二保焊焊机培训教材课件.ppt
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1、1 21 1、二氧化碳气体保护焊发展动态、二氧化碳气体保护焊发展动态二氧化碳气体保护焊是二氧化碳气体保护焊是5050年代发展起来的一年代发展起来的一种新的焊接技术。半个世纪来,它已发展成为一种重种新的焊接技术。半个世纪来,它已发展成为一种重要的熔焊方法。广泛应用于汽车工业,工程机械制造要的熔焊方法。广泛应用于汽车工业,工程机械制造业,造船业,机车制造业,电梯制造业,锅炉压力容业,造船业,机车制造业,电梯制造业,锅炉压力容器制造业,各种金属结构和金属加工机械的生产。器制造业,各种金属结构和金属加工机械的生产。二氧化碳气体保护焊焊接质量好,成本低,二氧化碳气体保护焊焊接质量好,成本低,操作简便,取
2、代大部分手工电弧焊和埋弧焊,已成定操作简便,取代大部分手工电弧焊和埋弧焊,已成定局。二氧化碳气体保护焊装在机器手或机器人上很容局。二氧化碳气体保护焊装在机器手或机器人上很容易实现数控焊接,将成为二十一世纪初的主要焊接方易实现数控焊接,将成为二十一世纪初的主要焊接方法。法。目前二氧化碳气体保护焊,使用的保护气体,目前二氧化碳气体保护焊,使用的保护气体,分分CO2CO2和和CO2+ArCO2+Ar两种。使用的焊丝主要是锰硅合金焊两种。使用的焊丝主要是锰硅合金焊丝,超低碳合金焊丝及药芯焊丝。焊丝主要规格有:丝,超低碳合金焊丝及药芯焊丝。焊丝主要规格有:0.5 0.8 1.0 1.2 0.5 0.8
3、1.0 1.2 等。等。2 2、特点、特点1 1焊接成本低焊接成本低其成本只有埋弧焊和手工电弧焊的其成本只有埋弧焊和手工电弧焊的4050%4050%。2 2生产效率高生产效率高其生产率是手工电弧焊的其生产率是手工电弧焊的1414倍。倍。3 3操作简便操作简便明弧,对工件厚度不限,可进行全位置焊接而明弧,对工件厚度不限,可进行全位置焊接而且可以向下焊接。且可以向下焊接。4 4焊缝抗裂性能高焊缝抗裂性能高焊缝低氢且含氮量也较少。焊缝低氢且含氮量也较少。5 5焊后变形较小焊后变形较小角变形为千分之五,不平度只有千分之三。角变形为千分之五,不平度只有千分之三。6 6焊接飞溅小焊接飞溅小当采用超低碳合金
4、焊丝或药芯焊丝,或在当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝,或在CO2CO2中加入中加入ArAr,都可以降低焊接飞溅。,都可以降低焊接飞溅。34(一)(一)COCO2 2气体气体1 1COCO2 2气体的性质气体的性质纯纯COCO2 2气体是无色,略带有酸味的气体。密度为本气体是无色,略带有酸味的气体。密度为本1.97kg/m31.97kg/m3,比空气,比空气重。在常温下把重。在常温下把COCO2 2气体加压至气体加压至57Mpa57Mpa时变为液体。常温下液态时变为液体。常温下液态COCO2 2比比较轻。在较轻。在00,0.1Mpa0.1Mpa时,时,1kg1kg的液态的液态COCO2 2可产生可
5、产生509L509L的的COCO2 2气体。气体。2 2瓶装瓶装CO2CO2气体气体采用采用40L40L标准钢瓶,可灌入标准钢瓶,可灌入25kg25kg液态的液态的COCO2 2,约占钢瓶的,约占钢瓶的80%80%,基余,基余20%20%的空间充满了的空间充满了COCO2 2气体。在气体。在00时保饱各气压时保饱各气压为为3.63Mpa3.63Mpa;2020时保饱各气压为时保饱各气压为5.72Mpa5.72Mpa;3030时保饱各时保饱各气压为气压为7.48 Mpa7.48 Mpa,因此,因此,COCO2 2气瓶要防止烈日暴晒或靠近气瓶要防止烈日暴晒或靠近热源,以免发生爆炸。热源,以免发生爆
6、炸。3 3CO2CO2气体纯度对焊接质量的影响气体纯度对焊接质量的影响COCO2 2气体纯度对焊缝金属的致密性和塑性有很大影响。气体纯度对焊缝金属的致密性和塑性有很大影响。COCO2 2气体中的主要杂质是气体中的主要杂质是H H2 2O O和和N N2 2,其中,其中H H2 2O O的危害较大,的危害较大,易产生易产生H H气孔,甚至产生冷裂缝。焊接用气孔,甚至产生冷裂缝。焊接用COCO2 2气体纯度不气体纯度不应低于应低于99.8%99.8%(体积法),其含水量小于(体积法),其含水量小于0.005%0.005%(重量法)。(重量法)。4 4混合气体混合气体 一般混合气体是在一般混合气体是
7、在ArAr气(无色、无味、密度为气(无色、无味、密度为1.78kg/m31.78kg/m3)中加)中加入入20%20%左右的左右的CO2CO2气体制成,主要用来焊接重要的低合金钢强度钢。气体制成,主要用来焊接重要的低合金钢强度钢。(二)焊丝(二)焊丝1 1实心焊丝实心焊丝 为了防止气孔,减少飞溅和保证焊缝具有一定的力学性能,要求为了防止气孔,减少飞溅和保证焊缝具有一定的力学性能,要求焊丝中含有足够的合金元素,一般采用限制含碳量(焊丝中含有足够的合金元素,一般采用限制含碳量(0.1%0.1%以下),以下),硅锰联合脱氧。焊丝直径常用的有:硅锰联合脱氧。焊丝直径常用的有:0.8mm 1.0mm 1
8、.2mm 0.8mm 1.0mm 1.2mm 1.6mm1.6mm,焊丝直径允许偏差,焊丝直径允许偏差+0.01+0.01,-0.04-0.04。2 2药芯焊丝药芯焊丝 药芯焊丝用薄钢带卷成圆形管,其中填入一定成分的药粉,以拉药芯焊丝用薄钢带卷成圆形管,其中填入一定成分的药粉,以拉制而成的焊丝。采用药芯焊丝焊接,形成气渣联合保护,焊缝成制而成的焊丝。采用药芯焊丝焊接,形成气渣联合保护,焊缝成形好,焊接飞溅小。常用的药芯焊丝有:形好,焊接飞溅小。常用的药芯焊丝有:YJ502YJ502,YJ507YJ507,YJ507CuCrYJ507CuCr,YJ607YJ607,YJ707YJ70751 1、
9、二氧化碳气体保护焊的保护效果、二氧化碳气体保护焊的保护效果CO2CO2气体保焊是利用气体保焊是利用CO2CO2气体作为保护气体的一种电弧焊。气体作为保护气体的一种电弧焊。CO2CO2气体本身是一种活性气体,它的保护作用主要是使焊接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池金属的有害作用,区与空气隔离,防止空气中的氮气对熔池金属的有害作用,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,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。而要脱氮就很困难。CO2CO2气保焊在气保焊在CO2CO2保护下能很好地排除氮保护下能很好地
10、排除氮气。在电弧的高温作用下(气。在电弧的高温作用下(5000K5000K以上),以上),CO2CO2气体全部分解气体全部分解成成CO+ OCO+ O,可使保护气体增加一倍。同时由于分解吸热的作,可使保护气体增加一倍。同时由于分解吸热的作用,使电弧因受到冷却的作用而产生收缩,弧柱面积缩小,用,使电弧因受到冷却的作用而产生收缩,弧柱面积缩小,所以保护效果非常好。所以保护效果非常好。2 2、二氧化碳气体保护焊的冶金特点、二氧化碳气体保护焊的冶金特点CO2CO2气保焊时,合金元素的烧损,焊缝中的气孔和焊接时的气保焊时,合金元素的烧损,焊缝中的气孔和焊接时的飞溅,这三方面是飞溅,这三方面是CO2CO2
11、气保焊的主要问题,而这些问题都与气保焊的主要问题,而这些问题都与电弧气氛的氧化性有关。因为只有当电弧温度在电弧气氛的氧化性有关。因为只有当电弧温度在5000K5000K以上以上时,时,CO2CO2气体才能完全分解,但在一般的气体才能完全分解,但在一般的CO2CO2气保焊电弧气氛气保焊电弧气氛中,往往只有中,往往只有4060%4060%左右的左右的CO2CO2气体完全分解,所以在电弧气体完全分解,所以在电弧气氛中同时存在气氛中同时存在CO2CO2、COCO和和O O气氛对熔池金属有严重的氧化气氛对熔池金属有严重的氧化作作用。用。63、合金元素的氧化问题合金元素的氧化问题 (1 1)合金元素的氧化
12、)合金元素的氧化CO2CO2气体和气体和O O对金属的氧化作用,主要有以下几种形式:对金属的氧化作用,主要有以下几种形式:Fe+ CO2=FeO+COFe+ CO2=FeO+CO、Si+2CO2=SiO2+2COSi+2CO2=SiO2+2CO、Mn+ CO2=MnO+COMn+ CO2=MnO+CO、Fe+O=FeOFe+O=FeOSi+2O=SiO2Si+2O=SiO2、Mn+O=MnOMn+O=MnO这些氧化反应既发生在熔滴中,也发生于深池中。氧化反应的程度取决于合金元素的浓这些氧化反应既发生在熔滴中,也发生于深池中。氧化反应的程度取决于合金元素的浓度和对氧的亲和力的大小,由于铁的浓度最
13、大,固铁的氧化最强烈,度和对氧的亲和力的大小,由于铁的浓度最大,固铁的氧化最强烈,SiSi、MnMn、C C的浓度虽的浓度虽然较低但与氧的亲和力比铁大,所以大部分数量被氧化。然较低但与氧的亲和力比铁大,所以大部分数量被氧化。以上氧化反应的产物以上氧化反应的产物SiO2SiO2、MnOMnO结合成为熔点较低的硅酸盐熔渣,浮于熔池上面,使熔池结合成为熔点较低的硅酸盐熔渣,浮于熔池上面,使熔池金属受到良好的保护。反应生成的金属受到良好的保护。反应生成的COCO气体,从熔池中逸到气相中,不会引起焊缝气孔,气体,从熔池中逸到气相中,不会引起焊缝气孔,只是使焊缝中的只是使焊缝中的SiSi、MnMn元素烧损
14、。在元素烧损。在CO2CO2气保焊中,与氧亲和力较弱的元素气保焊中,与氧亲和力较弱的元素NiNi、CrCr、MoMo其其过渡系数最高,烧损最少。与氧亲和力较大的元素过渡系数最高,烧损最少。与氧亲和力较大的元素SiSi和和MnMn,其过渡系数较低,因为它们,其过渡系数较低,因为它们当中有相当数量用于脱氧。而与氧的亲和力最大的元素当中有相当数量用于脱氧。而与氧的亲和力最大的元素AlAl、TiTi、NbNb的过渡系数更低,烧的过渡系数更低,烧损比损比SiSi、MnMn还要多。还要多。反应生成的反应生成的FeOFeO将继续与将继续与C C作用产生作用产生COCO气体,如果此时气体不能析出熔池,则在焊缝
15、中生气体,如果此时气体不能析出熔池,则在焊缝中生成成COCO气孔。反应生成的气孔。反应生成的COCO气体在电弧高温下急剧膨胀,使熔滴爆破而引起金属飞溅,因气体在电弧高温下急剧膨胀,使熔滴爆破而引起金属飞溅,因此必须采取措施,尽量减少铁的氧化。此必须采取措施,尽量减少铁的氧化。78(2 2)脱氧措施)脱氧措施 由上述合金元素的氧化情况可知,由上述合金元素的氧化情况可知,SiSi、MnMn元素的氧化结果能生成硅酸盐熔渣,因元素的氧化结果能生成硅酸盐熔渣,因此在此在CO2CO2气保焊中的脱氧措施主要是在焊丝或药芯的药中加气保焊中的脱氧措施主要是在焊丝或药芯的药中加SiSi、MnMn作为脱氧剂。有时作
16、为脱氧剂。有时加入一些加入一些AlAl、TiTi,但是,但是AlAl加入太多会降低金属的抗热裂纹能力,而加入太多会降低金属的抗热裂纹能力,而TiTi极易氧化,不能极易氧化,不能单独作为脱氧剂。利用单独作为脱氧剂。利用SiSi、MnMn联合脱氧时,对联合脱氧时,对SiSi、MnMn的含量有一定的比例要求。的含量有一定的比例要求。SiSi过过高也会降低抗热裂纹能力,高也会降低抗热裂纹能力,MnMn过高会使焊缝金属的抗冲击值下降,一般控制焊丝含过高会使焊缝金属的抗冲击值下降,一般控制焊丝含SiSi量为量为1%1%左右,含左右,含MnMn量为量为12%12%左右。左右。4 4、气孔问题、气孔问题 (1
17、 1)COCO气孔气孔 CO2 CO2气保焊时,由于熔池受到气保焊时,由于熔池受到CO2CO2气流的冷却,使熔池金属凝固较快,若冶金反应气流的冷却,使熔池金属凝固较快,若冶金反应生成的生成的COCO气体是发生在熔池快凝固的时候,则很容易生成气体是发生在熔池快凝固的时候,则很容易生成COCO气孔,但是只要焊丝选择气孔,但是只要焊丝选择合理,产生合理,产生COCO气孔的可能性很小。气孔的可能性很小。(2 2)N2N2气孔气孔 当气体保护效果不好时,如气体流量太小;保护气不纯;喷嘴被堵塞;或室外焊当气体保护效果不好时,如气体流量太小;保护气不纯;喷嘴被堵塞;或室外焊接时遇风;使气体保护受到破坏,大量
18、空气侵入熔池,将引起接时遇风;使气体保护受到破坏,大量空气侵入熔池,将引起N2N2气孔。气孔。(3 3)H2H2气孔气孔 在在CO2CO2气保焊时产生气保焊时产生H2H2气孔的机率不大,因为气孔的机率不大,因为CO2CO2气体本身具有一定的氧化性,可气体本身具有一定的氧化性,可以制止氢的有害作用,所以以制止氢的有害作用,所以CO2CO2气保焊时对铁锈和水分没有埋弧焊和氩弧焊那样敏感,气保焊时对铁锈和水分没有埋弧焊和氩弧焊那样敏感,但是如果焊件表面的油污以及水分太多,则在电弧的高温作用下,将会分解出但是如果焊件表面的油污以及水分太多,则在电弧的高温作用下,将会分解出H2H2,当,当其量超不定期其
19、量超不定期CO2CO2气保焊时氧化性对氢的抑制作用时,将仍然产生气保焊时氧化性对氢的抑制作用时,将仍然产生H2H2气孔。气孔。 为了防止为了防止H2H2气孔的产生,焊丝和焊件表面必须去除油污、水分、铁锈,气孔的产生,焊丝和焊件表面必须去除油污、水分、铁锈,CO2CO2气体气体要经过干燥,以减少氢的来源。要经过干燥,以减少氢的来源。5 5、CO2CO2气保焊的飞溅问题气保焊的飞溅问题(1 1)飞溅产生的原因)飞溅产生的原因由于焊丝和工件中都含有碳,由于焊丝和工件中都含有碳,CO2CO2气保焊电弧气氛氧化性强,熔滴中发生气保焊电弧气氛氧化性强,熔滴中发生FeO+ C=Fe+COFeO+ C=Fe+
20、CO,熔滴爆炸,产生飞溅。熔滴爆炸,产生飞溅。另一个原因是另一个原因是CO2CO2气保焊细丝(气保焊细丝(1.6mm1.6mm以下)焊时,一般采用短路过渡焊接,当电弧短以下)焊时,一般采用短路过渡焊接,当电弧短路期间,电弧空间逐渐冷却,当电弧再次引燃时,电流较大,电弧热量突然增大,较冷路期间,电弧空间逐渐冷却,当电弧再次引燃时,电流较大,电弧热量突然增大,较冷的气体瞬间产生体积膨胀而引起较大的冲动功,由此引起较大的飞溅。的气体瞬间产生体积膨胀而引起较大的冲动功,由此引起较大的飞溅。另外当焊机的动特性不太好时,短路电流的增长速度太慢,使熔滴过渡频率降低,短路另外当焊机的动特性不太好时,短路电流的
21、增长速度太慢,使熔滴过渡频率降低,短路时间增长,焊丝伸出部分在电阻热的作用下,会发红软化,形成大颗粒成段断落,爆断,时间增长,焊丝伸出部分在电阻热的作用下,会发红软化,形成大颗粒成段断落,爆断,使电弧熄灭,造成焊接过程不稳。短路电流增长太快时,一发生短路,熔滴立即爆炸,使电弧熄灭,造成焊接过程不稳。短路电流增长太快时,一发生短路,熔滴立即爆炸,产生大量的飞溅,产生大量的飞溅, (2 2)减少飞溅的措施)减少飞溅的措施 采用活化处理过的焊丝可以细化金属熔滴减少飞溅,改善焊缝的成形。所谓活化处采用活化处理过的焊丝可以细化金属熔滴减少飞溅,改善焊缝的成形。所谓活化处 就是在焊丝表面涂一层薄的碱土金属
22、或稀土金属的化合物来提高焊丝发射电子的能力就是在焊丝表面涂一层薄的碱土金属或稀土金属的化合物来提高焊丝发射电子的能力 最常用的活化剂是铯(最常用的活化剂是铯(CsCs)的盐类如)的盐类如CsCO3CsCO3,如稍加一些,如稍加一些K2CO3K2CO3,Na2CO3Na2CO3 限制焊丝中的含碳量在限制焊丝中的含碳量在0.080.11%0.080.11%范围内,为此可选用超低碳焊丝,如范围内,为此可选用超低碳焊丝,如HO4Mn2SiTiAHO4Mn2SiTiA。 必要时选用药芯焊丝,使熔滴表面有熔渣覆盖,可减少飞溅,使焊缝美观。必要时选用药芯焊丝,使熔滴表面有熔渣覆盖,可减少飞溅,使焊缝美观。
23、在在CO2CO2气体中加入少量的气体中加入少量的ArAr气,改善电弧的热特性和氧化性,减少飞溅。气,改善电弧的热特性和氧化性,减少飞溅。 采用直流反接,使焊丝端部的极点压力较小。采用直流反接,使焊丝端部的极点压力较小。 选择最佳的焊接规范,焊接电流、焊接电压不要过大或过小。选择最佳的焊接规范,焊接电流、焊接电压不要过大或过小。 选择最佳的电感值,选择最佳的电感值,CO2CO2气体保护焊时电流的增长速度与电感有关。气体保护焊时电流的增长速度与电感有关。 在喷咀上一层硅油或防堵剂,可以有效的防止喷咀堵塞在喷咀上一层硅油或防堵剂,可以有效的防止喷咀堵塞9101 1短路过渡短路过渡细丝细丝CO2CO2
24、气体保护焊(气体保护焊(小于小于1.6mm1.6mm)焊接过程中,因焊丝端部熔滴非常大,)焊接过程中,因焊丝端部熔滴非常大,与熔池接触发生短路,从而使熔滴过渡到熔池形成焊缝。短路过渡是一个燃与熔池接触发生短路,从而使熔滴过渡到熔池形成焊缝。短路过渡是一个燃弧、短路(息弧)、燃弧的连续循环过程,焊接热源主要由电弧热和电阻热弧、短路(息弧)、燃弧的连续循环过程,焊接热源主要由电弧热和电阻热两部分组成。短路过渡的频率由焊接电流、焊接电压控制,其特征是小电流、两部分组成。短路过渡的频率由焊接电流、焊接电压控制,其特征是小电流、低电压、焊缝熔深大,焊接过程中飞溅较大。短路过主要用于细丝低电压、焊缝熔深大
25、,焊接过程中飞溅较大。短路过主要用于细丝CO2CO2气体保气体保护焊,薄板、中厚板的全位置焊接。护焊,薄板、中厚板的全位置焊接。2 2颗粒状过渡颗粒状过渡粗丝粗丝CO2CO2气体保护焊(气体保护焊(大于大于1.6mm1.6mm)焊接过程中,焊丝端部熔滴较小,一)焊接过程中,焊丝端部熔滴较小,一滴一滴,过渡到熔池不发生短路现象,电弧连续燃烧,焊接热源主要是电弧滴一滴,过渡到熔池不发生短路现象,电弧连续燃烧,焊接热源主要是电弧热。其特征是大电流、高电压、焊接速度快。颗粒状过渡,主要用于粗热。其特征是大电流、高电压、焊接速度快。颗粒状过渡,主要用于粗CO2CO2气气体保护焊,中厚板的水平位置焊接。体
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