CO2气体保护焊在金属材料焊接中应用.doc

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1、CO2气体保护焊在金属材料焊接中应用 于 军摘要：本文介绍了CO2气体保护焊的基本知识、工作原理、焊接材料、工艺特点、 CO2焊主要规范参数及操作基础等内容。 关键词：CO2气体保护焊、CO2气体保护焊的特点、焊接材料、规范参数。前言：CO2气体保护电弧焊具有焊接质量高、焊接飞溅小、生产效率高、焊接成本低以及适宜全位置焊接等特点，因而，在焊接生产中受到广大焊接工作者的喜爱。一、CO2气体保护焊 1.气体保护焊的定义：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。2.常用的保护气体：二氧化碳气（CO2）、氩气（A r）、氦气（He）及它们的混合气体：CO2+

2、A r、CO2+Ar+ He等。广泛使用的一般是80%Ar+20%CO2的混合气体。3.CO2气体保护焊：CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。这种方法以CO2气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害物质产生，从而获得优良的机械保护性能。生产中一般是利用专用的焊枪，形成足够的CO2气体保护层，依靠焊丝与焊件之间的电弧热，进行自动或半自动熔化极气体保护焊接。这种焊接法采用焊丝自动送丝，敷化金属量大、生产效率高、质量稳定，因此，在各种制造业中普遍应用。4.CO气体保护焊的分类：CO2气体保护焊按操作方法，可分为自动焊及半自动焊两

3、种。对于较长的直线焊缝和规则的曲线焊缝，可采用自动焊；对于不规则的或较短的焊缝，则采用半自动焊，目前生产上应用最多的是半自动焊。CO2气体保护焊按照焊丝直径可分为细丝焊和粗丝焊两种。细丝焊采用直径小于1.6mm,工艺上比较成熟，适宜于薄板焊接；粗丝焊采用的直径大于或等于1.6mm，适用于中厚板的焊接。二、CO2气体保护电弧焊的工作原理CO2气体保护电弧焊是使用焊丝来代替焊条，经送丝轮通过送丝软管送到焊枪，经导电咀导电，在CO2气氛中，与母材之间产生电弧，靠电弧热量进行焊接。CO2气体在工作时通过焊枪喷嘴，沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围造成局部的气体保护层使溶滴和溶池与空气机械地隔离开来，从而保

4、护焊接过程稳定持续地进行，并获得优质的焊缝。三、CO2气体保护焊与手工电弧焊的比较1.优点焊接生产率高。由于焊接电流密度较大，电弧热量利用率较高，以及焊后不需清渣，因此提高了生产率。CO2焊的生产率比普通的焊条电弧焊高24倍。焊接成本低。CO2气体来源广，价格便宜，而且电能消耗少，故使焊接成本降低。通常CO2焊的成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的40%50%。焊接变形小。由于电弧加热集中，焊件受热面积小，同时CO2气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。焊接质量较高。对铁锈敏感性小，焊缝含氢量少，抗裂性能好。适用范围广。可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。操作简

5、便。焊后不需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接。2.缺点。飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差。金属飞溅是CO2焊中较为突出的问题，这是主要缺点。很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂。抗风能力差，给室外作业带来一定困难。不能焊接容易氧化的有色金属。CO2焊的缺点可以通过提高技术水平和改进焊接材料、焊接设备加以解决，而其有点却是其他焊接方法所不能比的。因此，可以认为CO2焊是一种高效率、低成本的节能焊接方法。四、CO2气体保护焊的焊接材料CO2焊所用的焊接材料有：CO2气体和焊丝。1.CO2气体：纯净的CO2是无色，无味，无毒的气体，是空气密度的1.5倍，沸点-78.9，常温

6、下加压（50-70Kg/ cm2)变为液体，比水轻。CO2一般不能燃烧，不支持燃烧，不供给呼吸。在金属焊接中CO2常用作保护气。一般将其压缩成液体贮存于钢瓶供应使用。容量为40L的钢瓶，可装25kg液态CO2。CO2气体保护焊一般要求CO2纯度为99.5%，使用时如果发现纯度偏低，应作提纯处理。否则会降低焊缝的力学性能，焊缝也易产生气孔。2.焊丝CO2焊丝既是填充金属又是电极，所以既要保证一定的化学成分和力学性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种。实芯焊丝二氧化碳是氧化性气体，对焊接熔池有氧化作用，为了减小氧的危害，使用焊丝必须含有Si、Mn等脱氧元素

7、，以减小气孔、夹杂等缺陷。H08Mn2SiA焊丝是目前CO2焊中应用最为广泛的一种焊丝。具有优良的焊接工艺性能，电弧稳定，焊接飞溅少，焊缝成形美观，焊缝具有优良的抗裂性能和抗气孔性能，适宜于焊接低碳钢和低合金钢。H08Mn2SiTiA焊丝含碳量很低，且含有0.2%0.4%的钛元素，所以抗气孔能力强，用于致密性要求高的焊缝上(不允许微气孔存在的焊缝)。CO2焊所用的焊丝直径在0.55mm范围内。一般为0.5、0.6、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0mm等几种规格，自动和半自动焊均可使用。CO2焊丝通常以盘状供应。焊丝表面最好镀铜，这不仅可以防止焊丝生锈，有利

8、于焊丝的保管，同时还可以改善导电性能以及减少送丝阻力。药芯焊丝药芯焊丝是将薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，在其中填满一定成分的药粉，经拉制而成的一种焊丝，又称为粉芯焊丝或管状焊丝。药粉的作用与焊条药皮的作用相似，区别在于焊条药皮涂敷在焊芯的外层，而药芯焊丝的粉末被薄钢包裹在芯里。药芯焊丝绕制成盘状供应，易于实现机械化自动化焊接。药芯焊丝与手工焊条和氩弧焊丝相比有明显的优势，主要是把断续的焊接过程变为连续的生产方式，从而减少了焊接接头的数目，提高了焊缝质量，也提高了生产效率，节约了能源。药芯焊丝可用于碳钢，低合金结构钢，耐热钢，高张力钢，高强度淬火回火钢，不锈钢以及硬面耐磨钢材等的焊接。使用

9、焊丝基本原则采用优质焊丝。工作电流必须在焊丝直径允许电流范围之内。相同电流时，焊丝直径越细越好。焊缝有质量 要求时，必须使用直径1.2以下的焊丝。为了提高工作效率，可使用直径1.6焊丝，电流大于300A。五、CO2气体保护焊的工艺参数CO2气体保护焊时，由于熔滴过渡的不同形式，需采用不同的焊接工艺参数。1.短路过渡时的工艺参数 短路过渡焊接采用细丝焊，常用焊丝直径为0.61.2，随着焊丝直径增大，飞溅颗粒都相应增大。短路过渡焊接时，主要的焊接工艺参数有电弧电压、焊接电流、焊接速度，气体流量及纯度，焊丝深出长度。电弧电压及焊接电流电弧电压是短路过渡时的关键参数，短路过渡的特点是采用低电压。电弧电

10、压与焊接电流相匹配，可以获得飞溅小，焊缝成形良好的稳定焊接过程。1.2的一般参数为 电压 19伏；电流120135。焊接速度 随着焊接速度的增加，焊缝熔宽、熔深和余高均减小。焊速过高，容易产生咬边和未焊透等缺陷，同时气体保护效果变坏，易产生气孔。焊接速度过低，易产生烧穿，组织粗大等缺陷，并且变形增大，生产效率降低。因此，应根据生产实践对焊接速度进行正确的选择。通常半自动焊的速度不超过0.5m/min,自动焊的速度不超过1.5m/min。气体的流量及纯度 气体流量过小时，保护气体的挺度不足，焊缝容易产生气孔等缺陷；气体流量过大时，不仅浪费气体，而且氧化性增强，焊缝表面上会形成一层暗灰色的氧化皮，

11、使焊缝质量下降。为保证焊接区免受空气的污染，当焊接电流大或焊接速度快，焊丝伸出长度较长以及室外焊接时，应增大气体流量。通常细丝焊接时，气体流量在1525L/min之间。CO2气体的纯度不得低于99.5%。同时，当气瓶内的压力低于1Mpa,就应停止使用，以免产生气孔。这是因为气瓶内压力降低时，溶于液态CO2中的水分汽化量也随之增大，从而混入CO2气体中的水蒸气就越多。焊丝伸出长度 由于短路过渡均采用细焊丝，所以焊丝伸出长度上所产生的电阻热影响很大。伸出长度增加，焊丝上的电阻热增加，焊丝熔化加快，生产率提高。但伸出长度过大时，焊丝容易发生过热而成段熔断，飞溅严重，焊接过程不稳定。同时伸出增大后，喷

12、嘴与焊件间的距离亦增大，因此气体保护效果变差。但伸出长度过小势必缩短喷嘴与焊件间的距离，飞溅金属容易堵塞喷嘴。合适的伸出长度应为焊丝直径的1012倍，细丝焊时以815mm为宜。2.细颗粒状过渡时的工艺参数细颗粒状过渡大都采用较粗的焊丝，1.2以上。下表给出几种直径焊丝的参考规范焊丝直径（mm）1.21.62.0最低电流（A）300400500电弧电压（V）34 453.CO2气体保护焊在实际生产中，选择焊接工艺参数应做到以下几点：根据母材先确定焊丝直径和焊接电流；根据选择的焊接电流，在试板上试焊，调整出匹配的电弧电压；根据试板上焊缝成形情况，仔细调整焊接电流、焊接电压、气体流量，达到最佳焊接工

13、艺参数；在工件上正式焊接时，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。六、CO2气体保护焊的安全防护CO2气体保护焊是以CO2作为保护气体的电弧焊接方法。在电弧高温作用下，电弧区中将有50%左右的CO2气体发生分解，并生成CO和O。同时在冶金反应中亦会生成少量CO，强烈的氧化作用还会产生大量烟尘。从安全角度考虑，CO2气体保护焊接时除应防止触电、弧光照射、飞溅物烫伤外，还应注意焊接现场的通风换气与除尘。在焊接过程中，应根据具体情况使用下列护具：焊接皮手套、脚盖、护目镜片、遮光眼镜和防尘口罩等。七、结束语CO2气体保护焊是目前焊接金属材料的重要熔焊方法之一，是优质、高效、低成本的焊接方法。在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条电弧焊和埋弧焊。CO2气体保护焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢，广泛用于机车车辆、汽车、摩托车、船舶、矿山机械及锅炉制造等行业，熟练掌握CO2气体保护焊接技术具有非常重要的意义。