CO2保护焊介绍.docx

氧化碳气体保护焊4.1焊接基本原理1气体保护电弧焊的原理气体保护电弧焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊.它直接依靠 从喷嘴中送出的气流，在电弧周围造成局部的气体保护层，使电极端部\熔滴\熔池与空气 隔离开来，从而保证焊接过程的稳定性,并获得高质量的焊缝.气体保护电弧焊分为非熔 化极气电焊和熔化极气电焊两种.2特点1） 采用明弧焊，可见度好，操作方便，由于气体是喷射的，适合全位置焊接,有利于机械化\ 自动化.2） 电弧热量集中，焊件变形小，裂纹倾向不大，适于薄板焊接.3） 利用氩\氦作保护气，焊接活泼性强的金属时焊接质量好.4） 电弧光辐射强，焊接设备较复杂.3气电焊分类非熔化极气电焊氩弧焊氦弧焊氢原子焊混合气体保护焊熔化极所电焊氩弧焊CO2保护焊氦弧焊氮弧焊混合气体保护焊4用途非熔化极所电焊主要用于薄板焊接;熔化极气电焊用于厚2mm以上的薄板及中厚板焊 接.应用最广泛的是氩弧焊和CO保护焊.氦弧焊比氩弧焊熔深大，应用范围也很广，但氦2气价格比较贵.氮弧焊用于磷脱氧铜焊接.不同材料焊接时常用保护气体的选择见下表被焊保护气体混合比（％）化学焊接对焊接质量的影响及适用范围材料性质方法碳钢 及低 合金 钢CO2+O2O2 15-20氧化性熔化极可增加熔深，提咼生产率，焊缝氢量低于纯CO2焊CO2氧化性熔化极效率咼，成本低,短路过渡焊宜焊薄板，颗粒过渡宜焊中 \厚板，不宜焊性能要求咼的低合金钢Ar+9CO2 15-20氧化性熔化极可获得稳定的短路过渡和无飞溅的喷射过渡及脉冲喷 射过渡，焊缝成形比Ar或纯CO2焊更好，可焊接O s>50kg/mm2的细晶结构钢Ar+CO2CO2 10氧化性熔化极适合于镀锌钢板的焊接，焊渣很少Ar+O+CO.2 2O22CO2 5氧化性熔化极可实现喷射过渡及脉冲电弧焊Ar+O+COo2 2O2 6CO2 5氧化性熔化极适于各种板厚的喷射及短路过渡焊接，特别适合于薄 板焊接.能达到很高的速度焊接.间隙达标性好，飞溅少. 可以焊接O s>50kg/mm2的细晶结构钢\造船钢\锅炉钢 及某些高强钢不锈 钢及 咼强 钢Ar惰性钨极一般不用于熔化极，因为熔滴过渡及焊缝成形不如混 合气;而用于钨极氩弧焊Ar+ Oc2O2 1-5氧化性熔化极可进行喷射及脉冲电弧焊，可以改善熔滴过渡，增大熔 油深，减少飞溅，减少或消除气孔Ar+O+COo2 2O2 2CO2 5氧化性熔化极可以改善短路或脉冲焊熔滴过渡，但焊缝可能少量增 碳铝及 铝合 金Ar惰性钨极 熔化极最常应用，可进行喷射过渡及脉冲电弧焊，焊缝质量好， 直流反接;钨极用交流Ar+HeHe <10惰性钨极 熔化极可以提高热输入量，适宜厚铝板焊接Ar+ CO.CO2 1-3氧化性熔化极可简化焊丝及焊件的表面清理，获得无气孔\强度及塑 性较好的焊缝，焊缝外观较平滑Ar+ N2N2 0.2熔化极适宜焊含镁量不大的铝合金，可提高热功率，稳定电弧铜及 铜合 金Ar惰性钨极 熔化极熔化极时可稳定的喷射过渡，焊大于6.5mm板厚应预 热焊接Ar+ N2N2 20熔化极提高热功率,降低工件的预热温度，但飞溅较大钛及 钛合 金Ar惰性钨极 熔化极熔化极焊时适于水平位置喷射过渡电弧焊Ar+HeHe 25惰性钨极 熔化极熔化极时可提高输入热量,改善焊缝金属润湿性，适于 水平位置射流过渡\电弧焊及全位置脉冲短路电弧焊镍基合金Ar惰性钨极 熔化极焊接Ni基合金主要气体，可实现喷射\短路过渡及脉冲 电弧焊Ar+HeHe 15-20惰性钨极 熔化极可提高热输入量及改善熔化特性，同时可消除熔化不 足的缺陷Ar+ H2H2 6还原性钨极提高热功率，焊波美观，焊接时金属流动性比纯Ar\He 焊好，钨极寿命长4.1.2CO2 焊接CO2焊是利用专门输送至熔池周围的CO2气体作为保护介质的一种电弧焊.1CO2焊的特点1）成本比手工电弧焊和埋弧焊低；2） 生产率高，熔深比手工焊大,可减少施焊层数和角焊缝焊脚尺寸；3） 防锈能力强，抗裂性能好；4） 采用细焊丝短路过渡焊接薄板不易烧穿,变形小，容易掌握；5） 采用细焊丝短路过渡，可以进行全位置焊接.co2焊的缺点是大电流焊接时,焊缝表面成形不如埋弧焊和氩弧焊平滑.2分类及应用按焊丝直径分细焊丝CO2保护焊（焊丝直径小于等于1.6mm）适宜于薄板焊接粗焊丝CO2保护焊（焊丝直径大于等于1.6mm）适宜于中厚板焊接按操作方法分CO2保护焊（自动）适宜于长的规则焊缝和环缝CO：保护焊（半自动）适宜于短的不规则焊缝3CO2焊的冶金特点1）合金元素的氧化及脱氧方法CO2在常温下呈中性，在高温时可进行分解,以致电弧具有强烈的氧化性.CO2气在电弧高温下分解为CO+O温度越高，分解越完全，反应进行得越激烈.CO不熔于金属，也不会与金属发生作用;而O 原子则使合金元素迅速氧化，生成FeO\SiO2\MnO\CO生成物FeO能大量熔于熔池中，将导致焊缝产生大量气孔.锰和硅氧化物SiO2\MnO成为 熔渣浮出.由于合金元素大量减少，机械性能降低;另外,碳氧化合生成CO气，还会增加焊 接过程的飞溅，故必须采用有效的脱氧措施.1）气孔的产生与防止产生气孔的原因是熔池金属中存在过量的气体，在熔池凝固过程中没有完全逸出，或者 由于凝固过程中化学反应产生的气体来不及逸出.CO2焊时，可能产生以下三种气孔.（1）CO气孔.产生原因是焊丝脱氧不足，以致大量FeO不能还原而熔于金属熔池中，凝固 时与C发生以反应，生成Fe和CO，CO气体来不及逸出，形成气孔.保证焊丝有足够的 脱氧元素,严格控制焊丝含碳量，即可减少CO气孔.（2） 氮气孔.是由于CO2气流保护不好，或CO2气纯度不高（含有一定量的空气）而造成的. 当氮大量地熔于金属熔池中，焊缝金属结晶凝固时，氮在金属中的熔解度突然降低，来 不及逸出,从而形成气孔.影响co2保护不好的因素有co2气流量太小\焊接速度过快\ 焊接场地有风等.针对具体情况采取有效措施即可防止氮气孔的产生.（3） 氢气孔.其形成过程与氮气孔形成过程相同.氢的来源与焊件\焊丝表面的铁锈\水分及 油污等杂物\CO2气含水分等有关.严格清理焊件\焊丝表面杂物,CO2气体在提纯后使 用，则可有效防止氢气孔的产生.4CO2气体保护焊的熔滴过渡CO2气体保护焊熔滴同熔化极电焊的熔滴过渡形式一样，有短路过渡\颗粒过渡和喷射过 渡等三种形式.1） 短路过渡短路过渡是在采用细丝CO2焊和小电流\低电压焊接时出现.其过程是，在电弧很短\焊丝 未端的熔滴还未形成大滴时，即与熔池接触短路，电弧熄火,依靠电磁收缩力及熔池表面 张力的共同作用而形成熔滴过渡；以后电弧又重新引燃，这种周而复始的周期性的短路- 燃弧交替过程，即称为短路过渡.每秒钟熔滴过渡几十次至一百多次.短路过渡电流小，电 弧稳定，飞溅小,焊缝成形良好，宜用于细丝焊接薄板及全位置焊接.2） 颗粒过渡电弧长度较大，焊丝熔化较快,但电磁收缩力不够大，以致熔滴的体积不断增大，并在熔滴 自身重力作用下向熔池过渡，每秒过渡只有几滴到20多滴，中间伴有短路过渡发生.3） 喷射过渡在颗粒过渡的基础上，再增大焊接电流,使其达到一定值时,熔滴过渡形式就会变为喷射 过渡.一般焊法喷射过渡电弧稳定，几乎没有飞溅,焊缝成形美观.但对co2焊，达到喷射过渡的 焊接电流很大，产生很大的极点压力，形成强烈的喷射熔滴流,冲刷液态金属熔池,致使焊 缝无法成形.因此,CO2焊时难以采用喷射过渡形式.5CO2气体保护焊的飞溅co2焊时，无论是短路过渡还是颗粒过渡均有飞溅产生，颗粒过渡的飞溅损失要求控制在 焊丝熔化量的10%以下;短路过渡控制在2-4%范围内.飞溅会降低生产效率，使熔敷系数下降，并增加焊接材料及电能的损耗，焊接过程中还需 经常清除喷嘴和导电嘴上的飞溅物，焊后还要清除焊件表面的飞溅物，增加了辅助工作 量.大量飞溅还会堵塞喷嘴，从而影响保护效果.产生飞溅的原因一般有以下几种.1） 冶金反应引起的飞溅CO2焊时，由于伴随有大量的CO气体产生,CO在熔池中不断聚合，形成气体压力,冲破熔 池表面张力的约束形成爆破，引起飞溅.2） 极点压力引起的飞溅正极接时（当焊件接正，焊丝接负），正离子飞向焊丝末端,机械冲击力大，造成大颗粒飞溅； 反极接时,电子撞击熔滴，极点压力大大减小，飞溅少，故CO2焊时采用直流反接.3） 熔滴短路引起的飞溅短路过渡或有短路的颗粒过渡时产生飞溅;焊接电源动特性不好产生飞溅更严重.4） 工艺参数选择不当引起的飞溅焊接电流回路电感选得不当会引起飞溅.4.2焊接主要设备co2焊机主要由焊接电源\焊丝送给系统\焊枪\供气系统和控制系统等部分组成.4.3焊接工艺CO2气体保护焊时，由于CO2气体对熔池有一定氧化作用，使金属熔池中的合金元素烧损, 而且容易产生气孔和飞溅.为了防止气孔的产生,补偿合金元素的烧损，减少飞溅,要求焊 丝成分中含有一定数量的脱氧元素如锰\硅等.焊丝中含碳量应小于0.1%.CO2焊时,具体选用哪一种焊丝，应根据焊件金属材料的性质\焊接接头机械性能要求以 及有关质量要求来确定.如焊低碳钢和低合金结构钢,可选用H08MnSiA焊丝.CO2焊用的焊丝的直径通常在0.5-5mm范围内.半自动焊主要用细焊丝，有 0.5\0.8\1.0\1.2mm等几种直径.CO2自动焊除可用细焊丝外，还可采用直径为1.6-5mm的 粗焊丝.焊丝表面有镀铜和不镀铜两种.镀铜的目的是防止焊丝生锈，有利于焊丝的存放 和提高导电性能.4.3.2CO2 气体其用途是在进行co2焊接时，有效地保护电弧和金属熔池区免受空气的侵袭.在焊接过 程中，由于co2气体具有氧化性,产生氢气孔的可能性较小.供焊接用的CO2气体通常以液态形式装入钢瓶中，钢瓶外涂有黑色,并写有黄色字CO2 的标志.容量为40升的气瓶,可灌装26kg的液体，约占气瓶容积的80%.需要了解瓶内CO2 余量时，只有称钢瓶重量的办法来获取.采用瓶装液态co2供气时，为了减少瓶内水分与空气含量，提高co2气体输出纯度，一般 可采取下列措施.首先，鉴于在温度高于-ll°c时，液压CO2比水轻，所以可把灌气后气瓶倒置，静立1-2h，以 便使瓶内处于自然状态的水分沉积于瓶口顶部，然后打开瓶口气阀，放水2-3次即可，每次 放水时间间隔约30min.其次，使用前先打开瓶口气阀，以放掉瓶内上部纯度较低的气体，然后再套接干燥器，以进 一步减少co2气体水分.4.3.3焊接工艺参数进行co2焊时的焊接工艺参数主要包括焊丝直径\焊接电流\焊接速度\电弧电压\焊丝伸 出长度\电源极性\回路电感等.1焊丝直径细焊丝用于焊接薄板.随着板材厚度的增加焊丝直径也需增加.焊丝直径的选择可参考 下表.焊丝直径(mm)熔滴过渡形式焊件厚度(mm)焊缝位置0.5-0.8短路过渡1.0-2.5全位置颗粒过渡2.5-4.0水平位置1.0-1.4短路过渡2.0-8.0全位置颗粒过渡2.0-12。