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第三章第三章 气体保护焊设备气体保护焊设备 本章主要介绍本章主要介绍COCO2 2气体气体 保护焊设备保护焊设备和和钨极氩弧焊钨极氩弧焊 设备设备的组成、特点及工作的组成、特点及工作 原理 第一节第一节 CO2气体保护焊设备气体保护焊设备●CO●CO2 2焊是以焊是以COCO2 2作为保护气体进行焊接的作为保护气体进行焊接的 一种熔化极电弧焊一种熔化极电弧焊●●焊接成本低焊接成本低( (手工电弧焊和埋弧自动焊手工电弧焊和埋弧自动焊 成本的成本的40%40%～～50%50%左右左右) )●●生产率高（比焊条电弧焊高生产率高（比焊条电弧焊高3 3倍左右）倍左右）●●但焊接飞溅较大但焊接飞溅较大 主要用于焊接低碳钢和低合金钢，逐主要用于焊接低碳钢和低合金钢，逐步取代焊条电弧焊的趋势步取代焊条电弧焊的趋势一、一、CO2焊接设备的组成及分类焊接设备的组成及分类（一）设备的组成（一）设备的组成 设备由设备由焊接电源、送丝机、焊枪、焊接电源、送丝机、焊枪、 气路系统、控制系统气路系统、控制系统等部分组成。

等部分组成 按操作方式可分为：按操作方式可分为： 半自动焊机半自动焊机和和自动焊机自动焊机两种1.1.半自动焊接设备半自动焊接设备 由由焊接电源、送丝机、焊枪、气路系统和焊接电源、送丝机、焊枪、气路系统和控制系统控制系统等部分组成等部分组成特点特点：移动焊枪是：移动焊枪是靠手工操作靠手工操作2.2.自动焊设备自动焊设备 由由焊接电源焊接电源和焊接和焊接行走机构行走机构（含焊枪、送（含焊枪、送丝系统和控制系统等）组成丝系统和控制系统等）组成特点：特点：移动焊枪是由焊接小车或相应的移动焊枪是由焊接小车或相应的操作机操作机 自动完成自动完成（二）设备型号及其符号含义（二）设备型号及其符号含义 （（GB／／T10249—1988））CO2焊接设备的基本参数焊接设备的基本参数 （三）设备的分类（三）设备的分类•抽头式抽头式CO2焊机（焊机（普及型普及型））•晶闸管式晶闸管式CO2焊机（焊机（标准型标准型））•逆变式逆变式CO2焊机（焊机（高档型高档型））抽头式抽头式CO2焊机焊机一体式一体式CO2焊机焊机分体式分体式CO2焊机焊机晶闸管式晶闸管式CO2焊机焊机二二 、、 CO2焊接电源焊接电源（一）对电源外特性的要求（一）对电源外特性的要求 电源的外特性主要根据电弧燃烧电源的外特性主要根据电弧燃烧 稳定性和稳定性和电弧自身调节能力电弧自身调节能力来决定。

来决定 CO2焊接电弧静特性，根据焊丝焊接电弧静特性，根据焊丝 直径不同，通常为直径不同，通常为平的或上升平的或上升的特性 CO2焊都是采用焊都是采用等速送丝等速送丝方式应方式应 配合配合平特性焊接电源平特性焊接电源外特性（二）对电源动特性的要求（二）对电源动特性的要求•对对短路过渡短路过渡形式焊接时有动特性的要求形式焊接时有动特性的要求•电源动特性指标主要有：电源动特性指标主要有： 短路电流短路电流增长速度增长速度di／／dt 短路电流短路电流峰值峰值Im•电源动特性主要依靠调节焊接回路中的电源动特性主要依靠调节焊接回路中的 直流电感直流电感（三）对电源调节特性的要求（三）对电源调节特性的要求 1. .CO2焊的负载特性为焊的负载特性为： 当当If＜＜600A时，时，Uf＝＝14+0.05If（（V）） 当当If≥600A时，时， Uf＝＝44（（V））2. .可调参数为：可调参数为： 最大工作电压最大工作电压 Ufmax 最小工作电压最小工作电压 Ufmin 焊接电流的调节焊接电流的调节主要通过改变送丝速度来实现。

主要通过改变送丝速度来实现•最小焊接电流最小焊接电流Ifmin 最小送丝速度最小送丝速度υmin所对应的等熔化速度曲线所对应的等熔化速度曲线的电流•最大焊接电流最大焊接电流Ifmax 最大送丝速度最大送丝速度υmax所对应的等熔化速度曲线所对应的等熔化速度曲线的电流（四）焊接电源的主要部件（四）焊接电源的主要部件1.1.焊接变压器焊接变压器 ●●三相焊接变压器三相焊接变压器 ● ●静特性：静特性： 平的或缓降的静特性平的或缓降的静特性 ● ●负载持续率：负载持续率： 一般为一般为6060％％ ● ●冷却方式：冷却方式： 自冷或风冷自冷或风冷 ● ●接线特点：接线特点：Y Y／／△△2.2.抽头式变压器抽头式变压器+ +三相桥式硅整流器三相桥式硅整流器平特性变压器平特性变压器+ +三相桥式全控整流器三相桥式全控整流器3.3.直流输出电抗器直流输出电抗器1）作用）作用 主要起改善主要起改善动动特性特性，，限制短路电限制短路电流流，其次，其次滤波滤波作用2）结构形式）结构形式 ●闭合铁芯闭合铁芯 ●条形铁芯条形铁芯三、三、 送丝系统送丝系统1.1.对送丝机的要求对送丝机的要求•送丝机是供给焊丝具有沿其轴向运动能力的送丝机是供给焊丝具有沿其轴向运动能力的 机构。

机构•它应保证所需的它应保证所需的送丝速度范围送丝速度范围及规定的及规定的送丝送丝 力力，以保证，以保证送丝均匀送丝均匀、、可靠可靠和和无打滑无打滑现象•送丝速度送丝速度 一般为一般为3～～12M／／min 标准规定标准规定：：电网电压电网电压±10±10％波动时，送丝速度的变化率＜％波动时，送丝速度的变化率＜±5±5％；％；从冷状态工作到热状态时，送丝速度变化率＜从冷状态工作到热状态时，送丝速度变化率＜±5±5％2.2.送丝方式送丝方式3.3.送丝机种类送丝机种类（（1 1）推丝式）推丝式• 它由送丝它由送丝电动机电动机、、减减速箱速箱、、送丝轮送丝轮、、焊丝盘焊丝盘等都安装在机架上等都安装在机架上 主要用于直径为主要用于直径为0.8～～2.0mm的焊丝，它是应用最的焊丝，它是应用最广的一种送丝方式一般推丝距离为广的一种送丝方式一般推丝距离为3~5M特点：特点：电机与送丝总成、电磁阀都电机与送丝总成、电磁阀都显露可见；不带控制程序电显露可见；不带控制程序电路板；外壳防护等级路板；外壳防护等级IP2×；；设计上偏重于实用，轻便，设计上偏重于实用，轻便，操作方便；结构简单、造价操作方便；结构简单、造价偏低。

偏低特点：特点：电机与送丝总成、电磁阀、电机与送丝总成、电磁阀、控制程序电路板全部装在箱控制程序电路板全部装在箱内，起到防尘、防雨的作用内，起到防尘、防雨的作用（外壳防护等级（外壳防护等级IP23）；）；设设计上偏重于安全，体积大而计上偏重于安全，体积大而重；结构复杂，造价偏高重；结构复杂，造价偏高以欧美为主流的以欧美为主流的以中、日、韩为主流的以中、日、韩为主流的以欧美为主流的送丝轮以欧美为主流的送丝轮以中、日、韩为主流的送丝轮以中、日、韩为主流的送丝轮特点：特点：工作电压为工作电压为DC24V、、36V、、42V；；电机转子质量较大，电机转子质量较大，约约500g；；动态响应稍慢，动态响应稍慢，转动惯量较大；灵敏度不转动惯量较大；灵敏度不够高，机电时间常数一般够高，机电时间常数一般在在60ms以上；碳刷寿命相以上；碳刷寿命相对较短；但生产工艺成熟，对较短；但生产工艺成熟，因而得到广泛应用因而得到广泛应用送丝电机送丝电机特点：特点：工作电压为工作电压为DC18.3V、、24V；；电机转子质量较小，约电机转子质量较小，约100g；；动态响应快，转动惯量小；所动态响应快，转动惯量小；所控制的灵敏度高，机电时间常控制的灵敏度高，机电时间常数一般在数一般在50ms左右；碳刷在平左右；碳刷在平面换向，使用寿命相对较长；面换向，使用寿命相对较长；但制造精度要求高，生产工艺但制造精度要求高，生产工艺复杂。

复杂带测速反馈装置的送丝电机带测速反馈装置的送丝电机 采用带测速反馈装置的送丝电机，提高了送丝采用带测速反馈装置的送丝电机，提高了送丝的精确度，焊接电弧更稳定常用于数字化电焊机的精确度，焊接电弧更稳定常用于数字化电焊机的精确控制的精确控制（（2 2）拉丝式）拉丝式•主要用于细焊丝主要用于细焊丝（焊丝直径小于或等于（焊丝直径小于或等于0.8mm））•由于焊丝刚性小，难以推丝，这时由于焊丝刚性小，难以推丝，这时送丝电机与焊送丝电机与焊丝盘均安装在焊枪上丝盘均安装在焊枪上3 3）推拉丝式）推拉丝式 可以增加焊工的工作范围送丝距离可达可以增加焊工的工作范围送丝距离可达15M推拉式送丝机 推拉式送丝机主要针对细丝、软丝，如焊丝直径推拉式送丝机主要针对细丝、软丝，如焊丝直径1.2mm以以下的铝丝而设计的有效地解决了长距离（下的铝丝而设计的有效地解决了长距离（3m以上）送细丝、以上）送细丝、软丝难的问题软丝难的问题 四、焊枪及软管四、焊枪及软管 1.1.焊枪焊枪 焊枪应具有焊枪应具有送气送气、、送丝送丝和和导电导电的功能 （（1 1）对焊枪的要求）对焊枪的要求 ●送丝均匀，导电可靠，气体保送丝均匀，导电可靠，气体保 护良好；护良好； ●结构简单，经久耐用和便于维修；结构简单，经久耐用和便于维修； ●使用性能良好。

使用性能良好（（2 2）焊枪的类型）焊枪的类型●推丝式焊枪推丝式焊枪 （自冷式、水冷式）（自冷式、水冷式） 多用于直径多用于直径1mm以上焊丝的焊接以上焊丝的焊接 可分为可分为半自动半自动焊枪、焊枪、自动自动焊枪两类焊枪两类① ① 半自动焊枪半自动焊枪●拉丝式焊枪拉丝式焊枪 适用于直径适用于直径0.8mm以下的细丝焊接以下的细丝焊接②②自动焊枪自动焊枪（（3 3）焊枪的喷嘴和导电嘴）焊枪的喷嘴和导电嘴①① 喷嘴喷嘴 喷嘴是向焊接区域输送保护气体，以防止喷嘴是向焊接区域输送保护气体，以防止 焊丝端头、电弧和熔池与空气接触按材质分焊丝端头、电弧和熔池与空气接触按材质分 为为陶瓷喷嘴陶瓷喷嘴和和金属喷嘴金属喷嘴金属喷嘴必须与焊枪金属喷嘴必须与焊枪 的导电部分的导电部分绝缘绝缘②② 导电嘴导电嘴 要求导电性能良好、耐磨性好、熔点高要求导电性能良好、耐磨性好、熔点高 一般用纯铜、铬紫铜、钨青铜、锆铜制作一般用纯铜、铬紫铜、钨青铜、锆铜制作 喷嘴和导电嘴都是易损件，需要经常更换，喷嘴和导电嘴都是易损件，需要经常更换， 所以应具有结构简单，制造方便，成本低廉，便所以应具有结构简单，制造方便，成本低廉，便于装拆的特点。

于装拆的特点2.2.送丝软管送丝软管 它担负着从送丝机它担负着从送丝机向焊枪输送焊丝的任务向焊枪输送焊丝的任务•对送丝软管的要求对送丝软管的要求 1）应具有良好的使用）应具有良好的使用 性能；性能； 2）应保证均匀送丝；）应保证均匀送丝； 3）应具有足够的弹性应具有足够的弹性最常用的是一线式软管最常用的是一线式软管 五五、、气路与水冷系统气路与水冷系统 气路系统包括气路系统包括气体钢瓶气体钢瓶、、预热器预热器、、减压器减压器、、干燥器干燥器、、流量计流量计、、电磁气阀电磁气阀和和混合配比器混合配比器等1.1.气路系统气路系统（（1 1）预热器）预热器•焊接过程中钢（气）瓶内的液态焊接过程中钢（气）瓶内的液态CO2不断不断 地气化成地气化成CO2气体这气化过程要吸收大气体这气化过程要吸收大 量的热量量的热量•高压气体高压气体（（50～～65Kg／／mm² ））经减压阀减压经减压阀减压 后，气体体积膨胀也会使气体温度下降后，气体体积膨胀也会使气体温度下降•这引起这引起CO2气体中的水分在气瓶出口处及气体中的水分在气瓶出口处及 减压表中结冰，使气路堵塞。

减压表中结冰，使气路堵塞•在减压之前要将在减压之前要将CO2气体通过预热器进行气体通过预热器进行 加热 预热器结构预热器结构一般采用一般采用3636V V交流供电，功率为交流供电，功率为7575～～100100W W（（2 2）减压器）减压器（（3 3）流量计）流量计减压器减压器—流量计组合式流量计组合式减压器减压器—流量计流量计—预热器组合式预热器组合式（（4 4）电磁气阀）电磁气阀作用：作用：接通或切断保护气体接通或切断保护气体通常用直流通常用直流2424V V或交流或交流3636V V2.2.水冷系统水冷系统 使用水冷式焊枪时，必须有水冷系统，使用水冷式焊枪时，必须有水冷系统， 一般由水箱、水泵、冷却水管及水压开关一般由水箱、水泵、冷却水管及水压开关 组成 水压开关的作用：水压开关的作用： 保证当水压低或冷却水没流进焊枪时，保证当水压低或冷却水没流进焊枪时， 焊接系统不能启动，以达到保护焊枪的目的焊接系统不能启动，以达到保护焊枪的目的 六、控制系统六、控制系统由基本控制系统、程序控制系统组成。

由基本控制系统、程序控制系统组成1.1.基本控制系统基本控制系统 焊接电源输出调节系统、送丝速度调节系统、气焊接电源输出调节系统、送丝速度调节系统、气流量调节系统、焊车行走速度调节系统（自动焊）等流量调节系统、焊车行走速度调节系统（自动焊）等2.2.程序控制系统程序控制系统 1 1）焊接设备的启动和停止）焊接设备的启动和停止 2 2）提前送气和滞后停气（控制电磁气阀））提前送气和滞后停气（控制电磁气阀） 3 3）控制水压开关（水冷式））控制水压开关（水冷式） 4 4）控制引弧（爆断、慢送丝、回抽引弧）和）控制引弧（爆断、慢送丝、回抽引弧）和 （电流衰减、焊丝返烧）息弧（电流衰减、焊丝返烧）息弧 5 5）控制焊车移动（自动焊））控制焊车移动（自动焊）二步程序控制时序图二步程序控制时序图四步控制时序图四步控制时序图七、典型焊机电路七、典型焊机电路NBC—250NBC—250焊机的电气原理图焊机的电气原理图NBC—350NBC—350焊机的电气原理图焊机的电气原理图CO2焊设备安装示意图焊设备安装示意图 第二节第二节 氩弧焊设备氩弧焊设备 氩弧焊是氩弧焊是以氩气作为保护气体的电弧焊以氩气作为保护气体的电弧焊。

特点特点•氩气是一种惰性气体，保护效果好氩气是一种惰性气体，保护效果好•电弧稳定性好电弧稳定性好•焊缝致密，成形美观焊缝致密，成形美观 应用应用•可以焊接所有的金属材料可以焊接所有的金属材料•主要用于焊接铝、镁、钛及其合金，不锈钢、主要用于焊接铝、镁、钛及其合金，不锈钢、 耐热钢、铜合金等高合金钢以及一些稀有金属耐热钢、铜合金等高合金钢以及一些稀有金属•适合于焊接薄板（＜适合于焊接薄板（＜6 6mmmm））和超薄板和超薄板一一、、熔化极氩弧焊（熔化极氩弧焊（MIGMIG焊焊）） 是采用连续送是采用连续送 进的焊丝作为电极，进的焊丝作为电极， 在氩气流的保护下，在氩气流的保护下， 依靠焊丝与工件之间依靠焊丝与工件之间 产生的电弧熔化工件产生的电弧熔化工件 及焊丝进行焊接及焊丝进行焊接半自动焊半自动焊自动焊自动焊二二、、非熔化极氩弧焊非熔化极氩弧焊 又叫又叫钨极氩弧焊钨极氩弧焊（（TIG焊）焊） 是采用高熔点的是采用高熔点的钨棒作为电极，在氩钨棒作为电极，在氩气流的保护下，气流的保护下，依靠依靠不熔化的钨棒与工件不熔化的钨棒与工件之间产生的电弧之间产生的电弧熔化熔化工件及填充焊丝进行工件及填充焊丝进行焊接焊接。

三三、钨极氩弧焊设备、钨极氩弧焊设备1. 组成组成 主要由焊主要由焊 接接电源电源、、焊炬焊炬、、供气供气系统、系统、供水供水系统和焊接系统和焊接控制控制装置装置组成手工焊手工焊自动焊自动焊手工焊、氩弧、脉冲手工焊、氩弧、脉冲多用多用弧焊设备弧焊设备方波交、直流两用方波交、直流两用氩弧焊机氩弧焊机2.2.焊接电源焊接电源 TIG焊可以采用焊可以采用直流直流、、交流交流或或脉冲电源脉冲电源一般具有一般具有陡降特性陡降特性外特性的手工电弧焊电外特性的手工电弧焊电源都可用作氩弧焊电源源都可用作氩弧焊电源按电流种类可分：按电流种类可分： 直流直流TIGTIG焊、交流焊、交流TIGTIG焊、脉冲焊、脉冲TIGTIG焊1））直流电源时：直流电源时： 采用直流采用直流正极性正极性接法2 2）交流电源时）交流电源时① ① 特点特点 ●在交流正半波时在交流正半波时——工件为正，钨极为负，钨极工件为正，钨极为负，钨极 承载电流能力较大，电弧稳定、集中，焊缝得承载电流能力较大，电弧稳定、集中，焊缝得 到足够的熔深。

到足够的熔深 ● ●在交流负半波时在交流负半波时——工件为负，钨极为正，具有工件为负，钨极为正，具有 阴极雾化作用，可以清除熔池及附近区域的氧阴极雾化作用，可以清除熔池及附近区域的氧 化膜 ● ●广泛应用于铝、镁及其合金的焊接生产中广泛应用于铝、镁及其合金的焊接生产中② ② 存在的问题与解决措施存在的问题与解决措施 会造成交流会造成交流正负半波的波形不对称，出现正负半波的波形不对称，出现直流分量直流分量必须解决直流分量、引弧和稳弧问题必须解决直流分量、引弧和稳弧问题 直流分量直流分量产生的原因产生的原因 ★电弧在正极性半周内，钨极熔点和沸点 高，且导热差，直径小，热发射（放电） 容易，呈低阻特性所以电弧电压低， 焊接电流大，燃弧时间长； ★而在负极性半周内，工件熔点和沸点低 ，且尺寸大，散热快，电子发射（放电） 困难，呈高阻特性所以电弧电压高， 焊接电流小，燃弧时间短 ★结果使交变的电流不平衡，产生了直流 分量 其危害：减弱其危害：减弱阴极雾化作用阴极雾化作用；；变压器变压器工作条件恶化。

工作条件恶化消除直流分量的措施消除直流分量的措施3. 引弧及稳弧装置引弧及稳弧装置•接触引弧接触引弧•非接触引弧非接触引弧—高频引弧、高压脉冲引弧高频引弧、高压脉冲引弧1)1)高频振荡器高频振荡器 工作原理：工作原理： 振荡频率振荡频率 2500 ～～3000VCk =0.0025μF ， Lk =0.16μH， ƒ =150～200KHz高频振荡器的联接方式高频振荡器的联接方式并联使用并联使用串联使用串联使用2)2)高压脉冲引弧、稳弧器高压脉冲引弧、稳弧器①①主电路主电路 在反极性开始的一瞬间外加在反极性开始的一瞬间外加20002000～～30003000V V左右的高压脉冲左右的高压脉冲②②触发电路触发电路4. 焊炬焊炬•TIG焊炬用来焊炬用来夹持电夹持电 极极、、导电导电、、输送保护输送保护 气体气体焊炬手把上还焊炬手把上还 装有启动开关装有启动开关•小型焊炬（小型焊炬（100A））采采 用用自冷自冷方式方式•大型焊炬采用大型焊炬采用水冷水冷方式方式钨极直径和端部形状钨极直径和端部形状5.5.供气系统供气系统 供气系统包括供气系统包括 氩气瓶氩气瓶、、减压阀减压阀、、 流量计流量计和和电磁气阀电磁气阀，， 其原理和使用与其原理和使用与COCO2 2 气体保护焊相同。

气体保护焊相同6.6.水冷系统水冷系统 可采用可采用自来水自来水或或循环水循环水7.7.控制系统控制系统1 1）控制电源的通断控制电源的通断2 2）提前供气（）提前供气（1.51.5～～4 4S S），），滞后停气（滞后停气（5 5～～1515S S））3 3））自动控制引弧器、稳弧器的启动和停止自动控制引弧器、稳弧器的启动和停止4 4）焊接结束前电流能自动衰减焊接结束前电流能自动衰减四、典型焊机介绍四、典型焊机介绍氩弧焊设备安装示意图氩弧焊设备安装示意图思考题思考题1.1.COCO2 2焊设备的组成焊设备的组成2.2.COCO2 2焊工艺对焊接电源的要求？焊工艺对焊接电源的要求？3.3.直流输出电抗器的作用是什么？直流输出电抗器的作用是什么？4.4.对送丝机的要求和种类？对送丝机的要求和种类？5.5.TIGTIG焊对电源的要求？焊对电源的要求？6.6.高频振荡器的工作原理及用途？高频振荡器的工作原理及用途？？。