Q235钢CO2气体保护焊接工艺123

1、兰州工业学院毕业设计（论文）Q235钢CO2气体保护焊焊接工艺 系 别 材料工程学院 学生姓名 王超超 学 号 201312602227 专业名称 焊接技术及自动化指导教师 何林发 2016年1月16日30摘要Q235低碳钢在现代工业上应用十分广泛！本文主要针对Q235低碳钢板材的焊接本文以Q235钢的CO2气体保护焊的工艺为例对其进行了分析与研究Q235为普通碳素结构钢含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、工字钢、窗框刚等型钢，中厚钢板。大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、桥梁、车辆、容器、船舶等，也大量用作对性能

2、要求不太高的机械零件。二氧化碳气体保护焊目前已发展成为一种重要的熔焊方法，具有成本低、效率高、操作灵活等特点。广泛应用于汽车、工程机械、造船业、机车、电梯、锅炉压力容器等制造业，以及各种金属结构和金属加工机械的生产。工艺进行设计?通过经济和操作性两个方面的考虑?选用co2焊进行焊接?焊接后变形小?缺陷少?焊接质量良好?当然最重要的是焊接工艺参数设计正确关键词：Q235钢 CO2气体保护焊 工艺 焊接缺陷Q235 carbon steel is widely used in the modern! the paper based Q235 steel Q235 carbon steel plat

3、e welding CO2 gas shielded arc welding process, for example on the analysis and research of Q235 carbon structural steels containing medium carbon, a good comprehensive performance, strength, ductility and welding performance better tie, the most widely used. Often rolled into wire or round bars, sq

4、uare steel, beams, window frames and other steel, medium and thick steel plate. Widely used in buildings and engineering structures. For the production of steel or built factories fangjia, bridges, vehicles, vessels, ships, and so on, is also used as a machine parts on performance requirements are n

5、ot too high. Carbon dioxide gas-shielded welding has become an important method for welding, it has the advantages of low cost, high efficiency, flexible operation. Widely used in automobiles, engineering machinery, shipbuilding, locomotives, elevators, boiler and pressure vessel manufacturing, as w

6、ell as various metal structures and metal-working machinery production. Process design?, through the economic and operational considerations for two? CO2 welding welding? distortion after welding? flaws? welding quality good?, of course, the most important welding process parameter design of the cor

7、rect keywords: Q235 steel CO2 gas shielded welding of welding defect目录摘要-2Pick to-3绪论-4第一章Q235钢及CO2气体保护焊简介-6 第一节Q235钢-7 第二节Q235钢的等级及化学成分-11 第三节Q235钢的机械性能-13 第四节Q235钢的焊接性-14第五节CO2气体保护焊的发展史-15 第六节CO2气体保护焊的特点-17 第七节CO2气体保护焊的原理-17 第八节CO2气体保护焊的冶金原理-18第二章CO2气体保护焊的工艺-24 第一节焊前准备-24 第二节焊接参数的选择-25第三章Q235钢在CO2

8、气保焊常见的缺陷与对策-26 第一节焊接裂纹-27 第二节气孔-27 第三节焊接飞溅-28结论-29致谢信-30参考文献-31 绪 论随着改革开放的突飞猛进和社会主义现代化建设的日新月异，我们对焊接技术提出了更高的要求。在上世纪最后十年间，焊接技术在我国国民经济建设各个领域的应用在广度和深度方面均产生了质的飞跃，呈现出新的群雄并存，共同繁荣的新格局；焊接机械化自动化水品也不断提高，具有高参数，高寿命，大型化，超微细等特征的焊接制品不断出现，焊接结构设计革新程度迅速提升；焊接新工艺，新方法投入生产实际，应用周期大为缩短；高效优质焊接材料，焊接设备系列化和国产化均盘上新台阶。Q235 普通碳素结构

9、钢普板是一种钢材的材质Q代表的是这种材质的屈服度，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框刚等型钢，中厚钢板。大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高价输电塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。二氧化碳气体保护焊是以二氧化碳气为保护气体，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。 由于它成本低，二氧化碳气

10、体易生产，广泛应用于各大小企业。二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用CO2Ar的混合气体）。由于二氧化碳气体的热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断。因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。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。Q235钢的广泛应用，以及其较好的焊接性。而C

11、O2气体保护电弧焊可以焊接可焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金。也可以用于钛及铁合金的焊接。但在焊接钛及钛合金时，需对焊缝正面及反面进行良好的气体保护。但不宜焊接的金属低熔点金属如：铝、锡、锌等不能使用CO2气体保护焊。包括被以上低熔金属涂覆过的钢结构焊件。以及CO2气体保护焊成本低，效率高，操作灵活的优点。所以，Q235钢的CO2气体保护焊的焊接工艺也显得尤为重要。第一章 Q235钢及CO2气体保护焊简介一 Q235钢简介（一）Q235钢Q235是碳素结构钢，与旧标准GB700-79牌号中的A3、C3钢相当，是沿用俄罗斯TOCT的牌号。其钢号中的Q代表屈服强度。通常情况下，该

12、钢不经过热处理直接进行使用。中文名 Q235钢 淬火温度为 950 用 途 可用于各种磨具把手 钢种含Si量 0.3%1基本特性编辑GB700-88标准中碳素结构钢Q235按冶金质量分为A、B、C、D四个等级，各等级的钢种含Si量均为0.3%，区别在于含碳量和硫、磷含量的不同。AB级含碳量为0.14%0.22%和0.12%0.20%，CD级含碳量为0.18%、0.17%，A级的含Mn量最小，D级SP含量最小。国内有不少应用低碳马氏体刚强烈淬火工艺制造冷作模具的实例。利用双层辉光离子渗金属技术，在该钢表面进行Mo-Cr共渗，随后进行超饱和渗碳、淬火及回火复合处理，Mo-Cr躬身层厚度在100微米

13、以上，表面Mo含量可达20%，Cr含量达到10%，超饱和渗碳表面含碳量超过2.0%，表面成分接近钼系高速钢，淬火及回火后表面硬度高达1300HV，超过一般冶金高速钢。磨损试验表明，摩擦系数随着接触应力的增加而增大，平均相对耐磨性是GCr15渗碳淬火钢的2.2倍。2规范编辑Q235模具钢淬火规范淬火温度为950，盐浴炉加热，10%NaCl盐水冷却淬火。3用途编辑1、可用于各种磨具把手以及其他不重要的磨具零件. 2、曾经选用GCr15、9SiCr、T8及45钢，由于工件有咬模、粘模现象发生，锻胚很难从模具中冲出来，致使冲头产生塑性变形、弯曲和断裂，寿命较短，每10件冲头约冲螺栓8001200件；后

14、采用Q235钢做冲头材料，经淬火后不回火直接使用，硬度为3640HRC，每十件冲头能冲螺栓2000件以上，而且失效形式为塑性变形，解决了冲头在使用中碎裂的现象，保证了操作者的人身安全。（二）Q235钢的等级及化学成分Q235A，Q235B，Q235C，Q235D。这是等级的区分，所代表的，主要是冲击的温度有所不同而已。A指40度以上，B在20度以上，C0度以上，D-20度以上、E-40度以上，E所不同的，指的是它们性能中冲击温度的不同。分别为：Q235A级，是不做冲击；Q235B级，是20度常温冲击；Q235C级，是0度冲击；Q235D级，是-20度冲击；Q235E，是-40度冲击。在不同的冲

15、击温度，冲击的数值也有所不同。 元素含量：A、B、C、D硫含量依次递减；A和B的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少。 Q235各个级别的化学成份：Q235级别C的含量Mn的含量Si的含量S的含量P的含量A0.22% 1.4%0.35%0.0500.045B0.20% 1.4%0.35%0.0450.045C0.17% 1.4%0.35%0.0400.040 D0.17% 1.4%0.35%0.0350.035 Q235的机械性能Q235伸长率（5/%）262524232221Q235直径或厚度（a）a16a16-40a40-60a60-100a100-150a150Q235抗拉强度b/M

16、Pa）375-500 执行标准：外部标准为：GB/T709-2006热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差，内部标准为：GB/T3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带（三）牌号介绍编辑表示方法完整表示方法为：Q235-质量等级符号脱氧方法符号质量等级分A、B、C、D、E，依次以A级质量较差，E级质量最高。脱氧方法符号为F、b、Z和TZ，分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢，但在牌号表示方法中，Z和TZ的符号可以省略。Q235A，Q235B，Q235C，Q235D，Q235E不同等级所代表的，主要是冲击的温度有所不同而已。A指不做冲击，B在20度以上，C在0度以

17、上，D-20度以上、E-40度以上，A到E所不同的，指的是它们性能中冲击温度的不同。分别为：Q235A级，是不作冲击韧性试验要求；Q235B级，是作常温（20）冲击韧性试验；Q235C级，是作0冲击韧性试验；Q235D级，是作-20冲击韧性试验；Q235E，是作-40冲击韧性试验。冲击韧性试验采用夏比V形缺口试件。冲击韧性指标为Akv。对上述B、C、D级钢在其各自不同温度要求下，都要求达到Akv27J。在不同的冲击温度，冲击的数值也有所不同。（四） Q235钢的焊接性 。由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化 组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度

18、良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。 但在少数情况下，焊接时也会出现困难： 1)采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。 2)沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质分布不均，局部地区含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。 3)采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接Q235-A钢时，因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。 4)某些焊接方法会降低低碳钢焊接

19、接头的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以提高冲击韧度。 总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接 低合金结构钢的焊接性分析 16Mn和15MnV均属于低合金结构钢中的热轧钢，这类钢价格便宜，而且具有满意的综合力学性能和加工工艺性能，首先来分析一下这类钢的焊接性，焊接性通常变现为两方面的问题：一是焊接引起的各种缺陷，对这类钢来说主要是各类裂纹问题；二是焊接时材料性能的变化，对这类钢来说主要是脆化问题。1 裂纹问题 （1） 热裂纹：热轧钢一般含碳量较低，而含锰量

20、较高，因此它们Mn/S比较大，具有良好的抗热裂性能。正常情况下焊缝中不会出现热裂纹，但当材料成分不合格或有严重偏析，使碳、硫含量偏高，Mn/S比偏低，易出现热裂纹。锰在钢种可与硫形成硫化锰，减少了硫的有害影响，增强了钢的抗热裂性能。 （2） 冷裂纹：钢材冷裂纹主要取决于钢材的淬硬倾向，而刚才的淬硬倾向又主要取决于它的化学成分。热轧钢由于含有少量合金元素，其碳当量比低碳钢碳当量略高些，所以这种钢淬硬倾向比低碳钢要大些，而且随钢材强度级别的提高，合金元素的增加，它的淬硬倾向逐渐增大，应根据接头形式和钢材厚度来调整线能量、预热和后热温度，以控制热影响区的冷却速度，同时降低焊缝金属的含氢量等措施，防止

21、冷裂纹的产生。 （3） 再热裂纹：从钢材的化学成分考虑，由于热轧钢中不含强碳化物形成元素，因此对再热裂纹不敏感，而且还可以通过提高预热温度和焊后立即后热等措施来防止再热裂纹的产生。 2脆化问题 （1） 过热区脆化：热轧钢焊接时近缝区中被加热到100以上粗晶区，易产生晶粒长大现象，是焊接接头中塑性最差的部位，往往会承受不住应力的作用而破坏。防止过热区脆化的措施是提高冷却速度，尤其是提高奥氏体最小稳定性范围内的冷却速度，缩短在这一温度区间停留时间，减少或防止奥氏体组织的出现，以提高钢的冲击韧度，而且为防止过热区粗晶脆化，也不宜采用过大线能量。（2） 热应变脆化：热应变脆化是由于焊接过程中热应力产生

22、塑性变形使位错增殖，同时诱发氮碳原子快速扩散聚集在位错区，出现热应变脆化。16Mn和15MnV这两类钢具有一定得热应变脆化倾向，焊接时消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。 低合金结构钢的焊接工艺 1.焊前准备： （1）焊接坡口形式的设计应避免采用焊不透或局部焊透的坡口，还要尽量减少焊缝的横截面积，以降低接头的残余应力，同时也可减少焊接材料的消耗量。 （2）坡口加工采用热切割时应注意防止母材边缘会形成一定深度的淬硬层，这种低塑性的淬硬层往往成为冷加工的开裂源。 （3）焊前必须消除焊接区钢板表面的水分，坡口表面的氧化皮、锈斑、油脂以及其他污物。 （4）焊接材料在使用前应按生产厂推荐的规范进行烘

23、干。 （5）装配定位焊缝必须采用与正式焊缝同一类型的焊条。 2.焊接线能量的选择：线能量的参数是指焊接电流、电弧电压和焊接速度。低合金结构钢焊接时，线能量参数除要保证接头的熔透性和焊缝成型外，还要考虑其对接头性能的影响。焊接含碳量低的热轧钢以及含碳量偏下限的16Mn钢时，对焊接线能量没有严格的限制，但从提高过热区塑性和韧性考虑还是采用偏小线能量更为有利；当焊接含碳量偏高的16Mn钢时，为降低淬硬倾向，防止冷裂纹产生，焊接时线能量应偏大些。 3.预热、后热及热处理 （1）预热：焊接低合金结构钢时，焊前预热时防止接头冷裂，改善接头组织性能，减小焊接应力的重要工艺措施。焊前预热的有利作用还在于：改变

24、了焊接过程的热循环，降低焊接接头各区高温转变和低温转变温度区间的冷却速度，避免或减少了淬硬组织的形成；减少焊接区的温度梯度，降低了焊接接头的内应力，并使之较均匀地分布；扩大了焊接区的温度场，使焊接接头在较宽的区域内处于塑性状态，减弱了焊接应力的不利影响；延长了焊接区在100以上温度的停留时间，有利于氢从焊缝金属中逸出。预热温度的确定，随钢材碳当量、板厚、结构的拘束度的增加而增加，环境温度的升高而降低。 （2）后热及热处理：后热是指焊接结束后将焊件或整条焊缝立即加热到150250温度范围内，并保持一段时间，这种工艺简称后热。其作用在于首先是降低了接头低温转变区的冷却速度，其效果比预热更显著，其次

25、是延长了接头在100以上温度区间的停留时间，使焊缝金属中的氢有充分时间向外扩散。在寒风金属氢扩散阶段，从根本上消除了导致冷裂纹形成的力学因素。后热的温度和时间，取决于被焊钢的冷裂敏感性，焊接材料的含氢量和接头的拘束度。后热温度愈高，保温时间愈长，去氢效果愈明显。 去氢处理是将焊件在焊后立即加热到300400温度并保温一段时间，可加速焊接接头氢的扩散逸出。氢的排除程度取决于加热温度和时间，温度高保温时间可短一些，温度低去氢时间就要加长。生产中消氢处理的温度为300400，消氢时间为12小时。 消除应力处理是将焊件均匀地以一定的速度加热到AC1点以下足够高的温度，保温一段时间后随炉均匀地冷却到30

26、0400，最后将工件移到炉外空冷。低合金结构钢焊后消除应力处理的目的有以下几点：消除焊缝金属中的氢，提高焊接接头的抗裂性和韧性；降低焊接接头中的参与应力；改善焊缝及热影响区组织，使淬硬组织经受回火处理而提高接头各区的韧性；稳定了低合金耐热钢焊缝及热影响区的碳化物，提高了接头的高温持久强度；降低了焊缝及热影响区的硬度，易于切削加工。二 CO2气体保护焊简介（一） CO2气体保护焊发展史二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）是以二氧化碳气为保护气体进行焊接的方法。（有时采用CO2+Ar的混合气体）。在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。焊接时抗风能力差，适合室内作业。由于它成本低，二氧化碳气

27、体易生产，广泛应用于各大小企业。由于二氧化碳气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。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。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

28、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，具有良好应用条件，并且极大地推动了金属结构焊接技术和相关产业的发展，在焊接技术发展史上书写了辉煌的一页。经过多年努力，我国CO2气保焊技术在金属结构制造业中的推广应用，取得了长足进步，并可以总结为三个阶段：探索阶段、起步阶段、发展阶段。探索阶段是从60年代到80年代中期，国内高校、研究单位及一些厂矿企业对CO2焊接技术外于研究、开发、收集、整理国外焊接技术，在这一时期CO2气保焊技术没有形成大批量金属结构的生产能力及相关产品的生产规模。起步阶段是从80年代中期到90年代初的时间里，借助于我国在“六五”、“七五”重大技术

29、装备，引进技术合作生产及大型基础设施工程建设的契机，引进国外先进焊接技术和装备，对大型骨干机械企业进行技术改造。可以说是在借助国外成熟技术和生产工艺，形成了我国大型金属结构企业的CO2气保焊技术的生产能力，从而大大改变了金属结构制造企业的装备水平、制造能力，提高了产品质量和生产效率，改变了传统的金属结构焊接工艺，引起了焊接技术的革命，推动了国内CO2气保焊设备、焊接材料、辅件等领域技术研究和推广应用工作的发展。发展阶段是从90年代初至今的近十年时间，自1992年中国焊接协会和中国机械工程学会焊接分会联合举办“全国CO2气保焊技术推广应用交流会”以来，CO2气保焊技术在金属结构行业中应用、推广工

30、作蓬勃发展。一批服务于CO2气保焊技术的企业，把握住了CO2气保焊技术推广的市场脉搏，迅速发展起来。如：焊接设备方面的时代集团公司、天津电焊机厂、唐山松下产业机器有限公司等；焊接材料方面的天津电焊条公司、江苏江南焊丝厂和嘉兴东方焊业有限公司等；焊接气体方面的普莱克斯气体有限公司、BOC气体公司等，展现了我国CO2气保焊技术推广应用取得丰硕成果。（二）CO2气体保护焊特点1.优点CO2气体保护焊与焊条电弧焊、埋弧焊相比有许多优点。（1）焊接生产率高 在CO2气体保护焊时，电流密度大，熔化速度快，焊接过程中又不需要清渣，其生产率比普通的焊条电弧焊高2-4倍。（2）焊接变形小 CO2气体保护焊电流密

31、度大，电弧热量集中，加热区窄，CO2气体又有冷却作用，所以焊后焊接变形小，特别是在薄板焊接时可以减少校正变形的工作量。（3）油锈不敏感因CO2气体在高温时分解，具有很强的氧化性，对焊件的油、锈及其他脏物的敏感性较小，故对于焊前清理的要求不高，只要焊件没有明显的黄锈，一般不必清除。（4）焊缝含量氢量低 保护气体在高温时氧化性强，与氢有很强的亲和能力，从而降低了焊缝的含氢量，并防止了氢气孔的产生；同时在焊接低合金高强钢时，出现冷裂纹的倾向也较小。（5）电弧可见性好、操作简单 CO2气体保护焊电弧可见性好，易于对准并观察焊缝；操作简单，容易掌握，培训焊工比较容易。（6）成本低CO2气体来源广，价格低

32、，消耗的焊接电能少，因而成本低。一般CO2气体保护焊成本为焊条电弧焊的40%-50%。2.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；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，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，应采取必要的防风措施。（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，收到

33、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金属。（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较高。CO2气体保护焊的应用范围CO2气体保护焊本身具有很多优点，已广泛应用于焊接低碳钢、低合金钢及低合金高强钢。在某些情况下，可以焊接耐热钢、不绣钢，或用于堆焊耐磨零件及焊补铸钢件和铸铁件。目前，一些工业发达国家非常广泛地应用CO2气体保护焊，其占常用焊接方法的比例达50%-70%。而我国目前气体保护焊所占比例也较大，尤其在造船及汽车工业中得到广泛的应用。在应用中必须正确地选择；焊前准备（包括焊接接头形式、坡口设计与加工、接头清理

34、、焊接装配等）、焊接设备（包括焊接电源、焊枪和送丝机等）、焊接材料（包括焊丝、保护气体等）和焊接参数等。(三) CO2气体保护焊的原理CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体（有时采用CO2+Ar的混合气体）的气体保护电弧焊，简称CO2焊。 二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种，是以二氧化碳气为保护气体，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。 在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。焊接时抗风能力差，适合室内作业。 由于它成本低，二氧化碳气体易生产，广泛应用于各大小企业。由于二氧化碳气体的热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝

35、端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断，因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。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。 （四）CO2气体保护焊冶金原理在进行焊接时，电弧空间同时存在CO2、CO、O2和O原子等几种气体，其中CO不与液态金属发生任何反应，而CO2、O2、O原子却能与液态金属发生如下反应：Fe+CO2FeO+CO（进入大气中） （1-3

36、） Fe+O FeO (进入熔渣中) （1-4）C+O CO （进入大气中） （1-5）1、CO气孔问题：由上述反应式可知，CO2和O2 对Fe和C都具有氧化作用，生成的FeO一部分进入渣中，另一部分进入液态金属中，这时FeO能够被液态金属中的C所还原，反应式为： FeO+C Fe+CO （1-6）这时所生成的CO一部分通过沸腾散发到大气中去，另一部分则来不及逸出，滞留在焊缝中形成气孔。针对上述冶金反应，为了解决CO气孔问题，需使用焊丝中加入含Si和Mn的低碳钢焊丝，这时熔池中的FeO将被Si、Mn还原：2FeO+Si 2Fe+SiO2 （进入渣中） （1-7）FeO+Mn Fe+MnO （进

37、入渣中） （1-8）反应物SiO2、MnO它们将生成FeO和Mn的硅酸盐浮出熔渣表面，另一方面，液态金属含C量较高，易产生CO气孔，所以应降低焊丝中的含C量，通常不超过0.1。2、氢气孔问题：焊接时，工件表面及焊丝含有油及铁锈，或CO气体中含有较多的水分，但是在CO2保护焊时，由于CO2具有较强的氧化性，在焊缝中不易产生氢气孔。1、短路过渡：细丝（焊丝直径小于1.6mm），以小电流、特别是较低电弧电压情况下，可获得短路过渡。这时电弧对焊件是间断加热，电弧稳定，飞溅小，焊接热输入小，热量集中，适用于薄板焊接。同时焊接变形也小，甚至不需要焊后矫正工序。2、滴状过渡：粗丝（焊丝直径大于1.6mm），

38、以较大电流和较高的电弧电压进行焊接时，会出现滴状过渡。电流小于400A时，为非轴向滴状过渡，此时电弧不稳定，飞溅很大，焊缝成形不好，在实际生产中不宜采用。当电流大于400A时，熔滴细化，过渡频率随之增大，熔滴呈非轴向细滴过渡，此时，飞溅较小，电弧较稳定，焊缝成形较好，在生产中应用较广。3、潜弧射滴过渡：是介于上述两种过渡形式之间的过渡方式，此时的焊接电流和电压比短路过渡大，比细滴过渡小。焊接时，由于焊接电流较大，电弧电压较低，弧长较短，在电弧力的作用下熔池会出现凹坑，电弧潜入凹坑中，焊丝端头在焊件表面以下，熔滴由非轴向转为较细的、轴向性很强的的射流过渡（但伴有瞬时短路现象）。其结果是金属飞溅量

39、大大减少，焊接过程较稳定，母材熔深大，生产中有时被应用于中等厚度和大厚度板材的水平位置的焊接。需要注意的是，潜弧射滴过渡的焊缝窄而深，且余高大，成形系数不够理想，易产生裂纹。第二章 CO2气体保护焊工艺一 焊前准备焊前准备工作包括坡口设计、坡口加工、清理、焊件装配等。1坡口设计CO2气体保护焊采用细颗粒过渡时，电弧穿透力较大，熔深较大，容易烧穿焊件，所以对装配质量要求较严格。坡口开得要小一些，钝边适当大些，对间隙不能超过2mm。如果用直径1.6mm的焊丝钝边可留46mm，坡口角度可减小到45左右。板厚在12mm以下开I形坡口；大于12mm的板材可以开较小的坡口。但是，坡口角度过小易形成“梨”形

40、熔深，在焊缝中心可能产生裂纹。尤其在焊接厚板时，由于拘束应力大，这种倾向更大，必须十分注意。CO2气体保护焊采用短路过渡时熔深浅，不能按细颗粒过渡方法设计坡口。通常允许较小的钝边，甚至可以不留钝边。又因为这时的熔池较小，熔化金属温度低、粘度大，搭桥性良好，所以间隙大些会烧穿。如果对接接头，允许间隙为3mm。要求较高时，装配间隙应小于3mm。采用细颗粒过渡焊接角焊缝时，考虑到熔深大的特点，其焊角尺寸K可以比焊条电弧焊时减少10%20%，见表2-1。因此，可以进一步提高气体保护焊的效率，减少材料的消耗。2坡口加工方法与清理坡口加工方法主要有机械加工、气割和碳弧气刨等。CO2气体保护焊时对坡口精度的

41、要求比焊条电弧焊高。定位焊之前应将待焊部位及两侧1020mm范围内的油污、锈迹等污物,并在焊件表面涂上一层飞溅防粘剂,在喷嘴上涂一层喷嘴防堵剂。6mm以下薄板上的氧化膜对质量几乎无影响；焊厚板时，氧化皮能影响电弧稳定性、恶化焊缝成形和生成气孔。表2-1 不同板厚的焊角尺寸板厚mm焊接方法焊角尺寸mm板厚mm焊接方法焊角尺寸mm6CO2气体保护焊512CO2气体保护焊7.5焊条电弧焊6焊条电弧焊8.59CO2气体保护焊616CO2气体保护焊10焊条电弧焊7焊条电弧焊113定位焊缝定位焊是为了防止变形和维持预先的破口而先进行的点固焊。定位焊易生成气孔和夹渣。也是随后进行CO2气体保护焊时产生气孔和

42、夹渣的主要原因，所以必须认真地焊接定位焊缝。定位焊可采用CO2气体保护焊和焊条电弧焊。用焊条电弧焊焊接的定位焊缝，如果渣清除不净，会引起电弧不稳和产生缺陷。定位焊缝的定位也很重要，应尽可能的使定位焊缝分布在焊缝的背面。当背面难以焊接时，可在正面焊一条短焊缝。焊接时此处就不要再焊了。定位焊缝的长度和间距，应根据焊件厚度决定。薄板的定位焊缝应细而短，长度为1550mm，间距为30150mm；中厚板的定位焊缝间距可达100150mm。为增加定位焊缝的焊接深度，应适当增大定位焊缝及其长度，一般为1550mm长。使用夹具定位焊时，应考虑磁偏吹问题。因此，夹具的材质、形状、位置和焊接方向应注意。二 焊接参

43、数的选择CO2气体保护焊时，合理地选择焊接参数是保证焊缝质量、提高生产效率的重要条件。CO2气体保护焊焊接的主要参数包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、电源极性、气体流量、焊枪倾角、电弧对中位置、喷嘴高度等。2.1、焊丝直径 焊丝直径越大，允许使用的焊接电流就越大，通常根据焊件的厚薄、施焊位置及效率等要求来选择。焊接薄板或中厚板的立、横、仰焊缝时，多采用直径1.6mm以下的焊丝。在具体的焊接过程中，焊丝直径的选择可参考表2。 焊接电流相同时，熔深随着焊丝直径的减小而增加。焊丝直径对焊丝的熔化速度也有明显的影响。当电流相同时，焊丝越细熔敷速度越高。目前，普遍采用的焊丝直径是

44、0.8mm、1.0mm、1.2mm和1.6mm等。直径为34.5mm的粗丝当前也在一些焊接位置开始投入使用2.2、焊接电流 焊接电流是CO2气体保护焊重要焊接参数之一，应根据焊件厚度、材质、焊丝直径、施焊位置及要求的熔滴过渡形式来选择焊接电流的大小。对于薄板及中厚板全位置焊接，应选用短路过渡的焊接电。流，对于由厚板水平位置焊接，应选用细颗粒过渡或射流过渡的焊接电流。焊丝直径与焊接电流的关系见表3。每种直径的焊丝都有一个合适的电流范围，只有在这个范围内焊接过程才能保持稳定进行。通常直径0.81.6mm的焊丝，短路过渡的焊接电流为40230A；细颗粒过渡的焊接电流为 250500A。焊接电流的变化

45、对焊缝成型产生影响，特别是对熔深有决定性影响。随着焊接电流的增加，熔深增加，熔宽略有增加，焊缝余高有所增加。但是应该注意，焊接电流过大时，容易引起烧穿、焊漏和产生裂纹等缺陷，且焊件的变形大，焊接过程中飞溅很大；而焊接电流过小时，容易产生未焊透、未熔合和夹渣等缺陷以及焊缝成形不良。通常在保证焊透、成形良好的条件下，尽可能地采用大的焊接电流，以提高生产效率。 2.3、电弧电压 电弧电压时指从导电嘴到工件间的电压，是焊接的重要参数之一。电弧电压过高或过低，对焊缝成型、电弧稳定性、飞溅都有不利影响。为保证焊缝成型良好，电弧电压与焊接电流必须匹配适当，通常焊接电流小时，电弧电压低，焊接电流大时，电弧电压

46、高。 对于CO2焊，焊接电流小于或等于200A时： 电弧电压=0.04I+161.5 （V） 焊接电流大于200A时： 电弧电压=0.04I+202 （V） 焊接电压与电弧电压匹配是否适当，应根据焊接前试焊发出的声音、手感、焊缝成形、飞溅大小来判断，并进行修正。试焊时，飞溅较小，手感和声音柔和，焊接声音均匀、有规律，焊缝成形良好，说明焊接电压电流和电弧电压匹配，否则，应进行重新调整。随着点弧电压的增加，焊缝熔深减少，焊缝增宽。2.4、焊接速度 焊接速度是重要工艺参数之一。焊接时电弧将熔化金属吹开，在电弧下形成一个凹坑，随后将熔化的焊丝金属填充进去，若焊接速度太快，凹坑不能完全被填满，将产生咬边

47、、下陷或未熔合，或由于保护气体破坏，产生气孔；若焊接速度太慢时，熔敷金属堆积在电弧下方，熔深减少，产生焊缝不均匀，未熔合、未焊透等缺陷。在焊丝直径、焊接电流、电弧电压不变条件下，焊接速度增加，熔宽与熔深都减小。如果焊接速度过高，除产生咬边、未焊透、未熔合等缺陷外，由于保护效果变坏，还可能会出现气孔；若焊接速度过低，除降低生产效率外，焊接变形将会增大。一般半自动焊时，焊接速度为560m/h范围内。2.5、焊丝伸出长度 焊丝伸出长度是指从导电嘴端部到焊丝端头间的距离，如图8所示。又称干伸长。保持焊丝伸出长度不变是保证焊接过程稳定的基本条件之一，合适的焊丝伸出长度为焊丝直径的1020倍。焊丝伸出长度

48、对焊缝长度大，焊接电流减小，飞溅大，母材熔深浅；焊丝伸出长度小，电弧电压减少，焊接电流增加，熔深大，飞溅少；焊丝伸出长度过短时，妨碍观察电弧，影响操作，易因导电嘴过热夹住焊丝，甚至烧损导电嘴。焊丝伸出长度不是独立的焊接参数，通常焊工根据焊接电流和保护气流量确定喷嘴高度的同时，焊丝伸出长度也就确定了。 2.6、气体流量 气体保护焊时，保护效果不好，将产生气孔，甚至使焊缝成型变差。CO2气体流量应根据对焊接区的保护效果来选取。流量的大小，取决于接头形式、焊接工艺参数以及作业环境等因素，过大或过小的气体流量均影响保护效果，使焊缝产生缺陷。通常采用直径小于1.6mm的焊丝焊接时，流量为515L/min

49、；粗丝焊接时，约为20L/min。保护效果并不是流量越大越好。当保护气流量超过临界值时，从喷嘴中喷出的保护气会由层流变成紊流，会将空气卷入保护区，降低保护效果，使焊缝中出现气孔，增加合金元素的烧损。影响气体保护焊效果的主要因素是风，风速小于1.5m/s时，风对保护作用无影响，风速大于2m/s时，焊缝气孔明显增加。2.7、电源极性 CO2气体保护焊通常采用直流反接：焊件接阴极，焊丝接阳极。焊接时，飞溅小，电弧稳定，母材熔深大，成形较好。直流正接焊接时，焊丝熔化快，熔深浅，堆高大，稀释率小，正极性主要用于堆焊、铸铁补焊及大电流高速CO2气体保护焊。2.8焊枪的倾角 焊接过程中焊枪轴线和焊缝轴线之间

50、的夹角，称为焊枪的倾斜角度，简称焊枪倾角。焊枪倾角是不容忽视的因数。焊枪倾角在80110时，不论是前倾还是后倾，焊枪的倾角对焊接过程及焊缝成型都没有明显影响。倾角过大时，将对焊缝成型产生影响。如前倾角增大时，将增加熔宽和较少熔深，还会增加飞溅。当焊枪与焊件成后倾角时(电弧始终指向已焊部分)，焊缝窄，余高大，熔深较大，焊缝成形不好；当焊枪与焊件成前倾角时(电弧始终指向待焊部分)，焊缝宽，余高小，熔深较浅，焊缝成形好。CO2气体保护焊时，通常采用左焊法，左焊法时，焊枪采用前倾角，不仅可得到较好的焊缝成形，而且能够清楚地观察和控制熔池在CO2气体保护焊中，由于焊件的厚度、结构的形式及使用不同，其接头

51、形式及坡口形式也不相同。焊接接头的形式有多种，其中主要的基本形式可分为对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头四种。有时焊接结构中还有其他类型的接头形式，如十字接头、端接接头、斜对接接头、锁底对接接头等。 1) 对接接头 两焊件端面相对平行的接头称为对接接头。对接接头是焊接结构中采用最多的一种接头形式。根据焊件的厚度、焊接方法和坡口准备的不同，对接接头可分为不开破口和开坡口两种。 (1)不开坡口的对接接头。当钢板厚度在6mm以下，一般不开坡口，只留12mm的焊缝间隙。如图1所示。但这也不是绝对的，在有些重要的结构中，当钢板厚度大于3mm时，就要求开坡口。所谓坡口就是根据设计或工艺需要，在焊件待焊

52、部位加工的一定几何形状的沟槽。 (2)开坡口的对接接头开坡口就是用机械、火焰或电弧等方法加工坡口的过程。将接头根部焊透，并便于清除熔渣获得较好的焊缝成形，而且坡口能起到调节焊缝金属中母材和填充金属的比例的作用。钝边(焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分)是为了防止烧穿，但钝边的尺寸要保证第一层焊缝能焊透。根部间隙(焊前在接头根部之间预留的间隙)也是为了保证接头根部能焊透。对于板厚大于6mm的钢板，为了保证焊透，焊前必须开坡口。坡口的形式可分为如下几种： V形坡口。钢板厚度为740mm时采用V形坡口。V形坡口有V形坡口、钝边V形坡口、单边V形坡口、钝边单边V形坡口四种，如图2所示。V形

53、坡口的特点是加工容易，但焊后焊件易产生角变形。 X形坡口。钢板厚度为1260mm时可采用X形坡口，也称双面V形坡口，。X形坡口与V形坡口相比较，在相同厚度下能减少焊接金属量约1/2，焊件焊后变形和产生的内应力也小些。所以它主要用于大厚度以及要求变形较小的结构中。 U形坡口。U形坡口有U形坡口、单边U形坡口、双面U形坡口三种。当钢板厚度为2060mm时采用U形坡口，当钢板厚度为4060mm时采用双面U形坡口。 U形坡口的特点是焊接金属量最少，焊件产生变形也小，焊缝金属中母材金属占的比例也小。但这种坡口加工较困难，一般应用于较重要的焊接结构 。不同厚度的钢板对接焊接时，如果厚度差(-1)不超过表1的规定，则接头的基本形式与尺寸应按较厚的尺寸数据选取。如果对接钢板的厚度差超过表1的规定，则应在较厚的板上作出单面或双面的削薄，其削薄长L=3(。-1)。 2)T形接头 一焊件的端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头，称为T形接头。T形接头在焊接结构中被广泛采用，特别是在造船厂的船体结构中约70%的焊缝是这种接头形式。按照焊件厚度和坡口准备的不同，T形