焊接方法与操作技术

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1、焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院项目四目四二氧化碳气体保二氧化碳气体保护电弧弧焊教学目教学目标：1. 了解二氧化碳气体保了解二氧化碳气体保护焊的基本原理、工的基本原理、工艺特点特点及及应用范用范围；能合理；能合理选用用焊丝和控制冶金和控制冶金过程；程；能合理制定能合理制定焊接工接工艺；2. 掌握典型掌握典型焊接接接接头半自半自动二氧化碳气体保二氧化碳气体保护电弧弧焊操作技操作技术；3. 了解二氧化碳气体保了解二氧化碳气体保护电弧弧焊的新技的新技术。焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院早在20世纪30年代就有人提出用CO2及水蒸气作为保护气体，但试验结果发现焊缝金属严重氧化，气孔

2、很多，焊接质量得不到保证。因此氩气、氦气等惰性气体保护焊首先应用于焊接生产，解决了当时航空工业中有色金属的焊接问题，气体保护焊的优越性也逐步被人们认识和重视。但是氩气、氦气为稀有气体，价格较贵，应用上受到一定的限制。为此，到20世纪50年代。人们又重新研究CO2气体保护焊，并逐步应用焊接生产。焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院 CO2 CO2气体保气体保护电护电弧弧焊焊是利用是利用CO2CO2作作为为保保护护气体气体的熔化极的熔化极电电弧弧焊焊方法。方法。这这种方法以种方法以CO2CO2气体作气体作为为保保护护介介质质，使，使电电弧及熔池与周弧及熔池与周围围空气隔离，防止空气隔离，防止

3、空气中氧、氮、空气中氧、氮、氢对氢对熔滴和熔池金属的有害作用，熔滴和熔池金属的有害作用，从而从而获获得得优优良的机械保良的机械保护护性能。生性能。生产产中一般是利中一般是利用用专专用的用的焊枪焊枪，形成足，形成足够够的的CO2CO2气体保气体保护层护层，依，依靠靠焊丝焊丝与与焊焊件之件之间间的的电电弧弧热热，进进行自行自动动或自半或自半动动熔化极气体保熔化极气体保护焊护焊接。接。2焊的特点及应用1.1 CO2焊的基本原理焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院CO2焊的原理示意图1. 焊丝盘2. 送丝滚轮3. 焊丝4. 导电嘴5. 保护气体喷嘴6. 保护气体7. 熔池8. 焊缝金属9. 母材

4、10.电弧 2焊的特点及应用焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院 CO2是一种无色无味的气体，在0气压时，它的密度为，是空气的倍。因而CO2良好的保护作用，还能有效地防止空气中N2对熔滴及熔池金属的有害作用，这一点是很可贵的，因为金属一旦被氮化，便难以使之脱氮。1.2 CO2气体的性质焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院 CO2常温下很稳定，但在高温下（5000K）左右几乎能全部分解，具有强烈的氧化性，因而是一种氧化性气体。虽然它有强烈的氧化作用，但氧化了的熔化金属可比较容易地脱氧；另一方面较强的氧化性能够抑制焊缝中氢的存在，防止产生氢气孔和裂纹； CO2气体价格低廉，供应充足。1

5、.2 CO2气体的性质焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院 CO2焊按使用焊丝直径的不同，可分为细丝CO2焊（焊丝直径小于）和粗丝CO2焊（焊丝直径大于）。按操作的方式分类，又可分为半自动CO2焊和自动CO2焊。1.3 CO2焊的分类：焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院焊接生产率高。由于焊接电流密度较大，电弧热量利用率较高，以及焊后不需清渣，因此提高了生产率。CO2焊的生产率比普通的焊条电弧焊高2-4倍。焊接成本低。CO2气体来源广，价格便宜，而且电能消耗少，故使焊接成本降低。通常CO2焊的成本只有焊条电弧焊的4050。1.4 CO2焊的特点1.4.1 优点焊接方法与操作技术包包

6、头职业技技术学院学院焊接变形小。由于电弧加热集中，焊件受热面积小，同时CO2气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。焊接质量较高。对铁锈敏感性小，焊缝含氢量少，抗裂性能好。适用范围广。可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。操作简便。焊后不需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接。1.4.1 优点焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院1) 飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差。金属飞溅是CO2焊中较为突出的问题，这是主要缺点。2）很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂。3）抗风能力差，给室外作业带来一定困难。4）不能焊接容易氧化的有色金属。1

7、.4.2 缺点焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院1. CO2焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属。2. 对于不锈钢，由于焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能。所以只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件。3. CO2焊还可用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等方面。目前CO2焊已在汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械等部门得到了广泛的应用。1.3 CO2焊的应用焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院2. CO2焊接工艺焊焊接接工工艺艺包包括括哪哪几几方方面面？焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院2.1 焊接材料的选用因CO2是一种氧化性气体，在电弧

8、高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有Si、Mn等脱氧元素的焊丝。CO2焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种:焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院焊丝型号焊丝型号特征及适用范围特征及适用范围H08Mn2SiA冲击值高，送丝均匀，导电好。冲击值高，送丝均匀，导电好。H04Mn2SiTiA脱氧、脱氮、抗气孔能力强，适用于脱氧、脱氮、抗气孔能力强，适用于200A以上电流。以上电流。H

9、04Mn2SiAlTiA脱氧脱氧脱氮脱氮抗气孔能力更强抗气孔能力更强,适用于填充和适用于填充和CO2-O2混合气体保护焊。混合气体保护焊。H08MnSiAMAG 焊焊实芯焊丝的型号、特征及适用范围实芯焊丝的型号、特征及适用范围常用的实芯焊丝型号常用的实芯焊丝型号 ： H 0 8 M n 2 S i A H：焊接用钢焊接用钢, 08：含碳量：含碳量0.08 % , M n 2: 2 %的氧化锰的氧化锰, S i: 1 %的氧化硅的氧化硅, A: 含硫、磷量小于含硫、磷量小于0.03 % , 无无A则则0.04 % 。为了提高导电性能及防止焊丝表面生锈，一般在焊丝表面采用镀铜工艺，要求为了提高导电

10、性能及防止焊丝表面生锈，一般在焊丝表面采用镀铜工艺，要求镀层均匀，附着力强，总含铜量不得大于镀层均匀，附着力强，总含铜量不得大于0.35 % 2.1.1 实芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院焊丝直径（焊丝直径（mm）电流范围（电流范围（A）适用板厚（适用板厚（mm）0.640 1000.6 1.60.850 1500.8 2.30.970 2001.0 3.21.090 2501.2 61.2120 3502.0 101.6 300 6.0 不同焊丝直径使用电流范围2.1.1 实芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院使用焊丝的注意事项:外观检查：焊丝平排密绕,直径均匀,

11、表面光亮,焊丝盘无破损。性能检查：化学成分不合格,严重影响焊接质量,必须采用优质焊丝。焊接电流：必须在焊丝许用电流范围之内。电流过大将引起溶池翻腾和焊缝成形恶化。电流过小能量集中性变差，引弧困难，飞溅变大，溶深浅，焊缝成形不好。丝径选用：在焊丝直径允许电流范围内，尽可能选用细焊丝，以提高焊丝溶化速度、提高引弧成功率，减少飞溅，增加溶深，改善焊缝成形，提高焊接质量。2.1.1 实芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院焊丝直径焊丝直径(mm)电流范围电流范围(A)熔化速度熔化速度(g/min)0.850-15010-500.970-20010-601.090-25010-801.2120

12、-35020-1201.6140-50040-160焊丝熔化速度和焊接电流的关系2.1.1 实芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院药芯焊丝：使用使用药药芯芯焊丝焊焊丝焊接接时时，通常用，通常用COCO2 2或或COCO2 2+A+A r r气体作气体作为为保保护护气体，与气体，与实实芯芯焊丝焊丝的区的区别别主要在于主要在于焊丝焊丝内部装有内部装有焊剂焊剂混合物。混合物。焊焊接接时时在在电电弧弧热热作用下熔化状作用下熔化状态态的的焊剂焊剂材料、材料、焊丝焊丝金属、母材金属、母材金属和保金属和保护护气体相互之气体相互之间发间发生冶金作用，同生冶金作用，同时时形成一形成一层较层较薄的薄的

13、液液态态溶渣包覆溶滴并覆盖溶池，溶渣包覆溶滴并覆盖溶池，对对溶化金属形成又一溶化金属形成又一层层保保护护，实质实质上上这这种种焊焊接方法是一种气渣接方法是一种气渣联联合保合保护护的方法，它的方法，它综综合了手合了手工工电电弧弧焊焊和和COCO2 2气体保气体保护焊护焊的的优优点点。2.1.1 药芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院药芯焊丝的特点2.1.1 药芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院 药芯焊丝是由药芯焊丝是由08A冷轧薄钢带光亮退火后经轧机纵向折迭加粉拉拔而冷轧薄钢带光亮退火后经轧机纵向折迭加粉拉拔而成，其横截面有成，其横截面有“O”形、形、“T ”形、梅花形

14、等多种形状。示意图如下：形、梅花形等多种形状。示意图如下：“O”形梅花形“T”形 药芯焊丝的焊剂成分和焊条的药皮类似，含有稳弧剂、脱氧剂、造药芯焊丝的焊剂成分和焊条的药皮类似，含有稳弧剂、脱氧剂、造渣剂、和铁合金等，起着造渣保护溶池，掺合金，稳弧等作用。渣剂、和铁合金等，起着造渣保护溶池，掺合金，稳弧等作用。 药芯焊丝按焊剂成分可分为二氧化钛型和碱性型两种。直径有药芯焊丝按焊剂成分可分为二氧化钛型和碱性型两种。直径有1.2, 1.6, 2.0, 2.4, 3.2 mm。主要用于低碳钢和低合金钢的焊接。主要用于低碳钢和低合金钢的焊接。 药芯焊丝因钢性较差，丝体较软，所以对送丝机构要求严格，既要药

15、芯焊丝因钢性较差，丝体较软，所以对送丝机构要求严格，既要降低送丝压力，又要保证匀速送丝。降低送丝压力，又要保证匀速送丝。 药芯焊丝的结构及使用中的注意事项：2.1.1 药芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院表1. CO2电弧焊焊接工艺参数焊丝牌号根据被焊材料的力学性能和化学成分选择相应牌 号的焊丝常用焊丝：H08Mn2SiA； H04Mn2SiTiA 规格（丝径）根据焊件厚度、焊缝空间位置及生产率要求选择短路过渡：0.61.6mm；适于薄板、全位置焊接滴状过渡：1.6mm；适于中厚板及厚板。干伸长一般为10 ；约在：1020mm范围内。干伸长过大，电弧不稳，飞溅较大，熔深浅，气孔增

16、多干伸长过小，飞溅物易堵塞喷嘴；直径越小或材料的电阻率越大，干伸长影响越大。2.1.1 药芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院焊接电流作 用决定焊缝的熔深、生产效率的主要因素。选择原则根据板厚、焊丝直径、施焊位置、熔滴过渡形式选择；短路过渡：50230A；滴状过渡：300750A。电弧电压作 用决定焊缝宽度的主要因素，能否实现短路过渡的关键参数；选择原则根据焊丝直径、焊接电流协调匹配焊接电压；2.1.1 药芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院焊接速度作 用决定热输入量的主要参数之一；从而影响焊缝成型、接头的力学性能及气孔等缺陷的产生；选择原则一般为1540 m/h（半）

17、；4060 m/h（自）；焊接速度过大，易引起焊缝两侧咬边，产生气孔；焊接速度过小，易引起焊瘤，烧穿，焊缝组织变粗。2.1.1 药芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院保护气体纯 度CO2 气体的纯度不低于99.5%；流 量一般短路过渡为：1015L/min；滴状过渡：2550L/min。如果焊接电流较大，焊接速度较快，焊丝干伸长过长或在室外作业，气体流量应适当加大。电源极性直 流电 源一般采用直流反极性；堆焊及铸铁补焊时采用正极性。焊接回路电感（短路过渡）作 用调节短路电流上升速度（ di /dt ）；调节电弧燃烧时间；选 择原 则细焊丝，熔滴过渡周期短，di /dt较大，电感值较

18、小；电感值越小，电弧燃烧时间越短，熔深小。一般焊接回路内的电感在00.2mH范围内调节。2.1.1 药芯焊丝焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院坡口形状：细焊丝短路过渡的CO2焊一般开I形坡口；粗焊丝细滴过渡可以开较小的坡口。开坡口的目的：主要为了熔透，同时要考虑到焊缝成形的形状及熔合比。坡口角度过小易形成指状熔深，在焊缝中心可能产生裂纹。尤其在焊接厚板时，由于拘束应力大，这种倾向很强，必须十分注意。2焊的焊接技术 焊前准备焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院表2. CO2焊推荐坡口形状坡口形状板厚/mm 有无垫板 坡口角度 根部间隙 钝边高度 I形 12无02有03单边V形60无

19、45600205有25504703Y形60无45600205有35600603K形100无45600205X形 100无45600205 焊前准备焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院坡口加工方法坡口加工方法加工坡口的方法主要有机械加工、气加工坡口的方法主要有机械加工、气割和碳弧气刨等。割和碳弧气刨等。 COCO2 2焊时对焊时对坡口加工精度的要求比坡口加工精度的要求比焊焊条条电电弧弧焊时焊时更高。坡口加工精度更高。坡口加工精度对焊对焊接接质质量影响很大。坡口量影响很大。坡口尺寸偏差能造成未尺寸偏差能造成未焊焊透和未填透和未填满满等缺陷。等缺陷。焊前清理焊缝焊缝附近有附近有污污物物时时，会

20、，会严严重影响重影响焊焊接接质质量。量。焊焊前前应应将坡口周将坡口周围围10 20mm10 20mm范范围围内的油内的油污污、油漆、油漆、铁锈铁锈、氧化皮及其他氧化皮及其他污污物清除干物清除干净净。为为了去除氧化皮、水分和油了去除氧化皮、水分和油类类，目前工厂常用的方法是用氧乙炔火焰烘烤。，目前工厂常用的方法是用氧乙炔火焰烘烤。 焊前准备焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院定位定位焊焊为了保证坡口尺寸，防止变形及焊道不规整。通常CO2焊与焊条电弧焊相比要求更坚固的定位焊缝。定位焊缝易生成气孔和夹渣，认真焊接。焊接薄板时定位焊缝应该细而短，长度为3 l0mm，间距为3050mm 。焊接中厚

21、板时定位焊缝长度为1550mm，间距达100150mm。若为熔透焊缝时，点固处难以实现反面成形，应从反面进行点固。 焊前准备焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院(a)蹲位平焊（b）坐位平焊（c）立位平焊（d）站位立焊 （e）站位仰焊正确持枪姿势 焊前准备焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院引弧：引弧： 半自半自动动COCO2 2焊时焊时，通常采用，通常采用“短路引弧短路引弧”法。法。引弧后引弧后焊焊工工应应迅速迅速调调整整焊枪焊枪位置、位置、焊枪焊枪角度，注意角度，注意保持保持焊枪焊枪到到焊焊件的距离。件的距离。3.2 操作技术3.2.1 引弧与收弧焊接方法与操作技术包包头职业技技

22、术学院学院左焊法操作优点：1. 易观察焊接方向。2. 电弧不直接作用于母材上，熔深较浅，焊道平而宽。3. 抗风能力强，保护效果好。3.2.1 引弧与收弧收弧：焊道收尾处往往出现凹陷，它被称为弧坑。CO2焊比一般焊条电弧焊用的焊接电流大，所以弧坑也大。弧坑处易产生火口裂纹及缩孔等缺陷。为此，应设法减小弧坑尺寸。焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院目前主要应用的方法如下：1)采用带有电流衰减装置的焊机时，填充弧坑电流一般只为焊接电流的5060，易填满弧坑。2)没有电流衰减装置时，在熔池未凝固之时，应在反复断弧、引弧几次，直至弧坑填满。3)使用工艺板，把弧坑引到工艺板上，焊完之后去掉它。 3.

23、2.1 引弧与收弧 收弧时不能抬高喷嘴，即使弧坑已填满，电弧已熄灭，也要让焊枪在弧坑处停留几秒钟后才能移开。若收弧时抬高焊枪，则容易因保护不良引起缺陷。焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院单面焊双面成形技术从正面焊接，同时获得背面成形的焊道称为单面焊双面成形，常用于焊接薄板及厚板的打底焊道。1) 悬空焊接无垫板的单面焊双面成形焊接时对焊工的技术水平要求较高，对坡口精度、装配质量和焊接参数也提出了严格要求。坡口间隙对单面焊双面成形的影响很大。坡口间隙小时，焊丝应对准熔池的前部，增大穿透能力，使焊缝焊透；坡口间隙大时，为防止烧穿，焊丝应指向熔池中心，并进行适当摆动。3.2.2 平焊的焊接技术

24、焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院 坡口坡口间隙隙为时，一般采用直，一般采用直线式式焊接或小幅接或小幅(锯齿形形)摆动。 坡口坡口间隙隙为2. 0mm时，采用月牙形的小幅，采用月牙形的小幅摆动，在，在焊缝中心稍快些移中心稍快些移动，而在两，而在两侧作片刻停留作片刻停留秒秒)。 坡口坡口间隙更大隙更大时，摆动方式方式应在横向在横向摆动的基的基础上增加前上增加前后后摆动，这样可避免可避免电弧直接弧直接对准准间隙，防止隙，防止烧穿。穿。3.2.2 平焊的焊接技术焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院不同板厚推荐的根部间隙值板厚根部间隙板厚根部间隙0.80.24.51.61.60.56.0

25、1.82.31.010.02.03.21.63.2.2 平焊的焊接技术焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院2）加垫板的焊接。加垫板的单面焊双面成形比悬空焊接容易控制，而且对焊接参数的要求也不十分严格。垫板材料通常为纯铜板。为防止铜垫板与焊件焊到一起，最好采用水冷铜垫板。 铜垫板板3.2.2 平焊的焊接技术焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院加垫板焊接的典型焊接参数典型单面焊双面成形的焊接参数3.2.2 平焊的焊接技术焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院操作要点操作要点薄板对接焊一般都采用短路过渡，中厚板大都采用细滴过渡。坡口形状可采用I形、Y形、单边V形、U形和X形等。通常CO2焊时的钝边较大而坡口角度较小。在坡口内焊接时，如果坡口角度较小，熔化金属容易流到电弧前面去，而引起未焊透，所以在焊接根部焊道时，应该采用右焊法和直线式移动。当坡口角度较大时，应采用左焊法和小幅摆动焊接根部焊道。3.2.2 平焊的焊接技术焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院平焊对接焊缝的典型焊接参数 3.2.2 平焊的焊接技术焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院CO2点焊的接头形式： 4. CO2焊的其他方法焊接方法与操作技术包包头职业技技术学院学院图: CO2气电立焊4. CO2焊的其他方法