中级焊工理论课件4-1 焊接（切割）工艺及设备-气体保护焊（CO2、Ar）工艺及设备

中级第四章焊接（切割）工艺及设备焊工第一节：气体保护焊（CO2、Ar）工艺及设备焊工·中级1.1CO2气体保护焊1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备1.1CO2气体保护焊CO2气体保护焊是采用CO2气体作为保护气体隔绝空气，保护熔池的焊接方法，简称为CO2焊。在焊接条件下，CO2和O２会使铁及其他合金元素氧化。因此，在进行CO2气体保护焊时，必须采取措施，防止母材和焊丝中的合金元素的烧损。

1.1.1CO2焊的特点CO2气体保护焊的工艺特点(1)生产效率高(2)焊接变形小(3)能耗少(4)适用范围广(5)抗锈能力强(6)机动灵活，操作简便(7)焊接综合成本低(8)明弧操作(9)焊接飞溅大(10)弧光强1.1CO2气体保护焊1.1.2CO2焊冶金特性1.CO2气体的保护作用

从喷嘴中喷出的高压CO2气体隔绝空气，保护熔池不跟空气中的氧气、氮气等直接接触，保护效果很好。必须采取措施，防止母材和焊丝中合金元素的烧损。2.CO2气体保护焊的脱氧措施

必须进行脱氧，一般在焊丝中加入一定量的脱氧元素，如Si、Mn、Al、Ti等。3.焊缝金属的合金化

药芯或焊丝中加入合金元素，熔化后过渡到熔池中，可提高焊缝金属中合金元素的含量，从而改善焊缝金属的性能，通过渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属。焊接（切割）工艺及设备1.1CO2气体保护焊1.短路过渡

当焊接电流很小、电弧电压很低时，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，这种过渡形式称做短路过渡。它被广泛用于薄板和空间位置的焊接。2.射滴(颗粒)过渡(1)大颗粒过渡

当电弧电压较高、弧长较大但焊接电流较小时，焊丝端部形成的熔滴不仅左右摆动，而且上下跳动，最后落入到熔池中，这种过渡形式称为大颗粒过渡。(2)小颗粒过渡

对于直径为1.6mm的焊丝，当焊接电流超过400A时，熔滴较细，过渡频率较高，称为小颗粒过渡。焊接（切割）工艺及设备1.1.3CO2气体保护焊过程中的熔滴过渡1.1CO2气体保护焊3.射流(喷射)过渡

对于直径为1.6mm的焊丝，当焊接电流超过700A时，发生喷射过渡。CO2气体保护焊的气孔一氧化碳气孔氢气孔氮气孔焊接（切割）工艺及设备1.1CO2气体保护焊1.1.4CO2气体保护焊的飞溅为减少CO2气体保护焊的飞溅主要采取以下措施：4.采用低飞溅焊丝5.控制焊枪角度1.1.5CO2气体保护焊的应用

造船、机车制造、桥梁制造、工程机械制造、农业机械制造等部门，主要用于焊接低碳钢和低合金钢等黑色金属，也用于不锈钢的焊接、铸件的补焊、耐磨件的堆焊等。1.正确选择焊接参数2.改进焊接电源3.在CO2气体中加入氩气焊接（切割）工艺及设备1.1CO2气体保护焊焊丝直径焊丝直径的选择可参阅表1-1。表1-1焊丝直径与使用的焊接电流

国内普遍采用的焊丝直径是0.8mm、1.0mm、1.2mm和1.6mm几种。1.1.6焊接参数焊接（切割）工艺及设备1.1CO2气体保护焊焊接电流通常直径0.8～1.6mm的焊丝，短路过渡的焊接电流在40～230A范围内；细颗粒过渡的焊接电流在250～500A范围内。电弧电压

为保证焊缝成形良好，电弧电压必须与焊接电流配合适当。通常焊接电流小时，电弧电压较低；焊接电流大时，电弧电压较高。短路过渡时，通常电弧电压为17～24V。焊接速度焊接速度对焊缝成形的影响如图6-6所示。

焊接速度增加时，熔宽与熔深都减小。一般半自动焊时，焊接速度可控制在5～60m/h范围内。焊接（切割）工艺及设备1.1CO2气体保护焊图1-2焊接速度对焊缝成形的影响c—熔宽h—余高s—熔深CO２气体的流量CO２气体的流量，应根据对焊接区的保护效果来选取。通常细丝焊接时，流量为5～15L/min；粗丝焊接时，流量约为20L/min。CO２气体的流量，应根据对焊接区的保护效果来选取。通常细丝焊接时，流量为5～15L/min；粗丝焊接时，流量约为20L/min。焊接（切割）工艺及设备1.1CO2气体保护焊焊丝伸出长度

焊丝伸出长度是指从导电嘴端部到焊件的距离(也称为干伸长)。

对于不同直径、不同材料的焊丝，允许使用的焊丝伸出长度是不同的，可按表1-3选择。表1-3焊丝伸出长度的允许值(单位：mm)焊接（切割）工艺及设备1.1CO2气体保护焊焊接（切割）工艺及设备电源极性

CO２气体保护焊通常都采用直流反接(反极性)：焊件接阴极，焊丝接阳极。直流正接主要用于堆焊、铸铁补焊及大电流高速CO２气体保护焊。回路电感表1-3不同直径焊丝的焊接回路电感参考值1.1CO2气体保护焊焊接（切割）工艺及设备九、焊枪的倾角焊枪倾角对焊缝成形的影响如图1-4所示。图1-4焊枪倾角对焊缝成形的影响

当焊枪与焊件成后倾角时，焊缝窄，余高大，熔深较大，焊缝成形不好；当焊枪与焊件成前倾角时，焊缝宽，余高小，熔深较浅，焊缝成形好。1.1CO2气体保护焊焊接（切割）工艺及设备1.1.7焊接设备CO２气体保护焊焊机的分类

分为半自动焊机和自动焊机两类。图1-5为半自动焊全套设备示意图，主要由焊接电源、送丝机构、供气系统、冷却系统、控制系统和焊枪组成。图1-5半自动CO２气体保护焊设备示意图1—焊接电源2—焊接电源线3—CO２气瓶4—CO２气体流量计5—气体输入6—送丝盘7—电流调节旋钮8—电压调节旋钮9—送丝控制开关10—气体输出11—焊枪12—焊件13—接焊件电源线14—接触器控制线15—送丝机构电源线(110V)1.1CO2气体保护焊焊接（切割）工艺及设备CO２气体保护焊焊机的组成焊接电源，对焊接电源的要求如下：②具有合适的空载电压。③良好的动特性。④合适的调节范围。控制系统自动、半自动CO２气体保护焊机的控制系统包括引弧、熄弧、送丝控制、焊接程序控制、焊接参数调节、CO２保护气体加热和送气控制、焊接坡口的自动跟踪等电路。①具有平的或缓降的外特性曲线。送丝系统1)对送丝机构的要求2)送丝方式：①推丝式送丝。②拉丝式送丝。③推拉式送丝。1.1CO2气体保护焊焊接（切割）工艺及设备

鹅颈式焊枪的结构应用最广泛。其主要部件①喷嘴。②导电嘴。③分流器。④导管电缆。供气系统1)减压阀2)流量计3)预热器4)干燥器焊枪拉丝式焊枪、推丝式焊枪鹅颈式焊枪、手枪式焊枪气冷焊枪、水冷焊枪根据送丝方式形状不同冷却方式不同1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备1.2.1熔化极氩弧焊工作原理与特点1焊件2电弧3焊丝4焊丝盘5送丝滚轮6导电嘴7保护罩8保护气体9熔池10焊缝金属工作原理使用熔化电极的氩弧焊叫熔化极氩弧焊，简称MIG焊，其工艺见右图，焊丝在送丝滚轮的输送下，通往焊接区，与母材产生电弧，熔化焊丝与母材形成熔池。氩气从喷嘴流出进行保护，焊枪移动后即形成焊缝。优点：（1）与C02焊相比较，熔化极氢弧焊电弧稳定、熔滴过渡稳定，焊接飞溅少，焊缝成形美观。（2）与TIG焊相比较，母材熔深大，焊接变形小，焊接生产率高。（3）MIG焊焊接铝及铝合金时，对母材表面的氧化膜有良好的阴极清理作用。（4）保护效果好，可以使用与母材同等成分的焊丝进行焊接。1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备缺点：（1）MIG焊对工件、焊丝的焊前清理要求较高，即焊接过程对油、锈等污染比较敏感。（2）氯气及混合气体比C02气体的售价高，熔化极氢弧焊的焊接成本比C02电孤焊的焊接成本高。1.

MIG焊几乎可以焊接所有的金属材料，主要用于焊接铝、锐、钢、钦及其合金，以及不锈钢2.

富氩混合气体保护的MAG焊可以焊接破钢和某些低合金钢，在要求不高的情况下也可以焊接不锈钢。不能焊接铝、镁、铜、钛等容易氧化的金属及其合金。熔化极氢弧焊的应用1.2.2焊接参数由于熔化极氩弧焊对熔池的保护要求较高，如果保护不良，焊缝表面便起皱皮，所以喷嘴口径及气体流量比起钨极氩弧焊都要相应增大，通常喷嘴口径为20mm左右，氩气流量则在30～60L/min。1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备熔化极氢弧焊的熔滴过渡熔化极氢弧焊熔滴过度与焊接参数的关系焊接时的极性选择一般采用直流反接（焊件接负），很少采用直流正接（焊件接正）或者交流电流。在焊接铝、镁及其合金时，也需要利用直流反接时电弧对焊件及熔池表面的氧化膜所具有的阴极清理作用。熔滴过渡形态有粗滴过渡、射滴过渡、射流过渡、旋转射流过渡、亚射流过泼、短路过渡等。应用广泛的是射滴过渡、射流过波和亚射流过渡。1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备电弧电流形成的电磁收缩力对熔滴过渡完全不起作用，熔滴主要靠重力作用过渡，于是形成粗滴过渡。此时也弧不稳定，焊缝成形不良。焊丝为阴极时的电弧行为焊丝为阳极时的电孤行为当焊接电流较小时，熔滴呈粗滴过渡，过渡不稳定。增大焊接电流以后，熔滴直径等于或小于焊丝直径，呈现喷射过渡形式。1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备射滴过渡阻碍熔滴过渡的力主要是焊丝与熔滴间的表面张力。斑点压力作用在熔滴表面各个部位，其阻碍熔滴过渡的作用降低。过渡的推动力是作用在熔滴上的电磁收缩力。熔滴的尺寸明显减小，接近于焊丝直径，熔滴沿焊丝轴向过波。1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备射流过渡当焊接电流进一步增大，并超过射流过渡的临界电流值时，产生射流过渡。熔滴过渡时也弧燃烧稳定，对保护气流抗动较小，金属飞溅也小，故容易获得良好的保护效果和焊接质量。MIG和MAG焊主要采用这种过渡形式。亚射流过渡只在铝及铝合金MIG焊时才会出现的一种熔滴过渡形式。孤长介于2

-

8mm之间，孤长小于2mm时形成短路过渡，弧长大于8mm时形成射滴过渡。形成亚射流过渡的孤长因电弧电流大小而取不同的数值，弧长取下限时具有部分短路过渡的特征；孤长取上限时具有部分射滴过渡的特征．1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备1.2.3熔化极氩弧焊设备熔化极氩弧焊的组成按机械化程度分有自动焊和半自动焊两类。主要由弧焊电源、送丝系统、焊枪、行走台车（自动焊）、供气系统、水冷系统、控制系统等部分组成。半自动熔化极氢弧焊设备构成自动熔化极氢弧焊设备构成1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备1）焊接电源通常采用直流焊接电源，常用的焊接电源有变压器抽头二极管整流式、晶闸管可控整流式、逆变式等几种。电弧自身调节作用：等速送丝配合乎外特性或略微下降外特性焊接电源。电弧固有自调节作用：铝合金MIG焊时，等速送丝焊机配合陡降外特性或垂降外特性焊接电源。电弧电压反馈自动调节作用：当焊丝直径大于“Ф3mm”时，变速送丝焊机配合下降外特性弧焊电源。2）送丝机构：根据送丝系统的送丝方式不同，半自动焊的送丝系统有三种基本送丝方式：1.2熔化极氩弧焊焊接（切割）工艺及设备3）供气系统由气源（高压气瓶）、气体减压阀、气体流量计、电磁气阀和送气软