CO2气体保护焊焊接工艺.docx
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CO2气体保护焊焊接工艺
CO2气体保护焊工艺参数
CO2气体保护焊工艺参数除了与一般电弧焊相同的电流、电压、焊接速度、焊丝直径及倾斜角等参数以外，还有CO2气体保护焊所特有的保护气成分配比及流量、焊丝伸出长度、保护气罩与工件之间距离等对焊缝成形和质量有重在影响。
⑴焊接电流和电压的影响。
与其他电弧焊接方法相同的是，当电流大时焊缝熔深大，余高大；当电压高时熔宽大，熔深浅。
反之则得到相反的焊缝成形。
同时焊接电流律为送丝速度大则焊接电流大，熔敷速度大，生产效率高。
采用恒压电源等速成送丝系统时，一般规律为送丝速度大则焊接电流大，熔敷速度随之增大。
但对CO2气体保护焊来说，电流、电压对熔滴过渡形式有更为特殊的影响，进而影响焊接电弧的稳定性及焊缝形成。
因而有必要对熔滴过渡形式进行更深一步的阐述。
在电弧焊中焊丝作为外加电场的一极（用直流电源，焊丝接正极时称为直流反接，接负极时称为直流正接），在电弧激发后被产生的电弧热熔化而形成熔滴向母材熔池过渡，其过渡形式有多种，因焊接方法、工艺参当选变化而异，对于CO2气体保护焊而言，主要存在三种熔滴过渡形式，即短路过渡、滴状过渡、射滴过渡。
以下简过这三种过渡形式的特点、与工艺参数（主要是电流、电压）的关系以及其应用范围。
短路过渡。
短路过度是在细焊丝、低电压和小电流情况下发生的。
焊丝熔化后由于斑点压力对熔滴有排斥作用，使熔滴悬挂于焊丝端头并积聚长大，甚至与母材的深池相连并过渡到熔池中，这就是短路过渡形式，见下图：
1）过渡主要特征是短路时间和短路频率。
影响短路过渡稳定性的因素主要是电压，电压约为18~21V时，短路时间较长，过程较稳定。
焊接电流和焊丝直径也即焊丝的电流密度对短路过渡过程的影响也很大。
在表
（1）中列出了不同焊丝直径时的允许电流范围和最佳电流范围。
在最佳电流范围内短路频率较高，短路过渡过程稳定，飞溅大，必须采取增加电路电感的方法以降低短路电流的增长速度，避免产生熔滴的瞬时爆炸和飞溅。
另外一个措施是采用Ar-CO2混合气体（各约50%），因富Ar气体下斑点压力较小，电弧对熔滴的排斥力较小，过程比较稳定和平静。
细焊丝工作范围较宽，焊接过程易于控制，粗焊丝则工作范围很窄，过程难以控制。
因此只有焊丝直径在ф1.2mm以下时，才可能采用短路过渡形式。
短路过渡形式一般适用于薄钢板的焊接。
CO2气体保护焊稳定短路过渡时不同焊丝直径的电流范围
焊丝直径（mm）
允许电流（A）
最佳电流（A）
0.8
60~160
60~100
1.0
70~240
70~120
1.2
90~260
90~175
1.6
110~290
110~200
2.0
120~350
120~250
2）滴状过渡。
滴状过渡是在电弧稍长，电压较高时产生的，此时熔滴受到较大的斑点压力、熔滴在CO2气氛中一般不能沿焊丝轴向过渡到熔池中，而是偏离焊丝轴向，甚至于上翘，如下图所示。
由于产生较大的飞溅，因此滴状过渡形式在生产中很难采用。
只有在富氩混合气焊接时，熔滴才能形成向过渡和得到稳定的电弧过程。
但因富氩气体的成本是纯CO2气体的几倍，在建筑钢结构的生产和施工安装中应用较少。
3）射滴过渡。
CO2气体保护焊的射滴过渡是一种自由过渡的形式，但其中也伴有瞬时短路。
它是在φ1.6~3.0的焊丝，大电流条件下产生的，是一种稳定的电弧过程。
焊丝直径φ1.2~3.0时，如电流较大，电弧电压较高，能产生如前所述的滴状过渡，但如电弧电压降低，电弧的强烈吹力将会排除部分熔池金属，而使电弧部分潜入熔池的凹坑中，随着电流增在则焊丝端头几乎全部潜入熔池，同时熔滴尺寸减小，过渡频率增加，飞溅明显降低，形成典型的射滴过渡，如下所示。
但电流增大有一定限度，电流过大时，电弧力过大，会强烈扰动熔池，破坏焊接过程。
由于射滴过渡对电源动特性要求不高，而且电流大，熔敷速度高，适合于中厚板的焊接，不易出现未熔合缺陷，但由于熔深大，熔宽也大，射滴过渡用于空间位置焊接时，焊缝成形不易控制。
CO2气体保护焊不同焊丝直径时形成射滴过渡的电流范围
焊丝直径（mm）
焊接电流（A）
1.2
250~350
1.6
300~500
2.0
350~550
2.4
400~650
3
500~750
⑵CO2+Ar混合气配比的影响。
不论对于短路过渡还是滴状过渡的情况，在CO2气体中加入Ar，飞溅率都能减少。
短路过渡时CO2含量在50%~70%范围内都有良好效果，在大电流滴状过渡时，Ar含量为75%~80%时，可以达到喷射过渡，电弧稳定，飞溅很少。
对于焊缝成形来说20%CO2+80%Ar混合气体条件下，焊缝表面最光滑，但同时使熔透率减少，熔宽变窄。
⑶保护气流量的影响。
气体流量大时保护较充分，但流量太大时对电弧的冷却和压缩很剧烈，电弧力太大会扰乱熔池，影响焊缝成形。
⑷导电嘴与焊丝端头距离的影响。
导电嘴与焊丝伸出端的距离亦称为焊丝伸长度。
该长度大则由于焊丝电阻而使焊丝伸出优产生的热量大，有利于提高焊丝的熔敷率，但伸出长度过大时会发生焊丝伸出段红热软化而使电弧过程不稳定的情况，应予以避免。
通常φ1.2焊丝伸出长度保持在15~20mm，按焊接电流大小作选择。
⑸焊矩与工件的距离。
焊矩与工件距离太大时，保护气流达到工件表面处的挺度差，空气易侵入，保护效果不好，焊缝易出气孔。
距离太小则保护罩易被飞溅堵塞，使保护气流不顺畅，需经常清理保护罩。
严重时出现大量气孔，焊缝金属氧化，甚至导电嘴与保护罩之间产生短路而浇损，必须频繁更换。
合适的距离根据使用电流大小而定。
⑹电源极性的影响。
采用反接时（焊丝接正极，母材接负极），电弧的电磁收缩力较强，熔滴过渡的轴向性强，且熔滴较细，因而电弧稳定。
反之则电弧不稳。
⑺焊接速度的影响。
CO2气体保护焊，焊接速度的影响与其他电弧焊方法相同，焊接速度太慢则熔池金属在电弧下堆积，反而减少熔深，且热影响区太宽，对于热输入敏感的母材易造成熔合线及热影响区脆化。
焊接速度太快，则熔池冷却速度太快，不仅易出现焊缝成形不良、气孔等缺陷，而且对淬硬敏感性强的母材易出现延迟裂纹。
因此焊接速度应根据焊接电流、电压的选择来加以合理匹配。
⑻CO2气体纯度的影响。
气体的纯度对焊接质量有一定影响，杂质中的水分和碳氢化合物会使熔敷金属中扩散氢含量增高，对厚板多层焊易于产生冷裂纹或延迟裂纹。
二氧化碳的技术要求如下表：
项目
组分含量（%）
优等品
一等品
合格品
二氧化碳含量（V/V）≥
99.9
99.7
99.5
液态水
不得检出
不得检出
不得检出
油
不得检出
不得检出
不得检出
水蒸气+乙醇含量（m/m）≤
0.005
0.02
0.05
气味
无异味
无异味
无异味
在重、大型钢结构中低合金高强钢特厚板节点拘束应力较大的主要是焊缝焊接时应采用优等品，在低碳钢厚板节点主要焊缝焊接时可采用一等品，对一般轻型钢结构薄板焊接可采用合格口。
总之，CO2气体保护焊影响焊接电弧稳定性和焊缝成形、质量的参数较多，在实际施焊时必须加以仔细选配。
下表分别列出了平对接、角接、立向位置对接、横向位置对接时的推荐焊接参数。
平对接时推荐的焊接条件
坡品形状
板厚（mm）
焊丝直径（mm）
焊道数
电流
（A）
电压
（V）
速度（cm/min）
CO2流量（L/min）
6
1.6
1
400~430
36~38
80
15~20
8
1.6
2
350~380
35~37
70
20~25
400~430
36~38
70
12
1.6
2
400~430
36~38
70
20~25
400~430
36~38
70
8
1.2
2
120~130
26~27
30~50
20
250~260
28~30
40~50
10
1.2
2
130~140
26~27
30~50
20
280~300
30~33
25~30
16
1.2
3
120~140
25~27
40~45
20
300~340
33~35
30~40
300~340
35~37
20~30
19
1.2
4
120~140
25~27
40~50
25
300~340
33~35
30~40
300~340
33~35
30~40
300~340
35~37
20~25
10
1.2
2
300~320
37~39
60~70
20
300~320
37~39
60~70
16
1.2
4
140~160
24~26
20~30
20
260~280
31~33
35~40
270~290
34~36
50~60
270~290
34~36
40~50
19
1.2
4
140~160
24~26
26~30
20
260~280
31~33
35~45
300~320
35~37
40~50
300~320
35~37
35~40
16
1.6
4
400~430
36~38
50~60
25
400~430
36~38
50~60
19
1.6
4
400~430
36~38
35~45
25
400~430
36~38
35~40
角焊时推荐的焊接条件
坡品形状
板厚（mm）
根部间隙（mm）
焊道直径（mm）
电流
（A）
电压
（V）
速度（cm/min）
CO2流量（L/min）
2.3
3.5~4
0.9
130~150
19~20
35~40
15
3.2
4~4.5
1.2
150~200
21~24
35~45
4.5
5~5.5
1.2
200~250
24~26
40~50
6
5~5.5
1.2
200~250
24~26
40~50
20
8
7~8
1.2
260~300
28~34
25~35
12
7~8
1.2
260~300
28~35
25~35
2.3
3.5~4
0.9
100~150
19~20
35~40
15
3.2
4~5
1.2
150~200
21~25
35~45
4.5
5~5.5
1.2
150~200
21~25
35~40
6
6~7
1.2
300~350
30~36
40~45
20
8
6~7
1.2
300~350
30~35
40~45
12
8~9
1.6
430~450
38~40
40~45
2.3
—
0.9
100~130
20~21
45~50
15
3.2
—
1.2
150~180
20~22
35~40
4.5
—
1.2
200~250
24~26
40~50
立向位置对接焊参数
坡品形状
板厚（mm）
根部间隙（mm）
焊道直径（mm）
电流
（A）
电压
（V）
速度（cm/min）
4.0
2.0
1.2
140~160
19~20
35~40
22
2.4
1.2
（1层）120
18
14
（2层）140
19.5
11
（3层）140
19.5
8.2
（4层）140
19.5
5.5
（5层）130
19.0
4.0
横向位置对接焊参数
坡品形状
板厚（mm）
根部间隙（mm）
焊道直径（mm）
焊道（数）
电流
（A）
电压
（V）
速度（cm/min）
6
2
1.0
1
130~140
19~20
18~22
2~
150~160
20~21
15~25
12
2
1.0
1
130~140
19~20
18~22
2~
150~160
20~21
15~25
15
6
1.2
1~4
240~260
25~29
30~40
5~
200~240
24~26
40~50
焊接缺陷产生原因及防止措施
CO2气体保护焊施工焊缝缺陷及过程不稳定的产生原因均与保护气体和细焊丝的使用特点有关。
产生原因及防止措施
缺陷种类
可能的原因
防止措施
凹坑
气体
1．没供给CO2
检查送气阀门是否打开，气瓶是否有气，气管是否堵塞或破断
2．风大，保护效果不充分
挡风
3．焊嘴内有大量粘附飞溅物，气流混乱
除去粘在焊嘴内的飞溅
4．使用的气体纯度太差
使用焊接专用气体
5．焊接区污垢（油、锈、漆）严重
将焊接专用气体
6．电弧太长或保护罩与工件距离太大或严重堵塞
降低电弧电压，降低保护罩或清理、更换保护罩
7．焊丝生锈
使用正常的焊丝
咬边
1．电弧长度太长
减小正常的焊丝
2．焊接速度太快
降低焊接速度
3．指向位置不当（角焊缝）
改变指向位置
焊瘤
1．对焊接电流来说电弧电压太低
提高电弧电压
2．焊接速度太慢
提高焊接速度
3．指向位置不当（角焊缝）
改变指向位置
裂缝
1．焊接条件不当
⑴电流大电压低
⑵焊接速度太快
调整至适当条件
⑴提高电压
⑵降低焊接速度
2．坡口角度过烛
加大坡口角度
3．母材含碳量及其他合金元素含量高
进行预热
4．使用的气体纯度差（水分多）
用焊接专用气体
5．在焊坑处电流被迅速切断
进行补弧坑操作
焊道弯曲
1．焊丝矫正不充分
调整矫正轮
2．焊丝伸出长度过长
进行补弧坑操作
3．导电嘴磨损太大
使伸出长度适当（25mm以下）
4．操作不熟练
更换导电嘴
飞溅过多
焊接条件不适当（特别是电压过高或电流太小）
调整到适当的焊接条件
电弧不稳
1．导嘴孔太大或已严重磨损
改换适当孔径的导电嘴
2．焊丝不能平稳送给
⑴清理导管和送丝管中磨屑、杂物
⑵减少导管弯曲
3．送丝轮过紧或过松
适当的扭紧
4．焊线卷回转不圆滑
调整至能圆滑动作
5．焊接电源的输入电压变动过大
增大设备容量
6．焊线生锈或接地线接触不良
使用无锈焊丝，使用良好、可靠的接地夹具
焊丝与导电嘴粘连
1．导电嘴与母材间距过短
调整到适当间距
2．焊丝送给突然停止
平滑送给焊丝
CO2气体保护焊焊接工艺
钢结构二氧化碳气体保护焊工艺规程1适用范围本标准适用于本公司生产的各种钢结构，标准规定了碳素结构钢的二氧化碳气体保护焊的基本要求。
注：
产品有工艺标准按工艺标准执行。
1.1编制参考标准《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形成与尺寸》GB.985-881.2术语2.1母材：
被焊的材料2.2焊缝金属：
熔化的填充金属和母材凝固后形成的部分金属。
2.3层间温度：
多层焊时，停后续焊接之前，相邻焊道应保持的最低温度。
2.4船形焊：
T形、十字形和角接接头处于水平位置进行的焊接.3焊接准备3.1按图纸要求进行工艺评定。
3.2材料准备3.2.1产品钢材和焊接材料应符合设计图样的要求。
3.2.2焊丝应储存在干燥、通风良好的地方，专人保管。
3.2.3焊丝使用前应无油锈。
3.3坡口选择原则焊接过程中尽量减小变形，节省焊材，提高劳动生产率，降低成本。
3.4作业条件3.4.1当风速超过2m/s时，应停止焊接，或采取防风措施。
3.4.2作业区的相对湿度应小于90％，雨雪天气禁止露天焊接。
4施工工艺4.1工艺流程清理焊接部位检查构件、组装、加工及定位按工艺文件要求调整焊接工艺参数按合理的焊接顺序进行焊接自检、交检、焊缝返修焊缝修磨合格交检查员检查
关电源现场清理4操作工艺4.1焊接电流和焊接电压的选择不同直径的焊丝,焊接电流和电弧电压的选择见下表焊丝直径短路过渡细颗粒过渡
电流（A）电压（V）电流（A） 电压（V）
0.850--100 18--21 1.0 70--120 18--22 1.2 90--150 19--23 160--400 25--381.6 140--200 20--24 200--500 26--40 4.2焊速：
半自动焊不超过0.5m/min. 4.3打底焊层高度不超过4㎜，填充焊时，焊枪横向摆动，使焊道表面下凹，且高度低于母材表面1.5㎜――2㎜：
盖面焊时，焊接熔池边缘应超过坡口棱边0.5――1.5㎜防止咬边。
4.4不应在焊缝以外的母材上打火、引弧。
4.5定位焊所用焊接材料应与正式施焊相当，定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。
钢衬垫的定位焊宜在接头坡口内焊接，定位焊厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊长度不宜大于40㎜，填满弧坑，且预热高于正式施焊预热温度。
定位焊焊缝上有气孔和裂纹时，必须清除重焊。
4.9焊接工艺参数见表一和表二表一:
Φ1.2焊丝CO2焊对接工艺参数
接头
形式
板厚
层数
焊接电流
（A）
电弧电压
（V）
焊丝外伸
（mm）
焊机速度
m/min
气体流量
L*min
装配间隙
（mm）
6 1 270 27 12-14 0.55 10-15 1.0-1.5 6 2 190210 1930 15 0.25 15 0-1 8 2 120-130130-140 26-2728-30 15 0.55 20 1-1.5 10 2 130-140280-300 20-3030-33 15 0.55 20 1-1.5 10 2 300-320300-320 37-3937-39 15 0.55 20 1-1.5 12 310-330 32-33 15 0.5 20 1-1.5 16 3 120-140300-340300-340 25-2733-3535-37 15 0.4-0.50.3-0.40.2-03 20 1-1.5 16 4 140-160260-280270-290270-290 24-2631-3334-3634-36 15 0.2-0.30.33-0.40.5-0.60.4-0.5 20 1-1.5 20 4 120-140300-340300-340300-340 25-2733-3533-3533-37 15 0.4-0.50.3-0.40.3-0.40.12-0.15 25 1-1.5 20 4 140-160260-280300-320300-320 24-2631-3335-3735-37 15 0.25-0.30.45-0.50.4-0.50.4-0.45 20 1-1.5表二:
Φ1.2焊丝CO2气体保护焊T形接头接头形式 板厚（㎜） 焊丝直径（㎜） 焊接电流（A） 电弧电压（v） 焊接速度（m/min） 气体流量（L/min） 焊角尺寸（㎜） 2.3 Φ1.2 120 20 0.5 10-15 3.0 3.2 Φ1.2 140 20.5 0.5 10-15 3.0 4.5 Φ1.2 160 21 0.45 10-15 4.0 6 Φ1.2 230 23 0.55 10-15 6.0 12 Φ1.2 290 28 0.5 10-15 7.04.9.1控制焊接变形,可采取反变形措施.4.9.2在约束焊道上施焊,应连续进行,因故中断,再施焊时,应对已焊的焊缝局部做预热处理.4.9.3采用多层焊时,应将前一道焊缝表面清理干净后,再继续施焊.4.9.4变形的焊接件,可用机械（冷矫）或在严格控制温度下加热（热矫）的方法,进行矫正.5 交检6 焊接缺陷与防止方法缺陷形成原因 防止措施焊缝金属裂纹1.焊缝深宽比太大2.焊道太窄3.焊缝末端冷却快 1.增大焊接电弧电压,减小焊接电流2.减慢焊接速度3.适当填充弧坑夹杂1.采用多道焊短路电弧2.高的行走速度 1.仔细清理渣壳2.减小行走速度,提高电弧电压气孔1.保护气体覆盖不足2.焊丝污染3.工件污染4.电弧电压太高5.喷嘴与工件距离太远 1.增加气体流量,清除喷嘴内的飞溅,减小工件到喷嘴的距离2.清除焊丝上的润滑剂3.清除工件上的油锈等杂物.4.减小电压5.减小焊丝的伸出长度咬边1.焊接速度太高2.电弧电压太高3.电流过大4.停留时间不足5.焊枪角度不正确 1.减慢焊速2.降低电压3.降低焊速4.增加在熔池边缘停留时间5.改变焊枪角度,使电弧力推动金属流动未融合1.焊缝区有氧化皮和锈2.热输入不足3.焊接熔池太大4.焊接技术不高5.接头设计不合理 1.仔细清理氧化皮和锈2.提高送丝速度和电弧电压,减慢焊接速度3.采用摆动技术时应在靠近坡口面的边缘停留,焊丝应指向熔池的前沿4.坡口角度应足够大,以便减小焊丝伸出长度,使电弧直接加热熔池底部未焊透1.坡口加工不合适2.焊接技术不高3.热输入不合适 1.加大坡口角度,减小钝边尺寸,增大间隙2.调整行走角度3.提高送丝的速度以获得较大的焊接电流,保持喷嘴与工件的距离合适飞溅1.电压过低或过高2.焊丝与工件清理不良3.焊丝不均匀4.导电嘴磨损5.焊机动特性不合适 1.根据电流调电压2.清理焊丝和坡口3.检查送丝轮和送丝软管4.更新导电嘴5.调节直流电感蛇行焊道1.焊丝伸出过长2.焊丝的矫正机构调整不良3.导电嘴磨损 1.调焊丝伸出长度2.调整矫正机构3.更新导电嘴[/font]
CO2半自动气体保护焊接工艺
本工艺适用于低碳钢和低合金高强度钢各种大型钢结构工程焊接，其焊接生产率高，抗裂性能好，焊接变形小，适应变形范围大，可进行薄板件及中厚板件焊接.
一.焊接准备
1.焊接前接头清洁要求在坡口两侧30mm范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水锈脏物、氧化皮必须清洁干净。
2.当施工环境温度低于零度或钢材的碳当量大于0.41%，及结构刚性过大，物件较厚时应采用焊前预热措施，预热温度为80℃~100℃，预热范围为板厚的5倍，但不小于100mm。
3.工件厚度大于6mm时，为确保焊透强度，在板材的对接边缘应采用开切V形或X形坡口，坡口角度为60°钝边p为0~1mm，装配间隙b为0~1mm；当板厚差≥4mm时，应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理，如图：
4.焊前应对CO2焊机送丝顺畅情况和气体流量作认真检查。
.1.
5.若使用瓶装气体应作排水提纯处理，且应检查气体压力，若低于9.8×10.5PQ（10kgf/mm2）应停止使用。
6.根据不同的焊接工件和焊接位置调节好规范，通常的焊接规范可以用以下公式：
V=0.04I+16（允许误差±1.5V）
二.焊接材料
1.CO2气体纯度要求99.5%；含水量不超过0.1%；含碳量不超过0.1%。
2.焊丝牌号低碳钢及高强度低合金钢
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