《汽车制造工艺技术》课件 模块二 项目七 任务3 CO2气体保护焊

模块二汽车焊装工艺项目七任务3

CO2气体保护焊一、教学目标1.知识目标

（1）CO2气体保护焊的定义、工作原理；

（2）CO2气体保护焊的焊接材料、焊接设备使用；（3）CO2气体保护焊工艺参数的选择。2.能力目标（1）具备CO2气体保护焊焊接设备操作的能力；（2）具备汽车典型部件部位气体保护焊的焊接能力。

3.素质思政目标

安全意识、规范操作、艰苦奋斗、吃苦耐劳、精益求精的思政精神二、教学重难点1.教学重点：CO2气体保护焊工作原理、焊接材料选择；2.教学难点：CO2气体保护焊的焊接设备使用、工艺参数选择。CONTENTS目录2CO2气体保护焊的定义、工作原理1CO2气体保护焊工艺参数的选择3CO2气体保护焊的焊接材料、焊接设备5/27

1.电阻焊、点焊、凸焊和缝焊的概念?

2.电阻焊、点焊的焊接原理、工艺参数选择？复习一6/27新课导入二

基本的焊接方法通常分为3大类，即熔焊、压焊及钎焊。按照采用的电极分，电弧焊分为熔化极和非熔化极二类，其中熔化极电弧焊包括焊条电弧焊、埋弧焊、CO2焊等。非熔化极电弧焊是包括TIG焊、等离子弧焊等方法。

1）MIG焊：金属极（熔化极）惰性气体保护焊。

2）TIG焊：钨极（非熔化极）惰性气体保护焊。

3）MAG焊：金属极（熔化极）活性气体保护焊。

4）CO2焊：二氧化碳气体保护焊（简称CO2焊）。

7/27新课导入二

CO2气体保护焊主要用于车身骨架和车身总成中点焊不能进行的连接部位的补焊。8/27新课导入二

9/27（一）CO2气体保护焊的定义和工作原理

CO2气体保护焊是一种熔化极气体保护的电弧焊接，它利用焊丝与工件间产生的电弧热熔化填充料及工件接口处的金属，采用CO2气体作为保护气体，金属焊丝作为填充料。焊丝盘上的焊丝被送丝辊轮送入导电嘴，到达焊接区后在焊丝与被焊工件引燃电弧，气瓶中的CO2气体经预热、干燥和减压后以一定的流量从喷嘴流出，将电弧和熔池与大气隔离开，以防止生成有害的金属氧化物而影响焊缝的强度。焊丝在高温电弧的作用下不断地熔化并过渡到熔池，从而形成连续的良好的金属焊缝。

讲授新课三10/27（一）CO2气体保护焊的定义和工作原理

讲授新课三11/27（一）CO2气体保护焊的定义和工作原理

讲授新课三12/27（二）CO2气体保护焊的优缺点

优点：

焊接生产率高（电流大、不清渣）

焊接成本低（气体便宜、电能利用率高）

焊接变形小（受热面积小、气体冷却作用）

焊接质量好（裂纹敏感性小）

全位置焊接,不同厚度的焊缝

操作简便（不清渣、明弧、易于机械化）

讲授新课三13/27（二）CO2气体保护焊的优缺点

缺点：

飞溅严重

一般不能使用交流电，设备复杂

抗风能力差

不能焊接容易氧化的有色金属

焊缝外形比较粗糙

劳动条件差（弧光、气体）

讲授新课三14/27（三）CO2气体保护焊的焊接材料

1.CO2气体

CO2气体保护，使电极与空气隔离。

讲授新课三1—焊丝；2—喷嘴；3—电弧；4—气体保护层；5—熔池；6—焊缝；7—焊件气体保护焊原理15/27（三）CO2气体保护焊的焊接材料

2.焊丝

讲授新课三16/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

CO2气体保护焊设备有半自动焊设备和自动焊设备，其中半自动CO2焊在生产中应用比较广泛，常用的CO2半自动焊设备主要由焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统等几部分组成。

讲授新课三CO2气体保护焊的焊接设备示意图17/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

1.设备构成

CO2焊焊机是焊装车间使用较多的设备之一。焊机按结构主要分为三大部分：电源部分、送丝机部分和工作部分。

讲授新课三18/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

（1）焊接电源

焊接电源是提供CO2气体保护焊焊接能量的装置。

讲授新课三CO2气体保护焊焊接电源19/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

目前，焊接电源大都选用逆变式直流电源，焊接时一般采用反极性接法（因为使用交流电源焊接时电弧不稳定），用平外特性焊机或缓降外特性焊机，只有在粗丝CO2气体保护焊中选用陡降外特性焊机。

讲授新课三20/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

（2）送丝机构（送丝机）

送丝机构是驱动焊丝向焊枪输送的装置。CO2气体保护焊的焊接质量不仅与焊机电源的性能有关，而且取决于送丝机构的稳定性和可靠性。CO2半自动焊采用等速送丝。常见的送丝方式有推丝式、拉丝式、推拉丝式。

讲授新课三（a）推丝式；（b）拉丝式；（c）推拉式1-焊丝盘；2-焊丝；3-送丝滚轮；4-减速器；5-电动机；6-焊枪CO2半自动焊送丝方式21/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

拉丝式：

图所示为拉丝式，焊丝盘、送丝机构与焊枪连接在一起，这样就不要软管，避免了焊丝通过软管的阻力，送丝均匀稳定，但结构复杂，重量增加。拉丝式只适用细焊丝（直径为φ0.5mm～0.8mm），操作的活动范围较大。

讲授新课三拉丝式22/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

推丝式：

图所示为推丝式，焊丝盘、送丝机构与焊枪分离，焊丝通过一段软管送入焊枪，因而焊枪结构简单，重量减轻，但焊丝通过软管时会受到阻力作用，故软管长度受到限制，通常推丝式所用的焊丝直径宜在φ0.8mm以上，其焊枪的操作范围在2m～4m以内，目前半自动CO2焊多采用推丝式焊枪。

讲授新课三推丝式23/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

推拉式：

图所示为推拉式，具有前两种送丝方式的优点，焊丝送给时以推丝为主，而焊枪内的送丝机构，起着将焊丝拉直的作用，可使软管中的送丝阻力减小，因此增加了送丝距离（送丝软管可增长到15m左右）和操作的灵活性，但焊枪及送丝机构较为复杂。

讲授新课三推拉式24/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

（3）焊枪

焊枪是输送焊丝、馈送电流和保护气直接用于完成焊接工作的工具。焊枪的作用是导电、导丝、导气。

讲授新课三25/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

推丝式焊枪

推丝式焊枪有鹅颈式和手枪式两种，常用的是鹅颈式，用于1mm以上的焊丝焊接，其结构如图所示。

讲授新课三1-喷嘴；2-导电嘴；3-气室；4-绝缘套；5-弹簧管；6-绝缘外套；7-导电杆；8-定位块；9-手柄；10-卡箍；11-电缆；12-绝缘胶皮；13-塑料导送管；14-扳机；15-开关鹅颈式焊枪结构示意图26/27讲授新课三

鹅颈式焊枪及其分解图27/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

拉丝式焊枪

拉丝式焊枪的结构如图所示，其主要特点是送丝均匀稳定，焊枪活动范围大，但较为笨重，结构复杂，适用于直径0.5mm～0.8mm的细焊丝。

讲授新课三1-喷嘴；2-外套；3-绝缘外套；4-压丝滚轮；5-导丝杆；6-调节螺钉；7-螺钉；8-焊丝盘；9-压栓；10-焊丝挡板；11-减速器；12-电动机；13-螺钉；14-退丝按钮；15-扳机；16-螺钉；17-触点拉丝式焊枪结构28/27（四）CO2气体保护焊的焊接设备

（4）供气系统

讲授新课三29/27（五）CO2气体保护焊的焊接方法CO2气体保护焊的焊接位置有平焊、横焊、立焊以及仰焊四种。

1.平焊

这种焊接位置一般容易进行操作，而且焊接速度较快，焊接质量易于保证，如果不是在车身上进行施焊操作，应尽量采用平焊。

讲授新课三平焊30/27

2.横焊

水平焊缝进行衡焊时，应使焊枪向上倾斜，以尽可能避免重力对熔池的影响。

3.立焊

立焊时，可根据具体情况选用向上立焊或向下立焊，对于CO2气体保护焊应以向上立焊为主，焊条电弧焊则以向下立焊为主。

讲授新课三横焊立焊31/27

4.仰焊

仰焊是最难掌握的，为避免熔化金属脱离引起事故，一定要用较低的电压，短电弧、小熔池相配合。施焊时，将喷嘴推向工件，防止焊丝向熔池之外移动，如图所示。

讲授新课三仰焊32/27

5.焊接形式的选择

CO2气体保护焊的焊接形式有6种，如图所示。

讲授新课三（a）连续焊；（b）塞焊；（c）连续点焊；（d）点焊；（e）搭接点焊；（f）定位焊6种基本焊接形式33/27（六）CO2气体保护焊的焊接过程

CO2焊的焊接过程由无数个熔滴过渡组成。

熔滴过渡：焊接时电弧燃烧热大部分用来加热焊件，使其形成熔池，小部分电弧热用于加热焊丝，使其不断地被熔化而形成熔滴，离开焊丝末端而进入熔池的过程。

气体保护焊有两种熔滴过渡：

讲授新课三

熔滴过渡对焊接过程的稳定性、焊缝成形、飞溅程度以及焊接接头的质量有很大影响。34/27（六）CO2气体保护焊的焊接过程

短路过渡优点：

为能在小功率电弧下实现金属过渡和保持稳定的焊接过程。讲授新课三短路过渡过程电弧电压与电流波形35/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择CO2气体保护焊在汽车制造业，尤其是客车车身骨架焊接中已经普遍采用，因为客车车身均采用骨架和蒙皮结构，其骨架由冲压成形焊合件或薄壁矩形钢管组焊而成，如图所示。

这些材料属于薄板，如矩形钢管壁厚1.75mm～2.5mm，也有些车身构架使用1.5mm～2mm厚的板材，均适于CO2气体保护焊。

讲授新课三客车车身骨架构件图36/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

CO2气体保护焊的规范参数主要有焊接电流、焊接速度、电弧电压、气体流量及纯度、焊丝伸长长度等。

原则是：要在保证焊接质量的前提下，尽可能提高劳动生产率，并要注意焊接规范参数对飞溅、气孔、焊缝形成以及焊接过程稳定性的影响。

讲授新课三37/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

讲授新课三CO2气体保护焊焊机规范38/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

1.焊接电流

焊丝直径应根据焊件厚度、焊接位置及生产率的要求来选择。焊接薄板或中厚板的立、横、仰焊时，多采用1.6mm以下的焊丝；在平焊位置焊接中厚板时，可以采用直径1.2mm以上的焊丝。

讲授新课三39/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

2.焊接电流

通常用直径为0.8~1.6mm的焊丝。当短路过渡时，焊接电流在50~230A内选择；在颗粒状过渡时，焊接电流可在250~500A选择。

讲授新课三40/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

2.焊接电流

在保证焊透、成形良好的条件下，尽可能地采用大电流，以提高生产率。

讲授新课三41/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

3.电弧电压

一般随电弧电压的增大，熔宽增大，而熔深略有减小。

通常在焊接电流小时，电孤电压较低:焊接电流大时，电弧电压较高。通常在短路过渡时，电弧电压为16~24V；在细颗粒过渡时，电弧电压为25~45V。

讲授新课三焊丝直径与焊接电流、电压的关系42/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

4.焊接速度

在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压的条件下，焊接速度增加，将使焊缝宽度和度过快容易产生咬边、未焊透及未熔合等缺陷，且气体保护效果变差，可能出现气孔；若速度过慢，则使焊接生产率降低，烬接接头品粒相大，焊接变形增大，焊缝成形差。一般CO2半自动焊的焊接速度为15-40mh。

讲授新课三43/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

5.焊丝伸出长度

焊丝伸出长度是指导电嘴端部到焊件的距离，主要取决于焊丝直径，一般约为焊丝直径的10-12倍。当焊丝伸出长度过大时，容易发生过热而成段熔断，使气体保护效果变差，飞溅严重，焊接过程不稳定；焊丝伸出长度过小则会缩短喷嘴与焊件的距离，飞溅金属容易堵塞喷嘴，影响气体保护效果，且阻挡焊工视线。

讲授新课三44/27（七）CO2气体保护焊的工艺参数选择

6.气体流量

通常焊接电流在200A以下时，气体流量约为10~15L/min；焊接电流大于200A时，气体流量约为15~25L/min。

7.电源极性

CO2气体保护焊一般采用直流反接。直流反接具有电弧稳定性好、飞溅小及熔深大等特点。在粗丝大电流焊接时，也可采用直流正接。

讲授新课三45/27（七）CO2气体保护焊