氧化碳气体保护焊混合气体保护焊.ppt

热烈欢迎各位同仁参加取证学习,第十一章 二氧化碳气体保护焊 混合气体保护焊,第十一章 二氧化碳气体保护焊 混合气体保护焊,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,一、二氧化碳气体保护焊概述 1二氧化碳气体保护焊的过程 二氧化碳气体保护焊(简称CO2焊)是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。CO2焊的焊接过程如图lll所示。焊接电源的两输出端分别接在焊枪与焊件上。盘状焊丝由送丝机构带动，经软管与导电嘴不断向电弧区域送给，同时，C02气体以一定的压力和流量进入焊枪，通过喷嘴后，形成一股保护气流，使熔池和电弧与空气隔绝。随着焊枪的移动，熔池金属冷却凝固形成焊缝。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,图111 CO2气体保护焊示意图1C02气瓶 2干燥预热器 3压力表 4流量计 5电磁气阀6软管 7导电嘴 8喷嘴 9C02保护气体 10焊丝 11电弧 12熔池 13焊缝 14零件 15焊丝盘 16送丝机构 17送丝电动机 18控制箱 19直流电源,KR200,A,V,焊枪,送丝电机,电磁气阀,遥控盒,气管,流量计,工件,六芯电缆,正极电缆,负极电缆,焊接电源,A,配电箱,+,_,集中供气接入点,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,2二氧化碳气体保护焊的分类 C02焊按所用焊丝直径不同，可分为细丝CO2气体保护焊(焊丝直径为0512mm)和粗丝体保护焊(焊丝直径为165Omm)。按操作方式又可分为CO2半自动焊和CO2自动焊。主要区别于：CO2自动焊是由手工操作焊枪控制焊缝成形，而送丝、送气等功能同CO2自动焊一样，由相应的机械装置来完成。C02半自动焊适用性较强，可以焊接较短的或不规则的曲线焊缝，还可以进行定位焊操作。CO2自动焊主要用于较长的直线焊缝和环缝等焊缝的焊接。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,3二氧化碳气体保护焊特点(1)生产效率高。C02焊的焊接电流密度大，焊丝的熔敷速度高，母材的熔深较大，对于lOmm以下的钢板不开坡口可一次焊透，产生熔渣极少，层间或焊后不必清渣；焊接过程不必像手弧焊那样停弧换焊条，节省了清渣时间和一些填充金属(不必丢掉焊条头)，生产效率比手弧焊提高l4倍。(2)抗锈能力强。由于CO2气体在焊接过程中分解，氧化性较强，对焊件上的铁锈敏感性小，故对焊前清理的要求不高。(3)焊接变形小。由于电弧热量集中、C02气体有冷却作用、受热面积小，所以焊后焊件变形小，特别是薄板的焊接更为突出。,焊接效果,溶深大熔深是手弧焊的三倍,坡口加工小。,溶敷效率高手弧焊焊条熔敷效率是60%CO2焊焊丝熔敷效率是90%,引弧性能好能量集中，引弧容易，连续送丝电弧不中断。,焊接质量好对铁锈不敏感，焊缝含氢量低，抗裂性能好，受热变形小。,焊接范围广可适用低碳钢高强度钢普通铸钢全方位焊,焊接速度快单位时间内熔化焊丝比手工电弧焊快一倍,与手工焊比：抗风能力差，设备较复杂。,C02气保焊的特点,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,(4)冷裂倾向小。C02气体保护焊焊缝的扩散氢含量少，抗裂性能好，在焊接低合金高强度钢时，出现冷裂倾向小。(5)采用明弧焊。熔池可见性好，观察和控制熔接过程较为方便。(6)适宜范围广。C02焊可进行各种位置的焊接，不仅适用焊接薄板，还常用于中、厚板的焊接，而且也用于磨损零件的修补堆焊。(7)CO2焊的缺点：使用大电流焊接时，飞溅较大且焊缝表面成形较差；很难用交流电源焊接，设备比较复杂；抗风能力差，较难在有风的地方和室外施焊；不能焊接容易氧化的有色金属材料。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,4二氧化碳气体保护焊的应用 C02焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属。对于不锈钢，由于焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能。所以只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件。此外，C02焊还可用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等方面。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,二、CO2气体保护焊的焊接材料 1CO2气体 一般焊接采用的CO2气体常为装入钢瓶中的液态CO2。钢瓶中的液态和气态CO2约分别占钢瓶容积的80和20，气瓶压力表指示的压力值，是这部分气体的饱和压力。二氧化碳气瓶的颜色为铝白色，标有黑色“二氧化碳”字样。在0和一个大气压下的C02气体密度是19768gL，为空气的15倍，所以焊接过程中能有效地将空气排开，保护焊接区。室温下C02为气态，且很稳定。但在高温下(5000K左右)几乎全部分解。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,C02气体来源广泛(可以是专业生产的C02气体，也可以是某些产品的副产品)，价格低廉。但C02气体纯度应满足焊接的要求，即C0299，0201，H2O12gm3。焊缝质量要求越高，对C02气体的纯度要求也越高。通常为减少CO2气体中的水分，可将气瓶倒置一段时间，然后正放，拧开气阀将上部水分较多的气体放掉。此外，在焊接气路系统中可串联一个干燥器或预热器。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,2焊丝 焊丝选择的原则是：要求焊丝的成分通常应和母材的成分相近，应具有良好的焊接工艺性能，并能提供良好的接头性能。C02气体保护焊对焊丝的化学成分还有一些特殊要求：(1)焊丝必须有足够数量的脱氧元素。(2)焊丝的含C量要低，一般要求C01l。(3)应保证焊缝金属具有满意的力学性能和抗裂性能。例如在焊接材料中常加入脱氧元素，但脱氧后的生成物不应造成不良后果，如气孔、夹渣等。另外，通常还在焊丝表面镀铜以防焊丝锈蚀。表lll为常采用的国产C02焊丝牌号和使用范围。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,表111 常用国产焊丝牌号和使用范围,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,CO2焊设备有半自动焊设备和自动焊设备。常用的CO2半自动焊设备主要由焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、控制系统(有的还有循环水冷系统)等组成。,1焊接电源(1)对电源极性的要求：由于C02焊用交流电源焊接的电弧不稳定，所以必须使用直流电源。通常选用弧焊整流器。,三、二氧化碳气体保护焊设备,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,(2)对电源外特性的要求：平特性电源用于细丝(短路过渡)焊接，配用等速送丝系统。下降特性电源用于粗丝焊接，配用变速送丝系统。对电源动特性的要求：细丝短路过渡焊机对动特性有特别的要求，即对短路电流上升速度、短路电流峰值、电弧电压恢复速度三个指标有一定的要求，目的是保证短路过渡过程可靠，同时又控制飞溅。,反极性特点：电弧稳定，焊接过程平稳，飞溅小。正极性特点：熔深较浅，余高较大，飞溅很大，成形不好，焊丝 熔化速度快（约为反极性的1.6倍），只在堆焊时才 采用。,极 性,工件,焊枪,直流反极性接法,KR200,A,V,+,工件,焊枪,直流正极性接法,KR200,A,V,+,CO2焊、MAG焊和脉冲MAG焊一般都采用直流反极性。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,2送丝系统 C02焊送丝系统由送丝机构、送丝软管、焊丝盘三部分组成。其中送丝机构包括电动机、减速器、校直轮和送丝轮。CO2焊半自动焊的焊丝送给为等速送丝；送丝方式有拉丝式、推丝式和推拉式三种。CO2焊半自动焊的焊枪也因送丝方式不同分为推丝式焊枪和拉丝式焊枪。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,3焊枪 C02焊半自动焊的焊枪也因送丝方式不同分为推丝式焊枪和拉丝式焊枪。(1)推丝式(鹅颈式)推丝方式是C02焊半自动焊应用最广泛的送丝方式之一。其送丝机构和焊丝盘与焊枪分离，送丝滚轮推动焊丝通过一段送丝软管进入焊枪，如图ll2所示。这种方式的优点是焊枪不带送丝机构，简单轻便，操作维修容易，但送丝软管不能太长，焊丝不能太软、太细。,图112 推丝式焊枪1焊丝盘 2焊丝 3喷嘴 4焊件5送丝滚轮 6减速器 7电动机,鹅颈式半自动空冷焊枪,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,(2)拉丝式(手枪式)拉丝式焊枪的送丝机构、焊丝盘与焊枪连接在一起，如图ll3所示。这种送丝方式送丝均匀稳定，但焊枪结构复杂沉重，只适用于直径为0.51.Omm细丝版自动焊。焊丝盘较小，一次只装0。7kg焊丝。,图113 拉丝式焊枪1喷嘴 2送丝滚轮 3 焊丝盘 4电动机,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,4供气系统 C02焊供气系统由气瓶、预热器、减压器、流量计、气管和电磁气阀组成，必要时可加装干燥器。5控制系统 C02焊控制系统能实现如下控制：启动提前送气(12s)接通电源送丝引弧焊接停止送丝切断电源停止焊接滞后停气(23s)。CO2自动焊控制装置还有完成行走结构或工件运行结构的运动控制。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,四、二氧化碳气体保护焊工艺参数 CO2焊的焊丝细，电流密度大，电弧穿透力强，一般对于12mm以下的工件不开坡口也能焊透。CO2焊的工艺参数主要包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量和回路电感等。1焊丝直径 焊丝直径的确定以焊件的厚度、焊接的位置及质量要求为依据。一般焊接薄板时，采用细焊丝，随着板厚的增加，选择焊丝的直径也增大。焊丝直径大于12mm时称为粗丝，粗丝焊接生产效率高，但焊接飞溅大，焊缝成形不好，适宜水平位置的焊接。焊丝直径选择如表ll2所示。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,表112 CO2焊焊丝直径的选择,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,2焊接电流 焊接电流的选择，应根据焊件厚度、焊丝直径、坡口形式、焊接位置和熔滴过渡形式等来确定。焊接电流增大，焊缝的熔深相应加深，焊丝的熔化速度加快，生产率提高。但焊接电流不能过大，否则会加重飞溅，产生气孔、烧穿等焊接缺陷。不同焊丝直径与焊接电流的选择可查看表113。,表113 不同焊丝直径与焊接电流的选择,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,3电弧电压 电弧电压与焊接电流要优化配合，以保证良好的焊缝成形和焊接过程的稳定。通常在细丝焊接时，电弧电压为1624V；粗丝焊接时，电弧电压为2536V。4焊接速度 在一定的焊丝直径、焊接电流、电弧电压条件下，焊接速度的选择还要考虑焊件接头的形式和焊接位置等。焊接速度一般为2060cmmin，焊接时视具体情况确定，以确保焊缝成形良好，不出气孔、咬边、未熔合等缺陷为原则。半自动焊时，焊接速度由焊工自行掌握。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,5焊丝伸出长度 焊丝伸出长度取决于焊丝的直径，一般约为焊丝直径的10倍、且不超过15mm。伸出长度过大，焊丝会成段熔断，飞溅严重，气体保护效果差；而伸出长度过小，易造成飞溅物堵塞喷嘴，影响焊工视线。6气体流量 焊接电流越大、焊接速度越快、焊丝伸出越长，CO2气体流量应越大，以保证CO2气体的保护效果。一般情况下，细丝焊接时，CO2气体流量应为615Lmin；粗丝焊接时，CO2气体流量应为2030Lmin。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,7回路电感值 CO2细丝焊接时，熔滴短路过渡，在熔滴与熔池短路的一瞬间，焊接电流由正常值突然增大达到短路电流峰值，然后又从峰值逐渐下降。回路电感的作用是使短路电流缓慢增加，并且使峰值不会太高，从而使电流平稳，电弧稳定性提高，减少飞溅。所以回路电感对于细丝CO2焊的很重要的一个辅助参数。不同直径焊丝电感值的现在可参考表ll4。,表114 不同直径焊丝合适的电感值,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,五、药芯焊丝二氧化碳气体保护焊的特点 药芯焊丝气体保护焊在CO2焊时采用可熔化的药芯焊丝。焊接时焊丝药芯中的焊药与焊丝一起熔化形成熔渣，包覆熔滴并覆盖熔池，对熔化金属形成了又一层的保护。实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法，如图ll4所示。通常采用直流反接，采用纯CO2或CO2+Ar气体作为保护气体。,图114 药芯焊丝二氧化碳气体保护焊示意图1气体喷嘴 2导电嘴3C02气 4药芯5焊丝钢皮 6焊件7焊缝金属 8渣壳,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,药芯焊丝CO2焊的优点：1采用气渣联合保护，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细小。2焊丝熔敷速度快，熔敷效率较高，生产率比焊条电弧焊高35倍。3焊接各种钢材的适应性强，通过调整焊剂的成分与比例可提供所要求的焊缝金属化学成分。,4其缺点是：焊丝制造过程复杂；送丝较实心焊丝困难，需要采用降低送丝压力的送丝机构等；焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此，需要对焊丝的保存严加管理。药芯焊丝外皮是由低碳钢或低合金钢钢皮制成的。药芯焊丝电弧焊通常用于半自动焊，又可用于自动焊。采用不同的焊丝和保护气体相配合可以进行平焊、仰焊和全位置焊。这种焊接方法通常用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢和铸铁。,第一节 二氧化碳气体保护焊基本原理、设备及应用,第二节 二氧化碳气体保护焊安全操作技术,一、二氧化碳气体保护焊的安全特点 1电弧光辐射强 二氧化碳气体保护焊时，电弧温度约为600010000，电弧光辐射比手工电弧焊强，因此应加强防护。2产生有毒气体 二氧化碳气体在焊接电弧高温下会分解生成对人体有害的一氧化碳气体，焊接时还排出其他有害气体和烟尘，3飞溅大 二氧化碳气体保护焊接时，飞溅较多，尤其是粗丝焊接，更产生大颗粒飞溅，焊工应有完善的防护用具，防止人体灼伤。,4触电危险 在二氧化碳气体保护焊操作中也存在着触电的危险。5二氧化碳压缩气瓶 装有液态二氧化碳的气瓶，满瓶压力约为050.7MPa，当外部受热时，瓶内液体便能迅速地蒸发为气体，使瓶内压力升高。受到的热量越大时，压力的增高越大，这样就有造成爆炸的危险。,第二节 二氧化碳气体保护焊安全操作技术,第二节 二氧化碳气体保护焊安全操作技术,二、二氧化碳气体保护焊的安全防护措施 C02焊和药芯焊丝CO2焊除遵守焊条电弧焊的有关规定外，还应采取如下防护措施：1通风措施 要保证有良好的通风条件，特别是在通风不良的小屋内或容器内焊接时，更应加强通风，而且要使用能供给新鲜空气的特殊面罩，容器外应有人监护，以防CO一氧化碳气体中毒。2防触电措施 二氧化碳气体预热器所使用的电压不得高于36V，外壳接地可靠。工作结束时要立即切断电源和气源。大电流粗丝焊时，应防止焊枪水冷系统漏水破坏绝缘并在焊把前加防护挡板，以免发生触电事故。,第二节 二氧化碳气体保护焊安全操作技术,3其他个人防护措施 穿好白色帆布工作服，戴好手套，选用合适的焊接面罩。4C02瓶的安全技术要求(1)应远离热源，避免太阳曝晒，严禁对气瓶强烈撞击以免引起爆炸。(2)焊接现场周围不应存放易燃易爆品。(3)带有安全帽，防止摔断瓶阀造成事故。(4)打开阀门时不应操作过快，应留有余压不可全部用尽。,第三节 混合气体保护焊安全操作技术,一、混合气体保护焊 C02焊作为一种高效率的焊接方法在我国工业经济的各个领域获得了广泛的运用。但是C02焊还存在许多不足，在实际生产运用中并不是完美的，它还存在焊缝光滑度差，飞溅多等问题。混合气体保护焊(即MAG焊)是采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如氩气加二氧化碳气体(Ar+C02)，氩气加氧气(Ar+O2)，氩气加氧气和二氧化碳气体(Ar+O2+CO2)等作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方法。,第三节 混合气体保护焊安全操作技术,二、特点 混合气体保护焊同CO2气体保护焊相比，其有着特有的优点。1提高熔滴过渡的稳定性。2稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性。3改善焊缝熔深形状及外观成形。4增大电弧的热功率。5控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷。,第三节 混合气体保护焊安全操作技术,三、应用范围 混合气体保护焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头，可用于各种位置的焊接。主要适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属的焊接，尤其在不锈钢的焊接中得到广泛的应用。,第三节 混合气体保护焊安全操作技术,结合脉冲电源后，焊接电源的输出电流以一定的频率和幅值变化来控制熔滴有节奏的过渡到熔池；可在平均电流小于临界电流值的条件下获得射流(射滴)过渡，稳定地实现一个脉冲过渡一个(或多个)熔滴的理想状态，即熔滴过渡无飞溅。具有较宽的电流调节范围，适合板厚1Omm工件的全位置焊接，尤其对那些热敏感性较强的材料，可有效地控制热输入量，改善接头性能。由于脉冲电弧具有较强的熔池搅拌作用，可以改变熔池冶金性能，有利于消除气孔，未熔合等焊接缺陷。脉冲条件下减少层间打磨时间焊缝成形美观。,第三节 混合气体保护焊安全操作技术,四、常用气体及适用范围 1氩气加氧气(Ar+02)Ar中加入O2的活性气体可用于碳钢、不锈钢等高合金钢和高强度钢的焊接。其最大的优点是克服了纯Ar保护焊接不锈钢时存在的液体金属粘度大、表面张力大而易产生气孔，焊缝金属润湿性差而易引起咬边，阴极斑点飘移而产生电弧不稳等问题。焊接不锈钢等高合金钢及强度级别较高的高强度钢时，02的含量(体积)应控制在l5。用于焊接碳钢和低合金结构钢时，Ar中加入02的含量可达20。,第三节 混合气体保护焊安全操作技术,2氩气加二氧化碳气(Ar+CO2)这种气体被用来焊接低碳钢和低合金钢。常用的混合比(体积)为Ar80+CO220，它既具有Ar弧电弧稳定、飞溅小、容易获得轴向喷射过渡的优点，又具有氧化性。克服了氩气焊接时表面张力大、液体金属粘稠、阴极斑点易飘移等问题，同时对焊缝蘑菇形熔深有所改善。,3氩气加二氧化碳气和氧气(Ar+CO2+O2)用Ar80+CO215+025混合气体(体积比)焊接低碳钢、低合金钢时，无论焊缝成形、接头质量以及金属熔滴过渡和电弧稳定性方面都比上述两种混合气体要好。,第三节 混合气体保护焊安全操作技术,五、焊接工艺参数 混合气体保护焊的工艺内容和工艺参数的选择原则与氩弧焊相似，焊前清理没有氩弧焊要求那么严格。六、安全操作技术 1焊机内的接触器、熔断器等工作元件，焊枪夹头的夹紧力以及喷嘴的绝缘性能等，应定期检查。2电弧温度约为600010000，电弧光辐射比手工电弧焊强，因此应加强防护。由于臭氧和紫外线作用强烈，应穿戴好防护服。,3工作现场要有良好的通风装置，以排出有害气体及烟尘。4焊机使用前应检查供气、供水系统，不得在漏水、漏气的情况下运行。5高压气瓶应小心轻放，竖立固定，防止倾倒。气瓶与热源距离应大于3m。6大电流熔化极气体保护焊接时，应防止焊枪水冷系统漏水破坏绝缘并在焊把前加防护挡板，以免发生触电事故。7移动焊机时，应取出机内易损电子器件，单独搬运。,第三节 混合气体保护焊安全操作技术,一、单项选择题（每题只有一个选项是正确的、不选、多选、错选不得分）1、我国均采用瓶装氩气用于焊接，在室温时其充装压力为15MPa，容积一般为（40）L。2、二氧化碳气体保护焊时，电弧温度约为（600010000），电弧光辐射比手工电弧焊强，因此应加强防护。3、二氧化碳气体保护焊接的特点是（飞溅大），尤其是粗丝焊接时，操作者应有完善的防护用具，防止人体灼伤。4、二氧化碳气体保护焊时，会产生（一氧化碳）和其他有害气体和烟尘，要特别加强防护。5、二氧化碳气体预热器所使用的电压不得高于（36），外壳接地可靠，工作结束时，立即切断电源和气源。6、通常为减少CO2气体中的水分，（可以）将气瓶倒置一段时间，然后正放，拧开气阀将上部水分较多的气体放掉。,7、在容器内进行CO2焊接又不能采用局部通风的情况下，可以采用（送风式面罩）等个人防护措施。8、二氧化碳气瓶的颜色为（铝白）色，标有黑色“二氧化碳”字样。9、混合气体保护焊是采用在惰性气体中加入一定量的（活性气体）作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方法。,二、多项选择题（每题至少有两个选项是正确的，不选、少选、多选、错选均不得分）1、CO2气体保护焊一般采用压缩气瓶供气，其安全技术要求是（不得靠近火源，勿曝晒、要有防震胶圈，且不使气瓶跌落或受到撞击、带有安全帽、防止摔断瓶阀造成事故、打开阀门时不应操作过快，应留有余压不可全部用尽）。2、CO2焊的优点是（生产效率高、炕锈能力强、焊接变形小、冷裂倾向小、采用明弧焊、适宜范围广）。,3、混合气体的形式有（Ar+CO2、Ar+O2、Ar+O2+CO2）。4、混合气体保护焊同CO2焊相比具有以下优点（提高溶滴过渡的稳定性、稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性、改善焊缝熔深形状及外观成形、增大电弧的热功率、控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷）。5、混合气体保护焊安全操作技术有（应定期检查设备的绝缘性能、应对强光、臭氧和紫外线加强防护、工作现场通风良好以排出有害气体及烟尘、焊接使用前应检查供气、供水系统，不得在漏水、漏气的情况下运行、高压气瓶应小心轻放，竖立固定，防止倾倒；气瓶与热源距离应大于3m、大电流焊接时，应防止焊枪漏水破坏绝缘并在焊把前加防挡板以防触电、移动焊接时，应取出机内易损电子器件，单独搬运）。,谢谢！,