焊接工艺与操作技术课件 模块三单元2 二氧化碳气体保护焊的冶金特性

CO2气体保护焊的冶金特性模块三单元2

CONTENTS目录学习目标1合金元素的氧化与脱氧2CO2焊气孔3CO2焊飞溅4小结5目录ContentsCONTENTS目录

第一部分学习目标1.1解决问题要抓主要矛盾CONTENTS目录

第二部分合金元素的氧化与脱氧2.合金元素的氧化与脱氧

CO2气体在电弧高温作用下分解，反应方程式如下：CO2

⇋CO+O通过上面的反应方程式我们可以看到：在电弧空间同时存在CO2、CO和O这三种成分。CO气体在焊接条件下不溶解于金属也不与金属发生作用，它对焊接质量危害不大。但CO2和O却能与铁和其他金属发生氧化反应。反应主要发生在电弧的高温区，即电弧空间和接近电弧的焊接熔池中，反应如下：式中[]表示在液态金属中的反应物，（）表示在熔渣中的反应物。[Fe]+CO2⇋(FeO)+CO↑[Fe]+O⇋(FeO)↓[Si]+2O⇋(SiO2)↓[Mn]+O⇋(MnO)↓[C]+O⇋CO↑2.合金元素的氧化与脱氧

上述氧化反应会使Fe、Si、Mn和C等合金元素烧损。氧化反应中的反应生成物SiO2和MnO会结合成硅酸盐，其密度较小，很容易浮出熔池表面。在高温时反应生成的CO气体，由于CO气体急剧膨胀，在逸出液态金属过程中，往往会引起熔池或熔滴的爆破，发生金属的溅损与飞溅。FeO一部分成杂质浮于熔池表面；另一部分溶入液态金属中，并进一步与熔池及熔滴中的合金元素发生反应，合金元素将进一步氧化。

其反应方程式如下：2(FeO)＋[Si]⇋2[Fe]＋(SiO2)↓(FeO)+[Mn]⇋[Fe]+(MnO)↓(FeO)+[C]⇋[Fe]+CO↑

从上述反应式中，低温时溶入液态金属中的FeO反应生成CO气体，由于液态金属呈现较大的动力粘度和较强的表面张力，产生的CO无法逸出，最终留在焊缝中形成气孔。同时，FeO残留在焊缝金属中将使焊缝金属的含氧量增加而降低力学性能。2.合金元素的氧化与脱氧通过以上分析，我们来总结一下氧化反应的结果：合金元素烧损、气孔和飞溅。它们都与CO2电弧的氧化性有关，因此必须在冶金上采取脱氧措施予以解决。如果能使FeO脱氧，并在脱氧的同时对烧损掉的合金元素给予补充，则CO2气体的氧化性所带来的问题基本上可以解决。那么如何使FeO脱氧，又如何补充被烧损的合金元素呢？冶金上通常采取的措施是在焊丝中(或药芯焊丝的药粉中)加入足量的对氧亲和力比Fe大的合金元素(脱氧剂)，利用这些元素使FeO中的Fe还原，即使FeO脱氧。脱氧剂在完成脱氧任务之后，所剩余的量便作补充合金元素留在焊缝中，起着提高焊缝金属力学性能的作用。高温时，与氧的亲和力比Fe大的合金元素按亲和力大小顺序为:Al、Ti、Si、Mn、Gr、Mo，CO2焊常用Al、Ti、Si、Mn作为脱氧剂，Cr、Mo因其比较贵重，脱氧能力又不强，一般不用。在Al、Ti、Si、Mn四种元素中，各自单独作用时其脱氧效果并不理想。实践证明，用Si、Mn联合脱氧时其效果最好。焊接低碳钢和低合金高强度钢时，主要采用硅锰联合脱氧的方法，即采用硅锰钢焊丝，如H08Mn2SiA焊丝。CONTENTS目录

第三部分CO2焊气孔

3.CO2焊气孔

CO2焊时，熔池表面没有熔渣覆盖，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固比较快，容易在焊缝中产生气孔，可能产生的气孔包括氮气孔、氢气孔和CO气孔。下面我们就具体学习一下每种气孔的成因、特征和预防措施。1.氮气孔成因：保护不好，熔池溶解了N2。特征：主要在焊缝表面，呈蜂窝状或弥散性的微孔。防护措施：保证保护气层稳定可靠。3.CO2焊气孔

2.氢气孔成因：a.空气的氢气；b.工件表面的铁锈、油污和水分；

特征：分布在焊缝表面，呈喇叭状型，内壁光滑。

防护措施：

a.严格清理工件表面的铁锈、油污、水分；

b.提高CO2的纯度。3.CO2焊气孔

3.CO气孔（与前者不同，系反应性气孔。）(FeO)+[C]⇋[Fe]+CO↑成因：在金属结晶的过程中FeO+C=CO+Fe；焊丝脱氧剂不足，含C量过多。特征：分布在焊缝内部，沿结晶方向分布，呈条虫状，表面光滑。防护措施：选用含碳量低，有足够脱氧剂的焊丝。CONTENTS目录

第四部分CO2焊飞溅

4.CO2焊飞溅CO2焊飞溅的危害：1．降低焊接熔敷效率，降低焊接生产率；2．飞溅物易粘附在焊件和喷嘴上，影响焊接质量；3．焊接熔池不稳定，导致焊缝外形粗糙等缺陷。产生飞溅的原因主要包括：1．熔滴过渡时，高温下生成的CO气体，从熔滴中急剧膨胀逸出造成飞溅。2．熔滴在极点的压力作用下，形成飞溅。3．熔滴在短路时。短路电流增长太大，熔滴