任务四二氧化碳气体保护焊

任务四二氧化碳气体保护焊主讲人：刘军任务四二氧化碳气体保护电弧焊【学习目标】1．能够正确描述CO2气体保护焊的原理、特点及应用2．能够正确描述CO2气体保护焊设备和工具的构成及作用3．能够准备CO2气体保护操作的各种劳动保护及焊前准备4．能够使用CO2气体保护焊设备规范地进行焊接操作二氧化碳气体保护焊是利用CO2作为焊接保护气的一种熔化极、气体保护的电弧焊方法。

为何要用CO2作为焊接保护气？

①焊条药皮造气剂的造气结果就是CO2／工业生产中产生大量廉价的CO2。②与焊条电弧焊相比，熔化极气体保护焊效率高。一、任务分析

1、优点：⑴焊接生产率高：高2～4倍⑵焊接成本低：40～50%⑶焊接变形小：尤适于薄板焊接⑷焊接质量高：对铁锈不敏感，焊缝含氢量低二、相关知识

（一）CO2焊的特点及应用2、“缺点”：⑴飞溅较大；（这一缺陷目前已经解决）⑵焊接设备较“复杂”；（用今天的眼光看，已不复杂）⑶抗风能力差；（所有气体保护焊的共同缺憾，但药芯焊丝CO2焊无此问题）⑷不能焊接有色金属。⑸适用范围广：全位置焊接能力好，打底/填充/盖面、厚/薄板均宜⑹操作简便：容易操作、适于自动焊⑺绿色环保：CO2来自可再生资源3.CO2焊的应用材料：黑色金属——低碳钢、合金结构钢厚度：厚薄均可，尤其薄板有优势位置：全位置结构：车辆、船舶、机械、容器等。2.CO2焊的冶金特点一、合金元素的氧化与脱氧作为焊接保护气体，CO2表现出很强的氧化性

CO2→

CO+O++M=MO+CO↑M=MO结果：①合金元素烧损；②可能造成气孔、飞溅和夹渣。解决之道：冶金脱氧对脱氧剂的要求（能脱氧但不能带来如夹渣、气孔等副作用）Mn-Si联合脱氧脱氧剩下的Mn、Si用于补充碳和合金元素的损失二、关于CO2焊的气孔问题正常焊接条件下，CO2焊并不容易产生气孔。相反，由于CO2气氛的氧化性，其抗氢气孔能力较强三、CO2焊的飞溅及防止1、飞溅产生的原因与CO2电弧的行为有关具体包括以下几个方面：⑴气体爆破引起（通过脱氧可以改善）⑵电弧斑点压力引起（通过采用直流反接可以改善）⑶焊接参数不当引起（采用合理的参数可以改善）⑷短路过渡引起这是CO2焊产生飞溅的主要原因。过去的焊机采用改变回路接入电感来调节，效果非常有限。美国林肯公司建立在逆变焊机基础上的表面张力过渡（STT）专利技术使这一问题基本得以解决。

能在微秒级内产生过渡和改变电流专门针对半自动焊接（焊接速度、送丝速度和伸出长度都在变化）而设计电源可以适应不同的保护气体，包括100％CO2、CO2与Ar甚至He的混合气体主要优点：

①显著地减少飞溅②易于焊接（伸出长度变化时电弧仍保持稳定、允许更大的焊枪角度变化）③更低的电弧辐射和更少的焊接烟尘、降低薄板焊接时的热输入

CO2焊熔滴过渡的最新成果：STT（SurfaceTensionTransfer表面张力过渡）（美国林肯公司专利／已有商品焊机）

上图为无STT和有STT在立焊和平焊时的焊接飞溅对比下图为无STT和有STT焊接时焊缝的外观对比

基本电流(T0～T1)：短路前的电流，稳定在50-100A之间；

成滴时间(T1～T2)：在刚短路时，弧压感测器给出“电弧短路”的信号，基本电流在约0.75毫秒内迅速降低至10A；

“掐断”阶段(T2～T3)：紧接着成滴时间阶段，以双波上升的形式对短路的焊丝施加一大电流，通过产生的电磁收缩力加速熔化金属向熔池过渡。注意：在此阶段，焊丝与工件之间的电压不为零，这是由于铁在1550℃的熔点时的高电阻率导致的；

无色、无味比空气重0.5倍升华／凝华压缩才能液化高温下会分解铝白色标准钢瓶装（40L/25kg），允许使用的最高环境温度≤40℃；压力表指示乃瓶内CO2饱和蒸气压（与液态多少无关）

指针下降即应换气！使用气瓶时应遵守有关的安全规程。主要杂质：水(减压器中预热装置乃防止水分冻结堵塞管路)

（三）CO2焊保护气体及焊丝1.CO2气体去除水分的办法：①倒置排水②正置后使用前再预排气③使用干燥器④瓶内气压低至1MPa即停止使用纯度标准为合格品≥99.5％、一等品≥99.7％、优等品≥99.9％2.焊丝CO2焊的焊丝设计、制造和使用原则，与上述的MIG焊、MAG焊有相同之处，但对焊丝的化学成分还有一些特殊要求。①焊丝必须含有足够数量的脱氧元素。②焊丝的含碳量要低，一般要求小于0.15%。③应保证焊缝金属具有满意的力学性能和抗裂性能。CO2焊设备1.CO2焊设备的组成和作用焊接电源/送丝机构/焊枪/供气系统/控制系统/循环水冷系统。（一）焊接电源：直流电源1、平特性电源——用于细丝（短路过渡）焊接，配用等速送丝系统；2、下降特性电源——用于粗丝焊接，配用变速送丝系统；（二）送丝系统送丝方式的变化主要在于细丝/平特性（等速送丝）焊机上，以适应不同场合的要求。用于推丝式送丝的鹅颈式焊枪推丝式送丝机CO2焊机及其推丝式送丝机、枪⑵拉丝式——焊枪复杂、较重，以手枪式焊枪多见，薄板结构使用较多；适于送细丝/远距离送丝。CO2焊机及其拉丝式焊枪拉丝式焊枪（其小型送丝机构做在焊枪内）焊丝盘送丝电机送丝机构

还有一种“线式送丝”：多级串联的行星式送丝即为线式送丝，可远距离稳定地送细的软焊丝（如0.8mm的铝焊丝）推拉式送丝焊枪（手工焊接用）⑶推拉丝式——焊枪结构复杂，适用于远距离送（细、软）丝，多用于机器人焊接和铝的熔化极气体保护焊。2、送丝机构（送丝机）由送丝电机、减速装置、送丝滚轮和压紧机构等组成；CO2焊专用焊机的送丝机采用单主动送丝即可。单主动式送丝机构双主动式送丝机构压紧轮主动轮送丝机多为独立式，也有与电源做为一体者。电源、送丝机分体之CO2焊机电源、送丝机一体之CO2焊机注意：两机使用的都是鹅颈式焊枪（推丝枪）（三）焊枪⑴半自动焊枪推丝式焊枪拉丝式焊枪推拉式焊枪送不同材质的焊丝，要用不同的送丝套管（如送钢焊丝用钢质套管即可，而送铝焊丝通常要用特氟隆套管）。⑵自动焊枪多见于专用焊机上。把半自动焊枪夹于焊接小车上进行自动焊，现在生产中应用十分广泛。⑶易损件①喷嘴形式——圆柱形（常用）圆锥形（用于深坡口或窄间隙内）材料——铜镀铬（多见）陶瓷（易碎，少用）②导电嘴——纯铜或铜合金做以上易损件是事实上的“标准件”，使用时应注意：①不同品牌的焊枪，其易损件的尺寸不同，往往无法替代；②有专业厂家专门生产焊枪易损件，同一种易损件可能有不同品牌的选择（其寿命、价格不一）；③喷嘴端部与导电嘴端部的距离会影响焊丝伸出长度，从而影响到电弧的稳定性和焊接质量——此点初学者往往容易忽略。（四）供气系统由气瓶（铝白色）、预热器、减压／流量计、气管和电磁气阀组成，必要时可加装干燥器。通常将预热器、减压器、流量计做为一体，叫CO2减压流量计（通常属于焊机的标准随机配备）。名牌产品如美国捷锐（）。不同气体的减压流量计按规定不能互换使用。流量计气压表减压及预热装置开关CO2减压流量计三、任务实施

（一）准备工作CO2焊可采用短路过渡、细颗粒滴状过渡和潜弧射滴过渡三种形式，其中以短路过渡形式应用最为广泛。短路过渡焊接的特点是焊丝细、电压低、电流小，适合于焊接薄板及进行全位置焊接。焊接薄板时，生产率高、变形小，而且操作简便，对焊工技术水平要求不高。另外，由于焊接参数小，焊接过程中光辐射、热辐射以及烟尘等都比较小，特别适合汽车车身板件的焊接。（1）防辐射和灼伤CO2焊焊接时，由于电流密度大，电弧温度高，弧光辐射比手工电弧焊时强得多，应特别注意加强安全防护，防止电光性眼炎及裸露皮肤灼伤。工作时应穿好帆布工作服，戴好焊工手套，以防止飞溅灼伤。使用表面涂有氧化锌油漆的面罩，配用9～12号滤光镜片，各焊接工位要设置专用遮光屏。（2）防中毒CO2气体保护焊不仅产生烟雾和金属粉尘，而且还产生CO、NO2等有害气体，应加强焊接场地通风。1．劳动保护的准备2．焊接工艺参数的选择（1）焊丝直径短路过渡焊接主要采用细焊丝，特别是直径在0.6～1.2mm范围内的焊丝。随着直径增大，飞溅颗粒和数量都相应增大。（2）焊丝伸出长度焊丝伸出长度过大，焊丝容易发生过热而成段熔断；喷嘴至焊件距离增大，保护效果变差，飞溅严重，焊接过程不稳定。焊丝伸出长度过小，喷嘴至焊件距离减小，飞溅金属容易堵塞喷嘴。一般焊丝伸出长度为焊丝直径的10倍较为合适，通常在5～15mm范围内。（3）电弧电压和焊接电流电弧电压决定了电弧的长短和熔滴的过渡形式。实现短路过渡的条件之一是保持较短的电弧长度。就焊接参数而言，短路过渡的一个重要特征是低电压。为减少飞溅，保证焊接电弧的稳定性，CO2焊应选用直流反接。短路过渡焊接时适用的电流和电弧电压范围（4）焊接回路电感在其他工艺条件不变的情况下，回路的电感值直接影响短路电流上升速度和短路峰值电流大小（5）气体流量气体流量通常选用5～15L/min（粗焊丝可适量增加）。若焊接电流增大，焊接速度加快，焊丝伸出长度较大或在室外作业等情况下，气体流量应加大，以使保护气体有足够的挺度、加强保护效果。但气体流量也不宜过大，以免将外界空气卷入焊接区，降低保护效果。（6）焊接速度焊接速度过快，易产生咬边、未熔合等缺陷，且气体保护效果差，可能出现气孔；焊接速度过慢，则易产生烧穿，焊件变形增大，生产率降低。一般焊接速度在15～40m/h。短路过渡CO2半自动焊焊接工艺（二）基本操作技术1．引弧CO2气体保护焊一般采用接触短路法引弧。引弧前应调节好焊丝的伸出长度，引弧时应注意焊丝和焊件不要接触太紧，使焊丝端头与焊件保持2～3mm的距离。如焊丝端部有粗大的球形头应剪去。2．熄弧当焊接要结束时，不要立即熄弧，否则会在熄弧处留下弧坑，并且易产生裂纹、气孔等缺陷。熄弧时应在弧坑处稍作停留，待弧坑填满后再缓慢抬起焊枪，以使熔池金属在凝固前仍受到良好保护。3．焊缝的连接焊缝接头的连接一般采用退焊法，其操作方法与手工电弧焊相同。4．左焊法和右焊法CO2焊一般都采用左焊法。5．运丝方式运丝方式有直线移动法和横向摆动法。直线移动法焊出的焊道稍窄，主要应用于薄板和打底层焊接；横向摆动法运丝是指在焊接过程中焊丝以焊缝中心线为基准作两侧横向交叉摆动，常用的方式有锯齿形、月牙形、正三角形和斜圆圈形，与手工电弧焊的运条方法相似。（三）不同位置的焊接操作方法1．平焊平焊一般采用左焊法，焊丝前倾角为10℃～15℃。薄板和打底层的焊接采用直线移动运丝法焊接，坡口填充层焊接时可采用横向摆动运丝法焊接。2．T形接头和搭接接头的焊接焊接T形接头时，易产生咬边、未焊透、焊缝下垂等缺陷，操