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1、Ar/CO2不同气体药芯焊丝保护焊接工艺研究摘要：本文对Ar气和CO2气药芯焊丝熔化极保护焊的焊接工艺进行了对比研究，在合理的焊接规范工艺参数下；比较了这两种不同保护气体的熔滴过渡形式，有无飞溅，焊缝成形，熔池形状和力学性能；针对这些现象上的不同，从焊接规范参数、电弧力和焊接时的氧化还原等方面给出了解释。基于焊接工艺的角度，提出了采用Ar+CO2混合保护气体焊接的建议。 关键词：CO2气；Ar气；熔化极保护焊；熔滴过渡 毕业设计说明书（论文）中文摘要Title Technology Research of Different Gas Ar/CO2 Flux-cored Wire Protect
2、ion Welding AbstractIn this paper, the Ar gas and CO2 gas flux-cored wire melting of welding welding technology extremely protection makes a comparative study, in the rational welding standard process parameters. Comparison of these two kinds of different protection gas of melting drops of transitio
3、n form, have without splash, weld pool, pool shape and mechanical properties; According to the phenomenon of the different from standard parameters, welding and welding arc force when oxidation and reduction of the explanation is given, etc. Based on the point of view of welding technology, and put
4、forth the Ar + CO2 mixed gas welding advice protection. Keywords : CO2; Ar ; Melting extremely protection welding ; Melt drops of transition 毕业设计说明书（论文）外文摘要目录前言1第一章 绪论21.1 CO2气熔化极保护焊21.1.1 CO2气熔化极保护焊原理21.1.2 CO2气熔化极保护焊特点21.1.3 CO2气熔化极保护焊的冶金特性31.1.4 焊接规范参数的选择41.1.5 熔滴过渡61.1.6 电弧力81.1.7 飞溅产生的原因111.1.8
5、 减少飞溅的方法111.1.9 CO2焊的应用131.2 Ar气熔化极保护焊131.2.1 Ar气熔化极保护焊原理131.2.2 Ar气熔化极保护焊特点131.2.3 Ar气熔化极保护焊的焊接技术141.2.4熔滴过渡151.2.5 Ar气熔化极保护焊的应用171.3 本课题研究的内容及目的171.3.1 本课题研究的内容171.3.2 本课题研究目的18第二章 焊接材料与设备192.1 试样准备192.1.1 材料192.1.2 气体202.2 焊接设备的选择202.3 方法21第三章 CO2气熔化极保护焊223.1 焊接实际223.2 焊接参数223.3 焊缝成形223.4 熔滴过渡243
6、.5 熔池形状243.6 力学性能24第四章 Ar气熔化极保护焊274.1 焊接实际274.2 焊接参数274.3 焊缝成形274.3 熔滴过渡294.4 熔池形状294.5 力学性能29第五章 Ar气和CO2气熔化极保护焊工艺对比315.1 熔池形状的影响因素315.1.1 焊接规范参数315.1.2 深宽比325.1.3 熔滴过渡形式355.2 飞溅对比365.2.1 CO2电弧焊产生飞溅的原因及危害365.2.2 减少飞溅的方法365.3 力学性能对比375.3.1 硬度37第六章 结论38参考文献39致谢41III前言随着焊接科学与焊接技术的不断发展，焊接新方法和焊接新技术不断地涌现出
7、来，如激光焊、搅拌摩擦焊等等。而这些最新的焊接方法由于不成熟或设备成本过高等诸多因素，并未得到广泛的应用。相反，传统的焊条电弧焊虽然具有设备简单，操作灵活等一系列优点，但是由于其生产效率低、劳动强度大，对操作人员要求高的因素限制了本身的使用。在此情况下，CO2气体保护焊和氩弧焊的应用几乎占据了主流。好的焊接保护气应当具有低的电离势，即气体电离所需的电压。低的电离电压可以使气体容易电离，从而容易起弧，并同时保持电弧的稳定。好的焊接保护气还可以保护焊接熔池和熔滴不受大气侵蚀，保护气体对于影响焊接质量的其他气体起到了排斥作用，因此保护气体大多由惰性气体组成。纯CO2是一种比空气重的气体。它有高的导热
8、性，产生的电弧较宽，焊缝也较宽。CO2有较强的氧化性，它焊接时产生的飞溅较大，而且焊接质量也不是很理想。Ar气也是一种比空气重的气体。它用于焊接可以有效地保护熔滴和焊接熔池，提高焊接表面的光滑度，飞溅较少，但Ar气所产生的电离弧较窄，而且电弧不稳定。因此，这两种气体在单独用于焊接低碳钢时，都有各自不同的优缺点。CO2气体保护焊在焊接时所产生的大量飞溅，一直困扰着焊接业的进一步发展。而Ar+CO2混合气体保护焊的出现解决了这一难题，Ar+CO2混合气体保护焊相对于纯CO2气体保护焊来说，进一步提高了焊接效率和焊接质量，同时减少了大量的飞溅，而且更重要的是它也大大降低了焊接成本。Ar+CO2混合气
9、体保护焊的焊接表现优于CO2气体保护焊，它应是焊接低碳钢的一种比较理想的保护气体。但鉴于学校实验条件的限制，将混合气体焊接工艺的对比研究放到两个极端，改为研究纯CO2气体保护焊与纯Ar气体保护焊在焊接工艺，焊缝成形以及力学性能等方面的异同，并由这两个极端的对比得出混合气体保护与纯CO2气体保护焊在工艺，焊缝成形及力学性能等的差异。并对CO2气体保护焊的飞溅的原因进行解释，提出减少焊接飞溅的有效措施。第一章 绪论 1.1 CO2气熔化极保护焊 1.1.1 CO2气熔化极保护焊原理1利用CO2气体在焊丝熔化极电弧焊中对电弧及熔化区母材进行保护的焊接方法称作“CO2气体保护电弧焊”，简称“CO2焊”
10、。CO2焊有如下两点特征：第一个特征是，采用卷在焊丝盘上、与母材相近材质的金属焊丝作为电极。焊丝即是电弧的一极，同时焊丝熔化后作为焊接金属的一部分与母材熔化金属共同形成焊缝，起到填充材料的作用，如图1.1所示。第二个特征是，为防止外界空气混 图1.1 CO2电弧焊方法入到电弧、熔池所组成的焊接区，采用了CO2气体进行保护。气体是从喷嘴中流出，并且能够完全覆盖电弧及熔池。1.1.2 CO2气熔化极保护焊特点与气体电弧焊方法相比，CO2焊有以下特点： (1)生产效率高,节省电能。CO2气体保护焊的电流密度大,可达100300 A/mm2,因此电弧热量集中,焊丝的熔化效率高,母材的熔透厚度大,焊接速
11、度快,同时焊后不需要清渣,所以能够显著提高效率,节省电能。 (2)焊接成本低。由于CO2气体和焊丝的价格低廉,对于焊前的生产准备要求不高,焊后清理和校正工时少,所以成本低。 (3)焊接变形小。由于电弧热量集中、线能量低和CO2气体具有较强的冷却作用, 使焊件受热面积小。特别是焊接薄板时,变形很小。 (4)对油、锈产生气孔的敏感性较低。 (5)焊缝中含氢量少,所以提高了焊接低合金高强钢抗冷裂纹的能力。 (6)熔滴采用短路过渡时可用于立焊、仰焊和全位置焊接。(7) 电弧可见性好,有利于观察,焊丝能准确对准焊接线,尤其是在半自动焊时可以较容易地实现短焊缝和曲线焊缝的焊接工作。 (8)操作简单,容易掌
12、握。CO2气体在电弧高温下分解出氧，形成很强的氧化性气氛，使该方法表现出如下缺点和不足： (1)与手弧焊相比设备较复杂,易出现故障,要求具有较高的维护设备的技术能力。 (2)抗风能力差,给室外焊接作业带来一定困难。 (3)弧光较强,必须注意劳动保护。 (4)与手弧焊和埋弧焊相比,焊缝成形不够美观,焊接飞溅较大。 CO2焊在较细直径的焊丝中流过较大的电流，焊丝熔化速度非常快，为了保持电弧长度处于一定值，焊丝必须是连续快速向焊接区送进。由此原因，手工送丝实际上是不可能的，必须利用电机等驱动装置进行自动送丝。这也就把CO2电弧焊的操作方式限定在半自动焊和自动焊两项上。通过对焊接条件的合理选择，以及随
13、着焊接电压特性的不断改进，现在CO2焊已经成为钢铁材料焊接中不可缺少的一种重要焊接方法。 1.1.3 CO2气熔化极保护焊的冶金特性 1. 合金元素的氧化与脱氧2 （1）合金元素的氧化：CO2气体是氧化性气体，在电弧高温作用下会分解：CO2 = CO12 O2 （2）氧化反应的结果：氧化反应会使Fe、Si、Mn和C等合金元素烧损，在CO2电弧焊中，Ni、Cr、Mo过渡系数最高，烧损最少。、（3）CO2电弧焊的脱氧在CO2电弧中，熔入液态金属中的FeO是引起气孔、飞溅的主要因素，同时FeO残留在焊缝金属中将使焊缝金属的含氧量增加而降低力学性能7。 2. CO2气体保护焊的气孔13 由于熔池表面没
14、有熔渣覆盖，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固较快。如果焊接材料和焊接工艺参数选择不当，可能会出现CO气孔、氮气孔和氢气孔。 1.1.4 焊接规范参数的选择 一、焊接电流的选择 1在保证母材焊透又不致烧穿的原则下，应根据母材厚度，接头形式焊接位置及焊丝直径正确选用焊接电流。2焊接电流是确定熔深的主要因素。随着电流的增加，熔深和熔敷度都要增加，熔宽也略有增加。3送丝速度越快，焊接电流越大，基本上是正比关系。4焊接电流过大时，会造成熔池过大，焊缝成形恶化。5各种直径的焊丝常用的焊接电流范围见表1-1。 表1-1 焊接电流选择焊丝直径(mm)0.60.811.21.6焊接电流（A）4990501207018090350150500 二、 焊接电压的选择 为获得良好的工艺性能，应选择最佳的电弧电压，该值是一个很窄的电压区间，一般仅为12V左右。最佳的电弧电压与电流的大小，位置等因素有关。可参见表1-2。表1-2 不同焊接时电弧电压的选择焊接电流电弧电压（V）（A）平焊立焊 仰焊75120182218221301702026182418021022
