任務四二氧化碳氣體保護焊

任務四二氧化碳氣體保護焊主講人：劉軍任務四二氧化碳氣體保護電弧焊【學習目標】1．能夠正確描述CO2氣體保護焊的原理、特點及應用2．能夠正確描述CO2氣體保護焊設備和工具的構(gòu)成及作用3．能夠準備CO2氣體保護操作的各種勞動保護及焊前準備4．能夠使用CO2氣體保護焊設備規(guī)范地進行焊接操作二氧化碳氣體保護焊是利用CO2作為焊接保護氣的一種熔化極、氣體保護的電弧焊方法。

為何要用CO2作為焊接保護氣？

①焊條藥皮造氣劑的造氣結(jié)果就是CO2／工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生大量廉價的CO2。②與焊條電弧焊相比，熔化極氣體保護焊效率高。一、任務分析

1、優(yōu)點：⑴焊接生產(chǎn)率高：高2～4倍⑵焊接成本低：40～50%⑶焊接變形?。河冗m于薄板焊接⑷焊接質(zhì)量高：對鐵銹不敏感，焊縫含氫量低二、相關知識

（一）CO2焊的特點及應用2、“缺點”：⑴飛濺較大；（這一缺陷目前已經(jīng)解決）⑵焊接設備較“復雜”；（用今天的眼光看，已不復雜）⑶抗風能力差；（所有氣體保護焊的共同缺憾，但藥芯焊絲CO2焊無此問題）⑷不能焊接有色金屬。⑸適用范圍廣：全位置焊接能力好，打底/填充/蓋面、厚/薄板均宜⑹操作簡便：容易操作、適于自動焊⑺綠色環(huán)保：CO2來自可再生資源3.CO2焊的應用材料：黑色金屬——低碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼厚度：厚薄均可，尤其薄板有優(yōu)勢位置：全位置結(jié)構(gòu)：車輛、船舶、機械、容器等。2.CO2焊的冶金特點一、合金元素的氧化與脫氧作為焊接保護氣體，CO2表現(xiàn)出很強的氧化性

CO2→

CO+O++M=MO+CO↑M=MO結(jié)果：①合金元素燒損；②可能造成氣孔、飛濺和夾渣。解決之道：冶金脫氧對脫氧劑的要求（能脫氧但不能帶來如夾渣、氣孔等副作用）Mn-Si聯(lián)合脫氧脫氧剩下的Mn、Si用于補充碳和合金元素的損失二、關于CO2焊的氣孔問題正常焊接條件下，CO2焊并不容易產(chǎn)生氣孔。相反，由于CO2氣氛的氧化性，其抗氫氣孔能力較強三、CO2焊的飛濺及防止1、飛濺產(chǎn)生的原因與CO2電弧的行為有關具體包括以下幾個方面：⑴氣體爆破引起（通過脫氧可以改善）⑵電弧斑點壓力引起（通過采用直流反接可以改善）⑶焊接參數(shù)不當引起（采用合理的參數(shù)可以改善）⑷短路過渡引起這是CO2焊產(chǎn)生飛濺的主要原因。過去的焊機采用改變回路接入電感來調(diào)節(jié)，效果非常有限。美國林肯公司建立在逆變焊機基礎上的表面張力過渡（STT）專利技術(shù)使這一問題基本得以解決。

能在微秒級內(nèi)產(chǎn)生過渡和改變電流專門針對半自動焊接（焊接速度、送絲速度和伸出長度都在變化）而設計電源可以適應不同的保護氣體，包括100％CO2、CO2與Ar甚至He的混合氣體主要優(yōu)點：

①顯著地減少飛濺②易于焊接（伸出長度變化時電弧仍保持穩(wěn)定、允許更大的焊槍角度變化）③更低的電弧輻射和更少的焊接煙塵、降低薄板焊接時的熱輸入

CO2焊熔滴過渡的最新成果：STT（SurfaceTensionTransfer表面張力過渡）（美國林肯公司專利／已有商品焊機）

上圖為無STT和有STT在立焊和平焊時的焊接飛濺對比下圖為無STT和有STT焊接時焊縫的外觀對比

基本電流(T0～T1)：短路前的電流，穩(wěn)定在50-100A之間；

成滴時間(T1～T2)：在剛短路時，弧壓感測器給出“電弧短路”的信號，基本電流在約0.75毫秒內(nèi)迅速降低至10A；

“掐斷”階段(T2～T3)：緊接著成滴時間階段，以雙波上升的形式對短路的焊絲施加一大電流，通過產(chǎn)生的電磁收縮力加速熔化金屬向熔池過渡。注意：在此階段，焊絲與工件之間的電壓不為零，這是由于鐵在1550℃的熔點時的高電阻率導致的；

無色、無味比空氣重0.5倍升華／凝華壓縮才能液化高溫下會分解鋁白色標準鋼瓶裝（40L/25kg），允許使用的最高環(huán)境溫度≤40℃；壓力表指示乃瓶內(nèi)CO2飽和蒸氣壓（與液態(tài)多少無關）

指針下降即應換氣！使用氣瓶時應遵守有關的安全規(guī)程。主要雜質(zhì)：水(減壓器中預熱裝置乃防止水分凍結(jié)堵塞管路)

（三）CO2焊保護氣體及焊絲1.CO2氣體去除水分的辦法：①倒置排水②正置后使用前再預排氣③使用干燥器④瓶內(nèi)氣壓低至1MPa即停止使用純度標準為合格品≥99.5％、一等品≥99.7％、優(yōu)等品≥99.9％2.焊絲CO2焊的焊絲設計、制造和使用原則，與上述的MIG焊、MAG焊有相同之處，但對焊絲的化學成分還有一些特殊要求。①焊絲必須含有足夠數(shù)量的脫氧元素。②焊絲的含碳量要低，一般要求小于0.15%。③應保證焊縫金屬具有滿意的力學性能和抗裂性能。CO2焊設備1.CO2焊設備的組成和作用焊接電源/送絲機構(gòu)/焊槍/供氣系統(tǒng)/控制系統(tǒng)/循環(huán)水冷系統(tǒng)。（一）焊接電源：直流電源1、平特性電源——用于細絲（短路過渡）焊接，配用等速送絲系統(tǒng)；2、下降特性電源——用于粗絲焊接，配用變速送絲系統(tǒng)；（二）送絲系統(tǒng)送絲方式的變化主要在于細絲/平特性（等速送絲）焊機上，以適應不同場合的要求。用于推絲式送絲的鵝頸式焊槍推絲式送絲機CO2焊機及其推絲式送絲機、槍⑵拉絲式——焊槍復雜、較重，以手槍式焊槍多見，薄板結(jié)構(gòu)使用較多；適于送細絲/遠距離送絲。CO2焊機及其拉絲式焊槍拉絲式焊槍（其小型送絲機構(gòu)做在焊槍內(nèi)）焊絲盤送絲電機送絲機構(gòu)

還有一種“線式送絲”：多級串聯(lián)的行星式送絲即為線式送絲，可遠距離穩(wěn)定地送細的軟焊絲（如0.8mm的鋁焊絲）推拉式送絲焊槍（手工焊接用）⑶推拉絲式——焊槍結(jié)構(gòu)復雜，適用于遠距離送（細、軟）絲，多用于機器人焊接和鋁的熔化極氣體保護焊。2、送絲機構(gòu)（送絲機）由送絲電機、減速裝置、送絲滾輪和壓緊機構(gòu)等組成；CO2焊專用焊機的送絲機采用單主動送絲即可。單主動式送絲機構(gòu)雙主動式送絲機構(gòu)壓緊輪主動輪送絲機多為獨立式，也有與電源做為一體者。電源、送絲機分體之CO2焊機電源、送絲機一體之CO2焊機注意：兩機使用的都是鵝頸式焊槍（推絲槍）（三）焊槍⑴半自動焊槍推絲式焊槍拉絲式焊槍推拉式焊槍送不同材質(zhì)的焊絲，要用不同的送絲套管（如送鋼焊絲用鋼質(zhì)套管即可，而送鋁焊絲通常要用特氟隆套管）。⑵自動焊槍多見于專用焊機上。把半自動焊槍夾于焊接小車上進行自動焊，現(xiàn)在生產(chǎn)中應用十分廣泛。⑶易損件①噴嘴形式——圓柱形（常用）圓錐形（用于深坡口或窄間隙內(nèi)）材料——銅鍍鉻（多見）陶瓷（易碎，少用）②導電嘴——純銅或銅合金做以上易損件是事實上的“標準件”，使用時應注意：①不同品牌的焊槍，其易損件的尺寸不同，往往無法替代；②有專業(yè)廠家專門生產(chǎn)焊槍易損件，同一種易損件可能有不同品牌的選擇（其壽命、價格不一）；③噴嘴端部與導電嘴端部的距離會影響焊絲伸出長度，從而影響到電弧的穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量——此點初學者往往容易忽略。（四）供氣系統(tǒng)由氣瓶（鋁白色）、預熱器、減壓／流量計、氣管和電磁氣閥組成，必要時可加裝干燥器。通常將預熱器、減壓器、流量計做為一體，叫CO2減壓流量計（通常屬于焊機的標準隨機配備）。名牌產(chǎn)品如美國捷銳（）。不同氣體的減壓流量計按規(guī)定不能互換使用。流量計氣壓表減壓及預熱裝置開關CO2減壓流量計三、任務實施

（一）準備工作CO2焊可采用短路過渡、細顆粒滴狀過渡和潛弧射滴過渡三種形式，其中以短路過渡形式應用最為廣泛。短路過渡焊接的特點是焊絲細、電壓低、電流小，適合于焊接薄板及進行全位置焊接。焊接薄板時，生產(chǎn)率高、變形小，而且操作簡便，對焊工技術(shù)水平要求不高。另外，由于焊接參數(shù)小，焊接過程中光輻射、熱輻射以及煙塵等都比較小，特別適合汽車車身板件的焊接。（1）防輻射和灼傷CO2焊焊接時，由于電流密度大，電弧溫度高，弧光輻射比手工電弧焊時強得多，應特別注意加強安全防護，防止電光性眼炎及裸露皮膚灼傷。工作時應穿好帆布工作服，戴好焊工手套，以防止飛濺灼傷。使用表面涂有氧化鋅油漆的面罩，配用9～12號濾光鏡片，各焊接工位要設置專用遮光屏。（2）防中毒CO2氣體保護焊不僅產(chǎn)生煙霧和金屬粉塵，而且還產(chǎn)生CO、NO2等有害氣體，應加強焊接場地通風。1．勞動保護的準備2．焊接工藝參數(shù)的選擇（1）焊絲直徑短路過渡焊接主要采用細焊絲，特別是直徑在0.6～1.2mm范圍內(nèi)的焊絲。隨著直徑增大，飛濺顆粒和數(shù)量都相應增大。（2）焊絲伸出長度焊絲伸出長度過大，焊絲容易發(fā)生過熱而成段熔斷；噴嘴至焊件距離增大，保護效果變差，飛濺嚴重，焊接過程不穩(wěn)定。焊絲伸出長度過小，噴嘴至焊件距離減小，飛濺金屬容易堵塞噴嘴。一般焊絲伸出長度為焊絲直徑的10倍較為合適，通常在5～15mm范圍內(nèi)。（3）電弧電壓和焊接電流電弧電壓決定了電弧的長短和熔滴的過渡形式。實現(xiàn)短路過渡的條件之一是保持較短的電弧長度。就焊接參數(shù)而言，短路過渡的一個重要特征是低電壓。為減少飛濺，保證焊接電弧的穩(wěn)定性，CO2焊應選用直流反接。短路過渡焊接時適用的電流和電弧電壓范圍（4）焊接回路電感在其他工藝條件不變的情況下，回路的電感值直接影響短路電流上升速度和短路峰值電流大?。?）氣體流量氣體流量通常選用5～15L/min（粗焊絲可適量增加）。若焊接電流增大，焊接速度加快，焊絲伸出長度較大或在室外作業(yè)等情況下，氣體流量應加大，以使保護氣體有足夠的挺度、加強保護效果。但氣體流量也不宜過大，以免將外界空氣卷入焊接區(qū)，降低保護效果。（6）焊接速度焊接速度過快，易產(chǎn)生咬邊、未熔合等缺陷，且氣體保護效果差，可能出現(xiàn)氣孔；焊接速度過慢，則易產(chǎn)生燒穿，焊件變形增大，生產(chǎn)率降低。一般焊接速度在15～40m/h。短路過渡CO2半自動焊焊接工藝（二）基本操作技術(shù)1．引弧CO2氣體保護焊一般采用接觸短路法引弧。引弧前應調(diào)節(jié)好焊絲的伸出長度，引弧時應注意焊絲和焊件不要接觸太緊，使焊絲端頭與焊件保持2～3mm的距離。如焊絲端部有粗大的球形頭應剪去。2．熄弧當焊接要結(jié)束時，不要立即熄弧，否則會在熄弧處留下弧坑，并且易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷。熄弧時應在弧坑處稍作停留，待弧坑填滿后再緩慢抬起焊槍，以使熔池金屬在凝固前仍受到良好保護。3．焊縫的連接焊縫接頭的連接一般采用退焊法，其操作方法與手工電弧焊相同。4．左焊法和右焊法CO2焊一般都采用左焊法。5．運絲方式運絲方式有直線移動法和橫向擺動法。直線移動法焊出的焊道稍窄，主要應用于薄板和打底層焊接；橫向擺動法運絲是指在焊接過程中焊絲以焊縫中心線為基準作兩側(cè)橫向交叉擺動，常用的方式有鋸齒形、月牙形、正三角形和斜圓圈形，與手工電弧焊的運條方法相似。（三）不同位置的焊接操作方法1．平焊平焊一般采用左焊法，焊絲前傾角為10℃～15℃。薄板和打底層的焊接采用直線移動運絲法焊接，坡口填充層焊接時可采用橫向擺動運絲法焊接。2．T形接頭和搭接接頭的焊接焊接T形接頭時，易產(chǎn)生咬邊、未焊透、焊縫下垂等缺陷，操