第四章-熔化极气体保护焊

第四章熔化极气体保护焊,熔化极气体保护焊,熔化极气体保护焊原理、特点、分类及应用,4.1,4.2,二氧化碳气体保护焊,4.3,4.4,熔化极气体保护电弧焊,熔化极气体保护焊设备,4.1熔化极气体保护焊原理、特点、分类及应用,一、原理熔化极气体保护焊是以可熔化的焊丝与焊件之间产生的电弧为热源，通过喷嘴向焊接区输送保护气体，并连续送进焊丝的自动或半自动电弧焊方法。,常用的保护气体：二氧化碳气（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）及混合气体:CO2+Ar、CO2+Ar+He、Ar+O2+CO2等等。,4.1熔化极气体保护焊原理、特点、分类及应用,焊接过程：熔化极气体保护焊是使用焊丝来代替焊条,经送丝轮通过送丝软管送到焊枪,经导电咀导电,在熔化极气氛中,与母材之间产生电弧,靠电弧热量进行焊接。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溶滴和溶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。,4.1熔化极气体保护焊原理、特点、分类及应用,二、焊接特点,溶深大熔深是手弧焊的三倍,坡口加工小。,熔敷效率高是焊条电弧焊的1.5倍,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。,焊接速度快单位时间内熔化焊丝比焊条电弧焊快35倍,与手工焊比：抗风能力差，设备较复杂，飞溅大，光辐射较强。,4.1熔化极气体保护焊原理、特点、分类及应用,焊接范围广可适用各种钢及有色金属,三、分类,4.1熔化极气体保护焊原理、分类、特点及应用,四、应用材料：焊接碳钢和低合金钢、不锈钢、耐热合金、铝及铝合金、镁合金、铜及铜合金等；铅、锡、锌及涂层钢不适宜焊接。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。,4.1熔化极气体保护焊原理、分类、特点及应用,熔化极气体保护焊设备主要由焊接电源、送丝系统、焊枪、行走台车（自动焊）、供气系统和水冷系统、控制系统等部分组成。,4.2熔化极气体保护焊设备,一、焊接电源：直流电源1、平特性电源用于（短路过渡）0.81.6细丝焊接，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；3、对动特性的要求细丝短路过渡焊机对动特性有较高要求，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较高的要求，目的是保证短路过渡过程可靠的同时又控制飞溅。,4.2熔化极气体保护焊设备,二、送丝系统送丝系统直接影响焊接过程的稳定性。送丝系统通常由送丝机构根据送丝方式的不同，熔化极气体保护焊机送丝系统有推丝式、拉丝式、推拉丝式三种基本送丝方式。,4.2熔化极气体保护焊设备,1.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。,推丝式送丝机,4.2熔化极气体保护焊设备,2.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,4.2熔化极气体保护焊设备,推拉式送丝焊枪（手工焊接用）,3.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。,4.2熔化极气体保护焊设备,三、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。,4.2熔化极气体保护焊设备,4.2熔化极气体保护焊设备,1.气瓶容量为40L的标准钢瓶可灌入25kg的液态CO2，占容积的80%。标准状况下，满瓶压力为57MPa，瓶内压力随外界温度升高而增大。因此，气瓶严禁靠近热源，并防止烈日暴晒，以免压力过大发生爆炸。气瓶使用时应直立放置，严禁敲击、碰撞等。气瓶出厂时应戴好瓶帽。,4.2熔化极气体保护焊设备,2.减压阀减压阀用以调节气体压力，也可以用来控制气体的流量。3.流量计流量计用来标定和调节保护气体的流量大小。4.预热器当打开CO2钢瓶时，瓶中的液态CO2不断汽化，这一过程要吸收大量的热量；另外，经减压后气体体积膨胀，也会使气体温度下降。为了防止CO2气体中的水分在钢瓶出口处及减压表中结冰，使气路堵塞，在减压之前要将CO2气体通过预热器加热。显然，预热器应尽可能装在钢瓶的出气口附近。,通常将预热器、减压器、流量计做为一体，叫减压流量计（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。,减压流量计,4.2熔化极气体保护焊设备,4.2熔化极气体保护焊设备,四、水冷系统水冷式焊枪的水冷系统由水箱、液压泵、冷却水管及水压开关组成。水箱里的冷却水经液压泵流经冷却水管，经水压开关后注入焊枪，然后经冷却水管再回流入水箱，形成冷却水循环。也有采用不需水箱、液压泵的直排式非循环水冷系统。显然，非循环式水冷系统将造成大量冷却水的浪费。水冷系统的水压开关，将保证冷却水未流经焊枪或流经的水量不足时焊接系统不能起动，以避免由于未经冷却而烧坏焊枪。,4.2熔化极气体保护焊设备,五控制系统熔化极气体保护焊设备的控制系统由焊接参数控制系统和焊接过程程序控制系统组成。焊接参数控制系统主要包括焊接电源输出调节系统、送丝速度调节系统、小车（或工作台）行走调节系统（自动焊）和气体流量调节系统。它们的作用是在焊前或焊接过程中调节焊接电流或电压、送丝速度、焊接速度和气体流量的大小。焊接过程程序控制系统的主要作用是：）控制焊接设备的起动与停止。）控制电磁气阀动作，实现提前送气和滞后停气，使焊接区受到良好保护。）控制水压开关动作，保证焊枪得到良好的冷却。）控制引弧和熄弧。熔化极气体保护焊的引弧方式一般有三种：爆断引弧焊丝接触工件，通电使焊丝与工件接触处熔化，焊丝爆断后引燃电弧。慢送丝引弧先通电，然后使焊丝缓慢送向工件直到电弧引燃，然后提高送丝速度。回抽引弧焊丝先接触工件，通电后回抽焊丝引燃电弧。熄弧方式有两种：电流衰减送丝速度随电流衰减相应的衰减，填满弧坑，防止焊丝与工件粘连。焊丝返烧先停止送丝，经过一定时间后切断焊接电源。,4.3CO2气体保护焊,4.3.1定义利用CO2作为保护气体的熔化极气体保护电弧焊方法称为CO2气体保护焊。CO2气体特点：二氧化碳是一种无色、无味的多原子气体，来源广、成本低。CO2在标准状况下，相对密度为空气的1.5倍，因此能在熔池上方形成一层较好的保护层，防止空气进入熔池。CO2在电弧的高温作用下，将发生吸热分解反应。因此，CO2气体对电弧柱的冷却作用较强，产生的热收缩效应也较强，电弧柱区窄，热量集中，焊接热影响区窄，焊接变形小，特别适用于焊接薄板。CO2气体是一种氧化性气体，在电弧高温作用下,CO2将分解成CO和原子氧。在电弧区中，约有40%60%左右的CO2气体分解，分解出的原子态氧具有强烈的氧化性，使金属氧化，因此使用CO2气体要解决好对熔池金属的氧化问题。一般是采用含有脱氧剂的焊丝来进行焊接。,对二氧化碳纯度的要求焊接用的CO2气体必须有较高的纯度，一般要求不低于99.5%。CO2气体中的水分的含量与气压有关，气体压力越低，含水量越高。在使用压力低的CO2气体焊接时，焊缝中容易出现气孔。所以，要求瓶内压力不低于0.98MPa。4.3.2CO2焊特点1.优点：1）成本低2）焊接速度快3）适用范围广4）抗锈能力强5）焊接变形小2.缺点：1）飞溅较大，焊缝成型差2）焊缝有氧化的可能3）不能焊接有色金属4）抗风能力差,4.3CO2气体保护焊,4.3.3CO2焊的应用材料：黑色金属低碳钢、合金结构钢厚度：厚薄均可，尤薄板有优势位置：全位置结构：车辆、船舶、机械、容器等。,4.3.4CO2焊的熔滴过渡1短路过渡条件：细焊丝1.6mm，小电流，低电压特点：产生小而快速凝固的熔池，适合于焊接薄板、全位置焊和较大底层间隙的搭桥焊，变形小。（具体见第一章第二节）2.颗粒过渡条件：粗焊丝、大电流、高电压特点：电流小于400A时，为粗滴过渡，电弧不稳定，飞溅大，不适宜焊接。电流大于400A时，变为细滴过渡，电弧稳定，飞溅小，焊缝成形好，但是线能量大，晶粒容易出大，焊接变形增大。3.潜弧射滴过渡条件：短路过渡焊接电流/焊接电压颗粒过渡特点：熔池形成凹坑，电弧拉长，焊丝低于焊缝表面，形成射滴过渡，这样，飞溅减小，焊接过程稳定，熔深大。应用于中等厚度和大厚度板材的水平位置焊接。需要注意的是，潜弧射滴过渡的焊缝窄而深，且余高大，成形系数不够理想，易产生裂纹。,4.3CO2气体保护焊,4.3.5CO2焊冶金特点：1.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CO2CO+O+Mn=MnO+COMn=MnO结果：Mn、Si等合金元素烧损；FeO能大量溶于熔池金属中，易使焊缝金属产生气孔及夹渣等缺陷。生成的CO气体体积极具膨胀，造成飞溅，并且，由于CO不溶于金属，由于粘度和表面张力，就会形成CO气孔。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，有些牌号的焊丝中还添加了和等较活泼元素CO2焊专用焊丝H08Mn2Si&H08Mn2SiA脱氧剩下的Mn、Si用于补充碳和合金元素的损失2.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，此外，如果CO2保护气氛被破坏，就容易出现N2气孔,4.3CO2气体保护焊,3.CO2焊的飞溅及防止与CO2电弧的行为有关具体包括以下几个方面：气体爆破引起：由于熔滴中的FeO与C反应生成CO气体，在电弧高温下急剧膨胀，使熔滴爆破而引起金属飞溅。电弧斑点压力引起：当采用正极性焊接时，正离子飞向焊丝末端的熔滴，机械冲击力大，而造成大颗粒飞溅焊接参数不当引起：电流和电压不匹配，焊丝伸出长度太大。短路过渡引起，这是CO2焊产生飞溅的主要原因。,4.3CO2气体保护焊,飞溅防止措施：（）短路过渡时限制金属液桥爆断能量即在液桥拉断时，迅速降低短路电流。有两种方法：1）在焊接回路中串接附加电感通过电感，能阻止电流增加速度，电感越大，电流增长速度越慢。这种方法的特点是设备简单，有一定效果，但是不能准确的控制短路过程，只能一定程度上减少飞溅，常用于一般焊机。,4.3CO2气体保护焊,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100CO2、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,2）STT（表面张力过渡）,4.3CO2气体保护焊,4.3CO2气体保护焊,基本电流段(T0T1)：短路前的电流，稳定在基本电流之间；短路形成段(T1T2)：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；,4.3CO2气体保护焊,颈缩阶段(T2T3)：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；表面张力下熔滴过渡段(T3T4)：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）；燃弧初期阶段(T4T6)：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）稳定燃弧阶段(T6T7)：这一阶段是电流降低到基本电流的周期,4.3CO2气体保护焊,（）正确选择焊接参数1）正确匹配焊接电流和电压,4.3CO2气体保护焊,）焊接伸出长度干伸长越长，焊丝电阻越大，能量越高，很容易发生中间爆断。）焊枪角度。焊枪垂直时飞溅量最少，倾斜角度越大，飞溅越多。焊枪前倾或后倾最好不超过20。（）细滴过渡时在CO2中加入Ar气（）采用低飞溅率焊丝）超低碳焊丝）药芯焊丝）活化处理焊丝,4.3CO2气体保护焊,4.3.6焊丝1、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,4.3CO2气体保护焊,4.3CO2气体保护焊,生产中，大多数采用型号表示法，表示方法如下例:ER50-6ER气体保护焊专用焊丝50熔敷金属最小抗拉强度6添加元素符号下面请看景泰焊丝型号说明：,4.3CO2气体保护焊,例如：CHW-50C6符合：GBER50-6相当：AWSER70S-6DINSg2BSA18JISYGM12说明：CHW-50C6是镀铜低合金钢气保焊丝，采用CO2或富氩作保护气体进行施焊。具有良好的焊接工艺性能；电弧燃烧稳定、飞溅少；焊缝成型美观、焊缝金属气孔敏感性小；全位置施焊工艺好，可适宜较宽的焊接电流范围。用途：适用于碳钢及500Mpa级低合金钢的单道及多道焊（如车辆、桥梁、建筑、机械结构等的焊接）；也可用于薄板、管线等的高速焊接。焊丝化学成份典型值（%）：熔敷金属力学性能典型值：焊丝直径及参考电流：(DC)注意事项及操作要点：1、采用富氩气体保护进行喷射过渡电弧焊时，为防止产生强烈的短路电弧进而导致气孔的产生，不应将电弧电压控制过低，且电弧长度应在4-5mm之间。采用富氩气体焊接时，可以获得较好的焊缝成型、低的飞溅；但应防止焊缝氢致白点产生，配备高纯净度的气体和掌握一定的焊接技巧。,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。焊丝型号表示方法为E501T-1ML字母E表示焊丝；E后面的两位数字表示熔敷金属的力学性能；第三位数字表示推荐的焊接位置，其中“0”表示平焊和横焊位置，“1”表示全位置；T表示药芯焊丝，第二个“1”表示焊丝类别特点：外加保护气、直流正接，用于单道和多道焊；字母“M”表示保护气体75%80%Ar+20%25%CO2，当字母无“M”时，表示保护气体为CO2或自保护类型；字母“L”表示焊丝熔敷金属的冲击性能在-40时，其V形缺口冲击吸收功不小于27J，无“L”表示焊丝熔敷金属的冲击性能符合一般要求。,4.3CO2气体保护焊,2、对焊丝的要求）脱氧剂。焊丝必须含有一定数量的脱氧剂，以防止产生气孔，减少飞溅并提高焊缝金属的力学性能。用于低碳钢和低合金钢CO2焊的焊丝，主要的脱氧剂是Si和Mn。其成分含量范围wSi为0.51、wMn为2.5。Mn、Si比为1.22.5，发挥“MnSi”联合脱氧的有利作用。）、。焊丝的含碳量要低，要求w0.11，这对于避免气孔及减少飞溅是很重要的。对于一般焊丝要求硫及磷含量均为w，0.04；对于高性能的优质CO2焊丝，则要求硫及磷含量均为w，0.03。）镀铜。为防锈及提高导电性，焊丝表面最好镀铜。但镀铜焊丝的含铜量不能太高，否则会形成低熔点共晶体，影响焊缝金属的抗裂能力。要求镀铜焊丝的wCu不大于0.5。,4.3CO2气体保护焊,3、焊丝的选用由于CO2焊一般用于碳钢和合金钢，所以对于焊丝的的选用一般是依据等强度原则，对于重要的结构和特殊环境，选用对冲击韧性有要求的焊丝。对于药芯焊丝的选用，放在药芯焊丝CO2焊一节具体说明。,4.3CO2气体保护焊,4.3.7CO2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气体保护焊工艺的主要内容1.焊丝的选择。2.气体种类和流量。3.工艺参数：包括电流、电压、焊接速度、熔滴过渡形式、焊接层数、干伸长等等。4.焊接接头形式设计。5.设备，包括焊接电源、焊枪、和送丝机等,4.3CO2气体保护焊,1.焊丝的选择焊丝的选择包括型号和尺寸的选择。焊丝型号主要考虑以下两个特点：1）焊缝金属应与母材的力学和物理性能良好的匹配，或者具有更好的性能，如耐磨性或耐蚀性。2）焊缝应是致密的和无缺陷的。前者，焊缝金属应与母材成分相近，但其金相特点可能完全不同，这取决于焊丝热输入和焊道成形。后者却要求焊丝中加入一定量脱氧剂。,4.3CO2气体保护焊,2.气体种类CO2焊可以选用纯CO2或者CO2+Ar，或者加He。其目的是为了获得理想的电弧特性和焊缝成形。保护气体的选择首先应考虑到基本金属的种类，其次应根据熔滴过渡类型。对于保护气体的选择，放在后面过渡工艺时讨论。,4.3CO2气体保护焊,4.3CO2气体保护焊,3.接头设计接头设计主要是根据工件厚度，工件材料、焊接位置和熔滴过渡形式等因素来确定坡口形式、底层间隙、钝边高度和有无垫板等。工件厚度小于6mm时，一般采用I型坡口单面焊。厚度大于6mm时，可采用开坡口单面焊。工件更厚的时候，可以采用双面焊。坡口底层尺寸，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）。坡口尺寸选择还与熔滴过渡形式有关。短路过渡时，因熔深小，可选择较大的间隙和较小的钝边，同时还可以采用较小的坡口角度，从一般的60降低到3040，这样，可以减少填充金属和节约加工工时。,4.3CO2气体保护焊,4.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。,4.3CO2气体保护焊,5.焊接参数的选择CO2焊主要的焊接参数有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体流量和焊丝伸出长度（干伸长）焊接参数的选择比较难，是因为各参数都不是孤立的，而是相互影响的。焊接工艺参数都要经过反复大量的实验进行确定，若改变一个参数，则其他参数必须加以修正，而成为新的一组工艺参数。,4.3CO2气体保护焊,（1）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和熔化速度匹配。送丝速度越快，焊接电流就越大。而熔化速度又与焊接电压有关，所以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。,4.3CO2气体保护焊,（2）焊接电压电弧电压越高，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：,4.3CO2气体保护焊,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+202)伏举例1：选定焊接电流200A，则焊接电压计算如下：焊接电压=(0.04200+161.5)伏=(8+161.5)伏=(241.5)伏举例2：选定焊接电流400A，则焊接电压计算如下：焊接电压=(0.04400+202)伏=(16+202)伏=(362)伏,4.3CO2气体保护焊,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,4.3CO2气体保护焊,规范调节：1）按参考公式进行焊前预制2）试焊3）首先确定好电流4）根据手感、声音、熔滴过渡、电弧稳定判断电压高低5）微调电压,4.3CO2气体保护焊,（3）焊接速度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。半自动：焊接速度为30-50cm/min。自动焊：焊接速度可高达150cm/min以上。焊接速度过快时：焊道变窄，熔深和余高变小。速度过慢：线能量增大，相应的带来一些线能量增大的缺陷。,4.3CO2气体保护焊,（4）干伸长定义：焊丝从导电咀到工件的距离,导电咀L工件,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,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。,4.3CO2气体保护焊,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,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,4.3CO2气体保护焊,（5）极性反极性特点：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。,4.3CO2气体保护焊,焊接方向,200,焊接方向,前进法,后退法,（6）焊接方向前进法特点：电弧推着溶池走，不直接作用在工件上，焊道平而宽，容易观察焊道，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，容易观察焊缝，焊道窄而高，余高过高，作业性能差，气体保护效果不太好。CO2焊一般采用前进法焊接。,200,4.3CO2气体保护焊,10200,焊接方向,900,（7）焊枪角度同焊条电弧焊一样，焊枪角度越大，熔深越大，适合厚板焊接焊枪角度越小，熔深越小，适合薄板焊接,（侧视图）,（正视图）,6.（细丝）短路过渡CO2焊工艺和细滴过渡（见书P156）,4.3CO2气体保护焊,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）,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,4.3CO2气体保护焊,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细滴过渡,4.3CO2气体保护焊,合适的电弧电压与焊接电流范围,4.3CO2气体保护焊,7.药芯焊丝CO2焊（FCAW）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）。,4.3CO2气体保护焊,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。多用于埋弧焊、自动焊或机器人焊接以及高速CO2焊）。,4.3CO2气体保护焊,药芯焊丝的各种截面形状,按截面形状分：O形（多用于直径2.4mm以下）、T形、E形、梅花形和中间填丝形。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。,4.3CO2气体保护焊,4.3CO2气体保护焊,药芯焊丝的优点：1.高熔敷率。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。2.产效率高，为焊条电弧焊的35倍，为实芯焊丝CO2焊的1.52倍。3.飞溅少，焊缝成形美观。飞溅率为实芯焊丝的1/3，且飞溅颗粒小，容易清除，焊缝成形美观。4.焊接适应性强。可以调节药芯成分，不仅可以焊接各种结构钢，而且能焊接不锈钢等高合金钢；并且能实现全位置焊接。5.接头质量好。保护效果好，用便宜气体（如100%CO2）或者不用气体仍获好的焊接效果,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,4.3CO2气体保护焊,其缺点：1、焊丝制造复杂/价贵；2、焊丝易受潮，保管复杂。3、有夹渣的可能。4、焊接烟雾大由于药芯焊丝有其无法替代的独特优点，近年发展迅速，在各种大型工程特别是合金钢焊接结构野外施工，如西气东输中得到广泛应用。近年来，我国药芯焊丝的消耗量增长很快，国产药芯焊丝的品牌也很多，但以“大路货”较多，较有名的有：锦泰（广泰、天泰、瑞泰）、三英、大西洋、瑞达、金太阳、金桥、大桥、铁锚等，但每年还要进口大量药芯焊丝，主要是一些高档次、专用的焊丝，主要有神钢（日本）、现代（韩国）、林肯（美国）等。,4.3CO2气体保护焊,药芯焊丝的选用药芯焊丝的种类、型号很多，性能、特点和用途各不相同，而且即使焊接同一种金属，由于施工条件（如板厚、坡口形式和尺寸、焊接位置、焊后热处理等）等不同，适用的焊丝也会有所变化。因此，焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊件的质量要求、焊接施工条件以及成本等因素进行综合考虑。其大致原则如下：对强度用钢，按“等强原则”选用，对特殊用钢（如耐热钢等）则侧重考虑焊缝金属与母材化学成分的一致或相近；除非对接头的力学性能有特别的要求，一般很少选用碱性焊丝，因其工艺性能差，而且一般的酸性焊丝其焊缝含氢量已很低（达到碱性焊条的水平），而工艺性能却要好得多。即使同一型号的焊丝，由于不同厂家的焊药成分不同，其工艺等性能会有较明显的差别，应注意参考生产厂家的介绍或向其咨询。在以上基础上，再考虑选用经济性好的品牌。,4.3CO2气体保护焊,FCAW焊接工艺：FCAW由于焊药使电弧的行为发生变化，所以它的工艺参数和焊接操作与实芯焊丝CO2焊有较大的差别。药芯焊丝CO2焊的焊接工艺参数的内容与实芯焊丝的基本相同，但应注意由于焊药的存在，具体参数及它们之间的匹配与实芯焊丝CO2焊的有所不同。如药芯焊丝CO2焊的熔滴过渡不再是单一的短路过渡，还可以是细滴过渡甚至是喷射过渡，其焊接工艺受焊药成分的影响比较大。,4.3CO2气体保护焊,焊接工艺及参数焊接工艺参数与实芯焊丝CO2焊基本相同，焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律亦然。电流的适用范围较宽但电压的适用范围较窄，且同种焊丝由于不同厂家的具体焊药成分的差异，实际适用电流、电压会有较大差别，所以，焊接工艺参数的选择具有一定的不确定性，厂家提供的产品使用说明书是正确选择焊接电流、电压的重要依据之一！药芯焊丝穿透能力强，可用较小的坡口角度（比焊条、实芯焊丝的小1020）和较大的钝边，但对坡口的加工要求稍高。左、右焊法均可用。,4.3CO2气体保护焊,左图是药芯焊丝各种位置焊接的焊接电流范围，可供参考。1平焊2向上立焊3向下立焊4横角焊5横焊6仰焊,4.3CO2气体保护焊,4.4熔化极气体保护电弧焊,4.4.1MIG/MAG焊的特点及应用一、MIG/MAG焊的基本原理定义：MIG焊是利用外加的惰性气体作为电弧介质、利用焊丝作熔化电极的电弧焊。MAG焊则是利用惰性气体加活性气体组成。二、MIG/MAG焊的特点优点1）MIG/MAG焊的保护气体大多是惰性气体，保护效果好，电弧空间氧化性低，所以在焊丝中不需要加入脱氧剂，可以使用与母材同等成分的焊丝进行焊接。2）与CO2焊相比较，熔滴过渡稳定，电弧稳定，飞溅极少，焊缝成形美观。3）与TIG焊相比，MIG/MAG焊采用焊丝作电极，焊丝和电弧的电流密度大，焊丝熔化速度快，熔敷效率高，母材熔深大，生产效率高。4）焊接范围广，几乎能焊接所有的金属材料（铝合金居多）。,4.4熔化极气体保护电弧焊,缺点：1）气体售价比CO2高，所以焊接成本高。2）对油、锈等污染比较敏感，所以对焊前清理工作要求严格。三、MIG/MAG焊熔滴过渡射滴过渡、射流过渡和亚射流过渡。所谓的“亚射流”过渡，是一种兼有射流过渡和短路过渡特点的特殊的熔滴过渡形式。亚射流过渡的获得：焊接电流增加到大于射流过渡的临界电流后，降低电弧电压，使之间或出现短路现象，就是亚射流过渡。,4.4熔化极气体保护电弧焊,四、MIG焊焊接材料（一）保护气体1.Ar+HeHe、Ar都是惰性气体，但由于He传热系数大，在相同的电弧长度下，氦弧比氩弧的弧压高，电弧温度也高很多。氩弧的传热系数小，电弧非常稳定，进行熔化极氩弧焊时很容易呈稳定的轴向射流过渡，飞溅极小。以Ar气为主，加入一定数量的He气候可获得两者所具有的优点。焊接大厚度铝及铝合金时，采用Ar+He可改善焊缝熔深，减少气孔和提高生产率，板越厚He加得越多。焊接铜及铜合金时，He占50%75%焊接钛、锆等金属，Ar与He比例一般为3:1焊接镍合金时，He含量一般为15%20%,4.4熔化极气体保护电弧焊,2.Ar+H2利用H2的还原性，焊接镍合金