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co2气体保护焊的操作技术电焊工技师论文大学论文

电焊工技师论文

题目：

CO2气体保护焊的操作技术

CO2气体保护焊的操作技术

一、摘要：

二氧化碳气体保护焊是50年代发展起来的一种新型的焊接技术。

发展自半个世纪来，它已发展成为一种重要的熔焊方法。

广泛应用于汽车工业，工程机械制造业，造船业，机车制造业，电梯制造业，锅炉压力容器制造业，各种金属结构和金属加工机械的生产。

MIG气体保护焊焊接质量好，成本低，操作简便，取代大部分手工电弧焊和埋弧焊，已成定局。

二氧化碳气体保护焊可以装夹在机器手或机器人上通过数据编程很容易实现数控焊接，将成为二十一世纪初的主要焊接方法。

目前二氧化碳气体保护焊，使用的保护气体，分CO2和CO2+Ar两种。

使用的焊丝主要是锰硅合金焊丝，超低碳合金焊丝及药芯焊丝。

焊丝主要规格有：

0.5 0.8 0.9 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 4.0等。

通过对CO2气体保护焊的优缺点的分析，阐述了CO2气体保护焊焊接缺陷产生的原因及防止方法的分析；同时阐述了CO2气体保护焊焊接常用的设备、焊接材料以及焊接电流、电弧电压、气流的调节方法，系统分析焊接的正确操作方法过程、规范操作流程；提高焊接良品率、提升焊缝外观成型度、有效解决经UT探伤内部融合不良的情况。

CO2气体保护焊的正确操作方式同时与焊接电流、电弧电压、焊接结构母材、焊接手法等都有着至关重要的关系。

二、前言

CO2气体保护焊俗称：

二保焊、气保焊，是利用CO2气体作为电弧介质并保护焊接区电弧焊，属于熔化极气体保护焊，因其工作效率高，生产成本低本，熔透性好、焊接变形小等优点故被广泛应用于工业制造。

CO2的焊接技术发展与金属结构制造状况密不可分。

50年代初期，CO2气保焊技术一经开发，就应用于金属结构制造，并伴随着焊接结构设计、制造技术水平的不断提高，逐渐成为金属结构焊接的主要方法。

其高效、优质、自动化的技术特点，具有良好的应用前景和推广普及条件，并且极大地推动了金属结构焊接技术和相关产业的发展，在现代焊接技术发展史上书写出了辉煌的一页。

目前在美国、日本、欧洲等发达国家及地区采用焊接金属结构件比例日趋增大，其中CO2气保焊消耗的焊接金属材料重量约占全部焊接材料总重量的50%～75%。

 经过多年持续努力，我国CO2气保焊技术也得到了迅速有效的推广和发展尤其在金属结构制造业中获得广大制造业企业青睐，在各类大型工程类基础建设等领域，发挥着越来越重要的作用，同时也在为国家发展经济建设、参与“一带一路”建设等方面发挥着重要的作用，而在现今同时也迎来了CO2焊接技术高速发展的契机，在各类焊接领域取得了长足进步。

三、正文

一、O2气体保护焊的优点：

1、 生产率效率高  

CO2气体保护焊的电流密度（焊丝单位面积通过的电流，j=I / S）很大，电弧热量集中，焊丝与熔池的融敷速度较快、容易成型（焊丝在一小时内一安电流能融敷入焊缝的质量数）通过电流、电压的调整，和相适宜的焊丝直径选择可以获得理想的生产进度，其生产效率远大于焊条电弧焊。

2、 成本低  

CO2气体的来源广，有的是酿造厂和化工厂的副产品，价格低廉。

 CO2的能源也消耗也少（电弧热能利用率高实心焊丝基本没有焊渣或焊剂消耗的能量）。

通常CO2气体保护焊的成本仅为焊条电弧焊的4‰～5‰，是目前廉价的焊接方法。

3、焊接变形小  

CO2气体保护焊的的热量集中，加热面积小，并且CO2气体从喷嘴焊向焊件，可以带走一些焊件的热量，从而使焊接热影响区减小，焊接变形明显减小，焊接内应力变小、通过适当的热处理后有的残余内应力甚至可以完全去除，尤其在焊接薄板件上更容易实现对工件的矫平处理，有效降低了生产成本提高了工作效率。

4、抗锈能力强  

CO2气体保护焊的的热量集中，焊接过程中相当于对焊接材料进行了金属的二次冶炼、随着不同类型焊剂的加入会产生不同的焊接效果。

CO2气体保护焊对铁锈和轻度油污水分的敏感性比埋弧焊和氩弧焊低，在焊接低合金钢时，比较不易产生冷裂纹。

   5、 应用范围    

CO2气体保护焊可以焊接碳钢、低合金钢结构、耐热钢，不锈钢及碳钢；可以焊接0.8㎜以上的薄板；可以进行全位置焊接;可以进行全位置焊接；可以用于缺陷修补。

  CO2气体保护焊的应用范围  

     6、可焊金属   

普通碳素钢、低合金碳素钢、结构钢、耐热钢，不锈钢及各类可进行焊接的特种钢等。

7、焊接位置

可根据施工条件对施焊方法进行调节，经合理的选择焊丝直径和焊丝类型可以实现一般位置的水平角焊，V型焊接、立焊、仰焊等全角度焊接，上手容易简单易学 。

有直线焊接、曲线焊缝、点焊、断焊等焊接方法   

7、可焊板厚   

一般认为最薄不应小于0.8㎜，厚度为经坡口处理一般不大于350㎜  焊接形式 、方能获得较好的焊接性能和较好的焊接经济性。

接头有对接接头、T型接头、角接接头、搭接接头等。

二、CO2气体保护焊缺点：

1、飞溅较大、表面成形差 

CO2气体保护焊在焊接参数选择不当时，焊接时飞溅比较大，增加了焊后清理飞溅的工具；如果焊接电流、电弧电压、操作手法不正确时飞溅十分严重，且清渣困难。

但当焊接参数选择合理时，产生的飞溅比采用碱性焊条电弧焊少。

因此，这不能算是大的缺点。

2、弧光强CO2气体保护焊弧光强，容易产生光污染、若保护不当容易灼伤皮肤和眼睛，焊接噪音大等特点，操作时需加强防护。

3、抗风力弱在室外进行CO2气体保护焊作业时，当现场风速每秒达到或超过2.5m时应采取必要的防风措施或停止施焊。

（一般采用围屏或者挡板）。

※气保焊时外风速对焊缝气孔的影响※

 4、灵活性较差CO2气体保护焊的焊枪和送丝软管较重，在小范围内操作不够灵活，特别是在使用水冷焊枪时很不方便。

此外，推丝式焊枪的送丝软管长度有限，一般在3m左右，在焊接一些大型焊件时，受到一定的限制。

5、可焊材料种类窄CO2气体保护焊不能焊接不锈钢及易氧化的非铁碳合金金属（铝、镁合金）。

6、焊机较复杂CO2气体保护焊焊机比弧焊焊机复杂，价格较高，设备维修的技术要求也相对较高。

三、二氧化碳（CO2）气体保护焊的焊接准备

1、焊接设备：

交流弧焊机、整流弧焊机、直流逆变弧焊机等

2、焊接材料：

常用为镀铜实芯焊丝、药芯焊丝两大类型焊丝。

3、焊前准备：

①、焊接电流电、弧电压的调节：

根据焊接位置，焊接接结构母材厚度选择焊接电流。

根据焊接电流选择电弧电压。

计算公式：

（实芯焊丝）a、焊接电流﹥300A时×0.04+20±2=电弧电压b、焊接电流﹤300A时×0.05+16±2=电弧电压

药芯焊丝：

a、焊接电流﹥300A时×0.06+20±2=电弧电压b、焊接电流﹤300A时×0.07+16±2=电弧电压

②、CO2保护气体流量调节：

电流﹥200A时气体流量15-20L，电流﹤200Ａ时气体流量15-25L。

注：

药芯焊丝焊接时，气体流量在25L即可，焊接电流，电弧电压配合参数要求不十分高。

实芯焊丝焊接时焊接电流，电弧电压参数配合必须十分准确，假如焊接电流大，电弧电压小时，焊丝无法融化，将会发出啪啦啪啦的响声，焊丝会整节整节的断裂，使焊缝无法成型。

假如焊接电流小，电弧电压大时，焊接速度慢，焊接飞溅成大颗粒（清渣是十分困难），产生咬边等缺陷。

四、焊接操作：

1、运条

（1）、直线运条法：

焊枪和焊件呈45-75°，焊枪不做摆动沿直线向前或向后移动。

适用范围：

平角焊、立向下焊。

（2）、划半圆运条法：

焊枪和焊件呈45-75°，焊枪作伴圆形运动并向前移动。

适用范围：

平焊、平角焊、

（3）、划圆运条法：

焊枪和焊件呈45-75°，焊枪划圆形运动并向前移动。

适用范围：

同划半圆运条相同。

（4）、锯齿运条法：

焊前和焊件呈60-85°，焊枪划锯齿形状运动并向前移动。

适用范围：

开破口的平焊、立焊、仰焊。

注：

运条方法分向前运条发、向后运条发两大类。

向前运条法适用于大电流、慢焊速的焊接。

向后运条发适用于小电流、高焊速的焊接。

2、焊接过渡方法：

（1）、短路过渡：

焊丝和焊件以短路的形式连接在一起实现过渡。

短路过度焊接时焊接飞溅呈细小颗粒，清渣容易。

（2）、潜弧射流过渡：

熔敷金属以喷射的形式过渡到熔池中去。

潜伏射流过度，焊接时焊接飞溅同短路过度相似。

（3）、熔滴过渡：

熔敷金属以熔滴的形式过渡到熔池中去。

熔滴过度焊接时，焊接飞溅较少但颗粒较大，清渣困难。

五、焊接环境对焊缝成型的影响及防护办法：

1、工作现场风速每秒﹤2m时可不做防护措施，但是焊接方向要与风向相同（顶风焊接，如顺风焊接风“氧气”很容易进入熔池，将熔敷金属氧化。

工作现场风速每秒﹥2m时要做防护措施或停止施焊。

2、工作现场空气相对湿度90%是要停止施焊。

3、工作现场温度低于-10℃时要对母材进行预热（有预热要求的焊件除外）工作温度低于-20℃是要停止施焊。

六、CO2气体保护焊的焊接缺陷产生的原因及防止方法

CO2气体保护焊的焊接缺陷产生的原因及防止方法

缺陷

产生原因

防止方法

1、焊缝金属裂纹

1、焊缝深宽比太大；焊道太窄（特别是角焊缝和底层焊道）

1、增大电弧电压或减小焊接电流，以加宽焊道而减小熔深；减慢行走速度，以加大焊道的横截面。

2、焊缝末端处的弧坑冷却过快

2、采用衰减控制以减小冷却速度；适当地填充弧坑；在完成焊缝的顶部采用分段退焊技术，一直到焊缝结束。

3、焊丝或工件表面不清洁（有油、锈、漆等）

3、焊前仔细清理

4、焊缝中含C、S量高而Mn量低

4、检查工件和焊丝的化学成分，更换合格材料

5、多层焊的第一道焊缝过薄

5、增加焊道厚度

2、夹渣

1、采用多道焊短路电弧（熔焊渣型夹杂物）

1、在焊接后续焊道之前，清除掉焊缝边上的渣壳

2、高的行走速度（氧化膜型夹杂物）

2、减小行走速度；采用含脱氧剂较高的焊丝；提高电弧电压

3、气孔

1、保护气体覆盖不足；有风

1、增加保护气体流量，排除焊缝区的全部空气；减小保护气体的流量，以防止卷入空气；清除气体喷嘴内的飞溅；避免周边环境的空气流过大，破坏气体保护；降低焊接速度；减小喷嘴到工件的距离；焊接结束时应在熔池凝固之后移开焊枪喷嘴。

2、焊丝的污染

2、采用清洁而干燥的焊丝；清除焊丝在送丝装置中或导丝管中黏附上的润滑剂。

3、工件的污染

3、在焊接之前，清除工件表面上的全部油脂、锈、油漆和尘土；采用含脱氧剂的焊丝

4、电弧电压太高

4、减小电弧电压

5、喷嘴与工件距离太大

5、减小焊丝的伸出长度

6、气体纯度不良

6、更换气体或采用脱水措施

7、气体减压阀冻结而不能供气

7、应串接气瓶加热器

8、喷嘴被焊接飞溅堵塞

8、仔细清除附着在喷嘴内壁的飞溅物

9、输气管路堵塞

9、检查气路有无堵塞和弯折处

4、咬边

1、焊接速度太高

1、减慢焊接速度

2、电弧电压太高

2、降低电压

3、电流过大

3、降低送丝速度

4、停留时间不足

4、增加在熔池边缘的停留时间

5、焊枪角度不正确

5、改变焊枪角度，使电弧力推动金属流动

5、未熔合

1、焊缝区表面有氧化膜或锈皮

1、在焊接之前，清理全部坡口面和焊缝区表面上的轧制氧化皮或杂质

2、热输入不足

2、提高送丝速度和电弧电压；减小焊接速度

3、焊接熔池太大

3、减小电弧摆动以减小焊接熔池

4、焊接技术不合适

4、采用摆动技术时应在靠近坡口面的熔池边缘停留；焊丝应指向熔池的前沿

5、接头设计不合理

5、坡口角度应足够大，以便减少焊丝伸出长度（增大电流），使电弧直接加热熔池底部；坡口设计为J形或U形

6、未焊透

1、坡口加工不合适

1、接头设计必须合适，适当加大坡口角度，使焊枪能够直接作用到熔池底部，同时要保持喷到工件的距离合适；减小钝边高度；设置或增大对接接头中的底层间隙

2、焊接技术不合适

2、使焊丝保持适当的行走角度，以达到最大的熔深；使电弧处在熔池的前沿

3、热输入不合适

3、提高送丝速度以获得较大的焊接电流，保持喷嘴与工件的距离合适

7、熔透过大

1、热输入过大

1、减小送丝速度和电弧电压；提高焊接速度

2、坡口加工不合适

2、减小过大的底层间隙；增大钝边高度

8、蛇形焊道

1、焊丝干伸长过大

1、保持适合的干伸长

2、焊丝的校正机构调整不良

2、再仔细调整

3、导电嘴磨损严重

3、更换新导电嘴

9、飞溅

1、电感量过大或过小

1、仔细调节电弧力旋钮

2、电弧电压过低或过高

2、根据焊接电流仔细调节电压；采用一元化调节焊机

3、导电嘴磨损严重

3、更换新导电嘴

4、送丝不均匀

4、检查压丝轮和送丝软管（修理或更换）

5、焊丝与工件清理不良

5、焊前仔细清理焊丝及坡口处

6、焊机动特性不合适

6、对于整流式焊机应调节直流电感；对于逆变式焊机须调节控制回路的电子电抗器

10、电弧不稳

1、导电嘴内孔过大

1、使用与焊丝直径相适合的导电嘴

2、导电嘴磨损过大

2、更换新导电嘴

3、焊丝纠结

3、仔细解开

4、送丝轮的沟槽磨耗太大引起送丝不良

4、更换送丝轮

5、送丝轮压紧力不合适

5、在调整

6、焊机输出电压不稳定

6、检查控制电路和焊接电缆接头，有问题及时处理

7、送丝软管阻力大

7、更换或清理弹簧软管

七、总结：

在焊接工序上我们要做到焊前、焊中、焊后的三项检查，这是焊工的基本责任，但是就目前的状态很难做到有实际效果的检查，一般都是焊接完成后看看是否有漏焊的焊缝就可以运走了。

专业检查一般有以下几项：

一、焊前检验 

1.原材料的检查 

2.对焊接结构设计及施焊技术文件的检查

 3.焊接设备质量检查 

4.对工件装配质量检查 

5.焊工资格：

 焊工资格是否在有效期内,考试项目是否与实际焊接相适应。

6.焊接环境及准备工作 是否考虑焊接环境温度、湿度、风雨的袭击和是否采取防护措施。

二、焊接中检验 

1.焊接中是否执行了焊接工艺要求,包括焊接方法、焊接材料、焊接规范（电流、电压、线能量）、焊接顺序、焊接变形及温度控制。

 2.焊接层间是否存在裂纹、气孔、夹渣等表面缺陷。

三、焊后检验 1.外观检验 

1、利用低倍放大镜或肉眼观察焊缝表面是否有咬边、夹渣、气孔、裂纹等表面缺陷。

2、用焊接检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错口等。

 （3）检验焊件是否变形。

近几年二氧化碳气体保护焊由单一的CO2气体实芯焊丝，发展到混合气体药芯丝。

被广泛应用于航天、航空、造船、机械制造等行业。

总之，每一道外观成型优良、内部融合格的焊缝，与焊接电流、电弧电压、焊接结构母材、焊接手法等都有着至关重要的关系。

八、参考文献

[1]薛勇，张建勋《减少二氧化碳气体保护焊飞溅的研究现状与展望电焊机》2002 

[2]张光先《逆变焊机原理与设计》北京机械工业出版社2008

[3]郑宜庭，黄石生《弧焊电源》北京机械工业出版社2004 

[4]梁文广，杨颖镇，赵振海《二氧化碳气体保护焊》辽宁科学技术出版社2007 

[5]中国机械工程学会焊接分会《焊工手册（第2版）：

埋弧焊·气体保护焊·电渣焊·等离子弧焊机械工业出版社2007 

[6]中国劳动保障出版社《焊接技术与应用》

[7]刘云龙、《焊工技师手册》

作者：

黄天雷

日期：

2017年4月10日