第五章 第一节 CO2气体保护焊原理

第五章CO2气体保护焊乐都职业技术学校祝增美

定义：是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。产热保护第一节CO2气体保护焊的基本原理一，CO2气体保护焊的基本原理气体保护焊：是利用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区电弧焊方法。CO2焊的基本原理：CO2气体保护电弧焊是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。这种方法以CO2气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害作用，从而获得优良的机械保护性能。生产中一般是利用专用的焊枪，形成足够的CO2气体保护层，依靠焊丝与焊件之间的电弧热，进行自动或自半动熔化极气体保护焊接。CO2气体保护焊的基本原理CO2气体保护焊的基本原理二，CO2气体保护焊的冶金特点

CO2是一种氧化性气体，在高温时进行分解，具有强烈的氧化作用1、CO2的氧化性CO2气体高温分解：CO气体在焊接中不熔于金属，也不与之发生作用，CO2和O2则使Fe和其他元素氧化烧损。

2、脱氧的措施添加焊丝中的脱氧元素含量，锰、硅、铝、钛

冶金特点5.2.1CO2气体的氧化性：电弧氛围中大约40－60％CO2分解；氧气解离：5000K，96％O2解离平衡状态下CO2的分解与气氛构成

冶金特点

：直接氧化发生在熔点温度以下（1500K），在熔池金属周围未熔化区域或凝固的焊缝表面上发生，属于表面氧化，进行的激烈程度较低，对电弧、熔池和焊缝没有太大的影响CO2气体保护焊的冶金特点

间接氧化：在高温电弧所笼罩区域的熔化金属表面（熔池金属和熔滴金属）主要发生的是与氧原子或氧气分子的反应，因两者在电弧中有较多的分解，并且氧化性更强，从而对处于液态表面的Fe、Si、Mn、C等元素造成氧化CO2气体保护焊的冶金特点

氧化反应导致的不良结果：1.合金元素烧损：焊缝机械性能下降

2.CO气孔：

3.飞溅：CO在高温液态金属中聚集后体积膨胀，在熔滴内部或熔池表面层下产生爆破，从而形成液态金属的飞溅，其中以熔滴中产生的比较剧烈。

脱氧与焊缝合金化脱氧反应：脱氧元素的选用原则一是与O的亲和力要大于Fe与O的亲和力，能把O从FeO中置换出来，并先于C与O反应；二是不对焊接过程和焊缝构成不良影响，比如形成气孔、形成飞溅、形成夹渣等。脱氧剂：Al、Ti强脱氧剂，但Al会降低焊缝金属的抗热裂纹能力；Ti可以对金属起到细化晶粒的作用，以及与N结合成氮化物，防止钢的时效。最常用脱氧剂：Si、Mn联合脱氧－H08Mn2SiA焊缝金属合金化

为防止气孔、减少飞溅及降低焊缝产生裂纹的倾向性—>CO2焊丝含C量一般都低于0.15%—>烧损和蒸发，使得焊缝的含C量低于母材—>导致焊缝强度受损—>依靠残留在焊缝中的Si、Mn等合金元素弥补C的损失，保证焊缝强度。焊接低碳钢和低合金钢用的焊丝，Si的质量分数在1%左右，经过在电弧中的烧损、蒸发和在熔池中的脱氧后，还可在焊缝金属中剩下约0.4－0.5%，而Mn在焊丝中的质量分数一般控制在1-2%。在焊接30CrMnSiA这类高强钢时，母材中C的质量分数高达0.3%，而焊丝中C质量分数与之相差悬殊。为了弥补焊缝中C的不足，焊丝中除需有足够的Si、Mn元素外，还要再适当填加Cr、Ni、Mo、V等其他强化元素。CO2焊接气孔问题1.N2气孔:在焊缝中成堆出现，类似蜂窝，既有内部的，也有外部的,多由于气体流量不合适、侧向风、飞溅引起的气流扰动等保护不良引起，少数由于液态金属中的N原子聚合来不及逸出而成。从保护和工艺规范两方面解决。2.CO气孔：沿结晶方向分布，呈条虫状，内表面光滑，一般在焊缝内部分布。当焊丝中含有足够的脱氧元素时，并且限制焊丝中的含碳量，产生CO气孔的可能性是很小的。焊接生产率高：二氧化碳气体保护焊的电弧集中，熔透能力强，熔敷速度快，且焊后无需进行清渣处理，因此生产效率高；半自动二氧化碳焊的效率比手工电弧焊高12倍，自动二氧化碳焊比手工电弧焊高25倍。焊接成本低：CO2气体来源广，价格便宜，而且电能消耗少，故使焊接成本降低。通常CO2焊的成本只有焊条电弧焊的40％—50％。三、CO2焊的特点1优点焊接变形小：由于电弧加热集中，焊件受热面积小，同时CO2气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。焊接质量较高：二氧化碳气体保护焊抗锈能力强，对油污不敏感，焊缝含氢量低，抗裂性能好

。适用范围广：可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。操作简便：焊后不需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接。CO2焊的特点1)飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差。金属飞溅是CO2焊中较为突出的问题，这是主要缺点。2）很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂。（目前来看，设备已不算复杂）3）抗风能力差，给室外作业带来一定困难。（所有气保焊都有的问题）4）不能焊接容易氧化的有色金属。5）劳动条件较差，二氧化碳焊弧光强度及紫外线强度分别为手工电弧焊的23倍和2040倍，而且操作环境中CO2的含量较大，对工人的健康不利。2缺点CO2焊的特点四、CO2焊的分类：按焊丝粗细分类：细丝CO2焊≤1.2mm粗丝CO2焊>1.6mm

按焊丝类型分：

实芯焊丝CO2焊药芯焊丝CO2焊按自动化程度分：半自动CO2焊适用于焊缝不够规则的场合自动CO2焊适用于焊缝长而且规则的场合CO2焊的分类：.按选用保护气体分：钨极氩弧焊(TIG)、CO2气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊(MIG)、熔化极混合气体保护焊(MAG)等。.采用电极类型分：熔化极