CO2气体保护焊操作技能分析.ppt

CO2气体保护焊 中国焊接行业的发展趋势 发展方向 中国的现状 手工焊占80 交流弧焊机直流弧焊机占压倒性多数 采用CO2焊接MAG MIG焊接TIG焊接促进产业现代化的实现 欧 美 日本等国CO2焊占熔敷金属总量的60 80 我国仅为20 左右 近几年 焊条电弧焊占熔敷金属总量的比例逐年下降 原因是焊条电弧焊被CO2焊逐步替代 CO2焊比例逐年上升 对CO2焊认识的误区 CO2焊飞溅较大 焊接接头质量比焊条电弧焊要低 CO2焊生产效率比焊条电弧焊也高不了多少 成本也不一定低 CO2焊抗风性能差 不适合现场施工焊接 CO2焊的高效率 熔化速度和熔化系数高 比焊条大1 3倍坡口截面比焊条减小50 熔敷金属量减少1 2辅助时间是焊条电弧焊的50 三项合计 CO2焊的工效与焊条电弧焊相比提高倍数2 02 3 88倍 CO2焊的质量 CO2焊缝热影响区小 焊接变形小 CO2焊缝成形好 表面及内部缺陷少 探伤合格率高于焊条电弧焊 球罐全位置药芯焊丝CO2焊 合格率99 04 角焊缝焊接也能增加焊接强度 CO2焊接 手弧焊 CO2焊接溶深大 因而焊脚厚度大 结合部强度高溶着金属的强度高 所以更为有利 实际焊脚厚度a大 实际焊脚厚度a小 a a 减少焊缝连接点和夹渣缺陷 焊渣多 焊渣覆盖焊缝焊条短 焊缝接头头多 弧坑缺陷多熔深浅 CO2焊接 手工电弧焊 焊渣少焊丝长 可连续焊接熔深大 容易发生融合不良及夹渣等缺陷 不易发生焊接缺陷 熔深大 可节约焊接材料 手弧焊熔深浅 所以需要开大坡口 60 CO2焊接熔深大 可减小坡口角度 45 50 CO2焊接时可大幅度地降低熔着金属量即焊丝使用量减少 可降低成本 熔深大减少必要熔着金属量 CO2焊接在双面焊接时能更加显著地节省材料从成本上更有利 CO2焊接 手弧焊 熔深大可减少开坡口加工量 熔深浅需要开大坡口 保护气体流量对焊缝气孔的影响 气体保护焊时外风速对焊缝气孔的影响 CO2焊接技能培训内容 2 CO2焊接设备使用及维护 1 CO2焊原理 特点及应用范围 3 焊接材料 4 焊接参数的选择及对焊缝成形的影响 6 焊接缺陷分析及防止措施 5 焊接实训 C02气体保护电弧焊是使用焊丝来代替焊条 经送丝轮过送丝软管送到焊枪 经导电咀导电 在CO2气氛中 与母材之间产生电弧 靠电弧热量进行焊接 C02气体在工作时通过焊枪喷嘴 沿焊丝周围喷射出来 在电弧周围造成局部的气体保护层使熔滴和熔池与空气机械地隔离开来 从而保护焊接过程稳定持续地进行 并获得优质的焊缝 1 1C02焊的原理 KR 200 A V 焊枪 送丝电机 电磁气阀 遥控盒 气管 流量计 工件 六芯电缆 正极电缆 负极电缆 焊接电源 A 配电箱 集中供气接入点 C02焊接原理 C02焊接原理示意图 焊接效果 熔深大熔深是手弧焊的三倍 坡口加工小 熔敷效率高手弧焊焊条熔敷效率是60 CO2焊焊丝熔敷效率是90 引弧性能好能量集中 引弧容易 连续送丝电弧不中断 焊接质量好对铁锈不敏感 焊缝含氢量低 抗裂性能好 受热变形小 焊接范围广可适用低碳钢高强度钢普通铸钢全方位焊 焊接速度快单位时间内熔化焊丝比手工电弧焊快一倍 与手工焊比 抗风能力差 设备较复杂 1 2C02焊的特点 可以焊接钢板厚度为 1 0mm可焊金属范围 低碳钢 低合金钢适合的产品结构和生产性质 汽车制造 船舶制造 机车车辆和矿山机械等行业 药芯焊丝气体保护焊可用于焊接不锈钢 低合金高强钢及堆焊 应用于重型机械 建筑机械 桥梁 石油 化工 核电设备及采油平台等制造业 1 3C02焊的应用范围 CO2气体保护焊设备 常用的设备由 焊接电源 送丝机构及焊枪 供气系统 控制系统等组成 四 CO2气体保护焊设备 1 焊接电源 1 对焊接电源的要求1 具有平的或缓降的外特性曲线2 具有合适的空载电压38 70V3 具有良好的动特性要求容易引弧 焊接过程稳定 飞溅小 操作时感到电弧平静 柔软 富有弹性 4 合适的调节范围 供气系统 供气系统是向焊接区提供流量稳定的保护气体 由气瓶 减压阀 流量计预热器 干燥器组成 工业用钢制二氧化碳气瓶 气瓶 CO2气瓶减压阀 降低气瓶中的高压CO2气体 保证输出气体压力稳定 流量计 调节和测量保护气体的流量 预热器 防止瓶口结冰 干燥器 降低CO2气体中水分的量 四 CO2气体保护焊设备 2 送丝机构及焊枪 1 送丝机构 等速送丝式 方式 推丝式 拉丝式 推拉式 2 焊枪 按结构分 鹅颈式焊枪和手枪式焊枪 冷却方式分 空气冷却焊枪和内循环水冷却焊枪 鹅颈式空气冷却焊枪应用最广 送丝机构 送丝机构是送丝的动力 包括机架 送丝电动机 焊丝矫直轮 压紧轮 送丝轮 装卡焊丝盘 电缆等 送丝机构必须保证对送丝速度的均匀稳定 送丝方式 推丝式 拉丝式 推拉式和行星式 线式 四种 推丝式送丝 焊枪和送丝机构分开 焊丝经一段软管送到焊枪中 这种焊枪结构简单 轻便 但是焊丝通过软管时受到的阻力大 软管长度受限 一般只能在离送丝机构3 5m的范围内操作 拉丝式送丝 送丝机构与焊枪合为一体 没有软管 送丝阻力小 速度均匀稳定 但焊枪结构复杂 重量大 焊工操作时劳动强度大 推拉式送丝 这种送丝机构是以上两种送丝方式的组合 送丝时以推为主 由于焊枪上装有拉丝轮 可克服焊丝通过软管时的摩擦阻力 焊枪根据送丝方式分为 拉丝焊枪和推丝焊枪 拉丝式焊枪 适用于直径 0 5 0 8mm细丝焊接 送丝均匀稳定 活动范围较大 但焊枪结构复杂 笨重 拉丝式焊枪 推丝式焊枪 适用于直径 1 0以上的焊丝 推丝式焊枪有手枪式和鹅颈式两种 鹅颈式焊枪 其主要部件包括喷嘴 导电嘴 分流器 导管电缆 推丝式焊枪 收弧 无 按开关焊接电流 按开关焊接电流 松开关焊接电流 松开关停止焊接 再按开关收弧电流 再松开关停止焊接 焊枪开关的操作要领 收弧 有 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 焊枪使用时的注意事项 4 5供电系统与外部环境 4 5 1对供电系统的要求 4 5 2CO2焊接作业对环境的要求 4 5 3安全卫生与劳动保护 4 5 2CO2焊接作业对环境的要求 A KR 200 A V KR 200 A V 防止雨淋 避免阳光直射 20cm 30cm 远离热源及易燃易爆物 焊机应尽量安装在湿度小 灰尘少 风速较弱的场所 4 5 3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 4 5 3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 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 焊接工艺 1 材料因素母材和焊材的成分 2 工艺因素如焊接方法 坡口形式和加工质量 预热后热措施 层间温度控制 装配质量 甚至电源种类和极性等 对改善工艺焊接性都起很大用 3 结构因素如设计时应考虑焊接接头处于刚度较小状态 避免出现截面突变 余高过大 交叉焊缝等容易引起应力集中的结点 4 使用条件如工作温度高低 工作介质种类 载荷性质等 都属于工艺焊接性考虑范围 焊接工艺包括哪几方面 作用 隔离空气并作为电弧的介质 纯度 纯度要求大于99 5 含水量小于0 05 性质 无色 无味 无毒 是空气密度的1 5倍 比水轻 存储 瓶装液态 每瓶内可装入 25 30 Kg液态CO2 加热 气化过程中大量吸收热量 因此流量计必须加热 容量 每公斤液态CO2可释放509升气体 一瓶液态二氧化碳可释放15000升左右气体 约可使用10 16小时 流量 小于350A焊机 气体流量为15 20升 分大于350A焊机 气体流量为20 25升 分提纯 静置倒置30分钟后放水 正置放杂气 重复两次 3 1CO2气体 气瓶 气瓶 液态CO2 液态CO2 水 水 气态CO2 气态CO2 放水 放杂气 3 2焊丝 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 CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种 实芯焊丝的型号 特征及适用范围 常用的实芯焊丝型号 H08Mn2SiH 焊接用钢 08 含碳量0 08 Mn2 2 的氧化锰 Si 1 的氧化硅 A 含S P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 A 实芯焊丝 不同焊丝直径使用电流范围 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 药芯焊丝 使用药芯焊丝焊接时 通常用CO2或CO2 Ar气体作为保护气体 与实芯焊丝的区别主要在于焊丝内部装有焊剂混合物 焊接时在电弧热作用下熔化状态的焊剂材料 焊丝金属 母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用 同时形成一层较薄的液态溶渣包覆溶滴并覆盖溶池 对溶化金属形成又一层保护 实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法 它综合了手工电弧焊和CO2气体保护焊的优点 B 药芯焊丝 药芯焊丝是由08A冷轧薄钢带光亮退火后经轧机纵向折迭加粉拉拔而成 其横截面有 O 形 T 形 梅花形等多种形状 示意图如下 O 形 梅花形 T 形 药芯焊丝的焊剂成分和焊条的药皮类似 含有稳弧剂 脱氧剂 造渣剂 和铁合金等 起着造渣保护溶池 掺合金 稳弧等作用 药芯焊丝按焊剂成分可分为二氧化钛型和碱性型两种 直径有1 2 1 6 2 0 2 4 3 2mm 主要用于低碳钢和低合金钢的焊接 药芯焊丝因钢性较差 丝体较软 所以对送丝机构要求严格 既要降低送丝压力 又要保证匀速送丝 药芯焊丝的结构及使用中的注意事项 药芯焊丝 调整焊剂成分可适应各种钢材 及对焊缝的质量要求 气相和渣相双重保护抗气孔能力强于实芯电弧焊 熔化速度快溶敷效率高 生产率比手工焊高3 5倍 电弧稳定焊缝成形美观 飞溅小 适合全位置焊接 药芯焊丝的特点 3 3工艺因素 坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接 如果是铸件缺陷 铲挖出的坡口外形应圆滑 其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例 以降低焊缝中的含碳量 防止裂纹产生 预热预热有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度 防止产生冷裂纹 这是焊接中碳钢的主要工艺措施 预热还能改善接头塑性 减小焊后残余应力 通常 35和45钢的预热温度为150 250 含碳量再高或者因厚度和刚度很大 裂纹倾向大时 可将预热温度提高至250 400 若焊件太大 整体预热有困难时 可进行局部预热 局部预热的加热范围为焊口两侧各150 200mm 热处理焊后在200 350 下保温2 6小时 进一步减缓冷却速度 增加塑性 韧性 并减小淬硬倾向 消除接头内的扩散氢 所以 焊接时不能在过冷的环境或雨中进行 焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理 特别是对于大厚度焊件 高刚性结构件以及严厉条件下 动载荷或冲击载荷 工作的焊件更应如此 焊后消除应力的回火温度为600 650 保温1 2h 然后随炉冷却 若焊后不能进行消除应力热处理 应立即进行后热处理 CO2焊焊接工艺 根据不同的熔滴过度形式来选择不同的焊接工艺 在CO2焊中 为了获得稳定的焊接过程 通常采用短路过渡和细颗粒过渡两种熔滴过渡形式 熔滴过渡 细颗粒过渡 焊丝直径短路过渡颗粒过渡电流 A 电压 V 电流 A 电压 V 0 850 10018 211 070 12018 221 290 15019 23160 40025 381 6140 20020 24200 50026 40 3 4CO2焊主要规范参数 电源极性 气体流量 干伸长度 焊接电压 焊接速度 焊接电流 焊丝直径 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 短路过渡 40 230A 细颗粒过渡 250 500A 焊接电流 焊接电压既电弧电压 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 如您的焊接电缆需要加长 调节焊机输出电压时可参考下表 焊接电压 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 伏举例1 选定焊接电流200A 则焊接电压计算如下 焊接电压 0 04 200 16 1 5 伏 8 16 1 5 伏 24 1 5 伏举例2 选定焊接电流400A 则焊接电压计算如下 焊接电压 0 04 400 20 2 伏 16 20 2 伏 36 2 伏 焊接电压的设定 焊接电压和焊接电流 焊接电压 提供焊丝熔化能量 电压越高焊丝熔化速度越快 焊接电流 实际上是调送丝速度与熔化速度的平衡结果 电压偏高时 弧长变长 飞溅颗粒变大 易产生气孔 焊道变宽 熔深和余高变小 电压偏低时 焊丝插向母材 飞溅增加 焊道变窄 熔深和余高大 啪嗒 啪嗒 嘭 嘭 嘭 母材 母材 焊接电压对焊接效果的影响 按参考公式进行焊前预制试焊首先确定好电流根据手感 声音 电弧稳定判断电压高低微调电压 规范调节 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 I2RtI2 焊接电流的平方R 电弧及干伸长度的等效电阻t 焊接速度半自动 焊接速度为30 60cm min自动焊 焊接速度可高达250cm min以上焊接速度过快时 焊道变窄 熔深和余高变小 焊接速度 小于300A时 L 10 15 倍焊丝直径 大于300A时 L 10 15 倍焊丝直径 5mm 干伸长度 定义 焊丝从导电咀到工件的距离 导电咀L工件 举例 直径1 2mm焊丝可用电流120 350A 电流小时乘10倍的焊丝直径 电流大时乘15倍的焊丝直径 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 焊丝易与导电咀粘连 干伸长度热量电弧热量 干伸长度为什么要求严格 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 反极性特点 电弧稳定 焊接过程平稳 飞溅小 正极性特点 熔深较浅 余高较大 飞溅很大 成形不好 焊丝熔化速度快 约为反极性的1 6倍 只在堆焊时才采用 电源极性 工件 焊枪 直流反极性接法 KR 200 A V 工件 焊枪 直流正极性接法 KR 200 A V CO2焊 MAG焊和脉冲MAG焊一般都采用直流反极性 6 常见故障的现象与检查要点 6 1送丝不稳定 6 3焊接时飞溅大 6 4焊缝出现气孔 6 5焊接时出现蛇形焊缝 6 2电弧不稳定 6 6异常指示灯亮 6 7保险管烧毁 送丝不稳定 送丝压力调整不当在所用焊丝直径刻度的上方 SUS与送丝轮不同心紧固送丝轮 校正SUS位置 导电咀规格不对规格不对或内径太小 焊枪电缆弯曲半径小焊枪电缆弯曲半径应大于300mm 送丝软管阻力大用压缩空气清理或更换送丝软管 6 1送丝不稳定 焊丝不良无交叉 直径均匀 无硬弯 送丝轮有污物规格错清理 更换 电弧不稳定 输出电压不稳定紧固焊机各连接处 焊丝质量不良使用化学成分及机械性能合格的焊丝 送丝不稳定排除相关因素 操作 调整不当保持正确焊枪高度角度焊接电压与焊接电流匹配 6 2电弧不稳定 6 3焊接时飞溅大 焊接飞溅大 焊丝质量不好化学成分及机械性能不合格 焊件及焊丝污物过多及时清除或更换 焊接回路接触不良各连接处应连接牢固 焊枪操作不当保持正确的角度和角度 导电嘴 送丝轮 焊丝直径使用不当导电嘴磨损 送丝轮规格不对 焊丝直径选用过粗 焊接规范设置不当根据焊接条件正确设定焊接电流和焊接电压 确认丝径选择开关SW5的位置 6 4焊缝出现气孔 气孔 N气孔主要原因是气体保护效果不好 CO气孔焊丝不合格气体不纯工件含碳量过大 H气孔焊丝或工件油 锈或水过多 风速过大 干伸长度过大 气路被堵塞或漏气 流量计冻结 流量过小 气体不纯 产生气孔的现象及原因 CO气孔 焊丝不合格 工件含碳量大 H气孔 水 油 锈 N气孔 主要原因是气体保护效果不好 气瓶无气 气路漏气 接头处未紧固 流量计堵塞 流量过小 未加热 电磁阀坏 送丝管密封圈坏 热塑管坏 枪管密封圈坏 气筛坏 喷嘴堵塞严重 喷嘴松动 焊枪角度太大 干伸长度大 规范不对 焊接部位有风 见下图 空气 喷嘴 飞溅 飞溅堵死 气体保护不好 产生气孔 电弧不均 喷嘴松动 吸入空气 保护不好 产生气孔 吸入空气 焊枪倾角太大 吸入空气 产生气孔 焊缝不均匀 干伸长度太大 保护不好易产生气