CO2气体保护焊接中产生气孔和飞溅的因素及防止措施.doc

目 录内容摘要····································································································2一、 焊接气孔··························································································3(一) 气孔的特点····················································································3(二) 气孔的危害····················································································3(三) 气孔的形成····················································································3(四) 产生气孔的因素及防止措施························································4二、 焊接飞溅··························································································5(一) 焊接飞溅的特点与危害································································5(二) CO2气保焊产生飞溅的因素···························································5(三) 减少飞溅的措施············································································6三、 结束语····························································································6四、 致谢································································································7五、 参考文献························································································8内容摘要CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体的融化极气体保护焊方法，简称为CO2焊。

它是20世纪50年代初期发展起来的一种高效率、低成本的焊接技术具有适用范围广、抗腐蚀能力强、便于监控，且适用于大电流焊接等特点采用该技术大大提高了焊接质量和生产效率（比手工焊高36倍），降低了成本和劳动强度，改善了劳动条件，取得了显著效果，为生产施工发挥了巨大作用因此CO2气保焊在推广应用中，创造了良好的经济效益和社会效益尽管CO2气保焊优点确实很多，但其焊接过程存在的飞溅大、易产生气孔等缺点，正因为这些缺点限制了CO2气保护焊的进一步推广应用本文对CO2焊焊接中产生气孔和飞溅的因素进行了阐述，并提出了一些防止产生气孔和飞溅的工艺措施关键词：CO2气体保护焊；气孔；飞溅；产生因素；防止措施CO2气体保护焊接中产生气孔和飞溅的因素及防止措施一、焊接气孔（一）气孔的特点气孔是焊接时熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝金属中所形成的空穴，是CO2气保焊时常见的也是主要的一种焊接缺陷其形状有球形、椭形、旋风形和蠕虫形等在焊缝内部的称内部气孔，露在焊缝表面的称外部气孔气孔的大小不等，有时是单个存在，有时是密集在一起或是沿焊缝连续分布常见的有氢气孔、氮气孔、一氧化碳气孔等二）气孔的危害气孔是体积性缺陷，对焊缝的性能影响很大。

其危害主要是会降低焊缝的致密性，减少焊缝的有效工作截面积，致使焊接接头的承载能力下降因为这些缺陷占据了焊缝金属一定的体积，使焊缝的有效工作截面积减小，因而也就相应降低了焊缝的力学性能，使焊缝的塑性，特别是弯曲性能和冲击韧度降低得更多如果气孔穿透焊缝表面，特别是穿透接触介质的焊缝表面，介质积存在孔穴内，当介质有腐蚀性时，将形成集中腐蚀，孔穴逐渐变深、变大，以至腐蚀穿孔而泄漏从而破坏了焊缝的致密性，严重时会由此而引起整个金属结构的破坏所以，防止焊缝中产生气孔、保证焊缝的焊接质量，是非常值得注意的问题三）气孔的形成焊接过程中，熔池的周围充满着成分复杂的各种气体，这些气体主要来自周围的空气、焊件上的杂质、以及焊接过程中冶金反应所产生的气体等所有这些气体都不断地与金属熔池发生作用一些气体通过化学反应或溶解等形式进入熔池，使熔池的液体金属吸收了相当多的气体如果这些气体排出较快，熔池结晶较慢，就不会形成气孔但是如果气体的产生正处在熔池的结晶过程中，而结晶过程进行较快时，气体来不及排出熔池，就会残留在焊缝中形成气孔CO2气保焊的气孔一般有3种，即CO气孔、H2孔和N2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接近表面的部位，且多呈针尖状C+FeO=Fe+CO↑2.H2气孔电弧区中的氢主要来自CO2气体中的水分以及来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，他们在电弧的高温下都能分解出氢气如果熔池在高温下吸收了大量的氢，那么在它结晶时由于氢的溶解度突然下降，使氢处于过饱和的状态，H2O气＋Fe＝FeO＋H2↑ 反应生成的分子氢不溶于金属，于是在液体金属中形成气泡当气泡外逸速度小于结晶速度时就形成了气孔3.N2气孔CO2气体保护焊时, 电弧区中的N2来自两个方面：一是空气入侵焊接区；二是CO2气体不纯而正常的CO2气体中N2的含量很少，最多不超过1%（按体积），所以由CO2气体不纯而引起氮气孔的可能性不大焊缝中产生氮气孔的主要原因是由于保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致造成保护层失效的原因有：过小的CO2气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大；以及焊接场地有侧向风等工艺方面的原因有电弧电压太高、焊接速度过大等，均可造成气体保护层失效四）产生气孔的因素及防止措施1.保护气体的因素CO2是一种无色无味的气体，在0℃和101.3KPa气压时，密度为1.9768g/cm3，为空气的1.5倍。

在常温下很稳定，但在高温下（5000k左右）几乎能全部分解CO2是活性氧化性气体，其分解时，其产物体积膨胀为1.5倍，这将有利于增强保护效果但另一方面，该反应是吸热反应，对电弧产生强烈的冷却作用，会引起弧柱收缩，使弧柱对熔滴产生较的排斥，加上焊丝端头的熔滴由于受到电弧的排斥作用，使熔滴不规律，影响电弧稳定性，同时也影响CO2气体的保护效果又由于CO、O2的存在，因此在焊接过程中会引起合金元素烧损、产生CO气孔和较强的飞溅另一方面，众所周知，焊接用的CO2是以液态形式存在，而液态的CO2中可溶解质量分数约为 0.05%的水，其余的水则成自由状态沉于瓶底，在使用过程中和CO2一起挥发成水气后便混入CO2气体中同时进入焊接区，从而产生了气孔尤其是当气瓶压力低于1.0MPa时，除溶解于CO2液体中的水分要蒸发外，沉于瓶底的多余水分也要蒸发，从而将大大提高CO2 气体中的含水量，所以为了避免气孔的产生，一方面应尽量不要用完瓶内的气体，至少留有1.0Mpa以上的气体，一是因剩余少量的气体中常富含多种杂质，尤其是水分；二是压力太低很难确保有效的保护作用；另一方面，如果焊缝质量要求较高或者CO2气体中含水份较多时，应在气路中安装干燥器。

2.焊丝种类的因素CO2气保焊焊丝的种类很多，按用途分有高强钢焊丝、低合金焊丝、有色金属焊丝等；按形态分有实芯焊丝、药心焊丝；按加工工艺分有镀铜焊丝、镀锌焊丝等焊丝种类的如此繁多，但真正影响焊缝产生气孔的因素有两个方面：一方面是焊丝本身所含的化学成分的影响焊丝含碳量过高，在焊接过程中会因氧化还原作用剧烈而引起较大的飞溅，并产生气孔所以，焊丝的含碳量要低，通常要求含C＜0.11%另外，选用的焊丝成分应符合标准并含有足够的脱氧元素Si和Mn，因Si、Mn元素与O2的结合能力比Fe大，可以有效抑制CO2对Fe的氧化作用，防止CO气孔的产生另一方面是焊丝生产技术方面的影响目前国内的CO2焊丝大都用镀铜作为保护层，并以化学镀为主化学镀层结合强度低、镀铜层不均匀、易掉铜屑，并且镀铜层易生锈、保存时间短国内焊丝锈蚀主要是基体与镀铜层界面生锈所以，施焊前必须检查焊丝的表面质量，以减少产生气孔的来源另外，采用气－ 渣联合保护的药芯焊丝进行施焊，将使焊接电弧更为稳定，有利于减少飞溅和防止气孔的产生3.焊丝伸出长度的因素CO2气保焊时，焊丝伸出长度增加，焊丝上电阻增加，熔化速度增加快、生产率提高但过大时，会发生焊丝过热，使焊丝成段熔断、造成飞溅，破坏焊接过程的稳定性，并使气体保护效果下降；伸出长度过小时，不但会阻挡焊工的视线，而且喷嘴易堵塞，同样会破坏过程稳定和降低气体保护效果。

所以，焊丝伸出长度要适当，通常焊丝伸出长度以10—12倍焊丝直径为宜，一般都在10—20mm范围内，焊接过程中应尽可能维持焊丝伸出长度不变另外，施焊时在不影响焊工操作视线的情况下，应尽可能采用短弧焊接，一般焊丝与熔池的距离（即电弧的长度）为2—8mm电弧过长，增大了喷嘴与焊件之间的距离，保护效果变差，易产生气孔电弧过短，焊丝与母材易碰撞发生短路，焊接无法正常进行4.气体流量的因素CO2气保焊接时，应有合适的气体流量流量过大，易产生紊流，恶化气体保护效果；流量过小，CO2气体未能有效保护熔池，将使焊缝中产生气孔的倾向加大，尤其是N2孔一般情况下，200A以下薄板焊接时，CO2气体的流量为10—15L/min；200A以上厚板焊接，CO2气体的流量为15—25L/min5.外界气流、湿度的因素CO2气保焊时，由于气体保护层是柔性的，极易受到外界气流因素的扰动而遭破坏，产生气孔，因此焊接场地或通风设施风力不宜太大焊接管道时，应封闭管口，严禁穿堂风另外，CO2气保焊在室外进行操作，当风速超过2m/s时，应有相应的防风措施否则不得施焊再者，焊接电弧1m范围内的相对湿度不得大于90% 6.产生气孔的其它因素（1）焊丝或焊件不干净：虽说CO2气保焊对油、锈等不敏感，但焊前仍须将焊件坡口及其两侧10—20mm范围内的油、锈、毛刺和水份等杂质清除干净，以防止产生气孔。

另外，焊丝应保持金属光泽，若有油、锈等杂质也应该予以清除，必要时，应更换焊丝2）气体纯度较低：焊接用CO2的纯度不得低于99.5%当然，还应该注意控制其含水量同样是纯度大于99.5%的CO2气体，用其中含水量＜0.005%和等于 0.05%的两种CO2体施焊后，用前者的焊缝塑性比用后者好，而且用后者易于出现气孔3）喷嘴或输气管路被堵：CO2气保焊时，喷嘴内壁易被飞溅堵塞，影响气体的正常流通，破坏原有的保护效果，易出现气孔缺陷所以，焊接过程中应及时清理喷嘴，使其能够保持良好的气体保护效果另外，还应注意检查输气管路有无堵塞现象，以免因CO2气体的欠缺而导致气孔的产生二、焊接飞溅（一）焊接飞溅。