二氧化碳气体保护电弧焊-项目二焊条电弧焊19464.docx

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1、项目五 二氧化碳气体保护电弧焊教学目标：了解二氧化碳气体保护焊的基本原理、工艺特点及应用范围；能合理选用焊丝和控制冶金过程；能合理制定定焊接工工艺；掌握典型焊焊接接头头半自动动二氧化化碳气体体保护电电弧焊操操作技术术；了解二氧化化碳气体体保护电电弧焊的的新技术术。教学活动设设计：11在实训训室中进进行讲练练结合的的现场教教学；2利用多多媒体课课件、仿仿真等辅辅助教学学；教学重点：条电弧弧焊的原原理、工工艺特点点制定焊条电电弧焊工工艺；掌握焊条电电弧焊操操作技术术教学难点：对工艺艺制定及及操作的的掌握学习单元一一 认知知CO2气体保保护焊一、CO22焊的实实质CO2气体体保护电电弧焊是是利用CC

2、O2作为保保护气体体的熔化化极电弧弧焊方法法。这种种方法以以CO2气体作作为保护护介质，使使电弧及及熔池与与周围空空气隔离离，防止止空气中中氧、氮氮、氢对对熔滴和和熔池金金属的有有害作用用，从而而获得优优良的机机械保护护性能。二、CO22焊的特特点1优点1）焊接生生产率高高。由于于焊接电电流密度度较大，电电弧热量量利用率率较高，以以及焊后后不需清清渣，因因此提高高了生产产率。CCO2焊的生生产率比比普通的的焊条电电弧焊高高244倍。2）焊接成成本低。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焊的成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的4050。3）焊接变变形小。由由于电弧弧加

3、热集集中，焊焊件受热热面积小小，同时时CO2气流有有较强的的冷却作作用，所所以焊接接变形小小，特别别适宜于于薄板焊焊接。4）焊接品品质较高高。对铁铁锈敏感感性小，焊焊缝含氢氢量少，抗抗裂性能能好。5）适用范范围广。可可实现全全位置焊焊接，并并且对于于薄板、中中厚板甚甚至厚板板都能焊焊接。6）操作简简便。焊焊后不需需清渣，且且是明弧弧，便于于监控，有有利于实实现机械械化和自自动化焊焊接。2缺点1）飞溅率率较大，并并且焊缝缝表面成成形较差差。金属属飞溅是是CO2焊中较较为突出出的问题题，这是是主要缺缺点。2）很难用用交流电电源进行行焊接，焊焊接设备备比较复复杂。3）抗风能能力差，给给室外作作业带来

4、来一定困困难。4）不能焊焊接容易易氧化的的有色金金属。CO2焊的的缺点可可以通过过提高技技术水准准和改进进焊接材材料、焊焊接设备备加以解解决，而而其优点点却是其其他焊接接方法所所不能比比的。因因此，可可以认为为CO2焊是一一种高效效率、低低成本的的节能焊焊接方法法。三、CO22焊的应应用CO2焊主主要用于于焊接低低碳钢及及低合金金钢等黑黑色金属属。对于于不锈钢钢，由于于焊缝金金属有增增碳现象象，影响响抗晶间间腐蚀性性能。所所以只能能用于对对焊缝性性能要求求不高的的不锈钢钢焊件。此此外，CCO2焊还可可用于耐耐磨零件件的堆焊焊、铸钢钢件的焊焊补以及及电铆焊焊等方面面。目前前CO2焊已在在汽车制制

5、造、机机车和车车辆制造造、化工工机械、农农业机械械、矿山山机械等等部门得得到了广广泛的应应用。学习单元二二 CCO2焊的冶冶金特性性和焊接接材料一、合金元元素的氧氧化与脱脱氧1合金元元素的氧氧化CO2及其其在高温温分解出出的氧，都都具有很很强的氧氧化性。随随着温度度的提高高，氧化化性增强强。氧化化反应的的程度取取决于合合金元素素在焊接接区的浓浓度和它它们对氧氧的亲和和力。熔熔滴和熔熔池金属属中Fee的浓度度最大，Fe的氧化比较激烈。Si、Mn、C的浓度虽然较低，但它们与氧的亲和力比Fe大，所以也很激烈。2氧化反反应的结结果反应生成的的CO气体体有两种种情况：其一是是在高温温时反应应生成的的CO

6、气体体，由于于CO气体体体积急急剧膨胀胀，在逸逸出液态态金属过过程中，往往往会引引起熔池池或熔滴滴的爆破破，发生生金属的的溅损与与飞溅。其其二是在在低温时时反应生生成的CCO气体体，由于于液态金金属呈现现较大的的粘度和和较强的的表面张张力，产产生的CCO无法法逸出，最最终留在在焊缝中中形成气气孔。合金元素烧烧损、气气孔和飞飞溅是CCO2焊中三三个主要要的问题题。它们们都与CCO2电弧的的氧化性性有关，因因此必须须在冶金金上采取取脱氧措措施予以以解决。但但应指出出，气孔孔、飞溅溅除和CCO2气体的的氧化性性有关外外，还和和其它因因素有关关，这些些问题以以后还要要讨论。3CO22焊的脱脱氧加入到焊

7、丝丝中的SSi和Mn，在在焊接过过程中一一部分直直接被氧氧化和蒸蒸发，一一部分耗耗于FeeO的脱脱氧，剩剩余的部部分则残残剩留在在焊缝中中，起焊焊缝金属属合金化化作用，所所以焊丝丝中加入入的Sii和Mn，需需要有足足够的数数量。但但是焊丝丝中Sii、Mnn的含量量过多也也不行。Si含量过高会降低焊缝的抗热裂纹能力；Mn含量过高会使焊缝金属的冲击值下降。此外，Sii和Mn之间间的比例例还必须须适当，否否则不能能很好地地结合成成硅酸盐盐浮出熔熔池，而而会有一一部分SSiO22或者MnnO夹杂杂物残留留在焊缝缝中，使使焊缝的的塑性和和冲击值值下降。根据试验，焊焊接低碳碳钢和低低合金钢钢用的焊焊丝，一

8、一般w（Si）为1%左右。经过在电弧中和熔池中烧损和脱氧后，还可在焊缝金属中剩下约0.4%0.5%。焊丝中w (Mn)一般为12左右。二、CO22焊的气气孔及防防止CO2焊时时，由于于熔池表表面没有有熔渣覆覆盖，CCO2气流又又有冷却却作用，因因而熔池池凝固比比较快。如如果焊接接材料或或焊接工工艺处理理不当，可可能会出出现COO气孔、氮氮气孔和和氩气孔孔。1CO气气孔在焊接熔池池开始结结晶或结结晶过程程中，熔熔池中的的C与FeOO反应生生成的CCO气体体来不及及逸出，而而形成 CO气气孔。这这类气孔孔通常出出现在焊焊缝的根根部或近近表面的的部位，且且多呈针针尖状。2氮气孔孔在电弧高温温下，熔熔

9、池金属属对N2有很大大的溶解解度。但但当熔池池温度下下降时，N2在液态金属中的溶解度便迅速减小，就会析出大量N2，若未能逸出熔池，便生成N2气孔。N2气孔常出现在焊缝近表面的部位，呈蜂窝状分布，严重时还会以细小气孔的形式广泛分布在焊缝金属之中。这种细小气孔往往在金相检验中才能被发现，或者在水压试验时被扩大成渗透性缺陷而表露出来。3氢气孔孔氢气孔产生生的主要要原因是是，熔池池在高温温时溶入入了大量量氢气，在在结晶过过程中又又不能充充分排出出，留在在焊缝金金属中成成为气孔孔。三、CO22焊的飞飞溅及防防止1飞溅产产生的原原因飞溅是COO2焊最主主要的缺缺点，严严重时甚甚至要影影响焊接接过程的的正常

10、进进行。产产生飞溅溅的主要要原因如如下：1）气体爆爆炸引起起的飞溅溅。2）由电弧弧斑点压压力而引引起的飞飞溅。3）短路过过渡时由由于液态态小桥爆爆断引起起的飞溅溅。4）当焊接接参数选选择不当当时，也也会引起起飞溅。2减少金金属飞溅溅的措施施（1）正确确选择焊焊接参数数1）焊接电电流与电电弧电压压。2）焊丝伸伸出长度度。3）焊枪角角度。四、CO22焊的气气体及焊焊丝（一）COO2气体1CO22气体的的性质CO2气体体是无色色又无味味和无毒毒气体。在在常温下下它的密密度为11.988kg/m3，约为为空气的的1倍。在在常温时时很稳定定，但在在高温时时发生分分解，至至50000K时时几乎能能全部分分

11、解。气瓶的压力力与环境境温度有有关，当当温度为为0200时，瓶瓶中压力力为4.566.8106Pa (400600大气压压），当当环境温温度在330以上时时，瓶中中压力急急剧增加加，可达达7.4106 Paa（73大气气压）以以上。所所以气瓶瓶不得放放在火炉炉、暖气气等热源源附近，也也不得放放在烈日日下爆晒晒，以防防发生爆爆炸。2提高CCO2气体纯纯度的措措施（1）洗瓶瓶后应该该用热空空气吹干干 因为为洗瓶后后在钢瓶瓶中往往往残留较较多的自自由状态态水。（2）倒置置排水 液态的的CO2可溶解解质量分分数约00.055%的水水分，另另外还有有一部分分自由态态的水分分沉积于于钢瓶的的底部。焊焊接使

12、用用前首先先应去掉掉自由态态水分。可可将COO2钢瓶倒倒立静置置122h，以以便使瓶瓶中自由由状态的的水沉积积到瓶口口部位，然然后打开开阀门放放水23次，每每次放水水间隔330miin，放放水结束束后，把把钢瓶恢恢复放正正。（3）正置置放气 放水处处理后，将将气瓶正正置2hh，打开开阀门放放气23miin，放放掉一些些气瓶上上部的气气体，因因这部分分气体通通常含有有较多的的空气和和水分，同同时带走走瓶阀中中的空气气。（4）使用用干燥器器 可在在焊接供供气的气气路中串串接过滤滤式干燥燥器。用用以干燥燥含水较较多的CCO2气体。（5）使用用时注意意瓶中的的压力 在（二）焊丝丝CO2焊焊焊丝既是是填

13、充金金属又是是电极，所所以焊丝丝既要保保证一定定的化学学成分和和力学性性能，又又要保证证具有良良好的导导电性和和工艺性性能。1对焊丝丝的要求求（1）脱氧氧剂 （2）C、SS、P 焊丝的的含碳量量要低（3）镀铜铜 为防防锈及提提高导电电性，焊焊丝表面面最好镀镀铜学习单元三三 CCO2焊工艺艺在CO2焊焊中，为为了获得得稳定的的焊接过过程，熔熔滴过渡渡通常有有两种形形式，即即短路过过渡和细细滴过渡渡。短路路过渡焊焊接在我我国应用用最为广广泛。一、短路过过渡COO2焊工艺艺1短路过过渡焊接接的特点点短路过渡时时，采用用细焊丝丝、低电电压和小小电流。熔熔滴细小小而过渡渡频率高高，电弧弧非常稳稳定，飞飞

14、溅小，焊焊缝成形形美观。主主要用于于焊接薄薄板及全全位置焊焊接。焊焊接薄板板时，生生产率高高、变形形小，焊焊接操作作容易掌掌握，对对焊工技技术水准准要求不不高。因因而短路路过渡的的CO2焊易于于在生产产中得到到推广应应用。2焊接工工艺参数数的选择择主要的焊接接工艺参参数有：焊丝直直径、焊焊接电流流、电弧弧电压、焊焊接速度度、保护护气体流流量、焊焊丝伸出出长度及及电感值值等。（1）焊丝丝直径 短路过过渡焊接接采用细细焊丝，常常用焊丝丝直径为为0.661.6mmm，随着焊焊丝直径径的增大大，飞溅溅颗粒相相应增大大。（2）焊接接电流 焊接电电流是重重要的焊焊接参数数，是决决定焊缝缝厚度的的主要因因素

15、。电电流大小小主要决决定于送送丝速度度， （3）电弧弧电压 短路过过渡的电电弧电压压一般在在1725VV之间。因因为短路路过渡只只有在较较低的弧弧长情况况下才能能实现，所所以电弧弧电压是是一个非非常关键键的焊接接参数，如如果电弧弧电压选选得过高高（如大大于299V)，则则无论其其它参数数如何选选择，都都不能得得到稳定定的短路路过渡过过程。短路过渡时时焊接电电流均在在2000A以下下，这时时电弧电电压均在在较窄的的范围（23V）内变动。电弧电压与焊接电流的关系可用下式来计算。U = 00.044I(166士2)(4）焊接接速度 焊接接速度对对焊缝成成形、接接头的力力学性能能及气孔孔等缺陷陷的产生

16、生都有影影响。在在焊接电电流和电电弧电压压一定的的情况下下，焊接接速度加加快时，焊焊缝厚度度（S）、宽宽度（cc）和余余高(hh)均减减小，如如图3-6所示示。（5）保护护气体流流量 气气体保护护焊时，保保护效果果不好将将发生气气孔，甚甚至使焊焊缝成形形变坏。（6）焊丝丝伸出长长度 短路过过渡焊接接时采用用的焊丝丝都比较较细，因因此焊丝丝伸出长长度对焊焊丝熔化化速度的的影响很很大。此外，伸出出长度太太大，电电弧不稳稳，难以以操作，同同时飞溅溅较大，焊焊缝成形形恶化，甚甚至破坏坏保护而而产生气气孔。相相反，焊焊丝伸出出长度过过小时，会会缩短喷喷嘴与焊焊件间的的距离，飞飞溅金属属容易堵堵塞喷嘴嘴。

17、同时时，还妨妨碍观察察电弧，影影响焊工工操作。二、细滴过过渡COO2焊工艺艺特点1特点细滴过渡CCO2焊的特特点是电电弧电压压比较高高，焊接接电流比比较大。此此时电弧弧是持续续的，不不发生短短路熄弧弧的现象象。焊丝丝的熔化化金属以以细滴形形式进行行过渡，所所以电弧弧穿透力力强，母母材熔深深大。适适合于进进行中等等厚度及及大厚度度焊件的的焊接。2焊接参参数选择择（1）电弧弧电压与与焊接电电流 为为了实现现滴状过过渡，电电弧电压压必须选选取在334445V范范围内。焊焊接电流流则根据据焊丝直直径来选选择。对对应于不不同的焊焊丝直径径，实现现细滴过过渡的焊焊接电流流下限是是不同的的。（2）焊接接速度

18、 细滴过过渡COO2焊的焊焊接速度度较高。与与同样直直径焊丝丝的埋弧弧焊相比比，焊接接速度高高0.551.0倍。常常用的焊焊速为440660m/h。（3）保护护气体流流量 应应选用较较大的气气体流量量来保证证焊接区区的保护护效果。保保护气流流量通常常比短路路过渡的的CO2焊提高高122倍。常常用的气气流量范范围为225550L/minn。.三、CO22焊的焊焊接技术术1焊前准准备CO2焊时时，为了了获得最最好的焊焊接结果果，除选选择好焊焊接设备备和焊接接工艺参参数外，还还应做好好焊前准准备工作作。（1）坡口口形状 CO22焊时推推荐使用用的坡口口形式见见表3-6。细细焊丝短短路过渡渡的COO2

19、焊主要要焊接薄薄板或中中厚板。一一般开形坡口口；粗焊焊丝细滴滴过渡的的CO2焊主要要焊接中中厚板及及厚板，可可以开较较小的坡坡口。开开坡口不不仅为了了熔透，而而且要考考虑到焊焊缝成形形的形状状及熔合合比。（2）坡口口加工方方法与清清理 加加工坡口口的方法法主要有有机械加加工、气气割和碳碳弧气刨刨等。（3）定位位焊 定定位焊是是为了保保证坡口口尺寸，防防止由于于焊接所所引起的的变形。通通常COO2焊与焊焊条电弧弧焊相比比要求更更坚固的的定位焊焊缝。定定位焊缝缝本身易易生成气气孔和夹夹渣，它它们是随随后进行行CO2焊时产产生气孔孔和夹渣渣的主要要原因。所所以必须须认真地地焊接定定位焊缝缝。焊接薄板

20、时时定位焊焊缝应该该细而短短，长度度为3l0mmm，间间距为330550mmm。它可以以防止变变形及焊焊道不规规整。焊焊接中厚厚板时定定位焊缝缝间距较较大，达达10001500mm，为为增加定定位焊的的强度，应应增大定定位焊缝缝长度，一一般为115550mmm。若为为熔透焊焊缝时，点点固处难难以实现现反面成成形，应应从反面面进行点点固。2引弧与与收弧（1）引弧弧工艺 半自动动CO2焊时，喷喷嘴与焊焊件间的的距离不不好控制制。当焊焊丝以一一定速度度冲向焊焊件表面面时，往往往把焊焊枪顶起起，结果果使焊枪枪远离焊焊件，从从而破坏坏了正常常保护。所所以，焊焊工应该该注意保保持焊枪枪到焊件件的距离离。半

21、自动COO2焊时习习惯的引引弧方式式是焊丝丝端头与与焊接处处划擦的的过程中中按焊枪枪按钮，通通常称为为“划擦引引弧”。（2）收弧弧方法 焊道收收尾处往往往出现现凹陷，它它被称为为弧坑。CCO2焊比一一般焊条条电弧焊焊用的焊焊接电流流大，所所以弧坑坑也大。弧弧坑处易易产生火火口裂纹纹及缩孔孔等缺陷陷。为此此，应设设法减小小弧坑尺尺寸。目目前主要要应用的的方法如如下：1）采用带带有电流流衰减装装置的焊焊机时， 2）没有有电流衰衰减装置置时， 3）使用用工艺板板，也就就是把弧弧坑引到到工艺板板上，焊焊完之后后去掉它它。3平焊的的焊接技技术（1）单面面焊双面面成形技技术 从从正面焊焊接，同同时获得得背

22、面成成形的焊焊道称为为单面焊焊双面成成形，常常用于焊焊接薄板板及厚板板的打底底焊道。1）悬空焊焊接。无无垫板的的单面焊焊双面成成形焊接接时对焊焊工的技技术水准准要求较较高，对对坡口精精度、装装配质量量和焊接接参数也也提出了了严格要要求。坡口间隙对对单面焊焊双面成成形的影影响很大大。2）加垫板板的焊接接。加垫垫板的单单面焊双双面成形形比悬空空焊接容容易控制制，而且且对焊接接参数的的要求也也不十分分严格。垫垫板材料料通常为为纯铜板板。为防防止铜垫垫板与焊焊件焊到到一起，最最好采用用水冷铜铜垫板。加加垫板时时单面焊焊双面成成形的典典型焊接接参数见见表3-9。（2）对接接焊缝的的焊接技技术 薄薄板对接

23、接焊一般般都采用用短路过过渡，中中厚板大大都采用用细滴过过渡。坡坡口形状状可采用用I形、YY形、单单边V形形、U形形和X形形等。通通常COO2焊时的的钝边较较大而坡坡口角度度较小，最最小可达达45左右。在坡口内焊焊接时，如如果坡口口角度较较小，熔熔化金属属容易流流到电弧弧前面去去，而引引起未焊焊透，所所以在焊焊接根部部焊道时时，应该该采用右右焊法和和直线式式移动。当当坡口角角度较大大时，应应采用左左焊法和和小幅摆摆动焊接接根部焊焊道。平焊对接焊焊缝的典典型焊接接参数见见表3-10。学习单元四四 COO2焊的其其他方法法一、药芯焊焊丝COO2焊药芯焊丝是是将含有有稳弧剂剂、造渣渣剂和合合金粉等等

24、成分的的粉末裹裹在金属属外皮里里面而构构成的。药药芯焊丝丝CO2焊的基基本原理理与普通通CO2焊相同同。焊接接时，在在电弧作作用下熔熔化的药药芯焊丝丝、母材材金属和和保护气气体相互互之间发发生冶金金作用，同同时形成成一层较较薄的液液态熔渣渣包覆熔熔滴并覆覆盖熔池池，对熔熔化金属属形成了了又一层层的保护护。实质质上这种种焊接方方法是一一种气一一渣联合合保护的的方法。1药芯焊焊丝COO2焊的特特点（1）优点点1）焊接生生产率高高。约为为焊条电电弧焊的的35倍，为为实芯焊焊丝COO2焊的1.52倍。2）飞溅少少，焊缝缝成形美美观。采采用气一一渣联合合保护，焊焊接工艺艺性能好好，飞溅溅率为实实芯焊丝丝

25、的1/3左右右，且飞飞溅颗粒粒细，容容易清除除。焊缝缝因有熔熔渣覆盖盖成形美美观。3）焊接适适应性强强。调整整药芯成成分，就就可焊接接不同钢钢种。不不仅可以以焊接各各种结构构钢，也也可以焊焊接不锈锈钢等特特殊材料料。4）抗气孔孔能力强强。由于于焊接熔熔池受到到CO2气体和和熔渣两两方面的的保护，所所以抗气气孔能力力比实芯芯焊丝CCO2焊强。（2）缺点点1）焊丝制制造比较较复杂，成成本高。2）焊丝外外表容易易锈蚀，药药粉容易易吸潮，使使用前需需经25503300的烘干干。3）送丝困困难，对对送丝机机构要求求高。药药芯焊丝丝与实芯芯焊丝相相比，其其刚性较较差，焊焊丝体较较软。送送丝滚轮轮的压力力不

26、能太太大，太太大会使使焊丝变变形。通通常需要要用两对对主动送送丝滚轮轮，甚至至用三对对送丝滚滚轮的送送丝机构构。二、CO22点焊CO2点焊焊是在CCO2气体保保护下，利利用焊丝丝和焊件件间燃烧烧的高温温电弧热热量，将将搭接接接头上板板的整个个厚度和和下板的的局部厚厚度熔化化，形成成铆钉状状的焊点点，从而而把两块块钢板连连接起来来。也称称为COO2电铆焊焊，见图图3-112。1CO22点焊的的特点CO2点焊焊适用于于薄板框框架结构构的焊接接。在汽汽车制造造、农业业机械、化化工机械械等部门门中有着着广泛的的应用。它它与电阻阻点焊相相比有以以下优点点： 1）不需要要特殊的的加压装装置，焊焊接设备备简

27、单，电电源功率率较小，又又是一种种单面点点焊的焊焊接方法法，因此此不受焊焊接场所所的限制制，使用用方便、灵灵活。2）对焊件件表面质质量要求求不高。3）对上下下板之间间的装配配精度要要求不严严格。4）不受焊焊点距离离和板厚厚的限制制，适用用性强。5）焊接品品质好，焊焊点强度度比电阻阻点焊高高。2CO22点焊接接头形式式在进行水平平位置CCO2点焊时时，如果果上下板板厚度均均在lmmm以下下，为提提高抗剪剪强度，防防止烧穿穿，点焊焊时应加加垫板。若若上板很很厚（大大于6mmm），熔熔透上板板所需的的电流又又不足时时，可先先将上板板开一个个锥孔，然然后再施施焊（即即“塞焊”）。仰仰面位置置CO2点焊时时，为防防止熔池池金属下下落，在在焊接参参数上应应尽量采采用大电电流、低低电压、短短时间及及大的气气体流量量。对于于垂直位位置COO2点焊，其其焊接时时间比仰仰焊时要要更短。三、CO22气电立立焊气电立焊是是厚板立立焊时，在在接头两两侧使用用成形器器具（固固定式或或移动式式冷却块块）保持持熔池形形状，强强制焊缝缝成形的的一种电电弧焊，通通常加CCO2气体保保护熔池池。其优优点是可可不开坡坡口焊接接厚板，生生产率高高，成本本低。