第二模块课题一CO2气体保护焊教材

1、12Carbon-dioxide Shielded arc welding3456CO2焊的熔敷速度789四、四、CO2CO2气体保护电弧焊的分类气体保护电弧焊的分类按焊丝粗细分类：按焊丝粗细分类： 细丝细丝CO2CO2焊焊 ds1.6mm Vf=C ds1.6mm Vf=C 自身调节自身调节粗丝粗丝CO2CO2焊焊 ds 1.6mm VfC ds 1.6mm VfC 自动调节自动调节按焊丝类型分：按焊丝类型分： 实芯焊丝实芯焊丝CO2CO2焊焊药芯焊丝药芯焊丝CO2CO2焊焊按自动化程度分：按自动化程度分： 半自动半自动CO2CO2焊焊 适用于焊缝不够规则的场合适用于焊缝不够规则的场合自动自

2、动CO2CO2焊焊 适用于焊缝长而且规则的场合适用于焊缝长而且规则的场合1011焊接设备1、焊接电源：、焊接电源：平特性电源平特性电源下降特性电源下降特性电源良好的动态品质良好的动态品质短路电流上升速度短路电流上升速度di/dt短路电流峰值短路电流峰值Imax 空载电压恢复速度要快空载电压恢复速度要快 12（1）推丝式：）推丝式：直径直径0.82.0mm （2）拉丝式：）拉丝式：直径小于或等于直径小于或等于0.8mm （3）推拉丝：）推拉丝：送丝软管可长到送丝软管可长到10m 2、送丝机构送丝机构13n供气系统包括气瓶气路及相应的供气系统包括气瓶气路及相应的阀、计量装置、加热装置等。阀、计量装

3、置、加热装置等。 n半自动焊枪有鹅颈式和手枪式两半自动焊枪有鹅颈式和手枪式两种。种。n自动焊焊枪载流容量较大（可达自动焊焊枪载流容量较大（可达1500A），采用内部循环水冷却。），采用内部循环水冷却。n焊枪冷却方式有气冷、水冷焊枪冷却方式有气冷、水冷焊焊100负载气冷上限负载气冷上限250An氩弧焊气冷上限氩弧焊气冷上限200A鹅颈式鹅颈式半自动半自动空冷焊枪空冷焊枪3、焊枪和供气、冷却水系统、焊枪和供气、冷却水系统14流量计流量计气压表气压表减压及预热装置减压及预热装置开关开关CO2减压流量计减压流量计CO2气体气体 瓶装瓶装CO2为液态，焊接用为液态，焊接用CO2要求纯度高于要求纯度高于9

4、9.8%，用前，用前排水（倒置排水（倒置48小时，开阀放水）小时，开阀放水）。由于液态的。由于液态的CO2气化过程吸热气化过程吸热，可能导致其中的水分结冰，需，可能导致其中的水分结冰，需在减压前加热，一般采取电阻加在减压前加热，一般采取电阻加热的方式。热的方式。15鹅颈式（气冷）焊枪、手枪式（水冷）焊枪鹅颈式（气冷）焊枪、手枪式（水冷）焊枪164、控制系统、控制系统包括焊接电源输出调节系统、送丝速度包括焊接电源输出调节系统、送丝速度调节系统、小车或工作台行走速度调节调节系统、小车或工作台行走速度调节系统、气体流量调节系统。系统、气体流量调节系统。主要控制焊接过程中的各种动作，如电主要控制焊接过

5、程中的各种动作，如电源启动停止、送气送水、熄弧引弧、小源启动停止、送气送水、熄弧引弧、小车行走等。车行走等。17二、典型二、典型COCO2 2焊设备（焊设备（ COCO2 2焊专用焊机）焊专用焊机）1、北京“时代”逆变焊机，节能节材；可靠性尚可，价格相对便宜，售后服务较好。逆变焊机，节能节材；可靠性尚可，价格相对便宜，售后服务较好。2、唐山“松下”晶闸管焊机，但精细表现出色且可靠性极高；售后服务较好，价格较贵晶闸管焊机，但精细表现出色且可靠性极高；售后服务较好，价格较贵但性价比高，但性价比高，3、美国林肯普通普通CO2焊机总体性能不错，但无价格优势。值得推介者为其焊机总体性能不错，但无价格优势

6、。值得推介者为其STT（表（表面张力过渡）面张力过渡）CO2焊机：飞溅极小、成形极佳，但价格极贵。焊机：飞溅极小、成形极佳，但价格极贵。除以上之外，除以上之外，通用通用CO2焊机国内的品牌多如牛毛，但普遍市场占有率低。除价格较焊机国内的品牌多如牛毛，但普遍市场占有率低。除价格较低外，其它方面往往乏善可陈。低外，其它方面往往乏善可陈。欧洲国家一般不做欧洲国家一般不做CO2焊专用焊机，而是焊专用焊机，而是MIG/MAG（CO2）一体，所以其送丝机通）一体，所以其送丝机通常为双主动送丝。常为双主动送丝。如果焊机标可如果焊机标可MIG/MAG/CO2焊，但却是单主动送丝，其效果有限（目前国产焊机这焊，

7、但却是单主动送丝，其效果有限（目前国产焊机这种情况比较多见）。种情况比较多见）。18第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料一、合金元素的氧化与脱氧高温的焊接电弧中：CO2CO + O2电弧气氛 包括： CO2、O2 、 CO可能参加反应的金属元素：Fe、C、Si、Mn191.合金元素的合金元素的氧化氧化氧化反应：氧化反应：Fe + CO2 FeO + CO 不溶于液态金属，不与金属反应不溶于液态金属，不与金属反应Si + 2CO2 SiO2 + 2CO 与与CO2的反应不占主导地位，的反应不占主导地位， Mn + CO2 MnO + CO 与与O的反应是主要的的反应是主要的Si + 2O SiO

8、2 Mn + O MnO 以复合化合物形式以复合化合物形式MnO.SiO2，浮出浮出C + O CO C烧损，熔滴中造成爆炸，熔池中烧损，熔滴中造成爆炸，熔池中 造成气孔造成气孔Fe + O FeO 氧化，进入熔池会破坏焊缝的性能氧化，进入熔池会破坏焊缝的性能20 必须通过给焊接材料中添加合适量的脱氧元素脱必须通过给焊接材料中添加合适量的脱氧元素脱氧，一般采用氧，一般采用Si-Mn联合脱氧。联合脱氧。2、氧化反应氧化反应的结果的结果焊接铝及其合金氧化问题会很严重，焊接不锈钢焊接铝及其合金氧化问题会很严重，焊接不锈钢可能导致焊缝增碳，对不锈钢的耐腐蚀性能造成可能导致焊缝增碳，对不锈钢的耐腐蚀性能

9、造成影响。影响。 212FeO + Si 2Fe + SiO2 FeO + Mn MnOFeO + C Fe + CO n 但是发生在熔滴中，生成的但是发生在熔滴中，生成的CO可能会引起可能会引起熔滴的急剧膨胀，产生飞溅熔滴的急剧膨胀，产生飞溅n 发生在熔池中可能形成气孔发生在熔池中可能形成气孔 3、脱氧、脱氧反应反应22CO气孔、气孔、H2气孔、气孔、N 2气孔气孔二、CO2焊的气孔及防止（1）CO气孔气孔FeO + C Fe + CO 在反应中生成在反应中生成CO气体来不及逸出。气体来不及逸出。解决措施：只要焊丝中含碳量比较低，含有适量的脱氧剂解决措施：只要焊丝中含碳量比较低，含有适量的脱

10、氧剂Mn、Si ，可减少焊缝中，可减少焊缝中 FeO，避免发生上述反应，形成，避免发生上述反应，形成气孔，同时防止焊缝氧化。气孔，同时防止焊缝氧化。23采用短弧焊，防止大气侵入电弧中采用短弧焊，防止大气侵入电弧中焊丝中添加固氮元素，如焊丝中添加固氮元素，如Ti增加增加CO2保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、可靠。可靠。野外焊接增加挡风板野外焊接增加挡风板 防止措施：防止措施：2、N2气孔气孔一般认为一般认为N2来源于大气或者来源于大气或者CO2不纯不纯 24过渡形式过渡形式图图焊丝直径焊丝直径电弧电弧电压电压电流电流适用范围适用范围大滴过渡大滴过渡

11、细丝细丝 1.6 30 30小电流小电流飞溅大，不实用飞溅大，不实用短路过渡短路过渡细丝细丝 1.6 30 30300300左右，左右，正接正接飞溅大，不实用飞溅大，不实用细颗粒过渡细颗粒过渡粗丝粗丝1.6-5.01.6-5.0长弧长弧34-3534-35400400中厚板中厚板潜弧射滴过渡潜弧射滴过渡粗丝粗丝1.6-5.01.6-5.0短弧短弧低电压低电压 430 430厚板厚板STT短路过渡的一种短路过渡的一种打底打底三、三、 熔滴过渡与飞溅熔滴过渡与飞溅、CO2气体保护焊熔滴过渡类型：气体保护焊熔滴过渡类型：25福尼斯焊机福尼斯焊机n熔滴长大熔滴长大n短路、熄弧短路、熄弧n颈缩颈缩n过渡

12、、燃弧过渡、燃弧1.短路过渡：短路过渡：26形成条件：形成条件：短弧、细丝、小电流。短弧、细丝、小电流。机理：机理：一般要经历电弧燃烧形成熔滴、熔滴长一般要经历电弧燃烧形成熔滴、熔滴长大并与熔池短路熄弧、液桥颈缩断开熔滴过渡大并与熔池短路熄弧、液桥颈缩断开熔滴过渡、电弧复燃四个过程。、电弧复燃四个过程。 2728短路过渡特点：短路过渡特点： -细丝，短弧，小电流细丝，短弧，小电流 -燃弧熄弧交替进行，燃弧熄弧交替进行，1.6-50Hz， 0.8-130Hz -平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接焊接 -小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速小直

13、径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快度快 -弧长短，焊件加热区小，质量高弧长短，焊件加热区小，质量高 -过程稳定过程稳定 -飞溅大飞溅大29n 应用：应用：2、细颗粒过渡：形成条件形成条件 ：粗丝1.6-5.0，长弧，大电流形成机理：形成机理：电流大，斑点面积大，电磁力增电磁力增加加，熔滴过渡频率加快，形成细颗粒过渡 30n 应用：应用：中、大厚板的水平位置焊接中、大厚板的水平位置焊接n 特点：特点：潜弧射过渡的熔深大，焊缝潜弧射过渡的熔深大，焊缝深而窄，余高大，成形不够理想，深而窄，余高大，成形不够理想，热裂倾向也很大。热裂倾向也很大。 n 注意：注意：使用时注意调整到合适的焊使用时注意

14、调整到合适的焊接速度。接速度。 3、潜弧射滴过渡：潜弧射滴过渡：形成条件：形成条件：大电流大电流、低电压、反极性、低电压、反极性、CO2气氛和粗焊丝气氛和粗焊丝形成机理：形成机理：大电流，电弧静压力大且集中，挖掘成弧坑；大电流，电弧静压力大且集中，挖掘成弧坑； 低电压弧长短，呈潜弧状态低电压弧长短，呈潜弧状态 弧坑中场强低，电弧上爬弧坑中场强低，电弧上爬 形成射滴过渡形式形成射滴过渡形式 31焊丝跟进焊丝跟进挖掘成弧坑挖掘成弧坑电弧上爬电弧上爬形成射滴形成射滴32、飞溅飞溅飞溅：飞溅：在焊接过程中，熔化的金属颗粒和熔在焊接过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象。渣向周围飞散的现象。原因：

15、原因：电流过大、有大量气体析出电流过大、有大量气体析出飞溅形式：飞溅形式：33短路过程的飞溅短路过程的飞溅析出气体引起飞溅析出气体引起飞溅电弧排斥引起飞溅电弧排斥引起飞溅细颈过电流引起飞溅细颈过电流引起飞溅34控制措施：控制措施：焊丝：焊丝：降低焊丝含降低焊丝含C量，并有合适的量，并有合适的Mn、Si，也可以采用药芯焊丝，或者活化处理焊丝，也可以采用药芯焊丝，或者活化处理焊丝。活化处理是指在焊丝表面涂一层极薄的碳。活化处理是指在焊丝表面涂一层极薄的碳酸铯和碳酸钾。酸铯和碳酸钾。保护气体：保护气体：加入加入Ar，改善电弧形态及熔滴过，改善电弧形态及熔滴过渡形式渡形式。35电源系统：电源系统：直流

16、反极性，不能用交流直流反极性，不能用交流过桥始末电流小，中期电流大过桥始末电流小，中期电流大 短路前期，抑制短路电流的上升速度短路前期，抑制短路电流的上升速度 减小正常短路的峰值电流，降低短路电流上升减小正常短路的峰值电流，降低短路电流上升速度速度 短路后期迅速降低短路电流，靠金属表面张力短路后期迅速降低短路电流，靠金属表面张力拉断小桥，实现无飞溅过渡。拉断小桥，实现无飞溅过渡。36马跃周，甘肃工业大学学报，马跃周，甘肃工业大学学报，2000，Vol.26（3）采用波形控制的方法控制采用波形控制的方法控制熔滴过渡，减小飞溅熔滴过渡，减小飞溅。37l 焊接电流：避开飞溅大的电流区间；采用合焊接电

17、流：避开飞溅大的电流区间；采用合适的峰值电流，一般适的峰值电流，一般Imax=2-3倍倍Ia，太大颈，太大颈缩小桥爆断，太小引弧困难。缩小桥爆断，太小引弧困难。l 焊枪角度前倾后倾的角度小于焊枪角度前倾后倾的角度小于20：垂直时：垂直时飞溅最少飞溅最少l 缩短伸出长度，一般取焊丝直径的缩短伸出长度，一般取焊丝直径的10倍，倍，5-15mml 防护涂料，防止喷嘴被堵防护涂料，防止喷嘴被堵正确选择工艺参数：正确选择工艺参数：383940 半自动和自动二氧化碳气体保护焊的坡口形式与接头方式、焊接位置、板厚等因素有关，各种板厚钢板的坡口形式与焊条电弧焊的坡口形式相同。坡口加工也采用机械切削加工、气割加

18、工、空气等离子切割等方法完成。但由于CO2焊焊丝直径较细，电流密度大，电弧穿透力强，电弧热量集中，一般对于12mm以下的焊件不开坡口也可以焊透，对于必须开坡口的焊件，一般坡口角度可以由焊条电弧焊的60减为3040，钝边可相应增大23mm，根部间隙可相应减少12mm。1 1装配间隙与坡口形式的选择装配间隙与坡口形式的选择41 焊丝直径一般按焊接位置、板厚、加工效率、焊接设备等条件确定，普遍采用细丝焊 (直径小于16mm)，因为细丝短路过渡焊接适宜全位置焊接，且焊接变形小，薄板也不易烧穿。中厚板的焊接，焊丝可采用12mm以上的直径。实际焊接时可参考表选用焊丝直径。2 2焊丝直径的选择焊丝直径的选择

19、42 焊接电流是决定熔深的主要因素，它与送丝速度、电源极性、焊丝的伸出长度、气体成分、焊丝直径等有关，主要取决于送丝速度，送丝速度越大，则焊接电流就要求越大，当焊接电流达到60250A时，即以短路过渡形式焊接时，焊缝熔深在12mm左右；在电流达到300A以上时，熔深就会明显增大；不同焊丝直径的焊接电流推荐值见表4-3。焊接电流的选择还与电弧电压相关。3 3焊接电流的选择焊接电流的选择43不同焊丝直径时焊接电流的推荐范围不同焊丝直径时焊接电流的推荐范围焊丝直径（焊丝直径（mmmm）熔滴过渡形式熔滴过渡形式焊件厚度（焊件厚度（mmmm）焊缝位置焊缝位置0.50.80.50.8短路短路颗粒颗粒12.

20、512.52.542.54全位置全位置水平水平1.01.41.01.4短路短路颗粒颗粒2828212212全位置全位置水平水平1.61.6短路短路颗粒颗粒3123126 6立、横、仰立、横、仰水平水平44 细丝CO2焊的电弧电压的最佳取值仅有12V变动范围。短路过渡时电弧电压与电流成正比关系，一般电弧电压取1724V。也可凭经验听声音来判断电弧电压的值，当发出连续均匀较弱的“噗噗”声时，表明电压值合适。电弧电压和焊接电流的最佳配合值 。4 4电弧电压的选择电弧电压的选择45焊短路过渡时焊接电流和电弧电压的最佳配合值焊丝直径（焊丝直径（mm）短路过渡短路过渡颗粒过渡颗粒过渡电流（电流（A）电压（

21、电压（V）电流（电流（A）电压（电压（V）0.5306016180.6307017190.85010018211.07012018221.290150192316040025381.6140200202420050026402.020060027402.530070028423.05008003244465焊接速度的选择 细丝CO2焊的焊接速度一般在1530 mh的范围内选取，熟练焊工的焊接速度可为1836mh；自动焊时，焊接速度可高达150m/h。6焊丝伸出长度的确定 对于不同直径、不同材料的焊丝，允许的焊丝伸出长度是不同的，其长度约为焊丝直径的10倍，且不超过15mm。焊丝伸出长度过大，焊

22、丝会成段熔断，飞溅严重，气体保护效果差；伸出长度过小，不但容易造成飞溅物堵塞喷嘴，影响保护效果，也影响焊工操作视线。477 7气体流量的选择气体流量的选择 CO2气体流量应按焊接电流、焊丝伸出长度、喷嘴直径等来选择。细丝焊时，CO2气体流量一般为815Lmin；焊接电流在200A以下的薄板焊接，CO2气体流量为1015Lmin；焊接电流在200A以上的厚板焊接，CO2气体流量为1525Lmin；粗丝大规范自动焊时，CO2气体流量则为2550LL/min。CO2气体纯度要求不低于99.5。8 8电源极性的选择电源极性的选择 CO2焊主要采用直流反接，即焊件接负极，焊枪接正极。这种接法电弧稳定，飞

23、溅小。而在堆焊、铸铁补焊和大电流高速CO2焊时，才采用直流正极性的接法 。48 电源接法选择电源接法电源接法一般应用范围一般应用范围特点特点反接（焊丝接正极）反接（焊丝接正极）短路过渡及颗粒状过渡的普短路过渡及颗粒状过渡的普通焊接过程通焊接过程电弧稳定、飞溅小，熔深电弧稳定、飞溅小，熔深大大正接（焊丝接负极）正接（焊丝接负极）高速高速COCO2 2焊接，堆焊及铸铁补焊接，堆焊及铸铁补焊焊焊丝熔化率高，熔深钱，焊丝熔化率高，熔深钱，熔宽及堆高较大熔宽及堆高较大49 CO2焊时，焊接回路的电感值应根据焊丝直径和电弧电压来选择，不同直径的焊丝的合适电感值。 不同直径焊丝合适的电感值不同直径焊丝合适的

24、电感值焊丝直径（焊丝直径（mmmm）焊接电流（焊接电流（A A）电弧电压（电弧电压（V V）电感（电感（mHmH）0.80.810010018180.010.080.010.081.21.213013019190.010.160.010.161.61.616016020200.300.700.300.702.02.01751752121 总之，最佳的焊接工艺参数应满足以下原则：焊接过总之，最佳的焊接工艺参数应满足以下原则：焊接过程稳定、飞溅小、焊缝的成形美观、无气孔、无裂纹、保程稳定、飞溅小、焊缝的成形美观、无气孔、无裂纹、保证焊透、节能并有较高的生产率。证焊透、节能并有较高的生产率。9焊接回路的电感值确定焊接回路的电感值确定505152 5354第五节 二氧化碳焊操作技术CO2半自动焊的基本操作技术半自动焊的基本操作技术 55（1 1）持焊枪姿势和焊接姿势）持焊枪姿势和焊接姿势 右手持枪，肘部靠在身体右侧腰部，左手拿右手持枪，肘部靠在身体右侧腰部，左手拿面罩。焊接姿势有站立式、坐式和蹲式。面罩。焊接姿势有站立式、坐式和蹲式。 1.1.基本操作技术基本操作技术56 二氧化碳气体保护半自动焊通常采用短路接触法引弧，一般只需一次引弧即可，引弧前先点动焊枪开关送出一段焊丝，焊丝伸出长度应小于喷嘴与焊件间应