CO2气体保护焊完全知识

1、CO2 气体保护焊完全知识C02气保护焊接一、基本原理CO2 气体保护焊是以可熔化的金属焊丝作电极，并有 CO2 气体作保护的电弧焊。是焊接黑色金属 的重要焊接方法之一。CO2焊接工艺的由来CO2 焊接工艺的最初构想源于 20 世纪 20 年代，然而由于焊缝气孔问题没有解决，而使得 CO2 焊无法使用。直到50年代初，焊接冶金技术的发展解决了 CO2焊接的冶金问题，研制岀 Si-Mn系列 焊丝，才使得 CO2 焊接工艺获得了实用价值。在这之后，根据结构材料的性能，相继出现了不同组 元成分的焊丝，满足了 CO2焊接多样化的需求。CO2焊接工艺的实用化为社会带来了巨大的财富，一方面是因为CO2气体

2、价格低廉，易于获得，另一方面是由于CO2焊接的金属熔敷效率高，以半自动CO2焊接为例，其效率为手工电弧焊的35 倍。但是由于CO2焊接熔滴过渡多为短路过渡，对CO2焊接工艺稳定性提岀了更高的要求， 另外CO2 焊接的飞溅大，成为从 20 世纪 50 年代开始至今制约 CO2 焊接工艺推广的主要技术问题之一。二、工艺特点1. CO2 焊穿透能力强，焊接电流密度大( 100-300A/m2 )，变形小，生产效率比焊条电弧焊高 1-3 倍2. CO2 气体便宜，焊前对工件的清理可以从简，其焊接成本只有焊条电弧焊的40%-50%3. 焊缝抗锈能力强，含氢量低，冷裂纹倾向小。4. 焊接过程中金属飞溅较多

3、，特别是当工艺参数调节不匹配时，尤为严重。5. 不能焊接易氧化的金属材料，抗风能力差，野外作业时或漏天作业时，需要有防风措施。6. 焊接弧光强，注意弧光辐射。三、冶金特点CO2 焊焊接过程在冶金方面主要表现在：1. CO2 气体是一种氧化性气体，在高温下分解，具有强烈的氧化作用，把合金元素烧损或造成气 孔和飞溅等。解决CO2氧化性的措施是脱氧，具体做法是在焊丝中加入一定量脱氧剂。实践表明采 用 Si-Mn 脱氧效果最好，所以目前广泛采用 H08Mn2SiA/H10Mn2Si 等焊丝。2 CO2 气体保护焊的冶金特性2.1 合金元素的氧化C02 t CO + 1/2 0202t 20CO2 气体

4、在高温时有强烈的氧化性，要氧化金属，烧损合金元素Fe + 0 tFe0 Si + 20 t Si02 Mn + 0 t Mn0Fe0 + C t Fe + C0C0 在电弧高温下急剧膨胀，使熔滴爆破而引起金属飞溅。合金元素烧损、CO气孔、飞溅是C02气保焊中三大主要问题，其都和 C02气体的氧化性有关。2.2 脱氧及焊缝金属的合金化Fe0 产生CCT气孔和飞溅焊缝0 fT焊缝力学性能J脱氧和渗合金：在焊丝中加入一定量的脱氧剂（如Al、Ti、Si、Mn等），常采用Si、Mn联合脱氧。2Fe0 + Si T 2Fe + Si02Mn + Fe0 T Fe + Mn0Si 和 Mn 一部分用于脱氧，

5、另一部分充当合金元素，完成渗合金。现在，焊接低碳钢时常采用 H08MnSiA 焊丝，焊接低合金钢时常采用 H08Mn2SiA 焊丝。2.3 气孔（ 1 ）一氧化碳气孔：Fe0 + C T Fe + C0焊丝中加入足够的脱氧剂和限制焊丝的含碳量，就可有效地防止C0气孔产生。（ 2）氢气孔氢主要来源于焊丝、工件表现的油污及铁锈，以及C02气体中所含的水分。C02气体的氧化性可约制氢的危害 H2 + C02 T H20 + C0C02 气保焊对铁锈和水分的敏感性没有埋弧焊和氩弧焊高，除非在钢板表面已锈蚀一层黄锈 外，焊前一般不必除锈，但焊丝表面的油污必须用汽油等溶剂擦干净。（ 3）氮气孔N2的来源：

6、空气侵入焊接区；C02气体不纯（可能性不大）焊缝中产生 N 气孔的主要原因是由于保护气层遭破坏， 大量空气侵入焊接区所致。 造成保护气 层失效的因素有：过小的 CO2 气流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大；焊接场地 有侧向风等。保证气层稳定、可靠是防止焊缝中 N 气孔的关键。2.4 熔滴过渡方式：CO2 气保焊中，为获得稳定的焊接过程，正常采用短路过渡和细颗粒过渡两种过渡形式。 短路过渡的特点：电弧稳定，飞溅较小，熔滴过渡频率高，焊缝成形较好；适合于焊接薄板及进行全位置焊接；短路过渡焊接主要采用细焊丝，一般为 $ 0.61.4mm。细颗粒过渡特点：电弧穿透力强，母材熔深大，适合于

7、焊接中等厚度及大厚度工件，主要采用较粗的焊丝，一般为 $ 1.6和$ 2.0mm焊丝。CO2 气保焊一般都采用直流反接，因反接时飞溅小，电弧稳定，成形较好，而且焊缝金属含氢 量低，熔深大。四、焊接材料1. 保护气体 CO2用于焊接的CO2气体，其纯度要求> 99.5%，通常CO2是以液态装入钢瓶中，容量为 40L的标准钢 瓶可灌入25Kg的液态CO2， 25Kg的液态CO2约占钢瓶容积的80%，其余20%左右的空间充满气 化的CO2。气瓶压力表上所指的压力就是这部分饱和压力。该压力大小与环境温度有关，所以正确估算瓶内CO2气体储量是采用称钢瓶质量的方法。（备注：1Kg的液态CO2可汽化5

8、09LCO2气体）CO2气瓶外表漆黑色并写有黄色字样市售CO2气体含水量较高，焊接时候容易产生气孔等缺陷，在现场减少水分的措施为：1）将气瓶倒立静置 1-2 小时，然后开启阀门，把沉积在瓶口部的水排出，可放 2-3 次，每次间隔 30分钟，放后将气瓶放正。2）倒置放水后的气瓶，使用前先打开阀门放掉瓶上面纯度较低的气体，然后在套上输气管。3）在气路中设置高压干燥器和低压干燥器，另外在气路中设置气体预热装置，防止CO2气中水分在减压器内结冰而堵塞气路。2. 焊接材料（焊丝）1. ）焊丝要有足够的脱氧元素2. ）含碳量 Wc< 0.11%，可减少飞溅和气孔。3. ）要有足够的力学性能和抗裂性能

9、。焊丝直径及其允差（ GB/T8110-1995 ）允许偏差+0.01 ，-0.03+0.01 ，-0.04+0.01 ，-0.07焊丝直径 mm$ 0.5 $ 0.6$ 0.8 $ 1.0$ 1.2， $ 1.6，$ 3.0； $ 3.2五焊接设备（略）六焊接工艺序号型号牌号规格适用范围1ER49-1H08Mn2SiA$ 1.2Q235.20#.20g.2OR 、16MnR 间焊接2ER50-6/$ 1.2Q345.16MnR 等间焊接3ER49-1H08Mn2SiA$ 1.2Q235.20#.20g.2ORQ345.16MnR 间焊接 对接平焊 （I 型坡口 ）板厚 mm焊丝直径焊接电流

10、A焊接电压 V焊接速度 Cm/min焊丝干伸长 mm 气流量L/min层数6$ 1.2120-14020-2250-6010-1210-1528$ 1.2130-15021-2345-5010-1210-15210$ 1.2200-25024-2645-5010-1210-15314$ 1.2280-32028-3435-4510-1212-18520$ 1.2360-40034-3835-4010-1215-207角焊板厚 mm 焊丝直径 焊接电流 A 焊接电压 V 焊接速度 Cm/min 焊丝干伸长 mm 气流量L/min 层数6$ 1.2150-18022-2550-6010-1210-

11、15110$ 1.2200-25024-2645-5010-1210-15214$ 1.2280-32028-3235-4510-1212-18220$ 1.2360-40034-3835-4010-1215-20 3备注: 对接间隙为 1-1.5 毫米七. C02焊常见缺陷及其产生原因缺陷名称产生原因气孔1.CO2气体不纯或供气不足2.焊接时候卷入空气3.预热器不起作用4. 焊接区域风大，气体保护不好5. 喷嘴被飞溅物堵塞，不通畅。喷嘴与工件距离过大6. 焊件表面油污、锈蚀处理不彻底7. 电弧过长，电弧电压过高8. 焊丝中 Si-Mn 含量不足咬边1. 电弧过长，电弧电压过高2. 焊接速度过

12、快、焊接电流过大3. 焊工摆动不当焊缝成型不良1. 工艺参数不合适2 .焊丝矫正机构调节不当3.送丝轮中心偏移4. 导电嘴松动。电弧不稳1. 外界网络电压影响2 .焊接参数调节不当3. 导电嘴松动。4.送丝机构、导电嘴堵塞等。飞溅1 . .焊接电参数调节不匹配2. 气流量过大3. 工件表面过于粗糙4. 焊丝伸岀长度过长未焊透1.焊接电流太小，送丝不当2. 焊接速度过快或过慢3. 坡口角度太小，间隙过小4. 焊丝位置不当，对中性差5 .焊工技能水平八.C02焊接的发展方向通常低碳钢 CO2 焊的主要问题是焊接飞溅的与焊缝成形。这些问题的解决思路前面已经进行了描述。但是，为了 CO2焊接工艺的进一

13、步推广，还应扩大其应用领域。如：高效CO2焊全位置焊、电弧点焊和自动化焊等。这些实际焊接生产的需求已经成为CO2焊接的发展方向。1 高效 CO2 焊接?现代化的工业生产对焊接生产提岀了高效率的要求，目前主要有高速CO2焊接和高效MAG焊。高速CO2焊接主要是针对传统 CO2焊接速度为0.30.5m/min的低焊速提岀来的。目前解决这个问 题的措施有双丝CO2焊和药芯焊丝CO2焊。双丝CO2焊因一把焊枪中通过两根焊丝， 使得焊枪重量 过大，所以难以采取通常的半自动焊法，而只能采用自动焊接，从而限制了该法的应用。另外，药芯焊丝CO2焊的应用范围远远不及实心焊丝。实际上实心单丝 CO2 焊丝是 CO

14、2 焊最普及的方法， 如何解决它的高速焊工艺是大家都关心的。单丝高速CO2焊工艺最主要的问题是产生咬边和驼峰焊边。这些问题都与熔池行为有关， 也就是应从焊接工艺角度解决熔池的稳定问题。 通过对焊接电弧现象的 控制，现在高速CO2焊焊接速度已经达到2m/min ,甚至3m/min。高速CO2焊主要用于较薄的工件, 如集装箱的焊接等。高效MAG焊主要用于增加熔敷速度，有利于焊接厚板。通常CO2焊的送丝速度为216m/min , 对 ?1.2mm 焊丝，最大焊接电流只能达到 350A 左右。若采用富 Ar 混合气体保护焊 (CO2+Ar) ，在高 速送丝时必将产生旋转射流过渡而引起很大的飞溅损失。为

15、此，由加拿大的 Canada Weld Process 公 司于1980年研究成功了一种高性能的 MAG焊法，通常称为 T丄M.E焊仃ransferred lonised MoltenEnergy)。I.M.E 气体是一种四气气体(0.5%O2 , 8%CO2 , 26.5%He,65%Ar)。由于其中加入了 He 气，它约束了旋转射流过渡的横向旋转飞溅，而成为绕焊丝轴线的锥状旋转射流。这是一种较稳定的 熔滴过渡形式，可以得到良好的焊缝熔深。 T.I.M.E 焊可以达到 50m/min 的送丝速度，其熔敷率达到 450g/min。该法已在欧洲和日本推广应用。但是，由于我国是贫He的国家，因其价

16、格昂贵，T丄M.E焊难以在我国推广。为此北京工业大学在寻找无He的高效MAG焊焊接方法，并已成功地实现了35m/min 的送丝速度。2 全位置 CO2 焊全位置CO2焊已在管道安装、钢结构及造船等焊接生产中得到应用。全位置CO2焊的关键是能保持住熔池中的铁水不流淌。为此，熔池的尺寸不能太大，也就是要采用小熔池，依靠表面张力保持 熔池中的铁水。小熔池就要求小焊接电流，而小时接厚壁工件时，常常会产生未熔合或夹渣。为了解 决小熔池与熔透的矛盾，这时常常采用调节短路过渡CO2焊的燃弧-短路能量分配比及合理的焊丝摆动方式。全位置CO2焊时采用的焊丝直径小于?1.2mm，焊接电流约为120150A。3 CO2自动焊接自动焊由于其优质、 高效的特点在工业发达国家应用已经相当普遍， 以焊接机器人为例， 日本焊接 机人与焊工的比例为 1：2。自动化焊接优点有：(1) 工艺过程稳定。由于采用机械装置，消除了许多人为因素对焊接工艺的过程的干扰，如手的 抖动而引起的干伸长的变化等等。自动化 CO2 焊接焊出来的焊道美观，质量容易保证。(2) 工艺再现性好，有利于大批量重复进行焊接生产。(3) 生产效率高。 CO2 自动焊接较 CO2 半自