教学材料《焊接》-CO2气体保护焊

1．能够正确描述CO2气体保护焊的原理、特点及应用。2．能够正确描述CO2气体保护焊设备和工具的构成及作用。3．能够准备CO2气体保护操作的各种劳动保护及焊前准备。4．能够使用CO2气体保护焊设备规范地进行焊接操作。学习目标某SUV发生侧翻事故。在侧翻过程中，强度较弱的车顶撞击地面，车身A柱严重损坏。经检验原A柱已无法简单修复，只能更换。案例分析

利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。电极是否熔化和保护气体不同气体保护焊非熔化极（钨极）惰性气体保护焊（TIG焊）熔化极气体保护焊（GMAW）熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）氧化性混合气体保护焊（MAG焊）CO2气体保护焊管状焊丝气体保护焊（FCAW）1．CO2气体保护焊的基本原理相关知识

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，简称CO2焊。2.CO2焊的熔滴过渡

CO2焊接电弧的两极，一极是焊丝的末端，另一极是母材上的熔池。焊丝既起导电作用又提供填充金属。

在使用CO2焊维修车身时，由于车身板件较薄，通常都采用细焊丝小电流，特别是较低电弧电压的情况下，可获得短路过渡1、优点：⑴焊接生产率高：高2～4倍⑵焊接成本低：40～50%⑶焊接变形小：尤适于薄板焊接⑷焊接质量高：对铁锈不敏感，焊缝含氢量低3.CO2气体保护焊的特点（1）CO2焊的工艺特点2、缺点：⑴飞溅较大；（这一缺陷目前已经解决）⑵焊接设备较“复杂”；（用今天的眼光看，已不复杂）⑶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）⑷不能焊接有色金属。⑸适用范围广：全位置焊接能力好，打底/填充/盖面、厚/薄板均宜⑹操作简便：容易操作、适于自动焊⑺绿色环保：CO2来自可再生资源（2）CO2气体的氧化性作为焊接保护气体，

CO2表现出很强的氧化性

CO2

→

CO+O++M=MO+CO↑M=MO结果：①合金元素烧损；②可能造成气孔、飞溅和夹渣。解决之道：冶金脱氧对脱氧剂的要求（能脱氧但不能带来如夹渣、气孔等副作用）

Mn-Si联合脱氧脱氧剩下的Mn、Si用于补充碳和合金元素的损失（3）气孔由于气流的冷却作用，熔池凝固较快，很容易在焊缝中产生气孔。但有利于薄板焊接，焊后变形也小。（1）CO气孔（2）氢气孔（3）氮气孔

某焊工进行手工电弧焊焊接，焊接后发现焊缝内有气孔的存在，然后调整相关的焊接工艺参数，发现气孔的问题依然存在，现分析下气孔出现的原因并提出解决办法？案例：手工电弧焊焊接出现气孔缺陷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（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（SurfaceTensionTransfer）专利技术使这一问题基本得以解决。4.CO2焊的飞溅及防止下图为无STT和有STT焊接时焊缝的外观对比

上图为无STT和有STT在焊接时的飞溅对比焊接电源/送丝机构/焊枪/供气系统/控制系统/循环水冷系统。5.焊接设备与工具（1）焊接电源送丝机多为独立式，也有与电源做为一体者。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）（2）送丝机构

送丝机构通常由送丝机（包括电动机、减速器、校直轮、送丝轮）、送丝软管、焊丝盘等组成CO2气体保护焊通常采用推丝式。焊接时，送丝机构保证送丝速度均匀，无打滑现象，且送丝速度能在一定范围内均匀调节。。一般情况下，送丝软管长为3.5～4m左右，而用于铝焊丝的软管长度不超过3m（3）焊枪熔化极气体保护焊的焊枪分为半自动焊枪和自动焊枪。半自动焊枪通常有两种形式：鹅颈式和手枪式。

冷却方式有空气冷却、内部循环水冷却或两种方式相结合。空气冷却焊枪在CO2气体保护焊时，断续负载下一般可使用高达600A的电流；在氩气或氦气保护焊时，通常只限于200A电流。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。（4）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。。①高压气瓶采用高强度合金钢压制而成，是公称压力等于或大于8MPa的气瓶，用于存储高压气体。在使用过程中，应注意轻拿轻放，并避免过热或过冷。②减压阀减压阀可以用来调节气体压力，也可以用来控制气体的流量。一般情况下，可采用较低压力的乙炔压力表（压力调节范围为10～150kPa）或带有流量计的医用减压阀。③流量计流量计用来标定和调节保护气体的流量大小。通常采用转子流量计。实际的流量与流量计标定的流量有些差异。④气阀气阀是用来控制保护气体通断的元件。根据不同的要求，可采用机械气阀的通断或用电磁气阀开关控制系统来完成气体的准确通断。⑤预热器预热器应尽量装在钢瓶的出气口处。预热器的结构比较简单，一般采用电热式，在开气瓶之前，应先将预热器通电加热一段时间。⑥干燥器为了最大限度地减少CO2气体中的水分含量，供气系统中一般设有干燥器。干燥器分为装在减压阀之前的高压干燥器和装在减压阀之后的低压干燥器两种通常将预热器、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）。流量计气压表减压及预热装置开关CO2减压流量计不同气体的减压流量计按规定不能互换使用（5）控制系统基本控制系统的主要作用：调节焊接电流或电压、送丝的速度、焊接速度和气流量的大小。控制系统由基本控制系统和程序控制系统组成：程序控制系统将焊接电源、送丝系统、焊枪和行走系统、供气和冷却水系统有机地组合在一起，构成一个完整的、自动控制的焊接设备系统。程序控制系统的主要作用①控制焊接设备的启动和停止。②控制电磁气阀动作，实现提前送气和滞后停气，使焊接区受到良好保护。③控制水压开关动作，保证焊枪受到良好的冷却。④控制引弧和熄弧⑤控制送丝和小车的（或工作台）移动（自动焊时）。程序控制器由延时控制器、引弧控制器、熄弧控制器等组成。（6）水冷系统

冷却水系统一般由水箱、水泵和冷却水管及水压开关组成。水箱里的冷却水经水泵流经冷却水管，经水压开关后流入焊枪，然后经冷却水管再回流入水箱，形成冷却水循环。水压开关的作用是保证当冷却水未流经焊枪时，焊接系统不能启动焊接，以保护焊枪，避免由于未经冷却而烧坏焊枪。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。6.CO2焊的应用无色、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。主要杂质：水(减压器中预热装置乃防止水分冻结堵塞管路)

7.CO2焊保护气体及焊丝（1）CO2气体①倒置排水（1～2h

）②正置后使用前再预排气③使用干燥器纯度标准为合格品≥99.5％、一等品≥99.7％、优等品≥99.9％去除水分的办法（2）焊丝CO2焊的焊丝的一些特殊要求。①焊丝必须含有足够数量的脱氧元素。②焊丝的含碳量要低，一般要求小于0.15%。③应保证焊缝金属具有满意的力学性能和抗裂性能。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⑶易损件技能学习

CO2焊可采用短路过渡、细颗粒滴状过渡和潜弧射滴过渡三种形式，其中以短路过渡形式应用最为广泛。短路过渡焊接的特点是焊丝细、电压低、电流小，适合于焊接薄板及进行全位置焊接。焊接薄板时，生产率高、变形小，而且操作简便，对焊工技术水平要求不高。另外，由于焊接参数小，焊接过程中光辐射、热辐射以及烟尘等都比较小，特别适合汽车车身板件的焊接。1.防辐射和灼伤

CO2焊焊接时，由于电流密度大，电弧温度高，弧光辐射比手工电弧焊时强得多，应特别注意加强安全防护，防止电光性眼炎及裸露皮肤灼伤。工作时应穿好帆布工作服，戴好焊工手套，以防止飞溅灼伤。使用表面涂有氧化锌油漆的面罩，配用9～12号滤光镜片，各焊接工位要设置专用遮光屏。

2.防中毒

CO2气体保护焊不仅产生烟雾和金属粉尘，而且还产生CO、NO2等有害气体，应加强焊接场地通风。一、劳动安全与卫生1．焊接工艺参数的选择（1）焊丝直径

短路过渡焊接主要采用细焊丝，特别是直径在0.6～1.2mm范围内的焊丝。随着直径增大，飞溅颗粒和数量都相应增大。焊丝直径/mm焊件厚度/mm焊接位置0.81～3各种位置1.01.5～61.22～121.66～25≥1.6中厚平焊、角焊二、焊前准备一般焊丝伸出长度为焊丝直径的10倍较为合适，通常在5～15mm范围内。焊丝伸出长度过小，喷嘴至焊件距离减小，飞溅金属容易堵塞喷嘴。焊丝伸出长度过大，焊丝容易发生过热而成段熔断；喷嘴至焊件距离增大，保护效果变差，飞溅严重，焊接过程不稳定。（2）焊丝伸出长度短路过渡焊接时适用的电流和电弧电压范围（3）电弧电压和焊接电流电弧电压决定了电弧的长短和熔滴的过渡形式。实现短路过渡的条件之一是保持较短的电弧长度。就焊接参数而言，短路过渡的一个重要特征是低电压。为减少飞溅，保证焊接电弧的稳定性，CO2焊应选用直流反接。焊丝直径/mm0.81.21.6电弧电压/V181920焊接电流/A100～110120～135140～180（4）气体流量气体流量通常选用5～15L/min（粗焊丝可适量增加）。若焊接电流增大，焊接速度加快，焊丝伸出长度较大或在室外作业等情况下，气体流量应加大，以使保护气体有足够的挺度、加强保护效果。但气体流量也不宜过大，以免将外界空气卷入焊接区，降低保护效果。钢板厚度焊丝直径接头主要焊接工艺参数电弧电压焊接电流气体流量0.8～1.21.2～1.51.5～2.02.0～2.52.5～3.03.0～4.04.0～5.05.0～6.00.8平焊

对接16～1717～1918～2019～2160～8080～10090～110100～1406～81.0平焊

对接20～2221～2322～23110～140120～150130～1608～101.2平焊

对接22～2424～2724～28150～180170～210180～25010～18短路过渡CO2半自动焊焊接工艺

（5）焊接速度

焊接速度过快，易产生咬边、未熔合等缺陷，且气体保护效果差，可能出现气孔；焊接速度过慢，则易产生烧穿，焊件变形增大，生产率降低。一般焊接速度在15～40m/h。（6）焊丝位置焊丝方位对焊缝形状的影响(7)左焊法和右焊法车身CO2焊一般都采用右焊法。2．焊接喷嘴的调整（1）喷嘴。从焊枪上拆下喷嘴，刮除焊渣，吹除焊渣，安装喷嘴至焊枪，喷涂防焊渣剂于喷嘴上。（2）电极。如果焊渣附着于电极末端，则不能平顺地送丝，所以必须使用合适的工具清除焊渣。1．引弧与试焊CO2气体保护焊一般采用接触短路法引弧。引弧前应调节好焊丝的伸出长度，引弧时应注意焊丝和焊件不要接触太紧，使焊丝端头与焊件保持2～3mm的距离。如焊丝端部有粗大的球形头应剪去。三、焊接施工2．板件定位

使用大力夹钳定位焊接板件。将工件接缝对准，对焊接板件实施定位焊接。实施定点焊接可使两片钢板先定位，并且可以减少主焊接产生的热变形。焊点间距是板厚的15～30倍，3．主焊接

定位焊接的焊珠将整个焊缝分成若干段，为防止焊接中产生的热变形，按分散热量的原则，以合理的顺序焊接每段焊缝。采用直线移动运丝法焊接，防止焊枪晃动。在焊接每段焊缝时，对准定点焊接的末，间断地按焊枪开关，以焊珠连接定点焊接的点。焊接薄钢板时，必须间断操作焊枪开关4．熄弧

当焊接要结束时，不要立即熄弧，否则会在熄弧处留下弧坑，并且易产生裂纹、气孔等缺陷。熄弧时应在弧坑处稍作停留，待弧坑填满后再缓慢抬起焊枪，以使熔池金属在凝固前仍受到良好保护。5．消除焊接应力焊缝完成后，焊缝冷却的同时，对焊缝及周边区域进行锤击可减小焊接残余应力。锤子质量一般为0．5kg左右，锤的尖端带有5mm左右的圆角。锤击时，应保持均匀、适度，避免锤击过度产生裂纹。1.焊枪倾角

搭焊的焊缝为一种填角，焊丝与焊接方向之间的角度一般取75～85°。焊接时，焊枪与下板表面之间的角度应随下板的厚度增加而增大。四、搭焊2.运条方式

当焊脚尺寸较小时，可用单层焊，采用直线形或斜圆形运条方法。焊接时采用短弧，防止产生焊偏及上板边缘咬边。3.定位焊接定位焊缝长度5mm左右，焊缝间距50mm左右4.搭焊主焊接定位焊将整个焊缝分成若干段，为防止热变形，主焊接时，不得连续完成，应分步按顺序进行，以防止焊接热量蓄积，影响焊接质量。5.焊接结束后，关闭电源和气源。①钢板没有明显变形。②没有裂纹，没有孔洞，没有咬边。③没有过多的飞溅。④焊珠形状比较规则。⑤焊缝完全填满。⑥焊缝余高不超过2mm。⑦焊珠宽度6mm左右。⑧没有烧穿。⑨有明显熔深。

五、焊接质量检查在操作中使用0.8mm焊丝，钢板厚度1.0mm，焊接质量检查参考如下标准：六、焊后处理1.研磨焊缝2.施涂防锈剂焊接教学视频案例：焊接轿车A柱电源/设备电源类型及极性焊丝焊条的型号、直径焊接工艺参数电流，电压、速度、层数等焊接施工步骤焊前准备、施工流程焊接质量检查检查方法及处理意见总结与思考(20min)CO2气体保护焊之塞孔焊1.能够叙述塞焊在车身维修中的作用与焊珠形成。2.能够掌握塞焊施工的操作规程和注意事项。3.能够准备CO2气体保护焊的各种劳动保护及焊前准备。4.能够根据钢板的不同厚度规范完成焊接参数的设定和质量检验。5.能够使用CO2气体保护焊设备规范地完成塞焊作业。学习目标

某轿车发生刮碰事故，车身后部发生严重变形，扯破右后翼子板下裙位约45cm。该车备仓内相关联部件全部毁坏。基于“弯曲变形就修，折曲变形就换”的汽车碰撞修理原则，另外该车后翼子板使用的是高强度钢，而高强度钢在任何情况下，都不能用加热来矫正。综合以上因素，决定更换后翼子板。案例分析事故车后翼子板损坏情况

事故车后翼子板更换后的情况要确认切割的范围，不要割大或割小，一般是要大，但不要伤了里子或内饰，必须小心翼翼。在比试新件时，要注意后挡风玻璃，后门，后杠，后机盖，后尾灯的线条和整体美观度，做到在比试时分毫不差，做到心中有数上下左右前后要临时固定好，焊接时要注意即时变形，特别是在焊接两到处于面上的焊口时，切记要边焊边看，而且注意焊法，不能产生热胀冷缩影响整体效果，同时，造成不可挽回的错误。更换后翼子板的注意事项和技巧：一、塞焊的作用相关知识

塞焊是焊接的一种工艺方式，是指两板件件相叠，其中一块开孔，然后在孔中焊接两板所形成的填满孔形的焊接方法。二、塞焊的焊珠形成塞焊是通过一个孔进行焊接，塞焊之前需要先在外侧焊板上钻出或冲出孔来。焊接时应将两焊板夹紧，焊枪应垂直于焊板正面，将焊丝插入孔内，短暂地按下扳机开关激发电弧，然后松开扳机，使熔冷却凝固，也可以设定开关时间，以保证每个塞焊点熔池形成的焊珠均匀。三、塞焊注意事项（1）一定要让焊接深入到下面的金属板，在金属板下面的半球形隆起，表明有适当的焊接熔深。（2）在进行一个孔的焊点塞焊时要求一次完成，避免二次焊接。（3）塞焊过的部位应该自然冷却，然后才可以焊接相邻部位。（4）当使用塞焊将两个以上的金属板焊接在一起时，应在每一层金属板上冲一个孔（最下面的金属板除外）。技能学习

塞焊施工中的劳动安全与卫生要求可参考常规焊中的内容。一、劳动安全与卫生二、焊前准备1．设备与工具2．切割焊接板件根据焊接板件形状和要求，切割需更换后翼子板3．钻塞焊孔塞焊应完全按原有的点焊点的数量和尺寸进行，钻出或冲出的孔不应大于原点焊熔核的直径结构性板件上的塞焊孔径建议取8mm，非结构性板件塞焊孔取5mm。4．打磨焊接区域用打磨机清除焊接区域漆膜、铁锈，磨除切割毛刺。5．清除粉尘等杂质清除切割、打磨粉尘、铁锈等杂质，再用清洁的擦拭布蘸清洁剂擦拭被打磨表面，同时用另一块清洁的擦拭布立即将表面擦干，注意焊接部位的清洁度。6．遮护塞焊部位附近不需要焊接的表面进行遮护处理，防止焊接飞溅损伤非焊接表面。7．焊接喷嘴的调整参考上任务中“焊接喷嘴的调整”

三、焊接施工1．板件定位（1）把更换的后翼子板装配到车身上，调整新板件与周围板件的配合，将新板件与车身原有板件两块钢板叠加一起并定好它们的位置。（2）从孔中观察两块钢板之间是否有间隙。如果钢板间有间隙，则使用手锤和手顶铁修正钢板的变形，或使用大力夹钳夹紧孔口周围，以防止产生任何间隙。2．引弧及试焊试焊的过程中，可以采用破坏性试验来检验焊接质量。其实验检测标准为：塞焊扭曲破坏后，下面工件上必须有直径不小于10mm的孔。3．塞焊（1）将焊枪竖立起来，焊枪与板件的角度基本成90°（2）调整好焊接姿势，保证能够斜向观察焊枪的末端，（3）填满每个塞焊孔。平焊时，将焊线对准孔的边缘，扳动焊枪开关，沿孔口周围缓慢移动焊枪，填满孔口，松开焊枪开关。立焊时，起点在1点钟位置。4．焊接结束后，关闭电源和气源。四、焊接质量检查对于1.0mm钢板，0.8mm焊丝，5mm塞焊孔，质量检查可参考如下标准：（1）没有裂纹。（2）孔没完全填满。（3）没有咬边。（4）焊珠高度不超过2mm。（5）焊珠宽度8mm。（6）无烧穿。（7）有明显熔深。（8）熔深直径2.5～3.0mm。五、焊后处理研磨焊珠。利用皮带式砂轮机对焊珠进行研磨。焊珠研磨到与周围平齐为止。并根据需要做防锈处理。知识与能力拓展

药芯焊丝CO2气体保护焊

药芯焊丝CO2气体保护电弧焊的基本原理与普通CO2焊一样，它以可熔化的药芯焊丝作为电极（通常接正极），焊件作为另一极，通常采用纯CO2或CO2+Ar混合气体作为保护气体。与普通熔化极气体保护焊的主要区别在于焊丝内部装有焊剂混合物。1—导电嘴2—喷嘴3—药芯焊丝4—CO2气体

5—电弧6—熔渣7—焊缝8—熔池一、药芯焊丝CO2气体保护焊的特点药芯焊丝CO2气体保护焊综合了焊条电弧焊和普通熔化极气体保护焊的优点。（1）采用气渣联合保护，电弧稳定，飞溅少且颗粒细，容易清理；熔池表面覆有熔渣，焊缝成形美观。（2）焊丝熔敷速度快，熔敷效率约为85%～90%，生产率约为焊条电弧焊的3～5倍。（3）焊接各种钢材的适应性强。通过调整焊剂的成分与比例，可提供所要求的焊缝金属化学成分。但药芯焊丝CO2电弧焊也有不足之处，主要有以下几方面。（1）焊丝制造过程复杂。（2）送丝较困难，需要特殊的送丝机构。（3）焊丝外表容易锈蚀，其内部粉剂易吸潮。二、药芯焊丝药芯焊丝是由08F冷轧薄钢板经扎机纵向折叠加粉后拉拔而成。焊丝的断面结构可以有不同的形式三、焊接工艺参数1.焊接电流和电弧电压采用纯CO2气体保护焊时，通常用长弧法焊接，焊接电流通常在250～750A，电弧电压24～26V，焊接速度通常＞500mm/min。2.焊丝伸出长度焊丝伸出长度对电弧的稳定性、熔深、焊丝熔敷率等均有影响。通常伸出长度为19～38mm。药芯焊丝CO2气体保护焊的工艺参数主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、保护气体流量和焊丝位置等。思考与练习

一、思考题1.分析CO2焊产生飞溅的原因、危害以及减少飞溅的措施。2.CO2焊可能产生哪几类气孔并说明各种气孔产生的原因？3.CO2焊设备的组成及工作原理？4.CO2焊的工艺参数都有哪些？它们是如何选择的？5.搭焊与对焊相比有哪些特点？6.塞焊的作用是什么？7.试述药芯CO2焊的工艺特点、常用焊丝结构形式及适用范围？二、单项选择1.CO2焊不适合于焊接______。A.低碳钢B.合金钢C.不锈钢D.高碳钢2.CO2焊时，如果焊缝出现气孔，则最可能是______气孔。A.氮B.氢C.一氧化碳D.二氧化碳3.细焊丝CO2焊时，焊丝的干伸长度取______倍的焊丝直径，较为合适。A.5B.10C.15D.204.CO2焊时，常用焊丝中的______合金元素来联合脱除CO2电弧气氛的氧化性。A.Al和TiB.Mo和VC.Mn和SiD.Ti和Mn5.CO2瓶中气体压力降至______MPa时，应停止用来焊接。A.5B.3C.2D.16.CO2焊所用的送丝方式中，______丝式不适于远距离送丝。A.推丝式B.拉丝式C.推拉式D.行星式7.焊接对CO2纯度（合格品）的要求是：CO2>______％（体积比）。A.99.3B.99.5C.99.7D.99.