二氧化碳气体保护电弧焊-项目二焊条电弧焊

1、项目五 二氧化碳气体保护电弧焊教学目标：了解二氧化碳气体保护焊的基本原理、工艺特点及应用范围；能合理选用焊丝和控制冶金过程；能合理制定焊接工艺；掌握典型型焊接接接头半自自动二氧氧化碳气气体保护护电弧焊焊操作技技术；了解二氧氧化碳气气体保护护电弧焊焊的新技技术。教学活动动设计：1在实实训室中中进行讲讲练结合合的现场场教学；2利用用多媒体体课件、仿真等等辅助教教学；教学重点点：条电电弧焊的的原理、工艺特特点制定焊条条电弧焊焊工艺；掌握焊条条电弧焊焊操作技技术教学难点点：对工工艺制定定及操作作的掌握握学习单元元一 认知知CO2气体保保护焊一、COO2焊的实实质CO2气气体保护护电弧焊焊是利用用CO2

2、作为保保护气体体的熔化化极电弧弧焊方法法。这种种方法以以CO2气体作作为保护护介质，使电弧弧及熔池池与周围围空气隔隔离，防防止空气气中氧、氮、氢氢对熔滴滴和熔池池金属的的有害作作用，从从而获得得优良的的机械保保护性能能。二、COO2焊的特特点1优点点1）焊接接生产率率高。由由于焊接接电流密密度较大大，电弧弧热量利利用率较较高，以以及焊后后不需清清渣，因因此提高高了生产产率。CCO2焊的生生产率比比普通的的焊条电电弧焊高高244倍。2）焊接接成本低低。COO2气体来来源广，价格便便宜，而而且电能能消耗少少，故使使焊接成成本降低低。通常常CO2焊的成成本只有有埋弧焊焊或焊条条电弧焊焊的400500

3、。3）焊接接变形小小。由于于电弧加加热集中中，焊件件受热面面积小，同时CCO2气流有有较强的的冷却作作用，所所以焊接接变形小小，特别别适宜于于薄板焊焊接。4）焊接接品质较较高。对对铁锈敏敏感性小小，焊缝缝含氢量量少，抗抗裂性能能好。5）适用用范围广广。可实实现全位位置焊接接，并且且对于薄薄板、中中厚板甚甚至厚板板都能焊焊接。6）操作作简便。焊后不不需清渣渣，且是是明弧，便于监监控，有有利于实实现机械械化和自自动化焊焊接。2缺点点1）飞溅溅率较大大，并且且焊缝表表面成形形较差。金属飞飞溅是CCO2焊中较较为突出出的问题题，这是是主要缺缺点。2）很难难用交流流电源进进行焊接接，焊接接设备比比较复杂

4、杂。3）抗风风能力差差，给室室外作业业带来一一定困难难。4）不能能焊接容容易氧化化的有色色金属。CO2焊焊的缺点点可以通通过提高高技术水水准和改改进焊接接材料、焊接设设备加以以解决，而其优优点却是是其他焊焊接方法法所不能能比的。因此，可以认认为COO2焊是一一种高效效率、低低成本的的节能焊焊接方法法。三、COO2焊的应应用CO2焊焊主要用用于焊接接低碳钢钢及低合合金钢等等黑色金金属。对对于不锈锈钢，由由于焊缝缝金属有有增碳现现象，影影响抗晶晶间腐蚀蚀性能。所以只只能用于于对焊缝缝性能要要求不高高的不锈锈钢焊件件。此外外，COO2焊还可可用于耐耐磨零件件的堆焊焊、铸钢钢件的焊焊补以及及电铆焊焊等

5、方面面。目前前CO2焊已在在汽车制制造、机机车和车车辆制造造、化工工机械、农业机机械、矿矿山机械械等部门门得到了了广泛的的应用。学习单元元二 CO22焊的冶冶金特性性和焊接接材料一、合金金元素的的氧化与与脱氧1合金金元素的的氧化CO2及及其在高高温分解解出的氧氧，都具具有很强强的氧化化性。随随着温度度的提高高，氧化化性增强强。氧化化反应的的程度取取决于合合金元素素在焊接接区的浓浓度和它它们对氧氧的亲和和力。熔熔滴和熔熔池金属属中Fee的浓度度最大，Fe的氧氧化比较较激烈。Si、Mn、C的浓度度虽然较较低，但但它们与与氧的亲亲和力比比Fe大，所以也也很激烈烈。2氧化化反应的的结果反应生成成的CO

6、O气体有有两种情情况：其其一是在在高温时时反应生生成的CCO气体体，由于于CO气体体体积急急剧膨胀胀，在逸逸出液态态金属过过程中，往往会会引起熔熔池或熔熔滴的爆爆破，发发生金属属的溅损损与飞溅溅。其二二是在低低温时反反应生成成的COO气体，由于液液态金属属呈现较较大的粘粘度和较较强的表表面张力力，产生生的COO无法逸逸出，最最终留在在焊缝中中形成气气孔。合金元素素烧损、气孔和和飞溅是是CO2焊中三三个主要要的问题题。它们们都与CCO2电弧的的氧化性性有关，因此必必须在冶冶金上采采取脱氧氧措施予予以解决决。但应应指出，气孔、飞溅除除和COO2气体的的氧化性性有关外外，还和和其它因因素有关关，这些

7、些问题以以后还要要讨论。3COO2焊的脱脱氧加入到焊焊丝中的的Si和Mn，在在焊接过过程中一一部分直直接被氧氧化和蒸蒸发，一一部分耗耗于FeeO的脱脱氧，剩剩余的部部分则残残剩留在在焊缝中中，起焊焊缝金属属合金化化作用，所以焊焊丝中加加入的SSi和Mn，需需要有足足够的数数量。但但是焊丝丝中Sii、Mnn的含量量过多也也不行。Si含量量过高会会降低焊焊缝的抗抗热裂纹纹能力；Mn含量量过高会会使焊缝缝金属的的冲击值值下降。此外，SSi和Mn之间间的比例例还必须须适当，否则不不能很好好地结合合成硅酸酸盐浮出出熔池，而会有有一部分分SiOO2或者MnnO夹杂杂物残留留在焊缝缝中，使使焊缝的的塑性和和

8、冲击值值下降。根据试验验，焊接接低碳钢钢和低合合金钢用用的焊丝丝，一般般w（SSi）为为1%左右右。经过过在电弧弧中和熔熔池中烧烧损和脱脱氧后，还可在在焊缝金金属中剩剩下约00.4%0.5%。焊丝中中w (Mn)一般为为12左右右。二、COO2焊的气气孔及防防止CO2焊焊时，由由于熔池池表面没没有熔渣渣覆盖，CO2气流又又有冷却却作用，因而熔熔池凝固固比较快快。如果果焊接材材料或焊焊接工艺艺处理不不当，可可能会出出现COO气孔、氮气孔孔和氩气气孔。1COO气孔在焊接熔熔池开始始结晶或或结晶过过程中，熔池中中的C与FeOO反应生生成的CCO气体体来不及及逸出，而形成成 COO气孔。这类气气孔通常

9、常出现在在焊缝的的根部或或近表面面的部位位，且多多呈针尖尖状。2氮气气孔在电弧高高温下，熔池金金属对NN2有很大大的溶解解度。但但当熔池池温度下下降时，N2在液态态金属中中的溶解解度便迅迅速减小小，就会会析出大大量N2，若未未能逸出出熔池，便生成成N2气孔。N2气孔常常出现在在焊缝近近表面的的部位，呈蜂窝窝状分布布，严重重时还会会以细小小气孔的的形式广广泛分布布在焊缝缝金属之之中。这这种细小小气孔往往往在金金相检验验中才能能被发现现，或者者在水压压试验时时被扩大大成渗透透性缺陷陷而表露露出来。3氢气气孔氢气孔产产生的主主要原因因是，熔熔池在高高温时溶溶入了大大量氢气气，在结结晶过程程中又不不能

10、充分分排出，留在焊焊缝金属属中成为为气孔。三、COO2焊的飞飞溅及防防止1飞溅溅产生的的原因飞溅是CCO2焊最主主要的缺缺点，严严重时甚甚至要影影响焊接接过程的的正常进进行。产产生飞溅溅的主要要原因如如下：1）气体体爆炸引引起的飞飞溅。2）由电电弧斑点点压力而而引起的的飞溅。3）短路路过渡时时由于液液态小桥桥爆断引引起的飞飞溅。4）当焊焊接参数数选择不不当时，也会引引起飞溅溅。2减少少金属飞飞溅的措措施（1）正正确选择择焊接参参数1）焊接接电流与与电弧电电压。2）焊丝丝伸出长长度。3）焊枪枪角度。四、COO2焊的气气体及焊焊丝（一）CCO2气体1COO2气体的的性质CO2气气体是无无色又无无味

11、和无无毒气体体。在常常温下它它的密度度为1.98kkg/mm3，约为为空气的的1倍。在在常温时时很稳定定，但在在高温时时发生分分解，至至50000K时时几乎能能全部分分解。气瓶的压压力与环环境温度度有关，当温度度为020时，瓶瓶中压力力为4.566.8106Pa (400600大气压压），当当环境温温度在330以上时时，瓶中中压力急急剧增加加，可达达7.4106 Paa（73大气气压）以以上。所所以气瓶瓶不得放放在火炉炉、暖气气等热源源附近，也不得得放在烈烈日下爆爆晒，以以防发生生爆炸。2提高高CO2气体纯纯度的措措施（1）洗洗瓶后应应该用热热空气吹吹干 因因为洗瓶瓶后在钢钢瓶中往往往残留留较

12、多的的自由状状态水。（2）倒倒置排水水 液态态的COO2可溶解解质量分分数约00.055%的水水分，另另外还有有一部分分自由态态的水分分沉积于于钢瓶的的底部。焊接使使用前首首先应去去掉自由由态水分分。可将将CO22钢瓶倒倒立静置置122h，以以便使瓶瓶中自由由状态的的水沉积积到瓶口口部位，然后打打开阀门门放水223次次，每次次放水间间隔300minn，放水水结束后后，把钢钢瓶恢复复放正。（3）正正置放气气 放水水处理后后，将气气瓶正置置2h，打开阀阀门放气气233minn，放掉掉一些气气瓶上部部的气体体，因这这部分气气体通常常含有较较多的空空气和水水分，同同时带走走瓶阀中中的空气气。（4）使使

13、用干燥燥器 可可在焊接接供气的的气路中中串接过过滤式干干燥器。用以干干燥含水水较多的的CO22气体。（5）使使用时注注意瓶中中的压力力 在（二）焊焊丝CO2焊焊焊丝既既是填充充金属又又是电极极，所以以焊丝既既要保证证一定的的化学成成分和力力学性能能，又要要保证具具有良好好的导电电性和工工艺性能能。1对焊焊丝的要要求（1）脱脱氧剂 （2）CC、S、P 焊焊丝的含含碳量要要低（3）镀镀铜 为为防锈及及提高导导电性，焊丝表表面最好好镀铜学习单元元三 CO22焊工艺艺在CO22焊中，为了获获得稳定定的焊接接过程，熔滴过过渡通常常有两种种形式，即短路路过渡和和细滴过过渡。短短路过渡渡焊接在在我国应应用最

14、为为广泛。一、短路路过渡CCO2焊工艺艺1短路路过渡焊焊接的特特点短路过渡渡时，采采用细焊焊丝、低低电压和和小电流流。熔滴滴细小而而过渡频频率高，电弧非非常稳定定，飞溅溅小，焊焊缝成形形美观。主要用用于焊接接薄板及及全位置置焊接。焊接薄薄板时，生产率率高、变变形小，焊接操操作容易易掌握，对焊工工技术水水准要求求不高。因而短短路过渡渡的COO2焊易于于在生产产中得到到推广应应用。2焊接接工艺参参数的选选择主要的焊焊接工艺艺参数有有：焊丝丝直径、焊接电电流、电电弧电压压、焊接接速度、保护气气体流量量、焊丝丝伸出长长度及电电感值等等。（1）焊焊丝直径径 短路过过渡焊接接采用细细焊丝，常用焊焊丝直径径

15、为0.611.6mmm，随着焊焊丝直径径的增大大，飞溅溅颗粒相相应增大大。（2）焊焊接电流流 焊接电电流是重重要的焊焊接参数数，是决决定焊缝缝厚度的的主要因因素。电电流大小小主要决决定于送送丝速度度， （3）电电弧电压压 短路过过渡的电电弧电压压一般在在1725VV之间。因为短短路过渡渡只有在在较低的的弧长情情况下才才能实现现，所以以电弧电电压是一一个非常常关键的的焊接参参数，如如果电弧弧电压选选得过高高（如大大于299V)，则无论论其它参参数如何何选择，都不能能得到稳稳定的短短路过渡渡过程。短路过渡渡时焊接接电流均均在2000A以以下，这这时电弧弧电压均均在较窄窄的范围围（23V）内变动动。

16、电弧弧电压与与焊接电电流的关关系可用用下式来来计算。U = 0.004I(166士2)(4）焊焊接速度度 焊接接速度对对焊缝成成形、接接头的力力学性能能及气孔孔等缺陷陷的产生生都有影影响。在在焊接电电流和电电弧电压压一定的的情况下下，焊接接速度加加快时，焊缝厚厚度（SS）、宽宽度（cc）和余余高(hh)均减减小，如如图3-6所示示。（5）保保护气体体流量 气体保保护焊时时，保护护效果不不好将发发生气孔孔，甚至至使焊缝缝成形变变坏。（6）焊焊丝伸出出长度 短路过过渡焊接接时采用用的焊丝丝都比较较细，因因此焊丝丝伸出长长度对焊焊丝熔化化速度的的影响很很大。此外，伸伸出长度度太大，电弧不不稳，难难以

17、操作作，同时时飞溅较较大，焊焊缝成形形恶化，甚至破破坏保护护而产生生气孔。相反，焊丝伸伸出长度度过小时时，会缩缩短喷嘴嘴与焊件件间的距距离，飞飞溅金属属容易堵堵塞喷嘴嘴。同时时，还妨妨碍观察察电弧，影响焊焊工操作作。二、细滴滴过渡CCO2焊工艺艺特点1特点点细滴过渡渡CO2焊的特特点是电电弧电压压比较高高，焊接接电流比比较大。此时电电弧是持持续的，不发生生短路熄熄弧的现现象。焊焊丝的熔熔化金属属以细滴滴形式进进行过渡渡，所以以电弧穿穿透力强强，母材材熔深大大。适合合于进行行中等厚厚度及大大厚度焊焊件的焊焊接。2焊接接参数选选择（1）电电弧电压压与焊接接电流 为了实实现滴状状过渡，电弧电电压必须

18、须选取在在3445VV范围内内。焊接接电流则则根据焊焊丝直径径来选择择。对应应于不同同的焊丝丝直径，实现细细滴过渡渡的焊接接电流下下限是不不同的。（2）焊焊接速度度 细滴滴过渡CCO2焊的焊焊接速度度较高。与同样样直径焊焊丝的埋埋弧焊相相比，焊焊接速度度高0.511.0倍倍。常用用的焊速速为400600m/hh。（3）保保护气体体流量 应选用用较大的的气体流流量来保保证焊接接区的保保护效果果。保护护气流量量通常比比短路过过渡的CCO2焊提高高122倍。常常用的气气流量范范围为225550L/minn。.三、COO2焊的焊焊接技术术1焊前前准备CO2焊焊时，为为了获得得最好的的焊接结结果，除除选

19、择好好焊接设设备和焊焊接工艺艺参数外外，还应应做好焊焊前准备备工作。（1）坡坡口形状状 COO2焊时时推荐使使用的坡坡口形式式见表33-6。细焊丝丝短路过过渡的CCO2焊主要要焊接薄薄板或中中厚板。一般开开形坡口口；粗焊焊丝细滴滴过渡的的CO2焊主要要焊接中中厚板及及厚板，可以开开较小的的坡口。开坡口口不仅为为了熔透透，而且且要考虑虑到焊缝缝成形的的形状及及熔合比比。（2）坡坡口加工工方法与与清理 加工坡坡口的方方法主要要有机械械加工、气割和和碳弧气气刨等。（3）定定位焊 定位焊焊是为了了保证坡坡口尺寸寸，防止止由于焊焊接所引引起的变变形。通通常COO2焊与焊焊条电弧弧焊相比比要求更更坚固的的

20、定位焊焊缝。定定位焊缝缝本身易易生成气气孔和夹夹渣，它它们是随随后进行行CO2焊时产产生气孔孔和夹渣渣的主要要原因。所以必必须认真真地焊接接定位焊焊缝。焊接薄板板时定位位焊缝应应该细而而短，长长度为33l00mm，间距为为3050mmm。它可以以防止变变形及焊焊道不规规整。焊焊接中厚厚板时定定位焊缝缝间距较较大，达达10001500mm，为增加加定位焊焊的强度度，应增增大定位位焊缝长长度，一一般为115550mmm。若为为熔透焊焊缝时，点固处处难以实实现反面面成形，应从反反面进行行点固。2引弧弧与收弧弧（1）引引弧工艺艺 半自自动COO2焊时，喷嘴与与焊件间间的距离离不好控控制。当当焊丝以以一

21、定速速度冲向向焊件表表面时，往往把把焊枪顶顶起，结结果使焊焊枪远离离焊件，从而破破坏了正正常保护护。所以以，焊工工应该注注意保持持焊枪到到焊件的的距离。半自动CCO2焊时习习惯的引引弧方式式是焊丝丝端头与与焊接处处划擦的的过程中中按焊枪枪按钮，通常称称为“划擦引引弧”。（2）收收弧方法法 焊道道收尾处处往往出出现凹陷陷，它被被称为弧弧坑。CCO2焊比一一般焊条条电弧焊焊用的焊焊接电流流大，所所以弧坑坑也大。弧坑处处易产生生火口裂裂纹及缩缩孔等缺缺陷。为为此，应应设法减减小弧坑坑尺寸。目前主主要应用用的方法法如下：1）采用用带有电电流衰减减装置的的焊机时时， 2）没没有电流流衰减装装置时， 3）

22、使使用工艺艺板，也也就是把把弧坑引引到工艺艺板上，焊完之之后去掉掉它。3平焊焊的焊接接技术（1）单单面焊双双面成形形技术 从正面面焊接，同时获获得背面面成形的的焊道称称为单面面焊双面面成形，常用于于焊接薄薄板及厚厚板的打打底焊道道。1）悬空空焊接。无垫板板的单面面焊双面面成形焊焊接时对对焊工的的技术水水准要求求较高，对坡口口精度、装配质质量和焊焊接参数数也提出出了严格格要求。坡口间隙隙对单面面焊双面面成形的的影响很很大。2）加垫垫板的焊焊接。加加垫板的的单面焊焊双面成成形比悬悬空焊接接容易控控制，而而且对焊焊接参数数的要求求也不十十分严格格。垫板板材料通通常为纯纯铜板。为防止止铜垫板板与焊件件

23、焊到一一起，最最好采用用水冷铜铜垫板。加垫板板时单面面焊双面面成形的的典型焊焊接参数数见表33-9。（2）对对接焊缝缝的焊接接技术 薄板对对接焊一一般都采采用短路路过渡，中厚板板大都采采用细滴滴过渡。坡口形形状可采采用I形形、Y形形、单边边V形、U形和和X形等等。通常常CO22焊时的的钝边较较大而坡坡口角度度较小，最小可可达455左右。在坡口内内焊接时时，如果果坡口角角度较小小，熔化化金属容容易流到到电弧前前面去，而引起起未焊透透，所以以在焊接接根部焊焊道时，应该采采用右焊焊法和直直线式移移动。当当坡口角角度较大大时，应应采用左左焊法和和小幅摆摆动焊接接根部焊焊道。平焊对接接焊缝的的典型焊焊接

24、参数数见表33-100。学习单元元四 CCO2焊的其其他方法法一、药芯芯焊丝CCO2焊药芯焊丝丝是将含含有稳弧弧剂、造造渣剂和和合金粉粉等成分分的粉末末裹在金金属外皮皮里面而而构成的的。药芯芯焊丝CCO2焊的基基本原理理与普通通CO2焊相同同。焊接接时，在在电弧作作用下熔熔化的药药芯焊丝丝、母材材金属和和保护气气体相互互之间发发生冶金金作用，同时形形成一层层较薄的的液态熔熔渣包覆覆熔滴并并覆盖熔熔池，对对熔化金金属形成成了又一一层的保保护。实实质上这这种焊接接方法是是一种气气一渣联联合保护护的方法法。1药芯芯焊丝CCO2焊的特特点（1）优优点1）焊接接生产率率高。约约为焊条条电弧焊焊的35倍，

25、为为实芯焊焊丝COO2焊的1.52倍。2）飞溅溅少，焊焊缝成形形美观。采用气气一渣联联合保护护，焊接接工艺性性能好，飞溅率率为实芯芯焊丝的的1/33左右，且飞溅溅颗粒细细，容易易清除。焊缝因因有熔渣渣覆盖成成形美观观。3）焊接接适应性性强。调调整药芯芯成分，就可焊焊接不同同钢种。不仅可可以焊接接各种结结构钢，也可以以焊接不不锈钢等等特殊材材料。4）抗气气孔能力力强。由由于焊接接熔池受受到COO2气体和和熔渣两两方面的的保护，所以抗抗气孔能能力比实实芯焊丝丝CO2焊强。（2）缺缺点1）焊丝丝制造比比较复杂杂，成本本高。2）焊丝丝外表容容易锈蚀蚀，药粉粉容易吸吸潮，使使用前需需经25503300的烘干干。3）送丝丝困难，对送丝丝机构要要求高。药芯焊焊丝与实实芯焊丝丝