第八章二氧化碳气体保护焊

第八章CO2气体保护焊CO2气体保护焊CO2焊的原理、特点及应用8.1CO2焊的熔滴过渡8.2CO2焊设备及焊接材料8.3CO2焊的飞溅及控制8.48.58.6CO2焊的其它方法CO2焊接工艺8.7CO2焊的冶金特性本章提示本章重点：①

CO2电弧的行为；②焊接材料（气体、焊丝）；③实芯焊丝短路过渡CO2焊；④药芯焊丝CO2焊。本章难点：①对CO2焊特点的把握；②药芯焊丝CO2焊。学习建议：①必须充分理解和掌握CO2电弧的行为并与其它焊接方法对比，这是能够准确把握CO2焊的前提和关键；②药芯焊丝CO2焊是CO2焊发展的重要方向之一，近年来增长很快，应给予比课本上所表现出来的分量大得多的关注和重视。③对CO2焊的焊接材料相关的标准应有所了解。

8.1.1

CO2焊的原理二氧化碳气体保护焊是以焊丝为电极，利用CO2作为焊接保护气的一种熔化极、气体保护的电弧焊方法。焊接过程动画8.1

CO2焊的原理、特点及应用按照GB/T5185-1985《金属焊接及钎接方法在图样上的表示方法》以及ISO4063的相关规定，二氧化碳气体保护焊属于MAG（熔化极活性气体保护焊）的一种，所以它的代号也是135。TIG焊接CO2焊接钨极，不熔化，氩气保护金属，熔化，CO2保护8.1

CO2焊的原理、特点及应用为何要用CO2作为焊接保护气？①焊条药皮造气剂的造气结果就是CO2／工业生产中产生大量廉价的CO2。②与焊条电弧焊相比，熔化极气体保护焊效率高。8.1

CO2焊的原理、特点及应用8.1.2

CO2焊的特点8.1

CO2焊的原理、特点及应用在焊接薄板时，可选用细焊丝<=1.2mm，使用较小电流实现熔滴短路过渡，电弧对工件间断加热，线能量小，变形小，不需要焊后校正工序，提高工效。焊接中厚板时，选择较粗焊丝>=1.6mm，使用较大电流实现细颗粒过渡，这时焊丝中的电流密度高达100~300A/mm2，焊丝熔化速度快，熔敷率高，电弧挺度大，穿透力强，焊接熔深大，可以不开坡口或开小坡口，生产率比焊条电弧焊提高1~3倍。8.1

CO2焊的原理、特点及应用焊接生产率高：比MMA高2～4倍焊接成本低：是MMA或SAW的40～50%

焊接能耗低：CO2来自可再生资源适用范围广：全位置焊接能力好，打底/填充/盖面、厚/薄板均宜焊接质量高：对铁锈不敏感，是一种低氢型或超低氢型焊接方法焊后不需清渣，明弧焊接便于监视，有利于机械化操作（1）优点：8.1

CO2焊的原理、特点及应用（2）“缺点”：8.1

CO2焊的原理、特点及应用抗风能力差（所有气体保护焊的共同缺憾，但药芯焊丝CO2焊无此问题）；不能用于非铁金属的焊接；过渡不如MIG焊稳定，飞溅量较大,（这一缺陷目前已经解决），弧光较强；产生很大的烟尘。8.1.3

CO2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。8.1

CO2焊的原理、特点及应用8.1

CO2焊的原理、特点及应用8.2

CO2焊的熔滴过渡——

CO2气体保护焊与MIG焊电弧形态的差别8.2

CO2焊的熔滴过渡8.2.1

CO2焊的熔滴过渡形式

A

——大滴过渡区

B

——短路过渡区

C

——混合过渡区

D

——排斥过渡区

E

——喷射过渡区8.2

CO2焊的熔滴过渡（1）A

——大滴过渡

焊接电流小，电弧电压高，焊丝熔化慢，熔滴呈大滴状，不易脱离焊丝，焊接时不能获得连续焊道。因此，不予利用。8.2

CO2焊的熔滴过渡（2）B

——

短路过渡

小焊接电流，低电弧电压的短路过渡区间，熔滴过渡稳定，飞溅较小，适合焊接薄板。（3）C

——混合过渡

较高弧压得短路过渡、颗粒过渡混合过渡区，飞溅较大，但电弧加热效率较高，从提高焊接生产率考虑，往往被实际操作所采用，熔深较大。（4）D

——排斥过渡中等焊接电流和高弧压，熔滴呈大颗粒排斥过渡，飞溅大，不予采用。8.2

CO2焊的熔滴过渡8.2

CO2焊的熔滴过渡（5）E

——喷射过渡大电流焊接，弧压较高，熔滴呈细滴喷射过渡，焊接熔深大，飞溅小，适合焊接较厚的工件。在粗丝（3～5mm）大电流焊接时，可以出现一种潜弧喷射过渡，正常使用是在大电流、较低电压和较高焊速下焊接厚板。(a)半潜弧状态(b)临界潜弧状态(c)深潜弧状态

8.2

CO2焊的熔滴过渡8.2.2

CO2焊的熔滴过渡的影响因素8.2

CO2焊的熔滴过渡8.2

CO2焊的熔滴过渡焊接规范参数8.2

CO2焊的熔滴过渡熔滴过渡规范区间8.3

CO2焊的冶金特性8.3.1

CO2焊的氧化性及合金元素的氧化（1）CO2气体的氧化性

2CO2

2CO

+

O2

2O说明CO2气体在高温下具有强氧化性。（2）合金元素（Me）的氧化

a.氧化方式：——

CO2直接与Me作用而使Me氧化。（表面氧化，次要）

CO2

+

Me

MeO

+

CO8.3

CO2焊的冶金特性——

CO2在高温下分解出氧原子与Me作用（熔滴中、熔池中，主要作用）

CO2

+

Me

MeO

+

COb.影响——

Me烧损（MeO），使焊缝机械性能下降；——

FeO

+

C

Fe

+

CO，在熔池中发生，产生CO气孔、熔渣SiO2、MnO、FeO，C受到烧损；——

CO气泡受热膨胀、爆破，形成液态金属飞溅。总结：合金元素的烧损、CO气孔、飞溅是CO2焊的三个主要问题，均与CO2气体的氧化性有关。8.3

CO2焊的冶金特性8.3.2脱氧措施及焊缝金属的合金元化（1）熔池脱氧熔入液态金属的FeO是引起气孔、飞溅的主要因素，同时，残留在焊缝金属中的FeO使焊缝中含氧量增加而降低力学性能，如能使FeO脱氧，并同时对烧损的合金元素进行补充，则CO2氧化性的弊端可部分克服。

Me

+

FeO

MeO

+

Fe在焊丝或药芯焊丝的药粉中加入脱氧剂，脱氧剂中合金元素与氧的亲和力大于Fe，使FeO还原出Fe，同时应剩余脱氧剂作为合金元素留在焊缝中，提高焊缝力学性能。8.3

CO2焊的冶金特性生成物MeO需满足三个条件：——不是气体（防止气孔）；——不熔入金属，熔点低；——密度小（防止形成夹渣）。常用脱氧剂：Al、Ti、Si、MnAl：能有效抑制CO气体的产生，但降低焊缝抗热裂的能力，因此焊丝中不宜过多；Ti：可在钢中起细化晶粒的作用，形成牢固的TiN，可防止钢的时效，常结合Si、Mn使用；Si：CO2焊主要脱氧剂，单独使用时，生成物SiO2熔点高，颗粒小，不易浮出，从而形成夹渣；Mn：单独使用脱氧能力较小，生成物MnO密度大，不易浮出熔池表面。8.3

CO2焊的冶金特性Si

—

Mn联合脱氧：生成物MnSiO3熔渣，密度小，熔点低，代表焊丝H08Mn2Si。（2）合金化

C的问题：保护钢的机械强度不可缺少，但过多则易在焊缝中产生气孔、飞溅及增加焊缝产生裂纹的倾向；

CO2焊丝中的C含量<0.15%，烧损和蒸发使焊缝含C量低于母材，降低了焊缝强度。8.3

CO2焊的冶金特性8.3.3气孔问题气孔的种类：N2、H2、CO（1）N2气孔

——产生原因：保护效果不良，空气侵入焊缝区。

N2

高温

2N（原子态，少量）熔于熔池，并逐渐凝固N

+

N

聚集

N2

熔池凝固较快气体来不及逸出N2气孔

——措施：保证保护气层稳定可靠，合适的气流量，喷嘴清渣，喷嘴高度合适，合适的电弧电压。（2）H2气孔

a.H的来源：——焊丝、工件的油、水、锈（结晶水）；

——

CO2气体中的水分。形成过程类似于N2气孔（区别：H以离子形式H+进入熔池）8.3

CO2焊的冶金特性b.CO2焊接对H2气孔的抑制作用：

H2O

2H+O，CO2的高温分解增加了氧的分压，降低H2O的分解；

H

H+，由于直流反接，熔池为负极，发射电子，H+转化为H，减少H+数量，使产生H2气孔程度降低。因此，CO2焊对H2气孔不敏感，是低H型或超低H型焊接方法。8.3

CO2焊的冶金特性（3）CO气孔反应型气孔：C

+

FeO

Fe

+

CO原因：多由于焊丝金属中脱氧元素不足，造成较多FeO熔于熔池。措施：限制焊丝中的含C量；使用Si

—

Mn联合脱氧。（4）气孔形态

N2气孔——蜂窝状，成堆出现；

H2气孔——圆喇叭形，内壁光滑；

CO气孔——条虫状，表面光滑。8.3.4

CO2焊的飞溅及防止飞溅产生的原因，与CO2电弧的行为有关，具体包括以下几个方面：⑴气体爆破引起（通过脱氧可以改善）⑵电弧斑点压力引起（通过采用直流反接可以改善）⑶焊接参数不当引起（采用合理的参数可以改善）⑷短路过渡引起这是CO2焊产生飞溅的主要原因。过去的焊机采用改变回路接入电感来调节，效果非常有限。美国林肯公司建立在逆变焊机基础上的表面张力过渡（STT）专利技术使这一问题基本得以解决。8.3

CO2焊的冶金特性

8.4.1

CO2焊设备的组成和作用组成：焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、控制系统，有的还有循环水冷系统。8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.4.2焊接电源：直流电源（1）平特性电源——用于细丝（短路过渡）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特别的要求，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一定的要求，目的是保证短路过渡过程可靠的同时又控制飞溅。老式焊机通常通过改变接入回路电感来调节。8.4

CO2焊的设备及焊接材料CO2焊机的型号编制请参见GB/T10249-1998《电焊机型号编制方法》，如NBC-250等。对φ0.8~φ2.4mm直径焊丝的焊接，采用平特性或缓降特性电源，配合等速送丝机构，利用电弧自身调节作用稳定电弧长度。下降率一般不大于8V/100A8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.4.3送丝系统送丝方式的变化主要在于细丝/平特性（等速送丝）焊机上，以适应不同场合的要求。8.4

CO2焊的设备及焊接材料用于推丝式送丝的鹅颈式焊枪（1）送丝方式a.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CO2焊机及其推丝式送丝机、枪8.4

CO2焊的设备及焊接材料b.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8.4

CO2焊的设备及焊接材料

还有一种“线式送丝”：多级串联的行星式送丝即为线式送丝，可远距离稳定地送细的软焊丝（如0.8mm的铝焊丝）推拉式送丝焊枪（手工焊接用）c.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。点击看推拉式送丝1、28.4

CO2焊的设备及焊接材料（2）送丝机构（送丝机）由送丝电机、减速装置、送丝滚轮和压紧机构等组成；CO2焊专用焊机的送丝机采用单主动送丝即可。单主动式送丝机构双主动式送丝机构压紧轮主动轮8.4

CO2焊的设备及焊接材料送丝机多为独立式，也有与电源做为一体者。有专业厂家专门生产配套的送丝机，接口兼容或以德国宾采尔（BINZEL）焊枪为标准。电源、送丝机分体之CO2焊机电源、送丝机一体之CO2焊机注意：两机使用的都是鹅颈式焊枪（推丝枪）8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.4.4焊枪⑴半自动焊枪推丝式焊枪拉丝式焊枪以上为常见的通用焊枪，用量很大，有专业厂家配套生产，以德国宾采尔（BINZEL）焊枪为事实上的行业标准。推拉式焊枪送不同材质的焊丝，要用不同的送丝套管（如送钢焊丝用钢质套管即可，而送铝焊丝通常要用特氟隆套管）。⑵自动焊枪多见于专用焊机上。把半自动焊枪夹于焊接小车上进行自动焊，现在生产中应用十分广泛。8.4

CO2焊的设备及焊接材料⑶易损件①喷嘴形式——圆柱形（常用）圆锥形（用于深坡口或窄间隙内）材料——铜镀铬（多见）陶瓷（易碎，少用）②导电嘴——纯铜或铜合金做以上易损件是事实上的“标准件”，使用时应注意：①不同品牌的焊枪，其易损件的尺寸不同，往往无法替代；②有专业厂家专门生产焊枪易损件，同一种易损件可能有不同品牌的选择（其寿命、价格不一）；③喷嘴端部与导电嘴端部的距离会影响焊丝伸出长度，从而影响到电弧的稳定性和焊接质量——此点初学者往往容易忽略。8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.4.5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。通常将预热器、减压器、流量计做为一体，叫CO2减压流量计（通常属于焊机的标准随机配备）。名牌产品如美国捷锐（）。不同气体的减压流量计按规定不能互换使用。流量计气压表减压及预热装置开关CO2减压流量计8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.4.6典型CO2焊设备（CO2焊专用焊机）（1）北京“时代”逆变焊机，节能节材；可靠性尚可，价格相对便宜，售后服务较好。（2）唐山“松下”晶闸管焊机，但精细表现出色且可靠性极高；售后服务较好，价格较贵但性价比高，（3）美国林肯普通CO2焊机总体性能不错，但无价格优势。值得推介者为其STT（表面张力过渡）CO2焊机：飞溅极小、成形极佳，但价格极贵。8.4

CO2焊的设备及焊接材料除以上之外，通用CO2焊机国内的品牌多如牛毛，但普遍市场占有率低。除价格较低外，其它方面往往乏善可陈。欧洲国家一般不做CO2焊专用焊机，而是MIG/MAG（CO2）一体，所以其送丝机通常为双主动送丝。如果焊机标可MIG/MAG/CO2焊，但却是单主动送丝，其效果有限（目前国产焊机这种情况比较多见）。8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.4.7

CO2焊的保护气体（1）气体的性质无色、无味，比空气重0.5倍，升华／凝华，压缩才能液化，高温下会分解。（2）气体的使用铝白色标准钢瓶装（40L/25kg），允许使用的最高环境温度≤40℃；压力表指示乃瓶内CO2饱和蒸气压（与液态多少无关）指针下降即应换气！使用气瓶时应遵守有关的安全规程。（3）主要杂质

——水(减压器中预热装置乃防止水分冻结堵塞管路)

——去除水分的办法：①倒置排水；②正置后使用前再预排气；③使用干燥器；④瓶内气压低至1MPa即停止使用。

——焊接用CO2应符合HG/T2537-1993《焊接用二氧化碳》的要求，其纯度标准为合格品≥99.5％、一等品≥99.7％、优等品≥99.9％（V/V）。8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.4.8焊丝（1）对焊丝化学成分的要求（P.215）

——焊丝必须含有足够数量的Mn、Si等脱氧元素；

——焊丝的含碳量低于0.1%；

——保证焊缝金属具有满意的力学性能和抗裂性能。8.4

CO2焊的设备及焊接材料（2）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！a.实芯焊丝(solidwire)

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（最新的技术使焊丝已取消镀铜，改为涂层，效果更好，如锦泰焊丝）。8.4

CO2焊的设备及焊接材料b.药芯焊丝(flux-coredwire)

GB/T10045-1988《碳钢药芯焊丝》采用型号表示法，如EF035042

GB/T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》采用型号表示法，如E601T1-B3注意：同是药芯焊丝，碳钢药芯焊丝和低合金钢药芯焊丝型号表示的规则不同。实芯焊丝的国内品牌较多，药芯焊丝的国内品牌不多。无论是实芯焊丝或药芯焊丝，目前进口的质量比较好，品种比较齐全，尤其是药芯焊丝。国内品牌中综合性能好、质量比较过硬的是锦泰系列焊丝。

药芯焊丝的焊接近年发展很快，应密切关注。8.4

CO2焊的设备及焊接材料（3）焊丝的选用实芯焊丝的选用比较简单，其选用原则与埋弧焊的相似，对于结构钢，主要按等强原则选用，必要时考虑化学成分。对于药芯焊丝，情况比较复杂，将在“药芯焊丝CO2焊”一节中再具体讨论。8.4

CO2焊的设备及焊接材料8.5

CO2焊的飞溅及控制8.5.1焊接飞溅的概念及原因分析（1）概念

——焊接飞溅：焊接过程中，部分焊丝熔化金属（也包括少量的熔池金属）飞到熔池以外的地方，这种现象称为“焊接飞溅”。

——飞溅率：表示焊接飞溅量的大小，定义为飞溅损失的金属与熔化焊丝重量的比值。

———————飞溅率=飞溅损失熔化焊丝重量×100%8.5

CO2焊的飞溅及控制（2）测量方法

——称重法：收集飞溅颗粒

——测量焊丝损失系数（ψs）

—————

×

100%

ay为熔敷系数，单位时间、单位电流所熔敷到焊缝中的焊丝金属重量；

am为熔化系数，单位时间、单位电流所熔化焊丝金属的重量。Ψs

=am－ayam（3）飞溅的危害

——影响焊缝成形；

——影响电弧稳定性；

——飞溅金属堵塞喷嘴，影响保护气流的保护效果；

——增加焊缝清理工作；

——增加焊丝的损耗。8.5

CO2焊的飞溅及控制8.5

CO2焊的飞溅及控制（4）飞溅理论

——电爆炸理论：前苏联学者乒丘克；

——气动冲击理论：前苏联学者阿古洛夫。（5）产生原因两个方面：

——冶金因素

——力学因素8.5.2减少飞溅的措施（1）焊接材料方面

——原因：焊材中的C和保护气体中的O生成CO，熔滴中被氧化后的FeO和熔滴中的C生成CO，受热膨胀爆炸，从而形成飞溅。

——措施：焊丝成分控制，限制含C量，添加适当脱氧成分（Si、Mn等）；保护气体中添加Ar气。8.5

CO2焊的飞溅及控制（2）工艺和规范方面

措施：正确选择焊接电流，匹配合适的电压，尽可能避免排斥过渡形式；焊枪倾角不超过20度，焊枪垂直时飞溅最小；限制焊丝干伸长；送丝速度均匀；电源直流反接。8.5

CO2焊的飞溅及控制（3）电源方面措施：设置回路电感，调节di/dt（焊接电流上升速度）和Imax（短路峰值电流），控制引起飞溅的能量。

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100％CO2、CO2与Ar甚至He的混合气体主要优点：①显著地减少飞溅②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）③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8.5.3控制焊接飞溅的成果：美国林肯公司专利——

STT焊接电源（SurfaceTensionTransfer，表面张力过渡），8.5

CO2焊的飞溅及控制

上图为无STT和有STT在立焊和平焊时的焊接飞溅对比下图为无STT和有STT焊接时焊缝的外观对比8.5

CO2焊的飞溅及控制稳定燃弧段(T0～T1)：短路前的电流，稳定在50-100A之间；短路形成段(T1～T2)：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；8.5

CO2焊的飞溅及控制颈缩阶段(T2～T3)：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；8.5

CO2焊的飞溅及控制

表面张力下熔滴过渡段(T3～T4)：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）；8.5

CO2焊的飞溅及控制重新燃弧段（T4～T5）燃弧中期阶段(T5～T6)：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(T6～T7)：这一阶段是电流从等离子流冲击降低到基本电流的周期。8.5

CO2焊的飞溅及控制8.6

CO2焊接工艺

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气体保护焊工艺的一般原则坡口的选择：可参照GB/T985-1988《气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》选择。CO2电弧的穿透能力较强，与MMA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）。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。平焊一般多采用左焊法、立焊可采用下向焊：成形较好，但熔深较浅。8.6.1（细丝）短路过渡CO2焊工艺实际生产中应用最多的是细丝（≤1.6mm）/短路过渡CO2焊，其工艺要点工艺参数：焊接电流I、焊接电压U、焊丝直径Φ、（焊接速度v）、气体流量L/min、（焊丝伸出长度）l一般考虑板厚、层数、位置等因素确定焊丝直径（打底推荐使用Φ0.8mm），再确定合适的焊接电流，然后匹配以最佳的焊接电压。8.6

CO2焊接工艺

焊接电压与焊接电流的最佳匹配范围较窄，通常只有约±1V。对于0.8、1.0mm的焊丝，有一个简捷的寻找I/U最佳匹配的办法：以100A/20V为基准进行参数调节（可以通过观察电弧的行为、焊丝的熔化、铁水的铺展、收弧时熔滴球的大小等现象，听电弧的声音等来辅助判断参数是否合适）。焊丝伸出长度l

≈

10Φ，气体流量一般取9～15L/min。自动焊还要考虑焊接速度是否合适。8.6

CO2焊接工艺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）

细丝短路过渡CO2焊工艺参数的确定也可参考下列的图表。8.6

CO2焊接工艺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8.6

CO2焊接工艺8.6

CO2焊接工艺不同直径焊丝焊接12mm钢板时的焊接电流和电弧电压范围Ⅰ—短路过渡

Ⅱ—粗滴过渡

ф—焊丝直径

8.6

CO2焊接工艺合适的电弧电压与焊接电流范围焊丝直径（mm）短路过渡颗粒状过渡焊接电流（A）电弧电压（V）焊接电流（A）电弧电压（V）0.530～6016～18——0.630～7017～19——0.850～10018～21——1.070～12018～22——1.290～15019～23160～40025～381.6140～20020～24200～50026～402.0——200～60027～402.5——300～70028～423.0——500～80032～448.6

CO2焊接工艺8.6.2（粗丝）细滴过渡CO2焊工艺粗丝（＞1.6mm）/滴状过渡CO2焊工艺要点：工艺参数：I、U、Φ、v、L/min、（l）、送丝速度大规范：大电流、高电压、大气体流量更适合于平位置的填充、盖面焊，飞溅较大，建议在CO2中加入少量Ar。请参阅JB/T9186-1999《二氧化碳气体保护焊工艺规程》8.6

CO2焊接工艺8.7.1药芯焊丝CO2焊药芯焊丝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）。8.7

CO2焊的其它方法

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，但有些性能不如熔渣型。多用于埋弧焊、自动焊或机器人焊接以及高速CO2焊）。8.7

CO2焊的其它方法焊药或金属粉药芯焊丝的各种截面形状

按截面形状分：O形（<2.0mm/有缝或无缝，无缝者可镀铜）、复杂截面形。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。8.7

CO2焊的其它方法药芯焊丝的型号：我国已进入国家标准的药芯焊丝计有：⑴碳钢药芯焊丝：GB/T10045-2001《碳钢药芯焊丝》，如E501T-1ML等。⑵低合金钢药芯焊丝：GB/T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》，如E601T1-B3等。⑶不锈钢药芯焊丝：GB/T17853-1999《不锈钢药芯焊丝》，如E308MoT1-3等。注：以上焊丝并非都用于CO2焊，有的型号是自保护焊丝，有的可用于埋弧焊。8.7

CO2焊的其它方法

☆有关药芯焊丝焊接的概况

几个概念：flux-coredelectrode（管状焊条）flux-coredwire（药芯焊丝）corewire（焊芯）flux-coredsolderwire（药芯钎料丝）fluxcoredarcwelding(FCAW)（药芯焊丝电弧焊）

GB/T5185-1985《金属焊接与钎接方法在图样上的表示代号》规定：

114—药芯焊丝电弧焊（药芯焊丝自保护电弧焊Self-shieldedtubular-coredarcwelding）

136—非惰性气体药芯焊丝电弧焊（活性气体保护电弧焊Tubularcoredmetalarcweldingwithactivegasshield;fluxcoredarcwelding/USA）

FCAW主要用于焊接碳钢、不锈钢、低合金钢和高合金钢。8.7

CO2焊的其它方法药芯焊丝CO2焊的优点：

1、高熔敷率；2、可全位置焊；3、焊缝平滑；4、药芯成分可以调整以适应不同的需要；5、用便宜气体（如100%CO2）仍获好的焊接效果；6、能耗低、综合成本低。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8.7

CO2焊的其它方法

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。另外，由于有焊药，可通过调整焊药的成分，使药芯焊丝焊接的适应性、灵活性更好。8.7

CO2焊的其它方法药芯焊丝CO2焊的缺点：

1、焊丝制造复杂/价贵；2、焊丝易受潮，保管复杂。

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。几种焊接方法的成本比较8.7

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☆药芯焊丝焊接对焊接设备的要求

对电源的要求使用实芯焊丝的设备完全可以使用药芯焊丝，但最好同时具备以下功能：

1、极性转换：不同渣系