二氧化碳保护焊技术

新疆农业职业技术学院毕业论文

二氧化碳保护焊技术

学 号： 201300140

姓 名：张永潮

专 业：机电一体化

学 院：新疆农业职业技术学院工程分院

完成日期：2016年5月4日 指导教师：陈老师

目录

一、引言 ................................................................................................................. 3

二、氧化碳保护焊技术 ............................................................................................. 3

2.1 二氧化碳气体保护焊定义 ............................................................................. 3

2.2 二氧化碳气体保护焊技术指标 ....................................................................... 4

2.2.1 焊接电流 .......................................................................................... 4

2.2.2 电弧电压 .......................................................................................... 4

2.2.3 焊接速度 .......................................................................................... 5

2.2.5 焊丝 5

2.2.6电弧力 .............................................................................................. 5

2.3 二氧化碳气体保护焊的保护效果 .................................................................... 6

三二氧化碳保护焊的优点及缺陷 ................................................................................ 6

3.1 二氧化碳气体保护焊的优点 .......................................................................... 6

3.2二氧化碳气体保护焊的缺点 ........................................................................... 7

四、二氧化碳气体保护焊常见问题及防治措施 ............................................................. 7

4.1焊缝成形不良 .............................................................................................. 7

4.2产生飞溅 ..................................................................................................... 7

4.3 产生气孔 .................................................................................................... 7

4.3产生裂纹 ..................................................................................................... 8

4.4产生咬边 ..................................................................................................... 8

4.5产生烧穿 ..................................................................................................... 8

4.6未焊透 ........................................................................................................ 8

五、结论 ................................................................................................................. 8

参考文献 ................................................................................................................. 8

摘要

气体保护焊凭借其焊接时能量集中、试件变形小、焊接效率高、焊缝韧性好、操作简单,且焊接速度快、不需清渣、换焊条等特点,成为当代一种高效节能的焊接方式。 本文阐述了CO2气体保护焊的技术特点，分析了其作为焊接中的一种的优缺点，并浅析了一些CO2气体保护焊常见的问题及防治措施，为焊接技术的发展提供一些参考数据。

关键词：CO2气体保护焊；技术要点；防治措施

一、引言

二氧化碳气体保护焊是 20 世纪 50 年代发展起来的一种高效焊接技术，由于其生产率高，并具有焊接成本低、能耗低、焊接变形小、适用范围广、抗锈能力强以及焊后不需清渣等优点，故大量应用在低碳钢、低合金钢等钢铁材料的焊接中。钢等钢铁材料的焊接中，同时，由于CO2气体保护焊可以进行不同厚度工件的各种位里的焊接，便于实现自动化生产，也推动了焊接机器人在这一领域上的推广应用，使其成为焊接向智能化、高效化发展的主导方向。随着科技的发展，如今二氧化碳保护焊逐渐代替了金属焊丝惰性气体保护焊、钨极惰性气体保护焊和埋弧焊，成为一种较为普及的工艺。经过半个多世纪的发展，二氧化碳气体保护焊已经成为当代最为重要的焊接技术之一在汽车、工程机械以及造船、电梯制造锅炉等行业中广泛的应用开来，各种金属的加工制造也是二氧化碳保护焊的重要应用范围。

二、氧化碳保护焊技术

2.1 二氧化碳气体保护焊定义

二氧化碳保护焊主要采用了焊丝，而不是传统电焊中所需要用到的焊条，通过丝轮，软管，将焊丝送至焊枪，导电系统经过电咀导电后，在二氧化碳的环境中，同母材产生一定的电弧，产生电弧后会释放大量的热，利用这一原理，进行焊接二氧化碳气体会通过焊枪的喷嘴，喷射范围在焊丝周围，因而电弧周围会受到二氧化碳的保护，形成一个隔绝空气的保护层，令溶滴和溶他不会受到空气的影响，因而可以令焊接稳定持续，同时保证焊缝质量可以满足焊接质量的要求。二氧化碳气体保护焊机原理如图1。

图1二氧化碳气体保护焊机原理图

2.2 二氧化碳气体保护焊技术指标

二氧化碳气体保护主要有以下一些参数:焊接电流、焊接电压、焊接速度、干伸长度、焊丝、气体和极性。

2.2.1 焊接电流

CO2保护焊时，焊接电流是最重要的参数，焊接电流即焊接给定电流，也称为一次电流。焊接电流的大小，决定了焊接过程的熔滴过渡形式，从而对飞溅程度、电弧稳定性有很大的影响。同时，焊接电流对于熔深及生产率，也有着决定性的影响。电流增大，熔深增加，熔宽略增加，焊丝熔化速度增加，生产率提高，但电流太大时，会使飞溅增加，并容易产生烧穿及气孔等缺陷。反之，若电流太小，电弧不稳定，而产生未焊透，焊缝成形差。焊接电流最小为15A，最大为520A，不同焊丝直径焊接电流选用范围见表2.1。

2.2.2 电弧电压

电弧电压即焊接给定电压，也称为一次电压，决定电弧长度、焊缝成型及熔滴过渡方式。一般来说电压高则电弧长度大、焊缝宽度大堆高小、熔滴过渡频率低;电压低则电弧长度小、焊缝宽度小堆高大。电压太高容易造成大滴过渡和焊接不稳定，太低容易造成顶丝，应根

据工艺要求设定。电弧电压最小为10 V，最大为48 V，电压调整可由焊机自动设置。短路过渡形式电弧电压与焊接电流的匹配范围见表2.2。

2.2.3 焊接速度

焊接速度会影响焊缝成形、气体保护效果、焊接质量及效率。在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压的工艺条件下，速度增快，焊缝熔深及熔宽都有所减小。如果焊速太快，则可能产生咬边或未熔合缺陷，同时，气体保护效果变坏，出现气孔。反之若焊速太慢，效率低，焊接变形大。通常，CO2自动焊速在15~ 30 m/h范围内;自动焊时，速度稍快些，段炸断，造成熄弧或引弧困难;电压值太小时，短路电流增长速度快，造成很细的颗粒飞溅，使焊缝边缘不齐。实际操作中可采取试焊法来调整电感量。焊接回路电感量的选择见表

2.4。但一般不超过40 m/h。

2.2.5 焊丝

焊丝直径一般根据焊件厚度、焊缝空间位置及生产率等条件来选择。薄板或中板的立、横、仰焊时，多采用直径小于1.6㎜的细焊丝;平焊位置焊接中厚板时，宜采用直径大于

1.6㎜的粗丝。不同直径焊丝的适用范围见表2.3。

2.2.6电弧力

电弧力对应于电流的输出电感，相当于电子电抗器。一般来讲电弧力大，电感就小，电流变化快，感觉电弧较硬;电弧较小，电感就大，电流变化慢，感觉电弧较软。大力太大容易造成飞溅较大，太小则容易引起顶丝。最小值为1，最大值为l0。

焊接回路中串联的电感量应根据焊丝直径、焊接电流、和电弧电压来选择。合适的电感，可以调节短路电流的增长速度，使飞溅减少，还可以调节短路频率，调节燃弧时间，控制电弧热量;电感值太大时，短路过渡慢，短路次数少，引起大颗粒的金属飞溅或焊丝成

2.3 二氧化碳气体保护焊的保护效果

二氧化碳气体保焊是利用二氧化碳气体作为保护气体的一种电弧焊二氧化碳气体本身是一种活性气体，它的保护作用主要是使焊接区与空气隔离，防止空气中的氮气对熔他金属的有害作用，因为一旦焊缝金属被氮化和氧化，设法脱氧是很容易实现的，而要脱氮就很困难二氧化碳气保焊在二氧化碳保护下能很好地排除氮气在电弧的高温作用下(SOOOK以上)，二氧化碳气体全部分解成 C0+ 0，可使保护气体增加一倍。

三、二氧化碳保护焊的优点及缺陷

3.1 二氧化碳气体保护焊的优点

（1）焊接生产率高。二氧化碳保护焊在焊接时电流密度较大，产生的电弧热量集中且利用率较高，因此穿透能力强，熔深大，焊后一般不需清渣，不需换焊条，故提高了生产率。尤其薄板焊接时，可以全位置焊，亦可从上向下焊，生产率更高。每根管节焊接时间可缩短 25～30min。其生产率是手工电弧焊的 1~4 倍。

（2）焊接成本低。因二氧化碳气体是工业副产品，容易获得，价格便宜，且电能消耗少，故它的焊接成本比其它焊接方法要低，成本约是手工弧焊和埋弧焊的 40%-50%左右。

（3）焊接变形和内应力小。由于电弧热量集中，工件受热面积小，同时二氧化碳有较强的冷却作用，所以焊缝热影响区窄，焊接变形及内应力小，角变形为千分之五，

不平度只有千分之三。二氧化碳气体在电弧焊时有强烈的冷却作用，不必冷5~10min；焊后即可使用。工件输入的线能量小，热影响区窄，焊接变形小，这对于薄板构件的焊接生产十分有利。

（4）焊缝质量高。由于焊缝含氢少，抗裂性能好，是一种低氢焊接法，同时二氧化碳保护焊对铁锈不太敏感，具有较强的还原和抗锈。能力，只要二氧化碳气体纯度符合要求，流量合适，且操作恰当，一般焊缝不易产生气孔，焊接接头的机械性能良好。

（5）抗锈能力较强。因为焊接过程有强烈的冶金反应，所以不易产生气孔等焊接缺陷。

（6）操作简便。由于是明弧焊，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接，焊接时能观察到电弧和熔池的情况，故操作较容易掌握，不易焊太偏，更有利于实现棚械化和自动化焊接。

3.2二氧化碳气体保护焊的缺点

（1）在电弧空间里，二氧化碳气体氧化作用强，因而需对焊接熔池脱氧，要使用含有较多脱氧元素的焊丝。

（2）金属飞溅问题严重。二氧化碳保护焊主要用于手工焊，由于二氧化碳气体的热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断，因此飞溅较多。

（3）防风能力差，不能在有风（风速>2m/s）环境下使用，这样就给室外焊接作业带来一定的困难。

（4）弧光较强，必须要注意劳动保护，以防眼睛受伤。

（5）与手工焊相比之下，二氧化碳保护焊的设备比较复杂，容易出现故障，因此就需要具有较高的维护设备的技术能力。

四、二氧化碳气体保护焊常见问题及防治措施

4.1焊缝成形不良

焊缝成形不良的表现为焊缝弯曲不直，成形差。主要原因为:(1)电弧电压选择不当;(2)电流与电压不匹配;(3)电感值不合适;(4)送丝不均匀，送丝轮压紧力太小，焊丝有卷曲现象;(5)导电嘴磨损严重;(6)操作不熟练。

防止措施为:(1)合理选择参数;(2)检查送丝轮并做相应的调整;(3)更换导电嘴;(4)提高操作技能。

4.2产生飞溅

主要原因为:(1)短路过渡焊接时，直流回路电感值不合适，太小会产生小颗粒飞溅，过大会产生大颗粒飞溅;(2)电弧电压太高会使飞溅增多;(3)焊丝含碳量太高也会产生飞溅;(4)导电嘴磨损严重和焊丝表面不干净也会使飞溅增多。

防止措施为:(1)选择合适的回路电感值，调抢电弧电压;(2)选择优质的焊丝;(3)更换导电嘴。

4.3 产生气孔

主要原因为:(I)焊丝质量差，焊件表面上不清洁，有铁锈、油污、水分、灰尘等;(2)气体纯度不够，水分太多;(3)气体流量不当。包括气阀、流量计、减压阀调节不当或损坏;(4)气路有泄露和堵塞;(5)喷嘴形状或直径选择不当;喷嘴被堵塞;焊丝伸出太长;(6)操作不熟练，焊接参数选择不当;(周围空气对流太大;(g)给定电压过高。

防止措施为:(1)彻底清除焊件上的油、锈、水;(2)更换气体;(3)检查或串接预热器;(4)清除附着喷嘴内壁的飞溅物;(5)检查气路有无堵塞和折弯处;(6)加强操作工人的培训;(7)采取挡风措施减少空气对流;(g)选择合理电压。

4.3产生裂纹

主要原因为:(1)焊件或焊丝中P,S含量高，Mn含量低;(2)焊件表面清理不干净;(3)焊接参数不当;(4)焊件结构刚度过大。

防止措施为:(1)严格控制焊件及焊丝的P,S等的含量;(2)清理焊件表面;(3)选择合理的焊接参数;(4)焊前预热，焊后消氢处理。

4.4产生咬边

主要原因为:(1)焊接参数选择不当，(工大，V大，焊速太慢);(2)操作不熟练。

防止措施为:(1)选择合理的焊接参数;(2)提高操作枯能。

4.5产生烧穿

主要原因为:(1)参数不当(如工大、焊速太慢);(2)操作不当;(3)根部间隙太大。

防止措施:(1)选择合适的焊接参数;(2)尽量采用短弧焊接。

4.6未焊透

主要原因为:(1)参数不当(V小，工小，焊速太快、送丝速度不匀);(2)操作不当，如摆动不均匀等;(3)焊件坡口角度太小，钝边太大，根部间隙太小。

防止措施为:(1)选择合适的焊接参数;(2)提高操作技能;(3)保证焊件坡口质量和装配质量。

五、结论

本文通过讲述二氧化碳保护焊技术的原理，并对二氧化碳气体保护的主要参数焊接电流、焊接电压、焊接速度、干伸长度、焊丝、气体和极性作了说明，并分析了二氧化碳保护焊的优缺点，针对日常存在的缺陷提出了相应的解决措施。

参考文献

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