CO2气体保护焊理论培训讲义Word文档格式.docx

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二、CO2气体保护焊的特点

1、CO2气体保护焊冶金特点

CO2气体在电弧高温（6000℃—8000℃）作用下，发生分解反应，CO2CO+1/2O2反应后的体积比原先增大了1.5倍，气体体积的增大，有力地排除了大气对焊接区的危害。

CO2是一种气体，它不能溶解于钢中，但有可能形成气孔，由于焊接过程中，熔池是沸腾的，所以一般是易产生气孔。

氧是一种氧化性很强的气体，在高温下，可与熔池中的各种元素发生化学反应，它有利有弊。

不利的一方面：

在高温下，O2与铁进行化合反应［Fe］+1/2O2→［FeO］

进入熔池中形成夹渣，又与Mn、Si发生化合反应。

Mn+OMnOSi+2OSiO2一方面对这种有利的元素烧损，并形成夹渣，但许多研究表明，如果采用Mn、Si共同脱氧，且Mn、Si的比例合适时，则可得到FeO—MnO—SiO2氧化性溶渣，其熔点比液态金属低得多，流动性好，可在液体金属凝固前浮出表面，而不会产生夹渣。

（焊条中加入一定的Mn、Si脱氧）

有利的一面：

O2与熔池中的有害杂质如C、S、P发生化合反应。

［C］+［FeO］→［Fe］+CO↑

［S］+［FeO］→［Fe］+SO2↑

2［P］+5［FeO］→5［Fe］+P2O5↑

C、S、P的烧损改善了焊缝金属的抗裂性，使焊缝不易产生裂纹，同时，CO2气体中的水气、焊丝及母材表面吸附的水汽（锈蚀）由于O2的分压增加而受到抑制，而不易分解。

（2H2O

2H2+O2），即使分解，又被氧化成H2O或OH，无法进入熔池。

即使熔池中进入一定的H，但在熔池的沸腾作用也容易跑出，所以CO2气体保护焊对铁锈和水汽的敏感性很低。

以上讲了为什么要用CO2气体做保护气体。

2、CO2焊的三种熔滴过渡形式

1）滴状过渡：

在粗丝焊中，熔滴一般呈较粗大的滴状过渡（5—20次/秒），熔滴直径大于焊丝直径，主要依靠熔滴自重而进入熔池，电弧长，过渡轴向性差、飞溅大，工艺过程不稳定，焊缝成形差，一般很少采用。

2）短路过渡：

在细丝CO2焊中，通过焊丝末端连续频繁地与焊接熔池接触，促使熔滴由电极向熔池过渡的过程，叫短路过渡。

在电弧热的作用下，焊丝末端形成熔滴并逐渐长大，当熔滴与工件短路时，电弧熄灭，电流突然增大，而电流所产生的磁场对熔滴的压缩力也突然增大，强迫熔滴向熔池过渡。

当熔过渡后，电极末端与熔池之间立即断开，电压立即回升，迅速引燃电弧，又产生熔滴，长大、重复上述过程，形成“短路→断弧→引燃”三阶段连续而均匀的焊接。

50—200次/秒

特点：

电弧较短，电弧较稳定，飞溅小，薄板广泛采用。

短路过渡时焊接电流和电压波形

3）潜弧过渡：

电弧电压和焊接电流比短路过渡大，电弧在工件表面以下燃烧而形成潜弧。

焊丝端头不与熔池短路，熔滴细小，轴向性很强的射滴过渡，焊接过程较稳定，适合于中、厚板焊接。

3、CO2气体保护焊的主要缺点是焊接过程中产生金属飞溅，飞溅不但会降低焊丝的熔敷系数，增加焊丝成本，而且飞溅金属会粘着导电嘴端面和喷嘴内壁，引起送丝不畅，使电弧燃烧不稳定，降低气体保护作用，使劳动条件恶化。

飞溅产生原因：

金属内部的CO气体急剧膨胀而产生剧烈爆炸；

短路过渡后电弧重新引燃时产生的对熔池的过大冲击力，使液体金属溅出。

减少飞溅的措施：

1）工艺方面：

采用尽量小的焊丝直径、合适的焊接电流和电压参数匹配、合适的短路电流上升速度以及峰值短路电流。

（短路电流上升速度和峰值短路电流可以通过焊接回路串接的电感来调节）

2）冶金方面：

合适的焊丝、工件表面清理来减少液体金属内部冶金反应生成的CO气体膨胀爆炸而造成的飞溅。

三、工艺参数及对焊接的影响

1、焊接电流和电弧电压

焊接电流和电弧电压的大小以及他们的匹配对焊缝成型及减小飞溅及缺陷都有很大关系。

只有电弧电压与焊接电流匹配得比较好，（电压在18—24V，电流在80—180A），才能获得较稳定的短路过渡。

在一定的焊丝直径与焊接电流下，电压越高（电弧越长）熔滴生产尺寸越大，引起熔滴氧化和飞溅加剧，焊缝成形差。

电弧电压过低，熔滴短路时，金属过桥不易断开，易发生焊丝插入熔池，产生灭弧和顶丝的问题。

所以一定的焊接电流必须匹配一个恰当的电压值。

2、短路电流上升速度和峰值短路电流

短路电流上升速度和峰值短路电流（短路时达到的最大电流值）对飞溅大小焊接过程稳定性有重要的影响。

对于一定的焊丝直径、电流上升速度过快和峰值电流过大，则使熔滴在过渡中因过热爆炸而产生大量的小颗粒金属飞溅，反而则使熔滴不能立即过渡，或过渡后金属桥不易断开，产生大颗粒飞溅，甚至由于焊丝短路而使整段焊丝烧断。

在细丝CO2焊中，由于焊丝熔化速度快，短路过渡周期短频率高，因此需要较大的短路电流上升速度，峰值电流也会较高。

调节电流上升速度和峰值电流可以通过调节电感来实现。

电感大，短路电流上升速度和峰值电流即越小；

电感小，短路电流上升速度和峰值电流即越大。

3、焊丝直径和焊丝伸出长度

在细丝焊一般采用0.5—1.2mm直径焊丝，焊丝细，飞溅颗粒细，焊丝直径＞1.6mm的焊丝一般采用潜弧射滴过渡。

焊丝直径一般在工艺规程中作出规定：

δ≤4d0.5—1.2

　　　　　　　　　　　　　　　　　δ＞4d1—1.6

伸出长度：

细丝由于焊丝细伸出长度对焊丝电阻热不可忽视，伸出长度大，焊丝电阻热使焊丝过热而成段熔断。

同时，焊嘴离工件远，气体保护效果差，飞溅严重，焊接过程不稳定。

过短焊嘴离工件近，飞溅金属容易堵塞焊嘴，焊丝伸出一般为5—15mm范围。

4、气体流量

一般细丝小电流短路过渡气体流量为5—15L/mm；

粗丝潜弧射滴过渡为10—20L/mm；

气体流量小，对焊缝保护不好，飞溅大，焊缝产生缺陷机会多。

在焊接电流大、焊缝伸出长度较大，或在室外作业，气体流量应相应增大。

5、焊接速度

焊接速度直接影响到焊件所得到的线热能率和焊缝截面形状。

焊接速度过快，焊件所得到的线热能少，熔化不充分，焊缝窄而高，成形不好，强度差＜30m/n；

速度慢，焊件容易过烧或烧通，反面漏焊多。

所以焊速应根据实际情况而定，因人的技术素质、焊缝接头形式、材料厚薄、焊接方法（平、立、仰）间隙大小而定。

焊接规范：

焊丝直径、电流、电弧电压、气体流量（主要规范参数）极性、焊接速度、焊丝伸出长度。

6、焊接工艺参数

焊丝直径（毫米）

0.5

0.8

1.0

1.2

1.6

2.0

焊接电流（安）

30—100

60—150

80—180

90—220

120—350

200—500

电弧电压（伏）

18—20

18—22

18—24

18—28

18—32

24—38

焊丝伸出长度（毫米）

6—10

8—12

8—14

14—20

15—30

四、操作技术

1、焊前准备

1）气体连接

CO2气瓶→减压阀→预热器→焊机进气阀→焊机出气阀→CO2焊枪（各接口必须扎好，以免漏气）

2）装焊丝

太紧，增加微电机负荷，损坏机构；

清除焊丝上的油污，将焊丝装入焊丝盘，再将焊丝装进电缆导管内，开动开关，使之伸出枪口。

太松，焊丝打滑，会中断焊接。

注意调整压丝轮的压力

导电嘴选择：

0.5丝选0.8mm导电嘴

0.8丝选1.0mm导电嘴

1.0丝选1.2mm导电嘴

3）输入电源线连接

输入电源接线板在焊机右侧下方，用1.5mm2以上四芯电缆线接好输入电源,并将焊机接地。

4）连接输出电缆

焊枪电缆线接焊机“正极”，工件接“负极”，称之为“反接法”。

一般焊接时都采用“反接法”，但堆焊时用“正接法”。

为什么采用反接法？

这是因为采用正接法时，阴极辉点位于焊丝末端，熔滴受到的冲击压力比反接大，飞溅较为严重，电弧难以稳定，同时，焊丝熔化速度快，焊缝堆积高度增大，而工件溶得小。

此外，正接时焊缝的气孔倾向也比反接时大。

5）接通预热干燥器

在焊机上，有预热干燥器插座。

焊前检查和试动作

a作完焊前准备工作后，再检查一遍是否正确。

b接通电源开关，看电源指示灯是否已亮，用电压表检查预热器是否有电。

c按下焊枪上的送丝按钮，检查是否提前送气、气路是否漏气、送丝是否正常，调节送丝速度旋钮，看看送丝速度调节范围是否合适，松开送丝按钮，看送丝是否停止，按退丝按钮，看退丝是否正常。

d调节电压分档开关，观察空载电压是否正常。

2、试焊

引弧试焊，观察焊机上的电压、电流表，根据焊缝成形情况，调节电压分档开关、送丝速度旋钮，获得最佳焊接电压、电流，然后开始焊接。

3、焊枪运动：

在保持焊嘴离工件一定距离范围内作稳定匀速运动。

CO2气体保护焊时，焊枪的运动（快慢、角度、高低等）在很大程度上影响着焊接过程的稳定性、焊接区的保护完善程度、金属飞溅的强烈强度、焊缝的形状及质量等。

一般0.8mm焊丝，焊嘴离工件5—15mm。

4、焊枪角度：

平焊时，焊枪应作5—15°

的前倾或后倾，其中后倾更能保护熔化金属和改善焊缝成形，如果倾角达到30°

或更大，则损害焊接过程的稳定性，并促使焊缝产生气孔、合金元素烧损，成形不好等缺陷。

5、手式半自动焊接厚1—2mm薄件时，焊枪不作横向摆动，工件立焊的对接和角接最好从上向下焊接。

对焊接厚金属，可以作适当的横向摆动。

五、

由380V—19.5-30V

焊枪构造、电气原理及辅助设备

1、

分级变压

主电路：

由三相降压变压器

硅整流器组（由交流电变成直流电）

可调电抗器组成（调节电流用）

接通焊接

2、控制电路：

由控制变压器、单结晶体管脉冲角触发电路、带中心抽头的可控硅整流电路、控制延时电路等部分组成作用：

实现以下焊接程序控制。

送丝

启动→提前送气→→焊接→焊接电流衰减→停止送丝→切断焊接电源（停止焊接）→滞后停气

3、附属设备

焊枪、电缆、焊丝盘、减压阀、气体预热器、流量计、CO2气瓶等组成。

对CO2气体要求：

CO2气体纯度99.5%以上，O2＜0.1%H2O＜1～2g/m3，CO2气体密度是1.9768g/L,为空气的1.5倍，无色、无味、无毒。

当瓶内气压＜10kgf/cm2应停止使用。

在接管道前，应将阀门打开，放掉含空气较多的CO2气体，为减少CO2气瓶中的水分，应将瓶倒置15—20分钟，然后打开阀门放水，放净水后再将瓶放正接管道，也可以在气路中接一个干燥气和预热器。

4、CO2焊常见的质量缺陷

a焊瘤：

焊接过程中有多余的金属流到加热不足的基本金属上叫焊瘤。

产生原因：

焊接规范不当，焊丝熔化不均匀，焊工操作不当。

b咬边：

沿着焊缝一侧或两侧的基本金属，在焊接过程中被熔去的沟槽叫咬边。

此缺陷减少金属的有效截面和引起应力集中。

电流过大，操作技术不当。

c未焊透：

熔敷金属和基本金属间或相邻的焊道间的局部没有

熔合，叫未焊透。

如焊条或焊丝质量不好，选用功率过低、电弧过长或焊速过快。

未焊透能大大降低焊接头的机械性能，严重程度与裂纹相似。

d气孔

在焊接过程中，液体金属中的气体冷却时未充分选出所致。

按气孔尺寸可分粗大的和针状的，按分布情况可分为单个的、密集的（10个/cm2）、链状（数量三个以上，间距＜3D）D为最大气孔直径。

气孔的危害在于减少工作截面，形成应力集中，降低焊缝强度。

e夹渣：

焊缝金属中夹有熔渣的碎块，称夹渣。

此缺陷比气孔略大，由于熔渣与金属线膨胀系数不同，常常成为裂纹产生的根源。

f裂纹：

裂纹是焊接接头的严重缺陷。

粗大裂纹：

由眼可见显微裂纹：

显微镜才能发现

g缩孔、胡须（焊炸所致）、飞溅等。

六、设备维护保养及安全操作知识

一）常见故障及排除

故障

原因及排除

1、接通电源指示灯不亮

1、控制电路保险丝断或接触不良；

2、指示灯坏或接触不良；

3、电源没有电或电源开关接触不良。

2、焊机空载电压各档均较正常低很多

1、电源熔断一切；

2、接触器一相接触不良。

3、不能启动，接触器不动作

1、送丝按钮接触不良，可重复按几下；

2、延时电路元件损坏，继电器损坏或触点合

不上。

4、送丝电机不转

1、焊枪插头没插好或断线；

2、速度调节旋钮指零；

3、控制箱内元件损坏或接触不良。

5、焊接停止，送丝电机仍转动

1、继电器ZJ1和ZJ2损坏，触点打不开；

2、接触器打不开。

6、不能输送保护气体

1、电源电压过低，气阀吸不动；

2、气阀坏了。

7、焊接过程送丝不均，焊枪抖动，送丝速度范围不合适

1、压丝轮压得太紧，送丝轮磨损太严重；

2、减速机构损坏或安装不当；

3、调整电位器R2，调整速度调节范围。

8、不能引弧

1、焊接电缆损坏或未接好；

2、焊件上有绝缘层需清理；

3、导电嘴磨损需更换。

二）设备保养及安全操作知识

1、焊接前需检查有无有害气体、爆炸性气体和油、漆、汽油等易燃易爆物品。

2、焊机必须妥善接地。

3、焊机在长时间未用之后，再使用时，必须进行焊机的绝缘电阻检查。

4、严禁焊接电路故障性短路，若焊接电缆有破损之处或其他故障，排除后方可使用。

5、CO2气瓶不得靠近热源或暴晒于炎热的阳光下。

6、在通风不良的室内或箱、管道、罐内进行焊接时，应注意通风。

7、在有风的地方施焊时，注意采取防风措施，防止风破坏CO2气体之保护作用。

8、在连续施焊过程中，经半小时左右需清理一下喷嘴，以免熔化金属飞溅颗粒阻塞出气孔。

9、焊枪要轻拿轻放，不得乱扔，更不能放在工件上。

10、定期检修电源控制箱内的继电器是否有接触不良或其它损坏情况。

11、定期检查减速箱、小电机，及时更换轴承润滑油和小电机电刷。

12、焊机长时间不用时，应存放在空气干燥而流通的房间内。

13、随时注意导电嘴的磨损，及时更换。