二氧化碳气体保护焊的冶金特性

1、二氧化碳气体保护焊的冶金特性常温下，CO气体的化学性质呈中性，但在电弧高温下，CQ气体被分解呈很强的氧化性，能使合金元素氧化烧损， 降低焊缝的力学性能，还能成为产生气孔和飞溅的根源。因此，CO焊的焊接冶金具有特殊性。1、合金元素的氧化与脱氧（1 ）合金元素的氧化在电弧热量作用下，二氧化碳发生分解，放出氧气：2CO 2 二 2CO + O 2氧气又进一步分解为氧原子：O 2 二 20因此，二氧化碳电弧具有很强的氧化性，使铁及合金元素（Si、Mn Cr、Ni、Ti、C等）发生氧化。氧化反应的不利后果：合金元素大量烧损，降低力学性能；溶入液态金属的 FeO与C反应，生成CO气体，使熔滴 和熔池金属发

2、生爆破，产生飞溅，也易于导致CO气孔。（2）脱氧在焊丝中加入适量的脱氧剂， 脱氧剂与O的亲和力比Fe 及C强，因此可阻止Fe、C等与O发生不利的反应。脱氧剂 在完成脱氧任务之余，所剩余的量作为合金元素留在焊缝 中，起着提高焊缝机械性能的作用。二氧化碳焊焊丝一般采用 Mn Si联合脱氧，有些焊丝 中还加少量的 Ti。采用Mn Si联合脱氧生成的 MnO SQ2 可以形成复合物浮出熔池，形成一层微薄的渣壳。2、C02焊的气孔问题C02焊可能产生的气孔有以下三种：（1）CO气孔：一氧化碳气孔产生的主要原因脱氧剂不足时，发生以下反应：FeO + C = Fe + CO该反应通常发生于熔池尾部，此处的液

3、态金属温度接近 结晶温度，反应很强烈且 CO没有时间逸出，因此， CO易残 留于熔池中形成气孔。但只要选择的焊丝正确，焊丝中的脱 氧元素就会抑制 FeO生成，产生CO气孔的可能性很小。（2 ）氢气孔：氢气主要来源于焊丝、焊件表面的铁锈、水分、油污和CO2气体中的水分。二氧化碳电弧中有大量的氧原子，氧原子可与焊接区的 氢结合成不溶于熔池的羟基，因此CO焊对氢气孔不敏感。只要是CO气体中的水分含量不超过规定值，工件及焊丝上 的铁锈及油污不很严重，一般不会产生氢气孔。（3 ）氮气孔：氮气主要来源于空气，当CQ气流量太小、焊速过快、喷嘴被飞溅的金属堵塞时，会导致保护效果不好，使空气侵 入，或CQ气体纯

4、度不高，而形成气孔。氮气孔是 CQ焊焊缝中出现几率最大的一种气孔。但只要保证良好的保护效果，这种气孔一般也不会产生。3. CO 2焊的熔滴过渡CO焊的熔滴过渡主要有两种形式：短路过渡和滴状过渡。一般不会出现喷射过渡。（1）短路过渡：细焊丝、小电流、低电弧电压焊接时获得。短路过渡频率高，电弧非常稳定，飞溅小，焊缝成形良好，由于热输入小，适用于薄板及全位置焊接。（2）滴状过渡：CO 2焊采用粗焊丝、较大电流和较高电压时， 会出现滴状 过渡。滴状过渡有两种形式： 大颗粒过渡：电流电压比短路过渡稍高， 电流一般在400A 以下，熔滴大且不规则，过渡频率低，易形成偏离焊丝轴线 方向的非轴向过渡，（如图所

5、示）电弧不稳定，飞溅很大， 成形差，不宜采用。 细颗粒过渡：电流电压进一步加大，电流在400A以上时， 电磁收缩力加强，熔滴细化，过渡频率增加，虽仍为非轴向 过渡，但飞溅减少，电弧较稳定，成形良好，应用广泛。粗焊丝、滴状过渡，电流大电弧穿透力强，多用于中、 厚板的焊接。4. CO 2焊的飞溅飞溅CQ焊的主要缺点，滴状过渡的飞溅比短路过渡严 重得多。一般金属飞溅损失约占焊丝熔化金属的10%左右，严重时可达30%40% 最佳情况下，可控制在 2%4%以内。(1) CQ焊飞溅对焊接造成的有害影响： 飞溅大，降低焊丝的熔敷系数，增加焊丝和电能的消耗， 降低生产率，增加成本。 飞溅金属会粘在导电嘴断面、

6、喷嘴内壁和焊件表面上，使 送丝不畅，降低保护效果，易产生气孔，影响焊接质量，焊 后需清理。 飞溅金属易烧坏工作服，烫伤皮肤，使劳动条件恶化。(2) CQ焊产生飞溅的原因及防止飞溅的措施由冶金反应引起的飞溅：由CO造成。熔滴和熔池中的碳氧化成CQ高温下CO急剧膨胀，压力迅速增大，使熔滴和 熔池金属产生爆破，造成大量飞溅。减少这种飞溅的方法是采用含有锰、硅脱氧元素的焊丝，并 降低焊丝中的含碳量。由极点压力产生的飞溅：这种飞溅主要取决于焊接时的极 性。正极性焊接时，正离子飞向焊丝端部的熔滴，机械冲击 力大，形成大颗粒飞溅；反极性焊接时，电子飞向焊丝端部的熔滴，机械冲击力 小，飞溅较小。所以 CQ焊应

7、直流反接。 熔滴短路时引起的飞溅：这种飞溅发生在短路过渡过程 中，当焊接电源的动特性不好时，则更严重。当熔滴与熔池接触时，若短路电流增长过快，或者短路 电流最大值过大时，会使熔滴缩颈处的液态金属发生爆破， 产生较多的细颗粒飞溅；若短路电流增长过慢，不能及时增大到要求的电流值， 缩颈处就不能迅速被拉断，使伸出导电嘴的焊丝在电阻热的 长时间加热下，成段软化和断落，并伴随着较多的大颗粒飞 溅。减少这种飞溅的方法，主要是通过调节焊接回路中的电 感来调节短路电流的增长速度。 非轴向颗粒过渡造成的飞溅：在颗粒过渡时，由于电弧的 斥力而产生。熔滴在极点压力和弧柱中气流的压力共同作用 下，被推到焊丝端部的一边，抛到熔池外面，形成大颗粒飞 溅。 焊接工艺参数选择不当引起的飞溅：由焊接电流、电弧电 压和回路电感等工艺参数选择不当引起。随着电弧电压的增加，电弧拉长，熔滴容易长大，且在 焊丝末端产生无规则摆动，致使飞溅增大。焊接电流增大，熔滴体积变小，熔敷率增大，飞溅减少。潜弧焊可大大减少飞溅： 采用较大电