操作。,完成图示的T形接头平角焊训练。,在钢结构的生产中，H形梁和箱形梁的焊接结构是常见的钢结构。在实际生产中，主要采用CO2气体保护焊进行焊接。,焊接梁,一般焊丝与水平板的夹角为4050。 当焊脚尺寸不大

9、于5mm时，才用A方式；否则才用B方式。,一、等厚度平角焊,焊丝与水平板的夹角,焊丝的位置,控制焊炬前倾角为10 25，如图所示。,焊炬前倾角,一般焊件焊丝的倾角应使电弧偏向厚板侧，焊丝与水平板的夹角比等厚度焊件大些，如图所示，尽量使两板受热均衡。,二、不等厚度平角焊,焊丝角度,当焊脚尺寸小于8mm时，可采用单层焊，采用直线运丝法或斜圆圈形摆动法，并以左向焊法进行焊接。焊脚尺寸大于8 mm时，应采用多层焊或多层多道焊。,多层焊焊炬角度和指向位置,一、焊前准备,1.焊机 NBC1 300型CO2气体保护半自动焊机，直流反接。 2.焊件 300 mm150 mm10 mm和300 mm100 mm10 mm的Q235钢板各一块，将其两块组对一组焊件。 3.焊丝 选用H08Mn2SiA (ER506)，1.2 mm。 4.CO2气瓶气体纯度99.5。,二、焊前清理装配及定位焊,1.焊前清理 清理试件装配面和立板两侧20 mm范围内和焊丝表面的油污、锈蚀、水分，直至露出金属光泽，然后用丙酮进行清洗。 2.装配及定位焊 装配完毕应矫正焊件，保证立板与平板间的垂直度，在焊件两端对称进行定位焊，定位焊缝长度为1015 mm。,焊件的定位焊如图所示。,焊脚尺寸,定位焊位置,三、焊接参数,四、焊接操作过程,1.第一层焊道焊接 采用左向焊法，一层一道。焊丝与水平板夹角为3545，焊炬倾角为1020，焊炬角度如图所示。,焊接过程中，如果焊炬对准的位置不正确，引弧电压过低或焊速过慢都会使熔液下淌，造成焊缝的下垂；如果引弧电压过高、焊速过快或焊炬朝向垂直板，致使母材温度过高，则会引起焊缝的咬边，产生焊瘤。,2.第二层焊道（盖面层）焊接 3.结束焊接,T形接头平角焊时斜圆圈形运条法,五、任务考核,任务4 V形坡口板对接平焊,1了解CO2气体相关知识。 2掌握焊丝的相关知识。 3掌握CO2焊的持枪姿势。 4掌握V形坡口板对接平焊的操作。,完成图示的V形坡口板对接平焊训练。,一、 CO2气体 CO2气体常以液态装入气瓶中，气瓶外表涂铝白色，并标有黑色“二氧化碳”的字样 。 常用的CO2气瓶的容量为40 L，

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