焊接基础知识部门培训

1、CO2气体保护焊1.CO2气体保护焊工作原理及特点2.CO2气体保护焊熔滴过渡形式3.混合气体保护焊4.药芯焊丝气体保护焊5.焊接材料：气体、焊丝6.CO2气体保护焊设备（使用与维护）7.焊接工艺（坡口形式、焊接参数、基本操作技术、常见故障和缺陷） Ar 惰性气体保护焊 He (MIG) Ar+He Ar+o2 实芯焊丝气体保护焊 氧化性混合气体保护焊 Ar+CO2 （MAG) Ar+CO2+o2 CO2 CO2气保焊 CO2+O2 CO2 药芯焊丝气体保护焊 （FCAW) Ar+CO2 气体保护焊时通过电极（焊丝）与母材间产生电弧熔化焊丝及母材形成熔池金属，电极、电弧和焊接熔池靠喷嘴喷出的保

2、护气体来保护，以防止有害气体侵入以获得完好的焊接接头。 熔化极气体保护焊（GMAW)CO2气体保护焊是利用从喷嘴中喷出的CO2气体隔绝空气，保护熔池的一种先进的熔焊方法（活性气体保护焊-MAG）优点： 缺点 1.生产效率高 1.飞溅较大2.对铁锈不敏感 2.弧光强3.焊接变形小 3.抗风能力弱4.冷裂倾向小 4.操作不够灵活5.明弧操作6.操作简单7.成本低CO2气体保护焊适用的焊接接头形式与空间位置与手工电弧焊相同，由于CO2气体保护焊使用的电流密度大，在焊接坡口角度较小、钝边较大的情况下也能焊透，但焊枪喷嘴直径比焊条直径更粗，所以焊接厚板时必须采用U形坡口且圆弧的半径较大，才能保证根部焊透

3、。CO2气体保护焊焊接工艺参数包括：1.焊丝直径 焊丝直径越粗允许使用的电流越大，通常根据工件的厚薄、施焊位 置和焊接效率来选择，薄板或中厚板的立、横、仰焊缝时，多采用直径1.6mm以下的焊丝。 焊丝直径对熔深的影响：电流相同时，熔深 将随着焊丝直径的减小而增加 焊丝直径对熔化速度的影响：电流相同时，焊丝越细则熔敷速度越高2.焊接电流 是重要的工艺参数，应根据工件厚度、材质、焊丝直径、施焊位置及要求的熔滴过渡形式来选择焊接电流的大小。 每种直径的焊丝都有一个合适的范围，只有在一定的范围内焊接过程才能稳定进行 通常；直径0.81.6焊丝，短路过渡焊接电流在40230A范围，细颗颗粒过渡的焊接电流

4、在250500A范围 随着焊接电流的增加，熔深显著增加，熔宽略有增加、熔敷速度也会增加。 但焊接电流过大时，容易引起烧穿、焊漏和产生裂纹等缺陷，并且构件的变形大，焊接过程中产生的飞溅增加，而选择的电流过小时，容易产生未焊透、未熔合和夹渣等缺陷以及焊缝成形不良。通常在保证焊透、成形良好的前提下，尽可能选用大电流，以提高生产效率 3.焊接电压 是重要的工艺参数之一，送丝速度不变时，调节电源外特性，此时焊接电流几乎不变，弧长发生变化时，电弧电压也会随之变化。 为了保证焊缝成形良好，电弧电压必须与电流必须匹配适当，小电流时，电弧电压低；大电流时，电弧电压高。 一般在焊接打底焊缝或空间位置变化的焊缝时，

5、采用短路过渡方式。（在立焊和仰焊时，电弧电压应略低于平焊位置，以保证短路过渡过程稳定） 短路过渡时，熔滴在短路状态下一滴一滴的过渡到熔池中，熔池铁水比较粘稠，短路频率为5100HZ. 电弧电压过高或过低对焊缝成形、飞溅、气孔及电弧的稳定性都有不利的影响。 注意：焊接电压与电弧电压的不同概念； 电弧电压是指导电嘴与工件之间测得的电压。 焊接电压则是电焊机上电压表上显示的电压，它是电弧电压与焊机和工件间连接的电缆线上的电压降之和。（焊机电压表上读出的电压是焊接电压，不是电弧电压) 电弧电压=焊接电压-修正电压 修正电压与电缆长度的关系（见下表） 电流（电流（A电压电压 （V) 电缆电缆 长度（长度

6、（m)100200300400500电缆电压降（v)10m约1约1.5约1.0约1,5约2.015m约1约2.5约2.0约2.5约320m约1.5约3.0约2.5约3.0约425m约2约4.0约3.0约4.0约54.焊接速度 是重要的工艺参数之一，焊接时电弧将金属熔化吹开，在电弧下形成一个凹坑，随之将熔化的焊丝金属填充进去，这时焊接速度如果过快，这个凹坑就不能完全填满，就将产生咬边或下限等缺陷，相反，如果焊接速度过慢时，熔敷金属堆积在电弧下方，使熔深变浅，将产生焊道不均匀、未熔合、未焊透等缺陷。 在焊丝直径、焊接电流、电弧电压不变的条件下，焊接速度增加后，熔宽与熔深将减小！5.焊丝外伸长度 是

7、指从导电嘴端部到工件的距离 保持焊丝外伸长度不变是保证焊接过程稳定的基本条件之一 当送丝速度不变时，若焊丝外伸长度增加（CO2气体保护焊采用的密度较高，焊丝伸出越大，焊丝的预热作用越强），因预热作用强，焊丝熔化加快，电弧电压增高，使焊接电流减小，使熔滴与熔池的温度降低，造成热量不足，容易产生未焊透、未熔合等缺陷。 焊丝伸出长度过小，操作时妨碍观察电弧，影响操作，容易因导电嘴过热夹住焊丝，甚至烧损导电嘴。 焊丝伸出长度小时，电阻预热作用小，电弧功率大，熔深大，飞溅少； 伸出长度大时，电阻对焊丝的预热作用强，电弧功率小、熔深浅、飞溅多！6.气体流量 应根据对焊接区域的保护效果来选择。接头形式、焊接

8、电流、电弧电压、焊接速度及作业环境条件对流量都有影响。 流量过大或过小都会影响保护效果，容易产生焊接缺陷。 通常细丝焊接时，流量为515L/min;粗丝焊接时，约20L/min。7.电源极性 CO2气体保护焊通常采用直流反接（反极性）：工件接-极，焊丝接+极 直流反接焊接过程稳定、飞溅小、熔深大！ 直流正接焊接时，在电流相同时，焊丝熔化快（熔化速度是反极性的1.6倍）并且熔深浅，熔池铁水堆积较厚，稀释率较小，但飞溅较大！ 正极性焊接主要用于堆焊、铸铁补焊及大电流高速CO2气体保护焊8.焊枪倾角 焊枪的倾角是不容忽视的因素， 当焊枪倾角小于10 时，无论是前倾还是后倾，对焊接过程及焊缝成形都没有

9、明显的影响； 但倾角过大（如前倾角大于25 ）时，将增加熔宽并减小熔深，还会增加飞溅。 后倾角时（电弧指向已焊部分），焊缝变窄、余高大、熔深增加，焊缝成形不好。 采用左焊法时（从右向左焊接），焊枪采用前倾角，可以得到较好的焊缝成形，而且能够清楚的观察和控制熔池。9.喷嘴高度102010251015垂直角前倾角焊接方向后倾角半自动半自动CO2气体保护焊设备有四部分组成；气体保护焊设备有四部分组成；1. 供气系统供气系统 （气瓶、减压阀、预热器、流量计、干燥（气瓶、减压阀、预热器、流量计、干燥器及管路）器及管路）2. 焊接电源焊接电源 根据焊接工艺参数调节方法的不同，分为根据焊接工艺参数调节方法的

10、不同，分为 一元化调节电源一元化调节电源 多元化调节电源多元化调节电源3.送丝机构送丝机构 推丝式送丝、拉丝式送丝、推拉式送丝推丝式送丝、拉丝式送丝、推拉式送丝4.焊枪焊枪 拉丝式焊枪、推丝式焊枪、拉丝式焊枪、推丝式焊枪、 焊枪按形状不同分为：鹅颈式焊枪、手持式焊焊枪按形状不同分为：鹅颈式焊枪、手持式焊枪枪 （鹅颈式焊枪结构：喷嘴、导电嘴、分流环、导电杆、（鹅颈式焊枪结构：喷嘴、导电嘴、分流环、导电杆、绝缘套、枪体、送丝软管绝缘套、枪体、送丝软管）CO2气体保护焊设备1.短路过渡 当焊接电流小，电弧电压低时，由于弧长小于熔滴自由成形的直径，焊接时将不断发生短路，此时电弧稳定，飞溅小，焊缝成形好

11、，这种过渡形式称作短路过渡。焊丝端部的熔滴与熔池短路接触，由于强烈过热和电磁收缩力的作用，使其爆断，直接向熔池过渡的形式称为短路过渡。2.颗粒过渡 当电流较大，电弧电压较高时，就会发生颗粒过渡。当电弧电压较高、弧长较大时，但电流较小时，焊丝端部形成的熔滴不仅左右摆动，而且上下跳动，最后落入熔池，这种过渡形式称为大颗粒过渡，当电流超过400A时，熔滴较细，过渡频率较高，称为小颗粒过渡。当电流超过650A时，发生喷射过渡，很小的熔滴如流水从焊丝端部脱落，如射流状冲向熔池，使熔池翻滚，焊缝成形变坏，CO2气体保护焊时不采用这种过渡形式。 （a.大颗粒过渡 b.小颗粒过渡 c.喷射过渡）3.半短路过渡

12、 介于短路过渡和颗粒过渡之间 ，焊缝成形较好，但飞溅较大。混合气体保护焊与CO2气体保护焊对比优点：1.飞溅小2.焊缝质量好3.薄板焊接时工艺参数选择范围大保护气体成分和流量对焊缝成形有一定的影响成分和流量不同焊缝中的含氧量不同，焊缝成形不同，缺陷的机率也不同如气体保护焊时采用CO2作为保护气体，且流量偏大时，因CO2分解吸热作用，会是焊缝冷凝加快，铁水流动性变差，致使正面焊缝形成山脊形，在随后的焊接过程中，其凹陷处易出现未熔合、夹渣等缺陷。背面焊缝易出现假熔现象，在施焊环境温度较低和热输入较低时表现尤为突出，此外因快速冷凝易导致焊缝中出现气孔。若采用混合气体CO21520%+Ar8580%,

13、使电弧热量集中，可以改善铁水的流动性，飞溅明显降低，获得良好的焊缝外观成形，母材与焊缝过渡良好，焊缝中的含氧量低，焊缝的冲击韧性好。一. CO2气体CO2气体的性质 纯CO2是无色、无嗅的气体，有酸味。密度1.97Kg/m3比空气重（空气为1.29）CO2有三种状态：固态、液态和气态不加压力冷却时，CO2直接由气体变为固体称作干冰。常温下CO2加压至57MPa时变成液体，常温下液态CO2比水轻，其沸点-78.在0 和0.1MPa时，1公斤液态CO2可产生509L的CO2气体。容量为40L的标准钢瓶，可灌入25公斤液态CO2，约占钢瓶容积的80%，其余20%的空间为CO2气体，气瓶压力表上指示的

14、就是这部分气体的饱和压力，它的值与环境温度有关。温度高时，饱和气压增高；温度降低时，饱和气压降低。液态CO2中可溶解约0.05%的水，多余的水沉在瓶底，这些水和液态CO2一起挥发，混入CO2气体一起进入焊接区域，随着CO2气体水分的增加，焊缝金属中的扩散氢含量也将增加，塑性变差，容易出现气孔，并也可能产生裂纹。（10LCO2气体含水量为0.13mg）当气瓶压力降至1MPa以下时，CO2中所含的水分将增加1倍以上，继续使用焊缝将产生气孔。二.氩气氩气是无色、无味、无嗅的惰性气体，比空气重，密度为1.78Kg/m3常温下与其它物质不发生化学反应，常温下也不溶于液态金属，能在熔池上形成一层较好的覆盖

15、层，焊接时产生的烟雾较小，便于控制电弧和观察熔池。瓶装氩气最高充气压力为15MPa，氩气纯度要求为99.99%和99.999%氩气是单原子气体，在高温下直接离解为正离子和电子，能量损耗低，对电弧冷却作用小，所以电弧燃烧稳定性好。对电极有一定的冷却作用，可以提高电极许用的电流值。氩气的密度大，可以形成稳定的保护气流，同时电离后产生的正离子重量大，动能也大，对阴极的冲击力强，具有强烈的阴极破碎作用，特别适于焊接活性金属按适用焊接方法分为：CO2气保焊焊丝（药芯焊丝）、氩弧焊焊丝、埋弧焊焊丝、电渣焊焊丝、粉芯焊焊丝、气焊焊丝等按其材质性质分为碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝、有色金属焊丝和

16、硬质合金焊丝等焊丝牌号的第一个字母“H”表示焊接用焊丝。化学符号以其后面的数字表示该元素大致的百分比含量，当合金元素含量小于1%时，该合金元素化学符号后面的数字可以省略。结构钢焊丝牌号尾部标有“A”或”E”时，“A”表示优质品，说明该焊丝的硫、磷含量比普通焊丝低；”E”表示高级优质品，其硫、磷的含量更低。如：H08Mn2SiA （A为优质 含S、P0.030%）一、气体保护焊的特点：1）采用明弧焊接，熔池可见度好，操作方便，适宜于全位置焊接。并且有利于焊接过程中的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。2）电弧在保护气体的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池小，热影响区窄，焊件焊后的变形小，

17、抗裂性能好，尤其适合薄板焊接。3）用氩、氦等惰性气体焊接化学性质较活泼的金属和合金时，具有较好的焊接质量。4）在室外作业时，必须设挡风装置才能施焊，电弧的光辐射较强，焊接设备比较复杂。特点：（1）焊接成本低 CO2气体是酿造厂和化工厂的副产品，来源广，价格低，其综合成本大概是手工电弧焊的1/2。 （2）生产效率高 CO2气体保护焊使用较大的电流密度（200A/mm2左右），比手工电弧焊（10-20A/mm2左右）高得多，因此熔深比手弧焊高2.2-3.8倍，对10mm以下的钢板可以不开坡口，对于厚板可以减少坡口加大钝边进行焊接，同时具有焊丝熔化快，不用清理熔渣等特点，效率可比手弧焊提高2.5-4

18、倍。（3）焊后变形小 CO2气体保护焊的电弧热量集中，加热面积小，CO2气流有冷却作用，因此焊件焊后变形小，特别是薄板的焊接更为突出。（4）抗锈能力强 CO2气体保护和埋弧焊相比，具有较高的抗锈能力，所以焊前对焊件表面的清洁工作要求不高，可以节省生产中大量的辅助时间。 缺点：由于CO2气体本身具有较强的氧化性，因此在焊接过程中会引起合金元素烧损，产生气孔和引起较强的飞溅，特别是飞溅问题，虽然从焊接电源、焊丝材料和焊接工艺上采取了一定的措施，但至今未能完全消除，这是CO2焊的明显不足之处。2）细颗粒状过渡时的工艺参数 细颗粒状过渡大都采用较粗的焊丝，1.2以上。下表给出几种直径焊丝的参考规范焊丝

19、直径（mm）1.2 1.6 2.0最低电流（A） 300400 500电弧电压（V） 34 45.3CO2气体保护焊的熔滴过渡： 在常用的焊接工艺参数内，CO2气体保护焊的熔滴过渡形式有两种，即细颗粒过渡和短路过渡。（1）细颗粒状过渡 CO2气体保护焊采用大电流，高电压进行焊接时，熔滴呈颗粒状过渡。当颗粒尺寸增加时，会使焊缝成型恶化，飞溅加大，并使电弧不稳定。因此常用的是细颗粒状过渡，此时熔滴直径约比焊丝直径小2-3倍。特点，电流大、直流反接。（2）短路过渡 CO2气体保护焊采用小电流，低电压焊接时，熔滴呈短路过渡。短路过渡时，熔滴细小而过渡频率高（一般在250-300l/s）,此时焊缝成形美

20、观，适宜于焊接薄件。.CO2气体保护焊的工艺参数 CO2气体保护焊时，由于熔滴过渡的不同形式，需采用不同的焊接工艺参数 （1）短路过渡时的工艺参数 短路过渡焊接采用细丝焊，常用焊丝直径为0.61.2，随着焊丝直径增大，飞溅颗粒都相应增大。短路过渡焊接时，主要的焊接工艺参数有电弧电压、焊接电流、焊接速度，气体流量及纯度，焊丝伸出长度。1）电弧电压及焊接电流 电弧电压是短路过渡时的关键参数，短路过渡的特点是采用低电压。电弧电压与焊接电流相匹配，可以获得飞溅小，焊缝成形良好的稳定焊接过程。1.2的一般参数为 电压 19伏；电流120135。2）焊接速度 随着焊接速度的增加，焊缝熔宽、熔深和余高均减小

21、。焊速过高，容易产生咬边和未焊透等缺陷，同时气体保护效果变坏，易产生气孔。焊接速度过低，易产生烧穿，组织粗大等缺陷，并且变形增大，生产效率降低。因此，应根据生产实践对焊接速度进行正确的选择。通常半自动焊的速度不超过0.5m/min,自动焊的速度不超过1.5m/min。3）气体的流量及纯度 气体流量过小时，保护气体的挺度不足，焊缝容易产生气孔等缺陷；气体流量过大时，不仅浪费气体，而且氧化性增强，焊缝表面上会形成一层暗灰色的氧化皮，使焊缝质量下降。为保证焊接区免受空气的污染，当焊接电流大或焊接速度快，焊丝伸出长度较长以及室外焊接时，应增大气体流量。通常细丝焊接时，气体流量在1525L/min之间。

22、CO2气体的纯度不得低于99.5%。同时，当气瓶内的压力低于1Mpa,就应停止使用，以免产生气孔。这是因为气瓶内压力降低时，溶于液态CO2中的水分汽化量也随之增大，从而混入CO2气体中的水蒸气就越多。4）焊丝伸出长度 由于短路过渡均采用细焊丝，所以焊丝伸出长度上所产生的电阻热影响很大。伸出长度增加，焊丝上的电阻热增加，焊丝熔化加快，生产率提高。但伸出长度过大时，焊丝容易发生过热而成段熔断，飞溅严重，焊接过程不稳定。同时伸出增大后，喷嘴与焊件间的距离亦增大，因此气体保护效果变差。但伸出长度过小势必缩短喷嘴与焊件间的距离，飞溅金属容易堵塞喷嘴。合适的伸出长度应为焊丝直径的1012倍，细丝焊时以81

23、5mm为宜。碳钢焊丝中的化学元素的作用：碳 是一个良好的脱氧剂，高温时与氧起化学反应生成一氧化碳和二氧化碳气体，从熔池中逸出，并将熔池周围的空气排开，降低氧、氮对熔池的影响，但含碳量过高会使焊缝产生气孔，增加飞溅，降低塑性，增大热裂纹倾向，焊丝中的含碳量一般为0.08%0.15%范围。锰 是良好的脱氧剂和合金剂，它与硫化合成硫化锰，起到脱硫作用，从而减少因硫而产生的热裂纹倾向。锰作为合金元素掺于焊缝金属中，可提高焊缝的强度。焊丝中含锰量一般为0.81.2%硅 是良好的脱氧剂，脱氧能力比锰强，可防止过烧。如含量过高会增加飞溅，形成夹渣。焊丝中含硅量一般为0.10.35%硫和磷 是有害的杂质，容易

24、引起裂纹的产生。焊缝中含碳量越高，硫、磷的偏析越严重，裂纹倾向也越大，焊丝中的硫、磷含量均小于或等于0.03%。备注：CO2实芯焊丝 CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳并释放出氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，容易产生气孔及飞溅，为了减小飞溅、防止气孔和保证焊缝具有一定的力学性能，要求焊丝中含有足够的合金元素。用碳脱氧将产生飞溅并产生气孔，所以限制焊丝中含碳量0.1%以下。若仅用硅脱氧，将产生高熔点的二氧化硅（SiO2），不易浮出熔池，容易引起夹渣；若仅用锰脱氧，生成的氧化锰（MnO)密度大，同样不易浮出熔池，也容易引起夹渣；所以用硅锰联合脱氧，保持一定比例，使硅和锰的

25、氧化物形成硅酸锰盐，它的密度小，容易从熔池中浮出，不会产生夹渣，因此，CO2气体保护焊焊丝都含有较高的锰和硅。药芯焊丝药芯焊丝气体保护焊的特点1.优点1.熔化系数高 熔敷效率达到75%88%，生产效率是实芯焊丝的1.52倍，是手工焊条的58倍。2.焊接熔深大 由于电流只通过药芯焊丝的金属表皮，电流密度大，使焊道熔深加大。3.工艺性好 药芯中增加了稳弧剂和造渣剂，所以电弧稳定，熔滴均匀，飞溅小，脱渣容易，焊道成形美观。4.焊接成本低 药芯焊丝CO2气体保护焊的总成本仅为手工电弧焊的45.1%，略低于实芯焊丝CO2气体保护焊。药芯焊丝CO2气体保护焊是一种高效、节能、经济、工艺性能好、焊接质量高的

26、焊接材料。 2.缺点1.烟雾大 焊接时会产生较大的烟雾。2.焊渣多 焊接时产生的焊渣较实芯CO2气体保护焊丝多，所以多层多道焊接时要注意清渣，防止产生夹渣缺陷。但清渣量远比手工电弧焊少。焊缝外观缺陷表面气孔焊缝超宽焊缝外观缺陷焊接层次不一致表面焊瘤表面密集气孔严重咬边焊缝成形美观一致CO2药芯焊丝CO2实芯焊丝CO2实芯焊丝打底出现裂纹焊缝内部缺陷夹渣未熔合气孔咬边缺陷序序号号常见故障与缺陷常见故障与缺陷产生原因产生原因预防措施预防措施1电弧不稳1.电流电压不匹配2.焊丝外伸长度过长3.送丝不稳定送丝管铁销堆积过厚 4.导电嘴不匹配或磨损5.地线接触不好6.送丝管弯曲直径过小1.调整电流电压2.缩短焊丝外伸长度3.检查清理