CO2气体保护焊

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1、二氧化碳气体保护焊简介二氧化碳气体保护电弧焊（简称C02焊）是以二氧化碳气为保护气 体进行焊接的方法。（有时采用C02+Ar的混合气体）。在应用方面 操作简单，适合自动焊和全方位焊接。在焊接时不能有风，适合室内 作业由于它成本低，二氧化碳气体易生产，广泛应用于各大小企业。 由于二氧化碳气体的0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，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。但如 采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅 降低到最小的程度。由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊 缝成形良好，

2、加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量 焊接接头。因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方 法之一。目录前 言 错误！未定义书签。第 1 章 气孔 错误！未定义书签1.1 节气孔的特点 错误！未定义书签1.2 节气孔的危害 错误！未定义书签1.3 节气体的形成及分析1.4 节产生气孔的影响因素及其防治措施第2章焊接飞溅 错误！未定义书签2.1 节焊接飞溅的特点及危害 错误！未定义书签2.2节co2气保焊产生飞溅的原因错误！未定义书签。第三章气体保护焊的特点3.1气体保护焊特点3.2 CO气体保护焊工艺及设备第四章 CO2 气体保护焊的工艺 参数4.1 C02气体保护焊的工艺

3、参数结 论 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签as11UT前言二氧化碳气体保护焊（以下简称C0 2气保焊）是2 0世纪5 0年代初期发展起 来的一种高效率、低成本的焊接技术，它以C02作为保护气体（有时采用C02 + Ar的混合气体）进行焊接，具有适用范围广、抗腐蚀能力强、便于监控，且适用于 大电流焊接等特点。采用该技术大大提高了焊接质量和生产效率（比手工焊高3一6 倍），降低了成本和劳动强度，改善了劳动条件，取得了显著效果，为生产施工发挥 了巨大作用。因此C0 2气保焊在推广应用中，创造了良好的经济效益和社会效益。 尽管C0 2气保焊优点确实很多，但其焊接过程存在的飞溅大、易产生气

4、孔等缺点， 正因为这些缺点限制了C02气保焊的进一步推广应用。其原因主要是因为，在C0 2气保焊操作过程中由于采用焊接工艺措施不当，加 之焊工操作水平所限，导致焊缝中出现气孔缺陷的几率较大，使X射线探伤一次合格 率明显下降，严重影响了焊缝的质量。以至于有些操作者遇到气孔缺陷和过多的飞溅 时束手无策；有些单位甚至想放弃采用C02气保焊方法，成为直接影响C02气保 焊方法的推广应用。第 1 章 气孔1.1 节 气孔的特点气孔是焊接时熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝金属中所形成的空穴，是C0 2气保焊时常见的也是主要的一种焊接缺陷。其形状有球形、椭 圆形、旋风形和蠕虫形等。在焊缝内部的称内部

5、气孔，露在焊缝表面的称外部气 孔。气孔的大小不等，有时是单个存在，有时是密集在一起或是沿焊缝连续分布。 常见的有氢气孔、氮气孔、一氧化碳气孔等。1. 2气孔的危害气孔是体积性缺陷，对焊缝的性能影响很大。其危害主要是会降低焊缝 致密性，减少焊缝的有效工作截面积，致使焊接接头的承载能力下降。因为 这些缺陷占据了焊缝金属一定的体积，使焊缝的有效工作截面积减小，因而 也就相应降低了焊缝的力学性能，使焊缝的塑性，特别是弯曲性能和冲击韧 度降低得更多。如果气孔穿透焊缝表面，特别是穿透接触介质的焊缝表面， 介质积存在孔穴内，当介质有腐蚀性时，将形成集中腐蚀，孔穴逐渐变深、 变大，以至腐蚀穿孔而泄漏。从而破坏

6、了焊缝的致密性，严重时会由此而引 起整个金属结构的破坏。所以防止焊缝中产生气孔、保证焊缝的焊接质量， 是非常值得注意的问题1. 3气孔的形成及分析焊接过程中，熔池的周围充满着成分复杂的各种气体，这些气体主要来自周围的 空气、焊件上的杂质、以及焊接过程中冶金反应所产生的气体等。所有这些气体都不 断地与金属熔池发生作用。一些气体通过化学反应或溶解等形式进入熔池，使熔池的 液体金属吸收了相当多的气体。如果这些气体排出较快，熔池结晶较慢，就不会形成 气孔。但是如果气体的产生正处在熔池的结晶过程中，而结晶过程进行较快时，气体 来不及排出熔池，就会残留在焊缝中形成气孔C0 2气保焊的气孔一般有3种，即 C

7、O气孔、H2孔和N2孔。对于C02气保焊来说，由于焊接区受到C02气体的 有效保护，产生N2孔的可能性较小(N2主要来自周围的空气)。又因C02气体 是氧化性保护气体，它可以与氢发生如下反应：CO2+H2=CO + H2O(1) CO2+H + =CO + OH(2)由式1、2可知，由于C02气体的氧化性，增加 了焊接区域氧的分压，使自由状态的氢被氧化而生成不溶于金属的水蒸汽和羟基，从 而减弱了H2的有害作用。所以C02气保焊产生H2孔的倾向也较小，它对铁锈、 油污和水份不那么敏感，具有较强的抗锈、抗潮能力C0气孔的产生主要是因为焊 接时熔池中溶入了 FeO,FeO和C发生了如下反应：FeO

8、+ C = F e+CO(3)式3的反应条件是必须有充足的FeO才可能发生。对于C02气 保焊方法来说FeO的来源主要有3个，一是在焊接过程中熔池保护不好，空气中0 2对Fe的氧化：Fe+l/2O2=FeO( 4)二是 C02 对Fe的直 接氧化：CO2+Fe = FeO+CO(5 )三是H20气对Fe的氧化： H20气+Fe = FeO+H2(6 )当然，C02保护气自行分解产生的 CO (见式7)也是不可忽视的。由此可见，C0气孔是C02气保焊中最常见的气 孔1. 4产生气孔的影响因素及其防止措施产生气孔的因素很多，既有熔池冶金因素，又有焊接工艺因素，在某些条件下还 受环境介质的影响。任何

9、一个环节的疏忽都将导致气孔的产生。尽管不同气孔产生的 条件有差异，但正确选用焊接工艺、采取有效防止气孔产生的措施、提高焊工操作技 能则是防止气孔产生的基本途径第 2 章 焊接飞溅2. 1焊接飞溅的特点与危害焊接飞溅的特点主要表现为：高温铁溶液以点滴状、线段壮的形式向外飞溅而出。 焊接飞溅的危害主要表现为：可能会烧（烫）伤焊工的皮肤；可能会引起火灾；飞溅 物落到焊缝周围母材的表面，使其表面质量下降；焊后若不及时清理，会吸收空气中 的水分、附着尘土等，加快金属腐蚀；会带走部分金属和能量，造成金属材料和能源 的资源浪费；焊后清理工作量加大2.2CO2气保焊产生飞溅的原因C0 2气保焊采用短路过渡时，

10、飞溅总是发生在短路小桥破断的瞬时。飞溅的大小决定于焊接条件，它常常在很大范围内改变。一般认为飞溅是由于短路小桥电爆 炸的结果。当熔滴与熔池接触时，熔滴成为焊丝与熔池的连接桥梁，所以称为液体小 桥，并通过该小桥使电路短路。短路之后电流逐渐增加，小桥处的液体金属在电磁收 缩力的作用下急剧收缩，形成很细的缩颈。随着电流的增加和缩颈的减小，小桥处的 电流密度很快增加，对小桥急剧加热，造成过剩能量的积聚，最后导致小桥发生气化 爆炸，同时引起金属飞溅。可见，要想杜绝C0 2气保焊时的飞溅是不可能的，但如 何减少飞溅又是值得去研究的问题。产生飞溅的因素除了前面分析气孔产生因素中所 提到的几点外，还有一些因素

11、的影响，请参阅下述。2.2.1保护气体的因素引起的焊接飞溅由于C02气体的氧化性，生成的CO不能及时逸出熔池，使熔池、熔滴中的 CO气体，在电弧高温作用下急剧膨胀而激烈爆炸形成飞溅。为了减少飞溅的产生， 可以采用（Ar+CO2）混合气体代替纯C02气体，如加入20一30%的氩气。 这是由于随着含氩量的增加，电弧形态和熔滴过渡特点发生了改变：燃弧时电弧的弧 根扩展，熔滴的轴向性增强。这一方面使得短路小桥出现在焊丝和熔池之间，熔滴容 易与熔池会合。另一方面，熔滴在轴向力的作用下，得到较均匀的短路过渡过程，短 路峰值电流也不太高，有利于减少飞溅率。2.2.2由极点压力引起的焊接飞溅熔滴在极点压力的作

12、用下很容易会形成飞溅C0 2焊采用直流正接时，熔滴会受到 正离子的压力（也可以说是冲击力），这一压力比反接时大得多，此时熔滴变得粗大， 飞溅就明显的会增加。因此，C0 2气保焊采用直流反接有利于减少飞溅。2. 2. 3 熔滴过度方式引起的飞溅进行短路过渡焊接时，短路电流增长速度过小，发生大颗粒 飞溅，甚至焊丝大段爆断而使电弧熄灭；短路电流增长速度过大，则产生大量小颗粒 金属飞溅。为了调节短路电流增长速度，焊接回路中须串接一定数值的电感。不过， 目前市场上的一些整流焊机都能够很好的控制这点。2.2. 4弧焊电源动特性引起 的飞溅所谓弧焊电源的动特性，是指负载状态发生突然变化时，电流响应的过渡过程

13、。 对于C02气保焊短路过渡来说，由于存在金属熔滴短路过渡，使负载状态常在燃弧 和短路之间切换。而且，从燃弧到短路以及从短路到燃弧的过渡过程对焊接飞溅存在 着重大的影响。焊机的动特性直接影响焊接的飞溅量，因为焊机的动态响应快慢影响 短路电流的增长率和峰值。如果动态响应速度太快，短路电流增长速度较快，峰值电 流也高，很容易在短路液桥形成之前就引起爆断和飞溅，这种飞溅的特点是频率较高 的小颗粒飞溅；如果动态响应速度太慢，短路电流增长速度较慢，峰值电流也低，电 流的收缩力不足以保证短路液桥的顺利过渡，短路电流继续增长，当短路电流能量积 累到较大时，短路液桥爆断并引起飞溅，这种飞溅的特点是频率较低，颗

14、粒较大。所 以，C0 2气保焊的弧焊电源应具有适当的动特性气体保护焊的特点1）采用明弧焊接，熔池 可见度好，操作方便，适宜于全 位置焊接。并且有 利于焊接过程中的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。2）电弧在保护气体的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池小，热影响区 窄，焊件焊后的变形小，抗裂性能好，尤其适合薄板焊接。3）用氩、氦等惰性气体焊接化学性质较活泼的金属和合金时，具有较好的 焊接质量。4）在室外作业时，必须设挡风装置才能施焊，电弧的光辐射较强，焊接设备比 较复杂。第三章气体保护焊的特点及其设备工艺3.1气体保护焊特点1）采用明弧焊接，熔池 可见度好，操作方便，适宜于全 位置焊接

15、。并且有 利于焊接过程中的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。2）电弧在保护气体的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池小，热影响区 窄，焊件焊后的变形小，抗裂性能好，尤其适合薄板焊接。3）用氩、氦等惰性气体焊接化学性质较活泼的金属和合金时，具有较好的 焊接质量。4）在室外作业时，必须设挡风装置才能施焊，电弧的光辐射较强，焊接设备比 较复杂。3.2 CO 2气体保护焊工艺及设备（1）焊接成本低co2气体是酿造厂和化 工厂的副产品，来源广，价格 低, 其综合成本大概是手工电弧焊的1/2。（2）生产效率高CO2气体保护焊使用较大的电流密度（200A/mm2左右），比手工电弧焊（10-20A/mm2左右）高得多，因此熔深比手弧焊 高2.2-3.8倍， 对10mm以下的钢板可以不开 坡口，对于厚板可以减少坡口加 大钝边进行焊接， 同时具有焊丝熔化快，不用清理熔渣等特点，效率可比手弧焊提高2.5-4倍。（3）焊后变形小CO2气体保护焊的电弧热量集中，加热 面积小，CO2气流 有冷却作用，因此焊件焊后变形小，特别是薄 板的焊接更为突出。（4）抗锈能力强CO2气体保护和埋弧焊相比，具有较高的抗 锈能力，所以 焊前对焊件表面的清洁工作要求不高，可以节 省生产中大