二氧化碳气体保护焊.docx

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气体保护焊

1.焊接的分类

名词解释

熔化焊接：

将被连接金属局部熔化，然后冷却结晶使分子或原子彼此达到晶格距离并形成结合力，这种焊接方法叫熔化焊接。

熔化焊接需要一个能量集中，热量足够的热源。

电弧焊：

以气体导电时产生的电弧热为热源。

熔化极：

焊丝或焊条既是电极又是填充金属。

铝热焊：

利用金属氧化物和金属铝之间的放热反应所产生的过热熔融金属来加热金属而实现结合的方法。

压力焊接：

焊接过程中必须对焊件施加压力,加热或不加热的焊接方法。

钎焊:

利用某些熔点低于被连接金属熔点的熔化金属（钎料）在连接界面上起流散浸润作用，然后冷却形成结合力。

2.熔化焊接的主要特征

焊接部位必须采取有效的隔离空气保护，使焊接部位不能和空气接触，以免造成焊道的成分和性能不良，保护方式有三种：

气相、渣相、真空。

熔化焊接的保护方式

保护类型

材料及设施

适用范围

气相保护

气体

CO2、TIG、MIG、MAG焊

渣相保护

焊剂

手工焊条、埋弧焊剂、药芯焊丝...

真空保护

真空设备及设施

航空航天或稀有金属

3.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。

常用的保护气体：

二氧化碳气（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）及它们的混合气体:

CO2+Ar、CO2+Ar+He、……。

4.二氧化碳气体保护焊的简单介绍

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。

常用的保护气体：

二氧化碳气（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）

及它们的混合气体:

CO2+Ar、CO2+Ar+He、……。

气体保护焊，全称是熔化极二氧化碳气体保护电弧焊接，是焊接方法中的一种，是以气为保护气体，进行焊接的方法。

在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。

在焊接时不能有风，适合室内作业。

但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。

由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量焊接接头。

因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。

气体保护焊机示意图

5.二氧化碳气体保护焊的基本原理

气体保护焊的原理以焊丝和焊件作为两个电极，产生电弧，用电弧的热量来熔化金属，以气体作为保护气体，保护电弧和熔池，从而获得良好的焊接接头，这种焊接方法称为二氧化碳气体保护焊。

6.二氧化碳气体保护焊的特点

优点：

①焊接速度快、生产效率高：

由于焊丝自动送进，焊接时焊接电流密度大，焊丝的熔化效率高，所以熔敷速度高。

焊接生产率比手弧焊高2～3倍。

②焊接范围广：

可适用低碳钢、高强度钢、普通铸钢全方位焊。

③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。

④焊缝抗裂性能高：

焊缝低氢且含氮量也较少。

⑤溶深大：

熔深是手弧焊的三倍，坡口加工小。

⑥溶敷效率高：

手弧焊焊条熔敷效率是60%，二氧化碳焊焊丝熔敷效率是90%。

⑦焊接成本低：

二氧化碳气体是酿造厂和化工厂的副产品，价格低、来源广，其焊接成本约为手弧焊和埋弧焊的40％～50％。

⑧操作简便：

明弧，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接。

⑨抗锈能力强：

二氧化碳焊对焊件上的铁锈、油污及水分等，不像其他焊接方法那样敏感，具有较好的抗气孔能力。

缺点：

①飞溅较大：

不论采用什么措施，也只能使二氧化碳焊接飞溅减小到一定程度，但仍比手弧焊、氩弧焊大得多。

②弧光强：

二氧化碳气体保护焊弧光强，操作时需加强防护。

③抗风力弱在室外进行：

二氧化碳气体保护焊作业时，应采取必要的防风措施。

④灵活性较差：

二氧化碳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，收到一定的限制。

⑤可焊材料种类窄：

二氧化碳气体保护焊不能焊接不锈钢及易氧化的非铁金属。

⑥焊机较复杂：

二氧化碳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较高。

能量集中性对照表

焊接方法

丝径（mm）

电流范围（A）

电流密度（A/mm²）

能量集中性

手工焊

5

270

14

差

埋弧焊

5

1300

66

好

CO₂

1

250

318

更好

结论：

CO₂焊比手弧焊能量集中性好十倍以上，焊接成本低三倍。

7.二氧化碳焊主要规范参数

7.1焊接电流

根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数）选定相应的焊接电流。

CO₂焊机调电流实际上是在调整送丝速度。

因此CO₂焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配，既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致，以保证电弧长度的稳定。

焊接电流和送丝速度的关系

结论：

同一焊丝，电流越大送丝速度越快。

电流相同，丝越细送丝速度越快。

7.2焊接电压

焊接电压对焊接效果的影响

电压偏高时:

弧长变长,飞溅颗粒变大，易产生气孔，焊道变宽,熔深和余高变小。

电压偏低时:

焊丝插向母材,飞溅增加,焊道变窄，熔深和余高大。

7.3焊接速度

在焊接电压和焊接电流一定的情况下，焊接速度的选择应保证单位时间内给焊缝足够的热量。

焊接速度过快时:

焊道变窄,熔深和余高变小。

7.4干伸长度

焊接过程中，保持焊丝干伸长度不变是保证焊接过程稳定性的重要因素之一。

当干伸长度过长时：

气体保护效果不好，易产生气孔，引弧性能差,电弧不稳,飞溅加大,熔深变浅，成形变坏。

当干伸长度过短时：

看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大，熔深变深，焊丝易与导电咀粘连。

7.5焊丝

因二氧化碳是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO₂焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有Si、Mn等脱氧元素的焊丝。

二氧化碳焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。

二氧化碳焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种:

（1）实芯焊丝

实芯焊丝的型号、特征及适用范围

焊丝型号

特征及适用范围

H08Mn₂SiA

冲击值高，送丝均匀，导电好

H04Mn₂SiTiA

脱氧、脱氮、抗气孔能力强，适用于200A以上电流

H04Mn₂SiAITiA

脱氧/脱氮/抗气孔能力更强，适用于填充和CO₂-O₂混合气体保护焊

H08MnSiA

MAG焊

常用的实芯焊丝型号：

H08Mn2SiA

H：

焊接用钢08：

含碳量0.08%Mn₂:

2%的氧化锰

Si:

1%的氧化硅A:

含硫、磷量小于0.03%,无A则＜0.04%。

为了提高导电性能及防止焊丝表面生锈，一般在焊丝表面采用镀铜工艺，要求镀层均匀，附着力强，总含铜量不得大于0.35%

（2）药芯焊丝

使用药芯焊丝焊接时，通常用CO₂或CO₂+Ar气体作为保护气体，与实芯焊丝的区别主要在于焊丝内部装有焊剂混合物。

焊接时在电弧热作用下熔化状态的焊剂材料、焊丝金属、母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态溶渣包覆溶滴并覆盖溶池，对溶化金属形成又一层保护，实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法，它综合了手工电弧焊和CO₂气体保护焊的优点。

主要特点：

1）电弧稳定焊缝成形美观，飞溅小，适合全位置焊接；

2）气相和渣相双重保护抗气孔能力强于实芯电弧焊；

3）熔化速度快溶敷效率高，生产率比手工焊高3～5倍；

4）调整焊剂成分可适应各种钢材，及对焊缝的质量要求

7.6气体

作用：

隔离空气并作为电弧的介质。

纯度：

纯度要求大于99.5%，含水量小于0.05%。

性质：

无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍，比水轻。

存储：

瓶装液态，每瓶内可装入（25-30）Kg液态CO₂。

加热：

气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。

容量：

每公斤液态CO₂可释放509升气体，一瓶液态二氧化碳可释放15000升左右气体，约可使用10--16小时。

流量：

小于350A焊机：

气体流量为15--20升/分；大于350A焊机：

气体流量为20--25升/分

提纯：

静置30分钟，倒置放水分，正置放杂气，重复两次

7.7极性

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。

CO₂焊、MAG焊和脉冲MAG焊一般都采用直流反极性。

8.二氧化碳焊机的特长与功能

（1）KR系列焊机特长

1）独特的制造工艺和技术；2）自动稳弧性能好；3）技术新；4）防尘性能好；5）药芯和实心焊丝兼容；6）功能多；7）无遥控盒电缆

（2）KR焊机自动稳弧性能

KR系列焊机采用恒压特性—等速送丝控制系统，实现自动稳弧性能。

在焊接过程中如弧长加大，会使焊接电流减小、焊丝熔化速度减慢，因送丝速度不变，瞬间既可抵消弧长增加部分，从而维持弧长不变。

在焊接过程中如弧长减小，会使焊接电流加大、焊丝熔化速度加快，因送丝速度不变，瞬间既可抵消弧长减少部分，从而维持弧长不变。

（3）KR系列焊机的主要功能

1）缺相保护功能；2）电源电压波动补偿；3）电源输入瞬间过压保护；4）焊机空载延时节电功能；5）引弧慢送丝功能；6）双重过热保护功能；7）50Hz/60Hz频率转换；8）提前送气、滞后停气功能；9）一元化/二元化调节功能；10）收弧“无”“有”和“初期予置”；11）丝径转换功能；12）药芯/实芯焊丝选择功能；13）手动送丝功能；14）回烧时间调节功能；15）F.T.T消熔球功能；16）气体检查/焊接功能；17）焊接电流检测功能；18）显示及过流保护功能；19）输出端短路保护功能；20）直流电抗器抽头转换功能

（4）KF系列焊机的特点

1）与KR焊机相同点：

具有KR系列焊机的主要功能与特长；2）与KR焊机不同点：

根据小电流特点去掉KR焊机的一元化调节和收弧功能；3）一体化设计：

送丝机安装在焊接电源内，移动灵活方便，降低故障率；4）经济适用型高档焊机：

结构简单降低制造成本，性能优良满足不同需求。

9.二氧化碳气体保护焊的工艺流程

操作平台、防风棚及吊篮就位

钢箱梁打磨、码板合格

根据测量结果确认焊接顺序

焊前确认

坡口清理

焊接

焊中检查

焊接完成

焊缝外观检查

超声波探伤检测

合格

不合格

探伤合格报告

碳弧气刨、

砂轮打磨、

局部处理

接头高度方位、间隙、错口检查

气体条件检查

坡口形状、角度、钝边及焊口表面

中心轴线偏差检测

焊机工作状态、接地安全检查

焊接材料检查

CO2送气管是否漏气、堵塞

工艺、电流、电压检查

焊道清渣、外观检查

层间温度检查

焊道裂纹、气孔检查

CO2气体流量、纯度、压力检测

送丝稳定性检查

导电嘴、保护罩磨损检查

焊丝外伸长度检查

下一个工序

返

修

CO₂气体保护焊焊接工艺流程图

10.二氧化碳气体保护焊的焊接质量控制标准

（1）质量控制

1）焊工应持有相应的合格证，保证持证上岗。

2）所有质量活动都应在质量保证体系的控制下进行。

3）严把构件（材料）进场检查质量关，凡进场的钢围堰构件、焊接材料等工程材料，必须按设计图纸和规范标准的规定进行检查，发现问题，及时处理完善。

4）严格控制剖口形式、组对间隙、焊接质量和焊接变形，焊接完成后，必须进行全面检查，对变