设备管理_二氧化碳气体保护电弧焊培训教材

第四章二氧化碳气体保护电弧焊 本章重点 CO2电弧的行为 焊接材料 实芯焊丝短路过渡CO2焊 药芯焊丝CO2焊本章难点 对CO2焊特点的把握 药芯焊丝CO2焊学习方法建议 必须充分理解和掌握CO2电弧的行为并与其它焊接方法对比 这是能够准确把握CO2焊的前提和关键 药芯焊丝CO2焊是CO2焊发展的重要方向之一 近年来增长很快 应给予比课本上所表现出来的分量大得多的关注和重视 可通过练习制订相应的焊接工艺等实践环节来培养和提高工艺能力和经验 第一节CO2焊的特点及应用 一 CO2焊的实质定义 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 按照GB T5185 1985 金属焊接及钎接方法在图样上的表示方法 以及ISO的相关规定 二氧化碳气体保护焊属于MAG 熔化极活性气体保护焊 的一种 所以它的代号也是135 焊接过程动画 为何要用CO2为焊接保护气 CO2是氧化性气体 在高温下具有强烈的氧化性 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 与焊条电弧焊相比 熔化极气体保护焊效率高 可以较容易地脱氧 还可抑H的存在 可有效地防止空气中N2的有害作用 1 优点 焊接生产率高 比SMAW 焊条电弧焊 高2 4倍 焊接成本低 是SMAW或SAW 埋弧焊 的40 50 焊接变形小 尤适于薄板焊接 焊接质量高 对铁锈不敏感 焊缝含氢量低 适用范围广 全位置焊接能力好 打底 填充 盖面 厚 薄板均宜 操作简便 比SMAW容易操作 适于自动焊 robot 绿色环保 CO2来自可再生资源 CO2焊的熔敷速度 二 CO2焊的特点 2 CO2焊的缺点 飞溅较大 这一缺陷目前已经解决 焊接设备较 复杂 用今天的眼光看 已不复杂 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 不能焊接有色金属 三 CO2焊的应用材料 黑色金属 低碳钢 合金结构钢 不适宜于焊不锈钢 耐磨件的堆焊 铸钢件的焊补厚度 厚薄均可 尤薄板有优势位置 全位置结构 车辆 船舶 机械 容器等 第二节CO2焊设备 以半自动CO2焊设备为例一 CO2焊设备的组成和作用组成 焊接电源 送丝机构 焊枪 供气系统 控制系统 有的还有循环水冷系统 用于细丝 短路过渡 焊接 配用等速送丝系统 1 电弧燃烧稳定依靠弧长变化引起电流的变化 通过电弧自身调节作用 使电弧燃烧稳定 调节灵敏度较高 2 焊接参数调节方便对焊接电压和焊接电流分别进行调节改变电源外特性调节电弧电压 改变送丝速度调节焊接电流 3 可避免焊丝回烧电弧回烧时 随着电弧拉长 电流很快减小 使电弧在未回烧到导电嘴前已熄灭 一 焊接电源 直流电源 1 平特性电源 2 下降特性电源 用于粗丝 细滴过渡 焊接 配用变速送丝系统 焊接参数的调节 先调节电源外特性粗略确定焊接电流 再调节电弧电压 使电流又有变化 要反复调节最后达到要求的焊接参数 3 电源动特性 细丝短路过渡焊机对动特性有特别的要求 即对短路电流上升速度 短路电流峰值 电弧电压恢复速度三个指标有一定的要求 目的是保证短路过渡过程可靠的同时又控制飞溅 老式焊机通常通过改变接入回路电感来调节 电源动特性 衡量电源在电弧负载发生变化时 电流及电压的动态响应品质 粗焊丝细滴过渡时 焊接电流的变化较小 对电源的动特性要求不高 二 送丝系统 1 送丝方式 推丝式 焊枪简单 轻巧 以鹅颈式焊枪多见 实际应用较多 送丝距离有限 通常 5M 送细丝效果欠佳 主要用于直径为0 8 2 0mm的焊丝 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 半自动气体保护焊机有推丝式 拉丝式 推拉丝式三种基本方式 根据焊丝直径的不同 可分为等速送丝式和变速送丝式焊丝直径 3mm时采用变速送丝方式焊丝直径 2 4mm时采用等速送丝式 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 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 直径 0 8mm 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 去掉了送丝软管 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 推拉丝式 焊枪结构复杂 适用于远距离 15m 送 细 软 丝 多用于机器人焊接和铝的熔化极气体保护焊 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 2 送丝机构 送丝机 送丝机多为独立式 也有与电源做为一体者 有专业厂家专门生产配套的送丝机 接口兼容或以德国宾采尔 BINZEL 焊枪为标准 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 1 对焊枪的要求焊枪作用 送气 送丝 导电要求 送丝均匀 导电可靠 气体保护良好结构简单 易维修 耐用使用性能良好2 焊接的类型按用途 半自动焊枪 自动焊枪 三 焊枪 三 焊枪 半自动焊枪推丝式焊枪拉丝式焊枪以上为常见的通用焊枪 用量很大 有专业厂家配套生产 以德国宾采尔 BINZEL 焊枪为事实上的行业标准 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 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 喷嘴作用 输送气体 防止焊丝端头 电弧和熔池与空气接触形式 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 导电嘴 纯铜或铜合金做要求 导电性良好 耐磨性好 熔点高以上易损件是事实上的 标准件 使用时应注意 不同品牌的焊枪 其易损件的尺寸不同 往往无法替代 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 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 3 焊枪的喷嘴和导电嘴 易损件 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 不同气体的减压流量计按规定不能互换使用 CO2减压流量计 四 供气系统 为防止管路冻结 在减压之前要将CO2气体进行预热 二 典型CO2焊设备 CO2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 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 价格较贵但性价比高 3 美国林肯普通CO2焊机总体性能不错 但无价格优势 值得推介者为其STT 表面张力过渡 CO2焊机 飞溅极小 成形极佳 但价格极贵 除以上之外 通用CO2焊机国内的品牌多如牛毛 但普遍市场占有率低 除价格较低外 其它方面往往乏善可陈 欧洲国家一般不做CO2焊专用焊机 而是MIG MAG CO2 一体 所以其送丝机通常为双主动送丝 如果焊机标可MIG MAG CO2焊 但却是单主动送丝 其效果有限 目前国产焊机这种情况比较多见 通常的CO2焊机 在焊接结束时 同时停电和停丝 容易使熄弧的焊丝端部形成较大的熔球 直径可达焊丝的2 3倍 影响 对再次引弧是十分不利的 粗大的焊丝端头会降低引弧接触点的电流密度 使引弧困难 必须将熔球爆断 才能引燃电弧 但同时产生大颗粒的飞溅 并伴有强烈的爆炸声 新K系列半自动CO2焊机 焊接程序电路 FTT控制功能 在熄弧时减小焊丝端部形成的熔球尺寸 大大提高再次起弧的成功率 且起弧过程平稳 飞溅少 措施 能在焊接结束时把电弧电压降至11 15V 延时0 6 1 5S 使电弧功率随之下降 减少焊丝熔化 从而减小焊丝端部熔球尺寸 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1 合金元素的氧化作为焊接保护气体 CO2表现出很强的氧化性CO2 CO O M MO CO M MO2 氧化反应的结果 合金元素烧损 可能造成气孔 飞溅和夹渣 3 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CO2焊专用焊丝H08Mn2Si H08Mn2SiA GB8110 87 脱氧剩下的Mn Si用于补充碳和合金元素的损失 Mn Si作用 联合脱氧合金化作用焊丝中加入的Si和Mn要有足够的数量 但也不可过多 Si含量过高会降低焊缝的抗热裂纹能力Mn含量过高会使焊缝金属的冲击值下降且Si和Mn的比例要适当 否则不能很好地结合成硅酸盐浮出熔池 而会有一部分SiO2或MnO夹杂物残留在焊缝中 使焊缝的塑性和冲击值下降 二 CO2焊的气孔及防止 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 CO2焊时 由于熔池表面没有熔渣覆盖 CO2气流又有冷却作用 因而熔池凝固较快 如果焊接材料或焊接工艺处理不当 可能会出现CO气孔 N2气孔 H气孔 1 CO气孔 产生位置 通常出现在焊缝的根部或近表面的部位 且多呈针尖状 产生原因 焊丝中脱氧剂不足 且含C量过多 防止措施 选用含足够脱氧剂的焊丝 焊丝中的含碳量要低若母材的含碳量较高 则在工艺上应选用较大热输入的焊接参数 增加熔池停留的时间 以利用CO气体的逸出 在CO2焊中 只要焊丝选择适当 产生CO气孔的可能性是很小的 2 氮气孔 产生位置 在焊缝近表面的部位 呈蜂窝状分布 产生原因 保护气层遭到破坏 使大量空气侵入焊接区 造成保护气层破坏的因素 CO2保护气体纯度不合要求CO2气体流量过小喷嘴被飞溅物部分堵塞喷嘴与焊件距离过大焊接场地有侧向风 注 在野外施工中最好选用含有固氮元素 如Ti Al 的焊丝 3 氢气孔 氢的来源 焊件 焊丝表面的油污及铁锈 CO2气体中所含的水分 形状 圆球形的气孔 CO2气体具有氧化性 可抑制氢气孔的产生 只要焊前对CO2气体进行干燥处理 去除水分 清除焊丝和焊件表面的杂质 产生氢气孔的可能性很小 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 气体爆破引起 通过脱氧可以改善 电弧斑点压力引起 通过采用直流反接可以改善 焊接参数不当引起 采用合理的参数可以改善 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 三 CO2焊的飞溅及防止 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 显著地减少飞溅 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 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 短路 电压上升速度计算 T2 T3 这一计算包含在掐断阶段内 当计算结果表明达到特定的电压上升速度时 意味着熔滴分离即将发生 电流在若干个微妙内降低到50A 注意这一事件在熔滴分离前发生 T4表明熔滴分离已发生 但电流较低 冲击电弧阶段 T5 T6 这一事件紧接着焊丝从熔池分离之后 它是焊丝快速 回熔 的大电流阶段 在这一阶段焊丝熔化末端的几何形状很不规则 燃弧阶段 T6 T7 这一阶段是电流从等离子流冲击降低到基本电流的周期 2 减少金属飞溅的措施 1 正确选择焊接参数1 焊接电流与电弧电压焊接电流的选拔应尽可能避开飞溅率高的混合过渡区 电压应与焊接电流匹配 2 焊丝伸出长度一般焊丝伸出长度越长 飞溅率越高 3 焊枪角度焊枪倾斜角度越大 飞溅越多 焊枪前倾或后倾最好不超过20 2 细滴过渡时在CO2中加入Ar气 因CO2消耗的热量多 会引起电弧的收缩 导致电弧力的增加 同时使斑点压力增大 这是CO2焊产生飞溅的最主要原因 在CO2气体中加入Ar后 改变了纯CO2气体的物理性质 随着Ar比例增大 飞溅逐渐减少 3 短路过渡时限制金属液桥爆断能量 如果短路电流的增长速率过快 使液桥金属迅速地加热 造成了热量的聚集 将导致金属液桥爆裂而产生飞溅 因此必须设法使短路液桥的金属过渡趋于平缓 具体方法有 1 在焊接回路中串接附加电感 电感越大 短路电流增长速度越小 短路电流增长速度应与焊丝的最佳短路频率相适应 细焊丝熔化快 熔滴过渡的周期短 需要较大的电流增长速度 要求串接的附加电感值较小 2 电流切换法液桥缩颈达到临界尺寸之前 允许短路电流有较大的自然增长 以产生足够的电磁收缩力 一旦缩颈尺寸达到临界值 便迅速将电流从高值切换到低值 使液桥缩颈在小电流下爆断 从而消除因液桥爆断产生飞溅 3 电流波形控制法通过控制电流的波形 使金属液桥在较低的电流时断开 液桥断开 电弧再引燃后 立即施加电流脉冲 增加电弧热能 使熔化金属的温度提高 而在将短路时 再由高值电流改变成低值电流 4 采用低飞溅率焊丝 1 超低碳焊丝 减小由CO气体引起的飞溅2 药芯焊丝 有熔渣保护 且药芯成分中有稳弧剂 使电弧稳定 飞溅小 3 活化处理焊丝 在焊丝的表面涂极薄的活化涂料 采用直流正极性焊接 能提高焊丝金属发射电子的能力 从而改善CO2电弧的特性 使飞溅大大减小 1 气体的性质无色 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 四 CO2焊的气体及焊丝 一 CO2气体 一 CO2气体 2 提高CO2气体纯度的措施 主要杂质 水 减压器中预热装置乃防止水分冻结堵塞管路 去除水分的办法 洗瓶后应用热空气吹干 倒置排水 正置后使用前再预排气 使用干燥器 现已少见 瓶内气压低至1MPa即停止使用焊接用CO2应符合HG T2537 1993 焊接用二氧化碳 的要求 其纯度标准为合格品 99 5 一等品 99 7 优等品 99 9 V V 因CO2是一种氧化性气体 在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气 具有强烈的氧化作用 使合金元素烧损 所以CO2焊时为了防止气孔 减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能 必须采用含有Si Mn等脱氧元素的焊丝 CO2焊使用的焊丝既是填充金属又是电极 所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能 又要保证具有良好的导电性能和工艺性能 二 焊丝 1 对焊丝的要求 脱氧剂 C S P含量要低 镀铜2 焊丝牌号和化学成分根据最新的国家标准 焊丝用型号表示 已不再用牌号表示 实芯焊丝 solidwire GB T8110 1987 二氧化碳气体保护焊用钢焊丝 采用的是牌号表示法 如H08Mn2SiA GB T8110 1995 气体保护电弧焊用碳钢 低合金钢焊丝 采用的是型号表示法 如ER50 6 焊丝的直径系列有 0 5 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 2 0 2 5 3 0 3 2mm 表面通常镀铜以防生锈 最新的技术使焊丝已取消镀铜 改为涂层 效果更好 如锦泰焊丝 二 焊丝 实芯焊丝的型号 特征及适用范围 常用的实芯焊丝型号 H08Mn2SiAH 焊接用钢 08 含碳量0 08 Mn2 2 的氧化锰 Si 1 的氧化硅 A 含硫 磷量小于0 03 无A则 0 04 为了提高导电性能及防止焊丝表面生锈 一般在焊丝表面采用镀铜工艺 要求镀层均匀 附着力强 总含铜量不得大于0 35 使用焊丝的注意事项 外观检查 焊丝平排密绕 直径均匀 表面光亮 焊丝盘无破损 性能检查 化学成分不合格 严重影响焊接质量 必须采用优质焊丝 焊接电流 必须在焊丝许用电流范围之内 电流过大将引起溶池翻腾和焊缝成形恶化 电流过小能量集中性变差 引弧困难 飞溅变大 溶深浅 焊缝成形不好 丝径选用 在焊丝直径允许电流范围内 尽可能选用细焊丝 以提高焊丝溶化速度 提高引弧成功率 减少飞溅 增加溶深 改善焊缝成形 提高焊接质量 2 药芯焊丝 flux coredwire GB T10045 1988 碳钢药芯焊丝 采用型号表示法 如EF035042GB T17493 1998 低合金钢药芯焊丝 采用型号表示法 如E601T1 B3注意 同是药芯焊丝 碳钢药芯焊丝和低合金钢药芯焊丝型号表示的规则不同 实芯焊丝的国内品牌较多 药芯焊丝的国内品牌不多 无论是实芯焊丝或药芯焊丝 目前进口的质量比较好 品种比较齐全 尤其是药芯焊丝 国内品牌中综合性能好 质量比较过硬的是锦泰系列焊丝 药芯焊丝的焊接近年发展很快 应密切关注 有关焊丝标准的详细内容 请参见 机械工程标准汇编焊接卷 补充 焊丝的选用实芯焊丝的选用比较简单 其选用原则与埋弧焊的相似 对于结构钢 主要按等强原则选用 必要时考虑化学成分 对于药芯焊丝 情况比较复杂 将在 药芯焊丝CO2焊焊 一节中再具体讨论 第四节CO2焊工艺 CO2气体保护焊一般多用于碳钢 普低钢的焊接 用药芯焊丝也可以焊一些高合金钢 CO2气体保护焊工艺的一般原则坡口的选择 可参照GB T985 1988 气焊 焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 选择 CO2电弧的穿透能力较强 与SMAW相比 可坡口角度稍小 钝边稍大 CO2焊的焊丝较细 所以间隙应小些 尤自动焊 焊前清理 CO2的氧化性强 所以抗锈能力强 除非要求特别严格 否则坡口上的少量黄锈如不作清理 一般不会引起气孔 也不会导致焊缝严重增氢 但为保险起见 仍然要求焊前对焊件进行严格清理 平焊一般多采用左焊法 立焊可采用下向焊 成形较好 但熔深较浅 实际生产中应用最多的是细丝 1 6mm 短路过渡CO2焊 1 短路过渡焊接的特点细焊丝 低电压 小电流熔滴细小 过渡频率高 电弧非常稳定 飞溅小 焊缝成形美观用于焊薄板及全位置焊接焊薄板时 生产率高 变形小 焊接操作易掌握 对焊工技术水平要求不高 一 细丝 短路过渡CO2焊工艺 2 焊接工艺参数的选择 工艺参数 焊接电流I 焊接电压U 焊丝直径 焊接速度v 气体流量L min 焊丝伸出长度 l 1 焊丝直径一般考虑板厚 层数 位置等因素确定焊丝直径 打底推荐使用 0 8mm 再确定合适的焊接电流 然后匹配以最佳的焊接电压 2 焊接电流焊接电流决定焊缝厚度的主要因素电流大小主要决定于送丝速度 还与焊丝的外伸长及焊丝直径等有关 焊接电流 根据焊接条件 板厚 焊接位置 焊接速度 材质等参数 选定相应的焊接电流 CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度 因此CO2焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配 既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致 以保证电弧长度的稳定 3 电弧电压 电弧电压既焊接电压 提供焊接能量 电弧电压越高 焊接能量越大 焊丝熔化速度就越快 焊接电流也就越大 电弧电压等于焊机输出电压减去焊接回路的损耗电压 可用下列公式表示 U电弧 U输出 U损如果焊机安装符合安装要求的话 损耗电压主要指电缆加长所带来的电压损失 电弧电压一般在17 25V之间 只有在较低的弧长情况下才能实现短路过渡 根据焊接条件选定相应板厚的焊接电流 然后根据下列公式计算焊接电压 300A时 焊接电压 0 04倍焊接电流 20 2 伏电弧电压的选择与焊丝直径及焊接电流有关焊接电压与焊接电流的最佳匹配范围较窄 通常只有约 1V 对于0 8 1 0mm的焊丝 有一个简捷的寻找I U最佳匹配的办法 以100A 20V为基准进行参数调节 可以通过观察电弧的行为 焊丝的熔化 铁水的铺展 收弧时熔滴球的大小等现象 听电弧的声音等来辅助判断参数是否合适 4 焊接速度 对焊缝成形 接头的力学性能 气孔的产生有影响在焊接电压和焊接电流一定的情况下 焊接速度的选择应保证单位时间内给焊缝足够的热量 焊接热量三要素 热量 I2Rt在I和U一定的情况下 V加快时 焊缝厚度 宽度和余高均减小 5 气体流量一般取9 15L min 6 焊丝伸出长度l 10 干伸长度为什么要求严格 焊接过程中 保持焊丝干伸长度不变是保证焊接过程稳定性的重要因素之一 过长时 气体保护效果不好 易产生气孔 引弧性能差 电弧不稳 飞溅加大 熔深变浅 成形变坏 过短时 看不清电弧 喷嘴易被飞溅物堵塞 飞溅大 熔深变深 焊丝易与导电咀粘焊接电流一定时 干伸长度的增加 会使焊丝熔化速度增加 但电弧电压下降 电流降低 电弧热量减少 热量 干伸长度热量 电弧热量 7 电感值 短路过渡焊接时 串接电感的作用 1 调节短路电流增长速度增长速度过小 会产生大颗粒飞溅 甚至使焊丝成段爆断造成电弧熄灭 速度过大 则产生大量小颗粒的金属飞溅 2 调节电弧燃烧时间 控制母材熔深 短路时 电能大部分加到焊丝伸出部分 只有电弧燃烧时大部分热量才输入焊件 形成一定的熔深 加入电感后 电弧燃烧时间加长 从而增大了母材熔深 另 串接电感 还可滤波 使整流后的电压和电流波形脉动小一些 8 电源极性CO2焊一般都采用直流反极性 这时电弧稳定 飞溅小 焊缝成形好 且焊缝熔深大 生产率高 只有在堆焊及铸铁补焊时才采用正极性 以提高熔敷速度 焊接电流与送丝速度的关系 焊接速度与焊缝成形的关系1 焊缝厚度2 熔深3 焊缝宽度 焊丝直径1 6mm 焊接电流450A 电弧电压38V CO2流量20L min 细丝短路过渡CO2焊工艺参数的确定也可参考下列的图表 焊接电压与焊缝成形的关系1 焊缝厚度2 熔深3 焊缝宽度 焊丝直径1 6mm 焊接电流450A 焊接速度70cm min CO2流量20L min 焊接电流与焊缝成形的关系1 焊缝厚度2 熔深3 焊缝宽度 不同直径焊丝焊接12mm钢板时的焊接电流和电弧电压范围 短路过渡 粗滴过渡 焊丝直径 合适的电弧电压与焊接电流范围 粗丝 1 6mm 滴状过渡CO2焊1 特点电弧电压较高 焊接电流较大 电弧穿透力强 母材熔深大 适合中等厚度及大厚度焊件的焊接 2 焊接参数选择工艺参数 I U v L min l 送丝速度大规范 大电流 高电压 大气体流量更适合于平位置的填充 盖面焊 飞溅较大 建议在CO2中加入少量Ar 二 粗丝 细滴过渡CO2焊工艺 2 焊接参数选择 1 电弧电压与焊接电流电弧电压必须选取在34 45V 电流根据焊丝直径来选择 电流与电压必须匹配 因随着焊接电流增大 电弧对熔池金属的冲刷作用增加 势必恶化焊缝的成形 只有相应地提高电弧电压 才能减弱这种冲刷作用 2 焊接速度焊速较高 与同直径焊丝的埋弧焊相比 高0 5 1倍 3 保护气体流量应选用较大的气体流量来保证焊接区的保护效果 通常比短路过渡的CO2焊提高1 2倍 常用的为25 50L min 三 CO2焊的焊接技术 焊接电源的安装 使用与维护保养 安装 1 距墙壁20cm以上 两台并放相隔30cm以上 2 放在避免阳光直射 避雨 湿度和灰尘小的房里 3 焊机外壳必须接地 电缆直径应大于14mm2以上 4 焊机输入 输出的连接必须牢固 并加以绝缘防护 5 焊机的输入 输出电缆截面积应符合要求 不要过长 使用 1 焊接前应将相应的功能旋钮 开关置于正确位置 2 焊机电源开关打开后 电源指示灯亮 冷却风扇转动 焊机既进入准备焊接状态 维护保养 1 每6个月用干燥的压缩空气清除焊机内部的灰尘一次 2 注意焊机不受外物的挤压 砸碰 3 焊机超载异常报警后 不要关闭电源开关 利用冷却风扇进行冷却 恢复正常后降低负载 再重新焊接 送丝轮的安装 每个送丝轮可适用两种直径的焊丝 送丝轮槽大小必须与焊丝直径保持一致 安装正确时丝径标号应朝向外侧 紧固螺母必须拧紧以保证送丝轮槽与SUS导套帽的同心度 每天作业前应查看其是否松动 否则将增加送丝阻力或刮伤焊丝 从而引起焊接电弧不稳 影响焊接质量 送丝机使用的注意事项 1 送丝机必须与规定的焊接电源和焊枪配套使用 2 送丝机与焊接电源 焊枪和供气系统的连接必须紧固 密封 否则易造成送丝机的损坏或焊接过程的不稳定 3 焊接工作中应避免金属飞溅物落在送丝机上 并注意及时清理 4 送丝机应避免受到外力的强烈撞击 不要在潮湿的地面上工作 5 不要用拉动焊枪的方式来移动送丝机 以免造成损坏 6 送丝轮和SUS导套帽应注意清理 磨损严重或损坏应及时更换 7 送丝机发生非使用故障时应请专业人员进行修理 送丝软管 送丝软管担负着从送丝机向焊枪输送焊丝的任务 对焊接稳定性有着极大的影响 因此送丝软管应满足如下要求 1 使用性能 具有一定的抗拉强度 推送焊丝或受力时尽可能不拉长 具有较好的柔性 以便于焊工的灵活操作 2 送丝性能 送丝阻力小 保证匀速送丝 要求内壁光滑 内径适宜 3 密封性能 用于一线式电缆时 为防止保护气体往回泄露 热塑管和密封圈应具有良好的密封效果 4 足够弹性 应能承受较大的弯曲 而不产生永久的变形 5 适应焊丝 内径应与焊丝直径匹配 过大过小均会影响稳定送丝 6 软管易被污染或损坏 需定期清理和更换 送丝软管中焊丝切粉及污物过多会严重影响送丝的稳定性 使得焊接不能顺利进行 所以送丝软管必须定期清理 清理时可在干净 平整的平面上将软管逐段摔打 注意不要损坏热塑管 使得软管内的焊丝切粉及污物松动 然后用干燥的压缩空气进行清除 导电咀 导电咀是直接向焊丝传递电流的零件 导电咀内孔与焊丝接触而导电 导电咀外表面与喷嘴内壁之间流过保护气体 使用时导电咀的规格必须与焊丝直径保持一致 既导电咀内径不能过大或过小 过大导电不好 过小则送丝阻力增加 均会造成焊接过程不稳定 严重影响焊接质量 焊枪使用时的注意事项 1 焊枪必须和指定的送丝机 焊接电源配套使用 2 易损件及需更换的部件应选用纯正部品 3 焊接时要注意焊枪的额定负载持续率 4 焊枪必须注意不得挤压 砸碰 强力拉拽 焊接结束时应放置在安全的位置 5 焊枪的各连接处必须紧固 每次焊接前均应进行检查 6 送丝管的规格 长短应符合要求 并定期进行清理 7 导电咀与所用焊丝的规格必须一致 磨损后应及时更换 8 喷嘴 喷嘴接头 气筛必须完好 齐备 并保持良好的清洁 绝缘状态 9 焊接时一线制电缆的弯曲半径不得小于300mm 10 使用防堵剂 喷嘴 气筛和导电咀的飞溅物要及时清理 供气系统有关部件功能与注意事项 1 CO2气瓶 储存液态CO2 瓶子表面涂银白色并写有 二氧化碳 瓶中有液态CO2时 瓶中压力可达50 70 cm2 气瓶内气体压力随温度不同而发生变化 因此应避免阳光的强烈照射或放置在热源旁边 焊接时要将气瓶稳固直立 不允许将其水平放置 2 气体调节器 作用 A 将瓶内高压CO2变为低压气体 2 5 cm2 B 液态CO2挥发成气体时要吸收大量的热 另外经减压后气体体积膨胀也会使气体温度下降 因此为防止管路冻结 在减压前要对其预热 加热器电源由焊接电源经8A保险输出交流36V C 压力表显示瓶内高压压力 压力低于1MP应停止使用D 浮动球浮起时所对应的刻度既气体流量 可通过流量控制旋钮进行调节 3 电磁气阀 控制焊接部位气体的通断 焊接电源经1A保险通过六芯送丝电缆对其提供工作电压 直流24V 4 注意事项 A 安装气体调节器前应先将气瓶阀门打开 放出瓶内的杂气并将瓶口污物吹净 防止污物堵塞气体调节器 B 气体调节器与气瓶连接紧固时压力表和流量护罩不得受力 安好的气体调节器要与地面垂直 保证所指示的流量准确 C 焊接结束将气瓶阀门关闭 打开焊机气体检查开关 放出流量计中高压气体 使压力表指针回零 关闭焊机电源开关 D 流量计损坏或需更换零部件时切不可自行拆卸 应请专业人员进行修理 气体流量计使用时必须保持正常 良好状态 E 供气系统各连接处必须可靠连接 整个气体通路不得有泄露现象发生 送丝软管的热缩管和密封圈及焊枪分流器 气体喷嘴保持正常或清洁状态 安全卫生与劳动保护 A CO2气体保护焊是以CO2作为保护气体的电弧焊接方法 在电弧高温作用下 电弧区中将有50 左右的CO2气体发生分解 并生成CO和O 同时在冶金反应中亦会生成少量CO 强烈的氧化作用还会产生大量烟尘从安全角度考虑 CO2焊时除应防止触电 弧光照射 飞溅物烫伤外 还应注意焊接现场的通风换气与除尘 安全卫生与劳动保护 B CO2焊工应使用下列护具 1 焊接用护具 焊接皮手套 脚盖 防止烫伤 2 护目镜片 100A以下用9号以上 100 300A用11号以上 300A以上用13号以上3 遮光眼镜 为了避免侧光及飞溅物伤害眼镜 应戴无色遮光眼镜 4 防尘口罩 焊接时 当使用整体或局部通风不能使烟尘浓度降到卫生标准以下时 必须选用合适的防尘口罩或防毒面具 5 1焊枪操作基础 B 前进法特点 电弧推着溶池走 不直接作用在工件上 焊道平而宽 容易观察焊缝 气体保护效果好 溶深小 飞溅较大 后退法特点 电弧躲着溶池走 直接作用在工件上 溶深大 飞溅较小 容易观察焊道 焊道窄而高 气体保护效果不太好 CO2焊一般采用前进法焊接 焊接操作要领 水平角焊 根据工件厚度 角焊缝可分为 单道焊 最大焊脚高度为7 8mm 多层焊 多层焊适用于8mm以上焊脚 因后退法余高过高 作业性能差 气保效果不好 因此水平角焊宜采用前进法进行焊接 第五节CO2焊的其它方法 一 药芯焊丝CO2焊药芯焊丝CO2焊 就是用药芯焊丝为电极 用CO2作为外加保护气的熔化极电弧焊 药芯焊丝 把焊药 或金属粉 包在钢带中做成的焊丝 焊条是把焊药包覆在焊芯的外面 药芯焊丝分自保护用 烟尘大 机械性能较低 埋弧焊用 多用于高合金钢及堆焊 和气保护用 使用广泛 按保护气成分 又可分为CO2焊用 用量最大 用于焊结构钢 以及MIG MAG TIG焊用 即使被焊金属相同 不同的保护气体其药芯焊丝原则上也不能相互代用 按药粉类型分 有渣型 焊后有较多的熔渣 但易于调整焊缝化学成分 酸性 焊接工艺性能较好 焊缝含氢量达碱性焊条水准 如金红石型和药芯焊丝CO2焊用的钛型 碱性 焊缝含氢量超低 但工艺性能稍差 如药芯焊丝自保护焊多用的高氟弱碱渣系 无渣型 金属粉芯型 焊后熔渣较少 多层焊层间可不清渣 焊接效率更高 但有些性能不如熔渣型 多用于埋弧焊 自动焊或机器人焊接以及高速CO2焊 焊药或金属粉 药芯焊丝的各种截面形状 按截面形状分 O形 2 0mm 有缝或无缝 无缝者可镀铜 复杂截面形直径 从0 8mm到6 0mm 用的最多的是1 0mm 3 0mm以上的粗丝多用于堆焊 药芯焊丝的型号我国已进入国家标准的药芯焊丝计有 碳钢药芯焊丝 GB T10045 2001 碳钢药芯焊丝 如E501T 1ML等 低合金钢药芯焊丝 GB T17493 1998 低合金钢药芯焊丝 如E601T1 B3等 不锈钢药芯焊丝 GB T17853 1999 不锈钢药芯焊丝 如E308MoT1 3等 注 以上焊丝并非都用于CO2焊 有的型号是自保护焊丝 有的可用于埋弧焊 有关药芯焊丝焊接的概况几个概念 flux coredelectrode 管状焊条 flux coredwire 药芯焊丝 corewire 焊芯 flux coredsolderwire 药芯钎料丝 fluxcoredarcwelding FCAW 药芯焊丝电弧焊 GB T5185 1985 金属焊接与钎接方法在图样上的表示代号 规定 114 药芯焊丝电弧焊 药芯焊丝自保护电弧焊Self shieldedtubular coredarcwelding 136 非惰性气体药芯焊丝电弧焊 活性气体保护电弧焊Tubularcoredmetalarcweldingwithactivegasshield fluxcoredarcwelding USA FCAW主要用于焊接碳钢 不锈钢 低合金钢和高合金钢 其优点 1 高熔敷率 2 可全位置焊 3 焊缝平滑 4 药芯成分可以调整以适应不同的需要 5 用便宜气体 如100 CO2 仍获好的焊接效果 6 能耗低 综合成本低 低碳钢焊丝在不同电流下的熔敷速度 kg h 注 rutileCE 金红石焊条SW 实芯焊丝 其缺点 1 焊丝制造复杂 价贵 2 焊丝易受潮 保管复杂 同样直径的焊丝 由于药芯焊丝的导电截面比实芯焊丝的小 所以它的熔敷效率比实芯焊丝的还要高 另外 由于有焊药 可通过调整焊药的成分 使药芯焊丝焊接的适应性 灵活性更好 由于药芯焊丝有其无法替代的独特优点 近年发