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1、1,焊接方法与设备,江苏省无锡交通高等职业技术学校,第四章 二氧化碳气体保护电弧焊,2,第四章 二氧化碳气体保护电弧焊,定义：是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。,3,第一节CO2焊的特点及应用 - CO2焊的实质,历史 提出于20世纪30年代 问题：氧化、气孔 实际应用于1935年用于钢材的焊接 氧化性气氛保护焊 缺点：氧化性 优点：便宜、低氢、防氮,4,第一节CO2焊的特点及应用 - CO2焊的实质,分类： 焊丝直径分类 细丝CO2焊（1.6mm） 粗丝CO2焊（1.6mm） 操作方式分类 半自动CO2焊 自动CO2焊,5,第一节CO2焊的特点及应用 - CO2焊的特点,优点 焊接
2、生产率高（电流大、不清渣） 焊接成本低（气体便宜、电能利用率高） 焊接变形小（受热面积小、气体冷却作用） 焊接质量好（裂纹敏感性小） 全位置焊接,不同厚度的焊缝 操作简便（不清渣、明弧、易于机械化）,6,第一节CO2焊的特点及应用 - CO2焊的特点,缺点： 飞溅严重 一般不能使用交流电，设备复杂 抗风能力差 不能焊接容易氧化的有色金属 焊缝外形比较粗糙 劳动条件差（弧光、气体）,7,第一节CO2焊的特点及应用 - CO2焊的应用,适用材料 适于低碳钢、低合金钢等黑色金属 耐磨件堆焊、铸铁补焊及电铆焊 不适用材料：不锈钢 易氧化的有色金属 适用领域： 汽车制造、机车车辆制造、化工机械、农业机械
3、、矿山机械 飞机制造,8,第二节 CO2焊设备,9,第二节 CO2焊设备,半自动CO2焊设备,10,第二节CO2焊设备,自动CO2焊设备,11,第二节CO2焊设备 - 焊接电源,12,第二节CO2焊设备 - 焊接电源,一般是直流反接 细丝-等速送丝-平特性电源 燃烧稳定、焊接参数易调节、避免回烧 粗丝-变速送丝-下降特性电源,13,第二节CO2焊设备 - 焊接电源,电源动特性 粗丝细滴过渡时电流变化比较小，对焊接电源动特性要求不高 细丝短路过渡时，焊接电流不断变化，要求外特性品质比较高 短路电流增长速度 合适的峰值电流 电弧电压恢复速度,变速送丝：3.0mm 等速送丝：2.4mm,14,第二节
4、CO2焊设备 - 送丝系统,0.8-2.0mm,2-5m,0.8mm,15m,15,第二节CO2焊设备 -送丝系统,16,第二节CO2焊设备 - 送丝系统,17,第二节CO2焊设备 - 焊枪,要求： 送气稳定、送丝均匀、导电可靠 结构简单、经久耐用、维修方便 使用性良好,18,第二节CO2焊设备 - 焊枪,半自动,自动,19,第二节CO2焊设备 - 焊枪,半自动焊枪 推丝式 鹅颈式 手枪式 拉丝式,20,第二节CO2焊设备 - 焊枪,21,第二节CO2焊设备 - 焊枪,22,第二节CO2焊设备 - 焊枪,23,第二节CO2焊设备 - 焊枪,24,第二节CO2焊设备 - 供气系统,25,第二节C
5、O2焊设备 - 供气系统,灰色气瓶 黄色字体 液态CO2,26,第二节CO2焊设备 - 供气系统,100-150w,27,第二节CO2焊设备 - 供气系统,干燥剂： 硅胶 脱水硫酸铜 无水氯化钙：吸水性好，不能重复利用 场合：含水量高的时候使用,28,第二节CO2焊设备 - 供气系统,29,第三节 CO2焊冶金特性和焊接材料,30,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 -合金元素的氧化和脱氧,CO2 O+CO 吸热反应,氧化作用 温度高氧化性强 合金元素浓度 合金元素与氧的亲和力,31,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 -合金元素的氧化和脱氧,电弧高温区,32,第三节 CO2焊的冶金特性和
6、焊接材料 -合金元素的氧化和脱氧,低温区-熔池后部,33,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 -合金元素的氧化和脱氧,氧化反应的结果 Fe、Si、Mn、C、Al、Ti、Ni烧损 反应产物： FeO熔渣及进一步与熔池中的合金元素反应 SiO2和MnO形成熔渣 CO 飞溅（温度高） 气孔（温度低）,34,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 -合金元素的氧化和脱氧,原理，利用脱氧剂使FeO还原，氧化产物作为熔渣排出，剩余的合金元素强化焊缝。 在兼顾经济性的前提下采用还原性强的元素（Al、Ti、Si、Mn）,35,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 -合金元素的氧化和脱氧,Si-Mn联合脱氧 注
7、意问题 含量适当 过低 过高 Si-焊缝热裂倾向大 Mn-冲击值下降 比例合适,36,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊气孔及防止,原因：没有熔渣覆盖并且CO2气流的冷却作用 类别： CO、N2、H2,37,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊气孔及防止,CO气孔 机理： CO来不及逸出 形态：针尖状 位置：焊缝根部或者近表面 原因：脱氧剂不足、碳含量偏高 防止：增加脱氧剂、减少碳含量、加大热输入,38,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊气孔及防止,氮气孔 机理：溶解度变化 形态：蜂窝状 位置：焊缝近表面 原因：保护气层破坏 保护气不纯 流量小 喷
8、嘴堵塞或者位置不合适 侧向风,39,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊气孔及防止,防止： 提高纯度 调好流量 检查气路 防风措施 固氮元素,40,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊气孔及防止,氢气孔 机理：离子态进入熔池，溶解度变化 形态：圆球形 位置：焊缝中 原因：油污和铁锈，气体中的水分 防止：清除油污和铁锈，排出气体中的水分,41,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊飞溅及防止,产生原因： 气体爆炸 斑点压力（气体分解收缩电弧） 小桥爆断 焊接参数,42,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊飞溅及防止,43,第三节 CO2焊的冶
9、金特性和焊接材料 - CO2焊飞溅及防止,44,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊飞溅及防止,减少飞溅的措施 正确选择焊接参数 细丝过渡的时候在气体中加入氩气 限制金属小桥爆断能量 低飞溅率焊丝,45,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊飞溅及防止,正确选择焊接参数 焊接电流与电压 焊丝伸出长度 焊枪角度,46,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊飞溅及防止,成本问题 性能问题,47,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊飞溅及防止,防止原理：设法实现短路液桥的金属过渡趋于稳定 防止方法： 回路中串接附加电感 直径细、过渡频率高-要求大电
10、流增长速度-小电感（设备简单，控制精度一般） 电流切换 电流波形控制法,48,第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料 - CO2焊飞溅及防止,超低碳焊丝 药芯焊丝 活化处理焊丝（ CS2CO3、K2CO3 ） 被动-涂层材料,49,第四节 CO2气体及焊丝,50,第三节 CO2气体及焊丝 - CO2气体,无色、无味、无毒 密度为空气的1.5倍 高温分解 状态：三态,51,第三节 CO2气体及焊丝 - CO2气体,提高CO2纯度的措施 倒置放水：倒置1-2小时，开阀门2-3次，每次放水间隔30分钟 正置放气：正置2小时，开阀门2-3分钟 使用干燥器 注意气瓶压力：存在液态CO2气瓶压力不变，当只有
11、气态CO2时，随着使用压力将持续下降，并且水分含量将提高，低于10个大气压就不能使用了。,52,第三节 CO2气体及焊丝 - 焊丝,作用：导电、合金化,53,第三节 CO2气体及焊丝 - 焊丝,要求 合适的Si、Mn含量及比例 控制C、S、P的含量 渡铜：防锈、导电,54,第三节 CO2气体及焊丝 - 焊丝,牌号：H08Mn2Si H08Mn2SiA,55,第三节 CO2气体及焊丝 - 焊丝,56,第四节 CO2焊工艺,57,第四节 CO2焊工艺,短路过渡工艺 细滴过渡工艺,58,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,特点 细丝、低电压、小电流 熔滴细小、过渡频率高 电弧稳定、飞溅小、成
12、型美观 适用于薄板、全位置焊接,59,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,焊接工艺参数的选择 焊丝直径 焊丝直径0.6-1.6mm，直径增加飞溅颗粒增大 相同电流下，焊丝越细，熔化速度越高。 如果电流过大，这要是用极大的送丝速度，从而引起熔池翻腾和焊缝成形恶化,60,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,61,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,62,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,焊接速度 速度加快-焊缝厚度、焊缝宽度、焊缝余高均减小 过快咬边 驼峰焊缝 过慢焊道变宽 漫溢,63,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,保护气流量 与焊接电流有关 200
13、A以下10-15L/min 200A以上15-25L/min 侧向风对保护效果影响显著2m/s气孔明显增加,64,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,焊丝伸出长度 一般伸出长度为焊丝直径的10倍,65,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,电感值 控制电流增长速度 调节电弧燃烧时间,66,第四节 CO2焊工艺 -短路过渡CO2工艺,电源极性 一般采用直流反极性 电弧稳定，飞溅小，焊缝成形良好 堆焊及铸铁补焊时采用正极性，以提高熔敷速度。,67,第四节 CO2焊工艺 -细滴过渡CO2工艺,特点 电弧电压高 焊接电流大 电弧穿透力强，母材熔深大 适用于中等厚度及大厚度焊件的焊接,68,第四节 CO2焊工艺 -细滴过渡CO2工艺,焊接参数选择 焊接电压 一般选择3445V范围内 焊接电流 与焊接电压相匹配，提高电流，相应提高焊接电流 焊接速度 常用焊速为4060m/h 保护气体流量 常用气流量范围为
