焊接工艺基础

CKMCO2气体保护半自动焊工艺基础培训,欢迎大家参与,编制jiangyibing2010年10月10日,PC360,第一章CO2气体保护半自动焊原理特点及应用第一节焊接的概述焊接是通过加热加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。根据焊接过程中金属所处状态不同，可把焊接分为熔焊、压焊钎焊。熔焊：利用局部加热使连接处的金属融化再加入（或不加入）填充金属而结合的方法。压焊：在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。钎焊：采用比母材熔点低的金属材料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点、低于母材的熔点温度，利用液态钎料润湿，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。,焊接这个古老而先进的制造工艺，以其不可思意的发展和应用被全球发达国家所重视。随着科学技术的发展，新的更高层次的金属材料应用日益增多，生产中追求高效率高质量，以前以渣为主的焊条电弧焊不能满足使用要求。一种新型的气体保护介质电弧焊方法应用而产生，它的独特优越性为世人所瞩目。CO2气体保护半自动焊在我国出现于二十世纪五十年代，直到八十年代中期在造船业中全面推广应用，九十年代已成为造船业焊接的最主要方法之一，目前CO2气体保护焊作为主要的高效焊接方法已在全国各种制造业中普遍应用。,CO2气体保护焊原理CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产生的电弧来融化金属的一种电弧熔焊方法。,1焊接电源2焊丝盘3送丝轮4送丝机5导电嘴6-喷嘴7-电弧8母材9熔池10焊缝金属11焊丝12CO2保护气体,如图,CO2气体保护焊示意图,如图所示：焊丝自焊丝盘拉出，经送丝轮进入焊枪导丝软管，由导电嘴出后与母材之间产生电弧，融化焊丝和母材。,第二节CO2气体保护焊的特点优点：1、生产效率高2、焊缝质量好3、成本低4、焊接变形小5、适用范围广6、操作性能好缺点：飞溅大；抗风能力差；劳动条件差。不适用与焊接易氧化的某些金属（如铝、钛和镁等）。由于CO2气体保护焊具有许多优越性，所以近十几年来在国内获得广范的应用，它多用于汽车、机动车辆、造船、航空、工程机械、金属结构等工业部门。,正极电缆,六芯送丝电缆,KR500,A,V,焊枪,送丝机,气管,流量计,气瓶,工件,负极电缆,焊接电源,第二章CO2气体保护焊设备,1.21.6,1.2,送丝轮的安装,送丝轮,丝径标号,紧固螺母,焊丝,SUS导套帽,电机轴,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。,焊枪,接线盒,微动开关接头,枪把,喷咀、接头、导电咀,一线制电缆,微动开关,气体接头,功能：焊枪是直接用于完成焊接工作的工具。作用：作为电极传递焊接电流；经送丝软管和一线制电缆向焊接部位输送焊丝和气体；通过微动开关向焊机发出控制命令。要求：送丝均匀，导电可靠及气体保护良好。结构简单、经久耐用、轻便、柔软、使用性能良好。,将焊枪开关插头与送丝机上的插座拧紧,焊枪与送丝机的连接,1.6,1.6,内六角螺钉,拧紧螺钉,将气管接头与送丝机内电磁阀接头拧紧,将焊枪接线盒推入后旋转90度,导电咀,1.2,导电咀外形图,导电咀剖视图,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。,导电咀的安装与更换,1.2,安装时导电咀必须用扳手拧紧！工作前应检查其是否松动！否则导电不好，烧毁导电咀接头甚至烧毁喷嘴接头绝缘体,导电咀,导电咀接头,1.2,因导电咀始终与焊丝滑动接触，所以当内孔磨损成椭圆孔时，导电性能差，电弧不稳。应及时更换。,喷嘴、喷嘴接头与气筛,1.2,1.2,喷嘴接头,黑色表示喷嘴接头与焊枪的绝缘材料,气筛(分流器),1.2,1.2,喷嘴:向焊接区域输送具有一定挺度和范围的保护气体,注意及时清理附着的飞溅物。,气体调节器-YX-257CAY1,压力表,连接接头,连接螺母,流量刻度管,护罩,浮动球,流量控制旋钮,气管接头组件,收弧电流调整,电流表,电压表,送丝电机保险丝,电源保险,丝经转换开关,电源开关,收弧电压调整,收弧转换开关,供气开关,焊丝选择开关,焊接电源（操作面板）各部位的名称和功能,第三章CO2气体保护焊，焊接材料和其他辅助材料第一节CO2气体一、CO2气体的性质通常情况下CO2气体是无色无味的气体，比重比空气重，在不加压冷却下呈固体-干冰，在加压的情况下即成为液体。在0和一个大气压下，1公斤CO2液体可蒸发509升CO2气体，常用容积为40L（升）的标准钢瓶可以装25公斤液态CO2气体。二、CO2气体纯度要求焊接用的CO2气体对其纯度要求较高，一般不低于99.5%，有些优质焊接接头焊接时其纯度不低于99.8%。,焊丝,一、焊丝是焊接时作为填充金属或同时作为导电的金属丝，它是埋弧、气保焊、电渣焊等各焊种工艺方法的焊接材料。二、CO2焊丝的分类1、按焊丝的直径分为细丝焊丝（焊丝直径1.4）和粗丝焊丝（焊丝直径1.6mm）。2、按焊丝的组成部分：可分为实芯焊丝和药丝焊丝。三、CO2气体保弧焊实芯焊丝。CO2气体虽然可以起保护作用，但有于具有氧化性，会使焊丝中各种元素在焊接过程中被剧烈氧化。如焊丝中的Mn、Si含量不足，其脱氧作用差，将会在焊缝中产生气空。最常用的焊有H08Mn2SiA等。这种焊丝具有良好的焊接性能。焊丝表面镀铜有利于防锈，增加导电性能，减小送丝阻力。工厂常用实芯焊丝规格有：0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、2.0等，,第二节CO2焊丝,四、对焊丝的基本要求外在质量：1、焊丝的表面清洁。2、焊丝公称直径的偏差小3、焊丝要有一定的挺度和硬度。4、焊丝表面镀铜应均匀老固。内在质量：合金的化学成分和力学性能要满足。五、焊丝的正确使用和保管焊丝的储存，要求保持干燥、清洁和包装完整；焊丝盘、焊丝捆内焊丝不应散乱、弯折和波浪形；焊丝的末断应明现易找。焊丝使用前必须去处表面的油、锈等污物，随用随领，焊接场地不得存放多余焊丝。,焊花最美丽,第三节辅助材料,CO2气体保护焊时喷嘴、导电嘴因金属飞溅的不断堆积会引起CO2气体的气路堵塞，造成CO2气体流量不足，还会导致气体的流，严重时产生气孔。因此经常清除喷嘴、导电嘴上的飞溅是十分必要的，但飞溅一担粘上去，积累多了，就有一定的牢固性，清除不易。1、喷嘴防堵剂是一种胶状油脂类物质，无毒、无味且耐高温，焊接时将一定温度的喷嘴侵入防堵剂内，防堵剂就会均匀地涂在喷嘴和导电嘴表面上，飞溅就不会直接粘在其上面，即使飞溅堆积太厚，只要轻轻一，飞溅就会马上可以达到清除飞溅的目的。2、飞溅去除剂是一种无色的液体，焊接时喷在焊道周围，形成均匀的液态覆盖层，过了片刻覆盖层变成致密的油装“薄膜”上，使飞溅不于工件接触，清理起来十分容易，同时“薄膜”本身对焊接接质量无影响。,第四章焊接冶金知识,第一节焊接冶金在熔焊过程中，焊接区各物质之间在高温下相互作用的过程，称为焊接冶金过称。焊接冶金过程对焊缝金属的成分、性能、某些焊接缺陷（如气孔、结晶裂纹等）以及焊接工艺性能都有很大的影响。一、焊丝的熔滴过度在电弧热的作用下，焊丝端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。当熔滴长大到一定的尺寸时，便在各种力的作用下脱离焊丝，以滴状的形式过渡到熔池中，周而复始。CO2气体保护焊熔滴过渡的特性对焊接过称的稳定性、焊接冶金和焊缝成形都有很大的影响。使用CO2气体保护焊时主要有短路过渡和细颗粒过渡。二、熔池熔焊时，在热源的作用下焊丝（焊条）熔化的同时被焊金属也发生局部熔化。母材上由熔化的焊丝（焊条）金属与局部熔化的母材所组成的具有一定几何形状的液态金属称为熔池。如焊接时不填充金属，则熔池仅由局部熔化的母材组成。熔池的形成需要一定的时间，这段时间称为过渡期。经过过渡期以后，就进入准稳时期，这时熔池的形状、尺寸和质量不在变化，只取决于母材的种类和焊接工艺条件，并随热源作同步运动。一般情况下，随着电流的增加，熔池的最大宽度减小，而最大深度增大；随着电弧电压的增加，最大深度减小。,焊接人生,熔池的温度分布是不均匀的，熔池前端，输入热量大于散失的热量，所以随着热源的移动，母材不断地熔化。处于电弧下面熔池中部的温度最高。熔池后部的温度逐渐下降，因为此处输入的热量小于散失的热量，所以不断的发生金属凝固。熔池的平均温度主要取决于母材的性质和散热条件。对于低碳钢来讲，熔池的平均温度约为16701870熔池中液态金属在各种力的作用下，将发生剧烈的运动。正是这种运动，使得熔池中的热量和质量的传输过程得以进行。研究表明，焊接参数、焊接材料成分、电极直径及倾斜角度等都对熔池中的运动状态有很大的影响。熔池中液态金属的强烈运动，使熔化的母材和焊条金属能够很好的混合，形成成分均匀的焊缝其次，熔池中的运动有利于气体和非金属夹杂物的外逸，加速冶金反应，消除焊接缺陷，提高焊接质量。一般熔焊时，焊缝金属是有填充金属和局部熔化的母材形成的。,第二节焊接热影响区,熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域称为“影响区”（简称HAZ)。焊接接头是有焊缝、熔合区和焊接热影响区三大部分组成的。,如图所示O-A为焊缝、A-B为熔合区、B-C-D为热影响区。,溶合区在焊缝与母材相邻的部位，又称半熔合区。这个区的微观行十分复杂，焊缝与母材的不规则结合，形成参次不齐的分界面。此区的范围虽然很窄，但有于在化学成分上和组织性能上都有较大的不均匀性，所以对焊接接头的强度、韧性都有很大的影响。在很多情况下，熔合区是产生裂纹、脆性、破坏的发源地。,第五章CO2气体保护焊工艺第一节短路过渡CO2气体保护焊工艺,在CO2气体保护焊中，为了获得稳定的焊接过程，熔滴过渡通常采用两种形式，即短路过渡和细颗粒过渡。一、短路过渡CO2保护焊工艺1、短路过渡的特点短路过渡焊接时，采用细焊丝、低电压和小的焊接电流，熔滴细小而过渡频率高，电弧稳定、飞溅小、焊缝成形美观，主要用于薄板及全位置焊接。焊接薄板时，生产效率高、变形小，焊接操作技术容易掌握，所以短路过渡CO2气体保弧焊工艺在生产中获得了广泛的应用。2、焊接参数的选择（1）、焊丝直径。短路过渡焊接采用细焊丝，常用焊丝直径为0.61.6mm。随着焊丝直径的增大，飞溅颗粒相应增大。,根据工件的厚度情况，首先应选择合适的焊丝直径。不同直径的焊丝有其适用的电流范围。直径小的焊丝选用较小的电流，直径大的焊丝选用较大的电流。焊丝的熔化速度随着电流的增加而增加。在相同电流下焊丝越细，其熔化速度越快，在细焊丝焊接时，若采用过大的焊接电流，也就是使用很大的送丝速度，将引起熔池翻腾和焊缝成形变差，所以对焊接电流有一定的限制。下表为不同直径焊丝推荐使用和可以使用的电流范围。焊丝直径与电流范围,（2）、焊接电流。焊接电流是很重要的焊接参数，是决定熔深和焊接生产率的主要因素。焊接电流的大小主要取决于送丝速度。随着送丝速度的增加，焊接电流相应增大。焊接电流的大小还与焊丝的伸长度及焊丝直径的大小等因素有关。,（3）、电弧电压。由于细丝CO2保护焊的电弧静特性是上升的，为保持一定的弧长，随着焊接电流的增加，电弧电压也应增大。电弧电压与一定的焊接电流值的最佳匹配值是一个区间，在此区间内，对任意的电弧电压值，均能获得较好的稳定过程。电弧电压（近似等于弧焊电源输出的工作电压UW)的大小可按电焊机标准规定的电源负载特性UW=14+0.05Ih(Ih600A时，Ih为焊接电流）来初选，然后根据实际工艺要求，在其最佳匹配范围内进行微调。短路过渡的电弧电压一般在1725V之间。短路过渡焊接时，焊接电流一般在200A以下，这时电弧电压均在较窄的范围（23V)内变动。电弧电压与焊接电流的关系也可用下式来计算：U=0.04Ih+(162）式中U-电弧电压（V)Ih-焊接电流（A)。电弧电压的选择与焊丝直径及焊接电流有关。它们之间必须协调匹配，才能实现焊接过程的稳定性。,焊丝直径、电弧电压和焊接电流的匹配,(4)、焊接速度。焊接速度对焊缝的成形、接头的力学性能及气孔缺陷的产生都有直接的影响。焊速过快时，会在焊趾部出现咬边，甚至出现驼峰焊道；相反，速度过慢时，焊道变宽，出现溢满甚至烧穿。通常半自动CO2焊时，焊接速度一般不超过30m/h。（5）、保护气体流量。气体保护焊时，如果保护效果不好，将会引起空气入侵而产生合金元素烧损、气孔、焊缝成形变坏等不良后果。在正常的焊接情况下，短路过渡焊接时，保护气体流量为1015L/min;在200A以上的电流焊接时，气体流量为1525L/min。需要说明的是，气体保护焊时，并非气体流量越大越好。当气体流量过大时，喷出的气体会从层流状态转变为紊流状态，反而使保护效果变差。,（6）、焊丝伸长度。一般短路过渡焊接采用的焊丝都比较细，因此焊丝伸出长度对焊丝熔化速度的影响很大。在焊接电流相同时，随着伸长度增加，焊丝的熔化速度也随之增加。换句话说，当送丝速度不变时，焊丝伸出长度越大，则熔化焊丝所需要的电流越小，将使熔滴与熔池温度降低，造成热量不足而引起未焊透。直径越细、电阻率越大的焊丝这种影响越大。另外，焊丝伸出长度太大，电弧不稳，飞溅较大，甚至焊丝有可能成段爆断，焊缝成形恶化。焊丝伸出长度过大，也会破坏保护效果而产生气孔。相反，焊丝伸出长度过小时,不但易造成飞溅物堵塞喷嘴，影响保护效果，还会妨碍焊工观察熔池，影响焊工操作。适宜的焊丝伸出长度与焊丝直径有关，一般焊丝伸出长度大约等于焊丝直径的1012倍。如图所示,母材,1215,焊丝,喷嘴,熔池,正极电缆,KR500,A,V,焊枪,送丝机,工件,负极电缆,焊接电源,+,_,（7）、电源极性。不论短路过渡还是细颗粒过渡，CO2气体保护焊一般都采用直流反极性。直流反极性具有电弧然烧稳定、飞溅小、焊缝成形好、焊缝熔深大、生产效率高、焊接变形小、焊缝含氢量低等一系优点。而正极性焊接时，在相同电流下，焊丝熔化速度大大提高（大约为反极性的1.6倍），而熔深较浅，余高较大且飞溅很大，只能在堆焊及铸铁补焊时才用正极性，以提高熔敷过渡。,（8）、直流回路电感值的选择,直流回路电感值是影响焊接过程稳定性以及焊缝熔深透度的主要因素，在进行细丝CO2焊接时，比须主意调节电感值，以求获得合适的短路电流增长速度，保证焊接过程稳定进行。,(8)、直流回路电感值的选择,一、细颗粒过渡CO2保护焊的特点细颗粒过渡CO2保护焊的电弧电压比较高且焊接电流比较大，此时电弧燃烧是持续，不发生短路熄弧的现象。焊丝的熔化金属以细滴形式过渡，所以飞溅小，电弧穿透力强，母材熔深大，适合中等厚度及大厚度工件的焊接。二、焊接参