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三、二氧化碳气体保护焊焊接材料

（一）CO2气体

1．CO2气体的性质

纯CO2气体是无色，略带有酸味的气体。

密度为本1.97kg/m3，比空气重。

在常温下把CO2气体加压至5~7Mpa时变为液体。

常温下液态CO2比较轻。

在0℃，0.1Mpa时，1kg的液态CO2可产生509L的CO2气体。

2．瓶装CO2气体

采用40L标准钢瓶，可灌入25kg液态的CO2，约占钢瓶的80%，基余20%的空间充满了CO2气体。

在0℃时保饱各气压为3.63Mpa；

20℃时保饱各气压为5.72Mpa；

30℃时保饱各气压为7.48Mpa，因此，CO2气瓶要防止烈日暴晒或靠近热源，以免发生爆炸。

3．CO2气体纯度对焊接质量的影响

CO2气体纯度对焊缝金属的致密性和塑性有很大影响。

CO2气体中的主要杂质是H2O和N2，其中H2O的危害较大，易产生H气孔，甚至产生冷裂缝。

焊接用CO2气体纯度不应低于99.8%（体积法），其含水量小于0.005%（重量法）。

4．混合气体

一般混合气体是在Ar气（无色、无味、密度为1.78kg/m3）中加入20%左右的CO2气体制成，主要用来焊接重要的低合金钢强度钢。

（二）焊丝

1．实心焊丝

为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝具有一定的力学性能，要求焊丝中含有足够的合金元素，一般采用限制含碳量（0.1%以下），硅锰联合脱氧。

焊丝直径常用的有：

φ0.8mm 

φ0.9mm 

φ1.0mm 

φ1.2mm 

φ1.6mm，焊丝直径允许偏差+0.01，-0.04。

以下介绍几种常用的焊丝。

① 

用于焊接低碳钢低合金钢的焊丝有：

H08MnSiA，H08MnSi，H10MnSi。

② 

用于焊接低合金钢强度钢的焊丝有：

H08Mn2SiA，H10MnSiMo，H10Mn2SiMoA。

③ 

用于焊接贝氏体钢的焊丝有：

H08Cr3Mn2MoA。

④ 

用于焊接抗微气孔焊缝低飞溅的焊丝有：

H0Cr18Ni9，H1Cr18Ni9，H1Cr18Ni9Ti。

⑤ 

用于焊接不锈钢薄板的焊丝有：

H0Cr18Ni9，H1Cr18Ni9，H1Cr18Ni9Ti，H1Cr18Ni9Nb。

2．药芯焊丝

药芯焊丝用薄钢带卷成圆形管，其中填入一家成分的药粉，以拉制而成的焊丝。

采用药芯焊丝焊接，形成气渣联合保护，焊缝成形好，焊接飞溅小。

常用的药芯焊丝有：

YJ502，YJ507，YJ507CuCr，YJ607，YJ707。

四、二氧化碳气体保护焊的保护效果

（一）二氧化碳气体保护焊的保护效果

CO2气体保焊是利用CO2气体作为保护气体的一种电弧焊。

CO2气体本身是一种活性气体，它的保护作用主要是使焊接区与空气隔离，防止空气中的氮气对熔池金属的有害作用，因为一旦焊缝金属被氮化和氧化，设法脱氧是很容易实现的，而要脱氮就很困难。

CO2气保焊在CO2保护下能很好地排除氮气。

在电弧的高温作用下（5000K以上），CO2气体全部分解成CO+O，可使保护气体增加一倍。

同时由于分解吸热的作用，使电弧因受到冷却的作用而产生收缩，弧柱面积缩小，所以保护效果非常好。

（二）二氧化碳气体保护焊的冶金特点

CO2气保焊时，合金元素的烧损，焊缝中的气孔和焊接时的飞溅，这三方面是CO2气保焊的主要问题，而这些问题都与电弧气氛的氧化性有关。

因为只有当电弧温度在5000K以上时，CO2气体才能完全分解，但在一般的CO2气保焊电弧气氛中，往往只有40~60%左右的CO2气体完全分解，所以在电弧气氛中同时存在CO2、CO和O气氛对熔池金属有严重的氧化作用。

1．合金元素的氧化问题

（1） 

合金元素的氧化

CO2气体和O对金属的氧化作用，主要有以下几种形式：

Fe+CO2=FeO+CO

Si+2CO2=SiO2+2CO

Mn+CO2=MnO+CO

Fe+O=FeO

Si+2O=SiO2

Mn+O=MnO

这些氧化反应既发生在熔滴中，也发生于深池中。

氧化反应的程度取决于合金元素的浓度和对氧的亲和力的大小，由于铁的浓度最大，固铁的氧化最强烈，Si、Mn、C的浓度虽然较低但与氧的亲和力比铁大，所以大部分数量被氧化。

以上氧化反应的产物SiO2TMnO结合成为熔点较低的硅酸盐熔渣，浮于熔池上面，使熔池金属受到良好的保护。

反应生成的CO气体，从熔池中逸到气相中，不会引起焊缝气孔，只是使焊缝中的Si、Mn元素烧损。

在CO2气保焊中，与氧亲和力较弱的元素Ni、Cr、Mo其过渡系数最高，烧损最少。

与氧亲和力较大的元素Si和Mn，其过渡系数较低，因为它们当中有相当数量用于脱氧。

而与氧的亲和力最大的元素Al、Ti、Nb的过渡系数更低，烧损比Si、Mn还要多。

反应生成的FeO将继续与C作用产生CO气体，如果此时气体不能析出熔池，则在焊缝中生成CO气孔。

反应生成的CO气体在电弧高温下急剧膨胀，使熔滴爆破而引起金属飞溅，因此必须采取措施，尽量减少铁的氧化。

（2）脱氧措施

由上述合金元素的氧化情况可知，Si、Mn元素的氧化结果能生成硅酸盐熔渣，因此在CO2气保焊中的脱氧措施主要是在焊丝或药芯的药中加Si、Mn作为脱氧剂。

有时加入一些Al、Ti，但是Al加入太多会降低金属的抗热裂纹能力，而Ti极易氧化，不能单独作为脱氧剂。

利用Si、Mn联合脱氧时，对Si、Mn的含量有一家的比例要求。

Si过高也会降低抗热裂纹能力，Mn过高会使焊缝金属的抗冲击值下降，一般控制焊丝含Si量为1%左右，含Mn量为1~2%左右。

2．气孔问题

（1）CO气孔

CO2气保焊时，由于熔池受到CO2气流的冷却，使熔池金属凝固较快，若冶金反应生成的CO气体是发生在熔池快凝固的时候，则很容易生成CO气孔，但是只要焊丝选择合理，产生CO气孔的可能性很小。

（2）N2气孔

当气体保护效果不好时，如气体流量太小；

保护气不纯；

喷嘴被堵塞；

或室外焊接时遇风；

使气体保护受到破坏，大量空气侵入熔池，将引起N2气孔。

（3）H2气孔

在CO2气保焊时产生H2气孔的机率不大，因为CO2气体本身具有一家的氧化性，可以制止氢的有害作用，所以CO2气保焊时对铁锈和水分没有埋弧焊和氩弧焊那样敏感，但是如果焊件表面的油污以及水分太多，则在电弧的高温作用下，将会分解出H2，当其量超不定期CO2气保焊时氧化性对氢的抑制作用时，将仍然产生H2气孔。

为了防止H2气孔的产生，焊丝和焊件表面必须去除油污、水分、铁锈，CO2气体要经过干燥，以减少氢的来源。

3．CO2气保焊的飞溅问题

（1）飞溅产生的原因

由于焊丝和工件中都含有碳，CO2气保焊电弧气氛氧化性强，熔滴中发生FeO+C=Fe+CO↑，熔滴爆炸，产生飞溅。

另一个原因是CO2气保焊细丝（Φ1.6mm以下）焊时，一般采用短路过渡焊接，当电弧短路期间，电弧空间逐渐冷却，当电弧再次引燃时，电流较大，电弧热量突然增大，较冷的气体瞬间产生体积膨胀而引起较大的冲动功，由此引起较大的飞溅。

另外当焊机的动特性不太好时，短路电流的增长速度太慢，使熔滴过渡频率降低，短路时间增长，焊丝伸出部分在电阻热的作用下，会发红软化，形成大颗粒成段断落，爆断，使电弧熄灭，造成焊接过程不稳。

短路电流增长太快时，一发生短路，熔滴立即爆炸，产生大量的飞溅，

（2）减少飞溅的措施

采用活化处理过的焊丝可以细化金属熔滴减少飞溅，改善焊缝的成形。

所谓活化处理就是在焊丝表面涂一层薄的碱土金属或稀土金属的化合物来提高焊丝发射电子的能力，最常用的活化剂是铯（Cs）的盐类如CsCO3，如稍加一些K2CO3，Na2CO3，则效果更显著。

限制焊丝中的含碳量在0.08~0.11%范围内，为此可选用超低碳焊丝，如HO4Mn2SiTiA。

必要时选用药芯焊丝，使熔滴表面有熔渣覆盖，可减少飞溅，使焊缝盛开美观。

在CO2气体中加入少量的Ar气，改善电弧的热特性和氧化性，减少飞溅。

采用直流反接，使焊丝端部的极点压力较小。

⑥ 

选择最佳的焊接规范，焊接电流、焊接电压不要过大或过小。

⑦ 

选择最佳的电感值，CO2气体保护焊时电流的增长速度与电感有关，既：

di/dt=（U0-iR）/L

式中：

U0——电源的空载电压 

I——瞬间电流

R——焊接回路中的电阻 

L——焊接回路中的电感

由此可知电感越大，短路电流的增大速度di/dt越小。

当焊接回路中的电感值在0~0.2毫亨范围内变化时，对短路电流上升速度的影响特别显著。

一般在用细丝CO2气体保护焊时，由于细焊丝的熔化速度比较快，熔滴过渡的周期短，因此需要较快的电流增长速度，电感应该选小些。

相反，粗焊丝的熔化速度较慢，熔滴过渡的周期长，则要求电流增长速度慢些，所以应该选较大的电感值。

⑧ 

在喷咀上涂一层硅油或防堵剂，可以有效的防止喷咀堵塞。

使用焊接飞溅清除剂，喷涂在工件上，可以阻止飞溅物与母材直接接触，飞溅物用钢丝刷轻轻一刷就能把飞溅物清除。

五、二氧化碳气体保护焊熔滴过渡形式

1．短路过渡

细丝CO2气体保护焊（Φ小于1.6mm）焊接过程中，因焊丝端部熔滴个非常大，与熔池接触发生短路，从而使熔滴过渡到熔池形成焊缝。

短路过渡是一个燃弧、短路（息弧）、燃弧的连续循环过程，焊接热源主要由电弧热和电阻热两部分组成。

短路过渡的频率由焊接电流、焊接电压控制，其特征是小电流、低电压、焊缝熔深大，焊接过程中飞溅较大。

短路过渡主要用于细丝CO2气体保护焊，薄板、中厚板的全位置焊接。

2．颗粒状过渡

粗丝CO2气体保护焊（Φ大于1.6mm）焊接过程中，焊丝端部熔滴个较小，一滴一滴，过渡到熔池不发生短路现象，电弧连续燃烧，焊接热源主要是电弧热。

其特征是大电流、高电压、焊接速度快。

颗粒状过渡，主要用于粗CO2气体保护焊，中厚板的水平位置焊接。

3．射流过渡

当粗丝CO2气体保护焊或采用混合气体保护细丝焊，焊接电流大到超过临界电流值，焊接时，焊丝端部呈针状，在电磁收缩力、电弧吹力等作用下，熔滴呈雾状喷入熔池，焊接过程中飞溅很小，焊缝熔深大，成形美观。

射流过渡主要用于中厚板，带衬板或带衬垫的水平位置焊接。

六、二氧化碳气体保护焊短路过渡时焊接规范参数的选择

（一）短路过渡时焊接规范参数

1．电源极性

应采用直流反接焊接，因为直流反接时熔深大，飞溅小，焊缝成形好，电弧稳定，且焊缝金属含氢量最低。

2．气体流量

气体流量直接影响焊接质量，气体流量太大或太小时，都会造成成形差，飞溅大，产生气孔。

一般经验公式是，数量为焊丝直径的十倍，既Φ1.2mm焊丝选择12升/分。

当采用大电流快速焊接，或室外焊接及仰焊时，应适当提高气体流量。

3．焊丝伸出长度

焊丝伸出长度与电流有关，电流越大，焊丝伸出长度太长时，焊丝的电阻热越大，焊丝熔化速度加快，易造成成段焊丝熔断，飞溅严重焊接过程不稳定。

焊丝伸出长度太短时，容易使飞溅物堵住喷嘴，有时飞溅物熔化到熔池中，造成焊缝成形差。

一般经验公式是，伸出长度为焊丝直径的十倍，既Φ1.2mm焊丝选择伸出长度为12mm左右。

4．焊接电流

应根据母材厚度，接头形式以及焊丝直径等，正确选择焊接电流。

短路过渡时，在保证焊透的前提下，尽量选择小电流，因为当电流太大时，易造成熔池翻滚，不仅飞溅大，成形也非常差。

5．焊接电压

焊接电压必须与焊接电流形成良好的配合。

焊接电压过高或过低都会造成飞溅，焊接电压应伴随焊接电流增大而提高，伴随焊接电流减小而降低，最佳的焊接电压一般在1~2伏之间，所以焊接电压应细心调试。

6．焊接速度

焊接速度对焊缝内部与外观的质量都有重要影响。

当焊接速度增加时，将焊缝熔宽，熔深和堆积高度都相应降低。

当焊接速度过快时，会使气体保护的作用受到破坏，易使焊缝产生气孔。

同时焊缝的冷却速度也会相应提高，因而降低了焊缝金属的塑性的韧性，并会使焊缝中间出现一条棱，造成成形不良。

当焊接速度过慢时，熔池变大，焊缝变宽，易因过热造成焊缝金属组织粗大或烧穿。

因此焊接速度应根据焊缝内部与外观的质量选择。

7．喷嘴与工件的角度

无论是自动焊还是半自动焊，当喷嘴与工件垂直时，飞溅都很大，电弧不稳。

其主要原因是运弧时产生空气阻力，使保护气流后偏吹。

为了避免这种情况的出现，可将喷嘴后倾10°

~15°

，既可保证焊缝成形良好，焊接过程稳定。

8．焊法

一般采用左向焊法焊接，焊缝成形好，飞溅小，便于观察熔池，焊接过程稳定。

当采用用右向焊法焊接时，飞溅大，焊缝成形差，焊接过程不稳定。

（二）短路过渡时最佳焊接规范的调整

1．短路过渡时最佳规范的主要特征

焊缝成形好。

焊接过程稳定，飞溅小。

焊接时听到沙、沙的声音。

焊接时看到焊机的电流表、电压表的指针稳定，摆动小。

2．短路过渡时最佳焊接规范的调整步骤

根据工件厚度，焊缝位置，选择焊丝直径，气体流量，焊接电流。

在试板上试焊，根据选择的焊接电流，细心调整焊接电压。

根据试板上焊缝成形情况，适当调整焊接电流，焊接电压，气体流量，达到最佳焊接规范。

在工件上正式焊接过程中，应注意焊接回路，接触电阻引起的电压降低，及时调整焊接电压，确保焊接过程稳定。

七、二氧化碳气体保护焊常见的故障和缺陷

气保焊机有别于其它焊机之处在于它是机、电、气三位一体的设备，在使用中，对于其所发生的问题我们应从此三个因素去理解、分析和解决。

一般地说：

不能焊—电路故障；

不好焊—机械故障；

焊不好—保护气气体不纯或气路问题。

这是经验的写照，而后两者占了问题总数的90%。

1.机械问题（主要表现为送丝不稳、堵丝）

1.1入口嘴、中间嘴、出口嘴是否同心在一条直线上。

如不在一条直线上则易导致送丝阻力加大，造成送丝不稳。

1.2送丝轮是否打滑。

第一次试机应将防锈脂擦除并要定期清理轮槽，注意要用软质的东西去擦除。

判断轮槽是否磨损严重：

一般情况下让焊丝露出槽面的1/3（见图示），否则应换相应丝径的送丝轮。

轮槽必须按焊丝直径安装正确。

d>

1/3d

1.3送丝轮挡圈仅起防止轮圈在送丝过程中脱落或窜动量太大，而不宜旋得太紧。

否则内嵌螺钉容易脱落或松动。

1.4送丝软管（导丝管）由于长时间使用，在导丝管内充满灰尘和铁末，也会造成送丝阻力大，所以应经常清理。

当导丝管用了一段时间，但还比较新时，清洁时可用压缩空气吹干净即可（尼龙管只能用此方法）；

当导丝管用旧了时，要用煤油、汽油、酒精等有机溶剂泡一泡，然后再清理。

更换导丝管时，要依据焊丝直径选择合适软管，并根据枪的实际长度截取软管长度，且一定要清除螺旋钢丝管口处的毛刺，具体方法见说明书。

另外，低速焊时，细丝可用超一档焊丝直径的导丝管，但不允许粗丝采用细丝导丝管，如：

Φ1.2丝可用Φ1.6丝的导丝管，但Φ1.6的焊丝不可用Φ1.2的导丝管。

高速焊时，送丝管应严格按焊丝直径进行匹配。

1.5导电嘴孔眼偏大时，应及时更换，否则会出现因间隙过大导电不良引起焊接过程不稳定或输出电流不够大。

焊接过程中采用防飞溅剂可延长导电嘴寿命，同时在施焊过程中应及时清理焊枪护套内的飞溅。

钢焊丝的导电嘴，其孔径应比焊丝直径大0.1~0.2mm，长度约20~30mm。

对于铝焊丝，要适当增加导电嘴的孔径（比焊丝直径大0.2~0.3mm）及长度，以减少送丝阻力和保证导电可靠，相同丝径焊铝导电嘴的孔径要比焊钢导电嘴的孔径大。

1.6枪的选配，在满足作业半径条件下，主张用标准3m枪。

焊枪电缆在使用时不能出现死弯儿（即不能出现小于φ400mm的盘圈或S型弯儿），尤其是焊枪手柄与电缆相邻处，一定要给以高度重视，要保持送丝顺畅。

1.7压紧力的选择要适当。

一般将压力调节手柄旋紧在刻度2～4即可，不要太紧，以免焊丝变形增加送丝阻力（尤其焊铝、药芯焊时），同时也会加快轮槽的磨损。

1.8送丝盘支撑轴，由于该轴为铝合金，在使用过程中与塑料孔长期磨损，应经常清洁其表面并涂上润滑脂。

1.9焊丝盘旋转方向应为顺时针方向而不能逆时针方向。

2. 

电路问题

2.1航空插头、插座、二次线缆、地线是否连接正确接触良好。

⑴、航空插头正确连接方法：

航空插头插接时，应正确对准插头与插座的定位插槽（宽、窄相对应），然后右旋锁紧，此时插座定位锁紧销恰好进入插头定位锁紧孔，拆卸插头后一定要小心轻放，避免硬损伤。

⑵、航空插头虚接时出现的现象：

a、按枪无任何动作响应（电磁阀、马达工作不响应）

b、 

电源面板正常显示范围：

电压15～48V、电流预设数字刻度30～280），不正常显示：

电压为60～70V，电流预设刻度400左右，具体数值与电网电压有关。

c、电流、电压不可调

⑶、二次线缆正确连接方法

二次线缆快速接头连接方法是对准电源前面板二次输出插座内嵌槽，向前推入并右旋大约90°

即可。

⑷、二次线缆、地线虚接时出现的现象

a、接头处发热严重，甚至粘连。

大电流时焊接，对应的焊接电压超出正常匹配范围。

c、小电流时焊接，焊接过程不稳定。

d、 

干伸长适应能力下降（偏短）

2.2加长线的处理

通常我们可加长到50m/50mm2,当有特殊要求再需加长时，建议加粗线缆截面积，但当线缆加长以后，因为线损加大会导致波控采样与电弧电压之间误差加大，应当适当提高给定电压。

A120-400焊机焊接电缆线长度、截面积与最大输出电流的关系

焊机最大输出为45V

30m

60m

100m

35mm2

400A/34~40V

350A/32V~45V

270A/27V~45V

50mm2

400A/34~39V

400A/34V~45V

320A/30V~45V

A120-500焊机焊接电缆线长度、截面积与最大输出电流的关系

50mm2

500A/39V~45V

400A/34V~44V

350A/31.5V~45V

95mm2

450A/36.5V~45V

2.3引弧问题（保证焊接回路良好的情况下）

老型号电路板我们都是按1.6丝使用设计的,当用Φ1.0、Φ1.2等其它丝时（尤其当长干伸长时），引弧电流总是偏高，现新型号电路板已克服此问题。

3. 

保护气及气路问题（焊缝易氧化，尤其在焊接铝合金时）

3.1 

CO2气体纯度对焊缝金属的致密性和塑性有很大影响。

焊接用CO2气体纯度

不应低于98%（体积法），其含水量小于0.005%（重量法）。

3.2 

保护气体流量是否足够

检查气体流量V=（12～15）L/min,大电流焊接时应适当加大气体流量。

3.3 

气体加热器是否工作

检查加热器工作是否正常。

开机后等待2～3min，用手触摸加热器应有温热的感觉，若不加热会导致加热器结霜，甚至堵塞气流通道或者增加气孔出现的机率。

3.4 

导丝管是否破损，是否漏气

3.5 

分流器是否破损

若破损应更换，否则会影响保护气分配流向而导致保护不好。

3.6 

气管是否破损

3.7 

枪体中各密封圈是否正常

八、气保焊操作常识

影响焊接的因素多种多样，上一章节内容是我们对A120—400/500内在因素的分析和总结，对于其外在因素（主要指使用过程），我们结合实际情况并作了很多工艺试验，归纳如下，以供参考。

1. 

焊接过程稳定性与规范匹配的关系

1.1 

在保证外围系统（送丝、导电）良好的前提下，建议：

I<

200A时，U=（14+0.05I）±

2V

I>

200A（尤其是有加长线）时，电压略配高些

U=（16+0.05I）±

★ 

最佳焊接规范的主要特征：

a. 

b. 

c. 

焊接时听到沙、、、沙的声音。

d. 

最佳焊接规范的调整步骤：

在试板上试焊，根据选择的焊接电流，细心调整焊接电压和电弧推力，最佳的焊接电压一般在1~2V之间。

d.在工件上正式焊接过程中，应注意焊接回路，接触电阻引起的电压降，及时调整（微调）焊接电压，确保焊接过程稳定（针对工件比较大的情况）。

1.2 

规范匹配不良的焊接现象及排除

①当焊丝端头始终有滴状金属小球存在，且过渡频率偏低，此情况说明

焊接电压偏高，加大送丝速度（焊接电流）或降低焊接电压以解决。

②当干伸长偏短时能正常焊接，稍长就出现顶丝问题。

说明焊接电压偏低

，通过降低送丝速度（焊接电流）或升高焊接电压解决。

③要注意面板上旋钮状态：

一般情况下，我们将推力旋钮按标准刻度向右偏2～3格。

电流偏大时,

建议把推力旋钮根据焊接过程的稳定性继续加大些，对于细焊丝Φ0.8、

Φ1.0小电流（Φ0.8I<

80A、Φ1.0I<

100A）,电弧推力可适当调小,

这样做对电弧的柔韧性有好处。

④焊丝直径开关

焊丝直径开关一定要选对，要与所使用焊丝直径相符。

焊缝成型与焊接规范的关系

2.1 

焊接规范、板厚对成型的影响

①一般I=（20～30）δ,若δ>

6mm一般应采用多层或多道、多层焊才能

　保证良好的成型。

②电流偏小，易出现焊缝铺展不开，成堆积状，尤其不开坡口的角焊缝。

③电流太大，易出现焊漏工件的现象。

２．焊接规范选择对焊缝成型及焊缝质量的影响

①　对于开坡口的焊缝，一般打底层采用１００～１２０A／18.0V左右。

这

样既能保证焊道反面成型，也不至于电流太大将工件焊穿。

②　填充层的焊接电流可根据焊接位置选择，范围在150～250A之间。

样既保证了焊接效率也保证了焊道间的熔合良好。

③　盖面层一般将焊接电流适当