[精选]二氧化碳气体保护电弧焊-项目二焊条电弧焊.docx

项目五 二氧化碳气体保护电弧焊教学目标：了解二氧化碳气体保护焊的基本原理、工艺特点及应用范围；能合理选用焊丝和控制冶金过程；能合理制定焊接工艺；掌握典型焊接接头半自动二氧化碳气体保护电弧焊操作技术；了解二氧化碳气体保护电弧焊的新技术教学活动设计：1在实训室中进行讲练结合的现场教学；2．利用多媒体课件、仿真等辅助教学；教学重点：条电弧焊的原理、工艺特点制定焊条电弧焊工艺；掌握焊条电弧焊操作技术教学难点：对工艺制定及操作的掌握学习单元一 认知CO2气体保护焊一、CO2焊的实质CO2气体保护电弧焊是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法这种方法以CO2气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害作用，从而获得优良的机械保护性能二、CO2焊的特点1．优点1）焊接生产率高由于焊接电流密度较大，电弧热量利用率较高，以及焊后不需清渣，因此提高了生产率CO2焊的生产率比普通的焊条电弧焊高2~4倍2）焊接成本低CO2气体来源广，价格便宜，而且电能消耗少，故使焊接成本降低通常CO2焊的成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的40％~50％3）焊接变形小由于电弧加热集中，焊件受热面积小，同时CO2气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。

4）焊接品质较高对铁锈敏感性小，焊缝含氢量少，抗裂性能好5）适用范围广可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接6）操作简便焊后不需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接2．缺点1）飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差金属飞溅是CO2焊中较为突出的问题，这是主要缺点2）很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂3）抗风能力差，给室外作业带来一定困难4）不能焊接容易氧化的有色金属CO2焊的缺点可以通过提高技术水准和改进焊接材料、焊接设备加以解决，而其优点却是其他焊接方法所不能比的因此，可以认为CO2焊是一种高效率、低成本的节能焊接方法三、CO2焊的应用CO2焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属对于不锈钢，由于焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能所以只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件此外，CO2焊还可用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等方面目前CO2焊已在汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械等部门得到了广泛的应用学习单元二 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及其在高温分解出的氧，都具有很强的氧化性。

随着温度的提高，氧化性增强氧化反应的程度取决于合金元素在焊接区的浓度和它们对氧的亲和力熔滴和熔池金属中Fe的浓度最大，Fe的氧化比较激烈Si、Mn、C的浓度虽然较低，但它们与氧的亲和力比Fe大，所以也很激烈2．氧化反应的结果反应生成的CO气体有两种情况：其一是在高温时反应生成的CO气体，由于CO气体体积急剧膨胀，在逸出液态金属过程中，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时反应生成的CO气体，由于液态金属呈现较大的粘度和较强的表面张力，产生的CO无法逸出，最终留在焊缝中形成气孔合金元素烧损、气孔和飞溅是CO2焊中三个主要的问题它们都与CO2电弧的氧化性有关，因此必须在冶金上采取脱氧措施予以解决但应指出，气孔、飞溅除和CO2气体的氧化性有关外，还和其它因素有关，这些问题以后还要讨论3．CO2焊的脱氧加入到焊丝中的Si和Mn，在焊接过程中一部分直接被氧化和蒸发，一部分耗于FeO的脱氧，剩余的部分则残剩留在焊缝中，起焊缝金属合金化作用，所以焊丝中加入的Si和Mn，需要有足够的数量但是焊丝中Si、Mn的含量过多也不行Si含量过高会降低焊缝的抗热裂纹能力；Mn含量过高会使焊缝金属的冲击值下降。

此外，Si和Mn之间的比例还必须适当，否则不能很好地结合成硅酸盐浮出熔池，而会有一部分SiO2或者MnO夹杂物残留在焊缝中，使焊缝的塑性和冲击值下降根据试验，焊接低碳钢和低合金钢用的焊丝，一般w（Si）为1%左右经过在电弧中和熔池中烧损和脱氧后，还可在焊缝金属中剩下约0.4%~0.5%焊丝中w (Mn)一般为1％~2％左右二、CO2焊的气孔及防止CO2焊时，由于熔池表面没有熔渣覆盖，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固比较快如果焊接材料或焊接工艺处理不当，可能会出现CO气孔、氮气孔和氩气孔1．CO气孔在焊接熔池开始结晶或结晶过程中，熔池中的C与FeO反应生成的CO气体来不及逸出，而形成 CO气孔这类气孔通常出现在焊缝的根部或近表面的部位，且多呈针尖状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气孔常出现在焊缝近表面的部位，呈蜂窝状分布，严重时还会以细小气孔的形式广泛分布在焊缝金属之中这种细小气孔往往在金相检验中才能被发现，或者在水压试验时被扩大成渗透性缺陷而表露出来3．氢气孔氢气孔产生的主要原因是，熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，留在焊缝金属中成为气孔。

三、CO2焊的飞溅及防止1．飞溅产生的原因飞溅是CO2焊最主要的缺点，严重时甚至要影响焊接过程的正常进行产生飞溅的主要原因如下：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2．减少金属飞溅的措施（1）正确选择焊接参数1）焊接电流与电弧电压2）焊丝伸出长度3）焊枪角度四、CO2焊的气体及焊丝（一）CO2气体1．CO2气体的性质CO2气体是无色又无味和无毒气体在常温下它的密度为1.98kg/m3，约为空气的1．５倍在常温时很稳定，但在高温时发生分解，至5000K时几乎能全部分解气瓶的压力与环境温度有关，当温度为0~20℃时，瓶中压力为4.5~6.8106Pa (40~60大气压），当环境温度在30℃以上时，瓶中压力急剧增加，可达7.4106 Pa（73大气压）以上所以气瓶不得放在火炉、暖气等热源附近，也不得放在烈日下爆晒，以防发生爆炸2．提高CO2气体纯度的措施（1）洗瓶后应该用热空气吹干 因为洗瓶后在钢瓶中往往残留较多的自由状态水2）倒置排水 液态的CO2可溶解质量分数约0.05%的水分，另外还有一部分自由态的水分沉积于钢瓶的底部。

焊接使用前首先应去掉自由态水分可将CO2钢瓶倒立静置1~2h，以便使瓶中自由状态的水沉积到瓶口部位，然后打开阀门放水2~3次，每次放水间隔30min，放水结束后，把钢瓶恢复放正3）正置放气 放水处理后，将气瓶正置2h，打开阀门放气2~3min，放掉一些气瓶上部的气体，因这部分气体通常含有较多的空气和水分，同时带走瓶阀中的空气4）使用干燥器 可在焊接供气的气路中串接过滤式干燥器用以干燥含水较多的CO2气体5）使用时注意瓶中的压力 在（二）焊丝CO2焊焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学成分和力学性能，又要保证具有良好的导电性和工艺性能1．对焊丝的要求（1）脱氧剂 （2）C、S、P 焊丝的含碳量要低（3）镀铜 为防锈及提高导电性，焊丝表面最好镀铜学习单元三 CO2焊工艺在CO2焊中，为了获得稳定的焊接过程，熔滴过渡通常有两种形式，即短路过渡和细滴过渡短路过渡焊接在我国应用最为广泛一、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、低电压和小电流熔滴细小而过渡频率高，电弧非常稳定，飞溅小，焊缝成形美观主要用于焊接薄板及全位置焊接焊接薄板时，生产率高、变形小，焊接操作容易掌握，对焊工技术水准要求不高。

因而短路过渡的CO2焊易于在生产中得到推广应用2．焊接工艺参数的选择主要的焊接工艺参数有：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体流量、焊丝伸出长度及电感值等1）焊丝直径 短路过渡焊接采用细焊丝，常用焊丝直径为0.6~1.6mm，随着焊丝直径的增大，飞溅颗粒相应增大2）焊接电流 焊接电流是重要的焊接参数，是决定焊缝厚度的主要因素电流大小主要决定于送丝速度， （3）电弧电压 短路过渡的电弧电压一般在17~25V之间因为短路过渡只有在较低的弧长情况下才能实现，所以电弧电压是一个非常关键的焊接参数，如果电弧电压选得过高（如大于29V)，则无论其它参数如何选择，都不能得到稳定的短路过渡过程短路过渡时焊接电流均在200A以下，这时电弧电压均在较窄的范围（2~3V）内变动电弧电压与焊接电流的关系可用下式来计算U = 0.04I＋(16士2)(4）焊接速度 焊接速度对焊缝成形、接头的力学性能及气孔等缺陷的产生都有影响在焊接电流和电弧电压一定的情况下，焊接速度加快时，焊缝厚度（S）、宽度（c）和余高(h)均减小，如图3-6所示5）保护气体流量 气体保护焊时，保护效果不好将发生气孔，甚至使焊缝成形变坏。

6）焊丝伸出长度 短路过渡焊接时采用的焊丝都比较细，因此焊丝伸出长度对焊丝熔化速度的影响很大此外，伸出长度太大，电弧不稳，难以操作，同时飞溅较大，焊缝成形恶化，甚至破坏保护而产生气孔相反，焊丝伸出长度过小时，会缩短喷嘴与焊件间的距离，飞溅金属容易堵塞喷嘴同时，还妨碍观察电弧，影响焊工操作二、细滴过渡CO2焊工艺特点1．特点细滴过渡CO2焊的特点是电弧电压比较高，焊接电流比较大此时电弧是持续的，不发生短路熄弧的现象焊丝的熔化金属以细滴形式进行过渡，所以电弧穿透力强，母材熔深大适合于进行中等厚度及大厚度焊件的焊接2．焊接参数选择（1）电弧电压与焊接电流 为了实现滴状过渡，电弧电压必须选取在34~45V范围内焊接电流则根据焊丝直径来选择对应于不同的焊丝直径，实现细滴过渡的焊接电流下限是不同的2）焊接速度 细滴过渡CO2焊的焊接速度较高与同样直径焊丝的埋弧焊相比，焊接速度高0.5~1.0倍常用的焊速为40~60m/h3）保护气体流量 应选用较大的气体流量来保证焊接区的保护效果保护气流量通常比短路过渡的CO2焊提高1~2倍常用的气流量范围为25~50L/min三、CO2焊的焊接技术1．焊前准备CO2焊时，为了获得最好的焊接结果，除选择好焊接设备和焊接工艺参数外，还应做好焊前准备工作。

1）坡口形状 CO2焊时推荐使用的坡口形式见表3-6细焊丝短路过渡的CO2焊主要焊接薄板或中厚板一般开Ｉ形坡口；粗焊丝细滴过渡的CO2焊主要焊接中厚板及厚板，可以开较小的坡口开坡口不仅为了熔透，而且要考虑到焊缝成形的形状及熔合比2）坡口加工方法与清理 加工坡口的方法主要有机械加工、气割和碳弧气刨等3）定位焊 定位焊是为了保证坡口尺寸，防止由于焊接所引起的变形通常CO2焊与焊条电弧焊相比要求更坚固的定位焊缝定位焊缝本身易生成气孔和夹渣，它们是随后进行CO2焊时产生气孔和夹渣的主要原因所以必须认真地焊接定位焊缝焊接薄板时定位焊缝应该细而短，长度为3~l0mm，间距为30~50mm它可以防止变形及焊道不规整焊接中厚板时定位焊缝间距较大，达100~150mm，为增加定位焊的强度，应增大定位焊缝长度，一般为15~50mm若为熔透焊缝时，点固处难以实现反面成形，应从反面进行点固2．引弧与收弧（1）引弧工艺 半自动CO2焊时，喷嘴与焊件间的距离不好控制当焊丝以一定速度冲向焊件表面时，往往。