教材CO2气体保护焊工艺参数的调节机械制造制造加工工艺_机械制造-制造加工工艺.pdf

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1、CO2气体保护焊 项目二 船体舷侧分段的焊接 CO 气体保护焊工艺参数的调节 合理地选择焊接工艺参数是获得优良焊接质量和提高焊接生产率的重要条件。气体保护 焊的主要焊接工艺参数是：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气 体流量、电源极性及回路电感值等。1 焊接电流 焊接电流是影响生产效率和焊接质量最主要的工艺参数之一。它的大小取决于送丝速 度，焊接电流与送丝速度基本上是正比例关系（如图 1）。soo 700 600 500 増00 300 200 00 图 1 焊接电流与送丝速度的关系 焊接电流对焊缝的熔深和成形均有很大的影响，随着焊接电流的增大，熔深也随着增 大（如图2），

2、同时焊缝的余高也增加。6 7 H 9 10 J1 12 U M 15 16 送莹速度(cm/min)I I I-1 I(20nim)焊接电 iffi（A）图 2 熔深与焊接电流的关系（平板堆焊时）2.电弧电压 电弧电压必须与焊接电流配合适当，短路过渡焊接时，电弧电压与焊接电流的关系如 图 3 所示。通常电弧电压在 1724V范围内，过高过低都影响焊缝成形，或产生飞溅，或易 生气孔，或是电弧不稳。图 3 合适的电弧电压与焊接电流范围 电弧电压过高，熔滴颗粒度增大，飞溅也大。电弧电压过低，弧长缩短，甚至导致焊 /U 萨 12 k 5.15,10.300 400 600 40 30 20 200 狒

3、0 JOO 500 和提高焊接生产率的重要条件气体保护焊的主要焊接工艺参数是焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度焊丝伸出长度气体流量电源极性及回路电感值等焊接电流焊接电流是影响生产效率和焊接质量最主要的工艺参数之一它的大小取决缝的熔深和成形均有很大的影响随着焊接电流的增大熔深也随着增大如图同时焊缝的余高也增加焊接电图熔深与焊接电流的关系平板堆焊时电弧电压电弧电压必须与焊接电流配合适当短路过渡焊接时电弧电压与焊接电流的关系如图与焊接电流范围电弧电压过高熔滴颗粒度增大飞溅也大电弧电压过低弧长缩短甚至导致焊丝与熔池固体短路焊丝成段爆断电弧极不稳定电弧电压对焊缝成形的影响也很大如图电弧电压升高熔宽增大熔深

4、变浅余高减小焊脚平滑反之熔丝与熔池固体短路，焊丝成段爆断，电弧极不稳定。减小，焊脚平滑。反之，熔深增大，焊缝变窄而高。/400A.4OOA aav -400A 42V 图 4 不同电弧电压时的焊缝成形 3.焊接速度 在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压条件下，焊速增加，焊缝宽度与熔深减小。焊 速过大，容易产生咬边及未熔合等缺陷，且气体保护效果变差，可能出现气孔；但焊速过低，则生产率降低。一般半自动焊时的焊接速度在 1540m/ho 焊接速度（V）焊接速度对焊缝的成型和焊接接头的性能都有着很大的影响。在确定的焊丝直径、焊接 电流及电弧电压条件下。加快焊接速度，单位长度焊接接头吸收电弧的热量减小，

5、这使熔深 减小，熔宽也变窄。同时，单位长度焊接接头上焊丝熔敷量减小，焊缝余高也有所减小。如 果焊接速度过慢，会产生烧穿和焊瘤等缺陷。如果焊接速度过快，不仅会产生未焊透缺陷，也会产生咬边缺陷，甚至会形成“蛇形”焊道，如图 5 所示。选择焊接速度前，应先根据母材板厚、接头和坡口形式、焊缝空间位置对焊接电流和电 弧电压进行调整，达到电弧稳定燃烧的要求，然后考虑焊道截面大小，来选择焊接速度。焊 道截面小，焊速要快；反之，焊速慢。CO2 气体保护半自动焊是手工操作的，当焊速小于 0.25 0.3cm/s 时，因操作人员用手移动焊枪，易发生颤动，很难稳定匀速。当焊速大于 1.0 1.3cm/s 时，用手移

6、动焊枪，难以对准接缝线。随着焊速的增大，合适的电弧电压范围也变 小，并且会产生大额粒飞溅及咬边，这时需要增大前倾角和降低电弧电压求得一些改善。电弧电压对焊缝成形的影响也很大，如图 4。电弧电压升高，熔宽增大熔深变浅，余高 CO2 和提高焊接生产率的重要条件气体保护焊的主要焊接工艺参数是焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度焊丝伸出长度气体流量电源极性及回路电感值等焊接电流焊接电流是影响生产效率和焊接质量最主要的工艺参数之一它的大小取决缝的熔深和成形均有很大的影响随着焊接电流的增大熔深也随着增大如图同时焊缝的余高也增加焊接电图熔深与焊接电流的关系平板堆焊时电弧电压电弧电压必须与焊接电流配合适当短路过渡

7、焊接时电弧电压与焊接电流的关系如图与焊接电流范围电弧电压过高熔滴颗粒度增大飞溅也大电弧电压过低弧长缩短甚至导致焊丝与熔池固体短路焊丝成段爆断电弧极不稳定电弧电压对焊缝成形的影响也很大如图电弧电压升高熔宽增大熔深变浅余高减小焊脚平滑反之熔 图 5 高速形成的“蛇”焊道 4.焊丝伸出长度（干伸长度）焊丝伸出长度就是导电嘴末端至焊丝末端之间的距离，它和喷嘴至母材的距离有着密切 的关系（图 1）。抬高喷嘴，即喷嘴和母材之间的距离增大，焊丝伸出长度也相应增长。图 i 焊丝伸出长度 焊丝伸出长度对焊缝成型有着较大的影响（图 2）。焊丝伸出长度增加（其他焊接工艺 参数不变），使焊丝刚性减小，易左右摇摆，引起

8、电弧加热宽度增大，即熔宽增大，同时使 熔深减小，余高也减小。过大的焊丝伸出长度，会使焊丝过热而成段熔断，飞溅也增大。同 时焊丝伸出长度增大后，喷嘴和工件问的距离也增大，气体保护效果变差。过小的焊丝伸出 长度，势必减小喷嘴和工件间距离，这使操作人员观察电孤困难，喷嘴易被飞溅金属堵塞，如果操作不稳定时，还会使焊丝插入熔池中，电弧燃烧不稳定。辱电嘴到母 材弼的距离 喷嘴 寻电嘴 焊丝伸出卷度 和提高焊接生产率的重要条件气体保护焊的主要焊接工艺参数是焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度焊丝伸出长度气体流量电源极性及回路电感值等焊接电流焊接电流是影响生产效率和焊接质量最主要的工艺参数之一它的大小取决缝的熔深

9、和成形均有很大的影响随着焊接电流的增大熔深也随着增大如图同时焊缝的余高也增加焊接电图熔深与焊接电流的关系平板堆焊时电弧电压电弧电压必须与焊接电流配合适当短路过渡焊接时电弧电压与焊接电流的关系如图与焊接电流范围电弧电压过高熔滴颗粒度增大飞溅也大电弧电压过低弧长缩短甚至导致焊丝与熔池固体短路焊丝成段爆断电弧极不稳定电弧电压对焊缝成形的影响也很大如图电弧电压升高熔宽增大熔深变浅余高减小焊脚平滑反之熔图 2 焊丝伸出长度对焊缝成型的影响 正常的焊丝伸出长度一般认为是焊丝直径的 1012倍，L伸（1012）d。如果焊丝 金属的电阻率高（如不锈钢焊丝），预热作用强，这时应考虑选用较小的焊丝伸出长度。不 同

10、材料、不同直径的焊丝，允许使用的焊丝伸出长度可参阅表 1。当焊接电流增大时，即焊 丝给送速度增大，焊丝的预热时间 L伸/V 给也相应缩短，此时可以考虑增大焊丝伸出长度。如图 3 所示为焊丝伸出长度和焊接电流之间的关系。图 3 焊丝伸出长度对焊缝成型的影响 表 1 不同材料的焊丝伸出长度 mm 焊丝直径 低合金钢焊丝 H08MnSiA 不锈钢焊丝 H06Cr19Ni9Ti 0.8 612 59 1.0 713 611 1.2 815 712 5 焊枪倾角（0）大多数操作人员是右手握焊枪操作的，而焊接方向可以向左或向右。因此，CO2 气体保 护焊有两种方法操作：左焊法（图 4a）和右焊法（图 4b

11、）。右焊法和左焊法的比较见表 2。焊丝伸氏度mm 和提高焊接生产率的重要条件气体保护焊的主要焊接工艺参数是焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度焊丝伸出长度气体流量电源极性及回路电感值等焊接电流焊接电流是影响生产效率和焊接质量最主要的工艺参数之一它的大小取决缝的熔深和成形均有很大的影响随着焊接电流的增大熔深也随着增大如图同时焊缝的余高也增加焊接电图熔深与焊接电流的关系平板堆焊时电弧电压电弧电压必须与焊接电流配合适当短路过渡焊接时电弧电压与焊接电流的关系如图与焊接电流范围电弧电压过高熔滴颗粒度增大飞溅也大电弧电压过低弧长缩短甚至导致焊丝与熔池固体短路焊丝成段爆断电弧极不稳定电弧电压对焊缝成形的影响也很

12、大如图电弧电压升高熔宽增大熔深变浅余高减小焊脚平滑反之熔 图 4 左焊法和右焊法对焊缝成型的影响 a）左焊法 b）右焊法 c）无倾角 表 2 右焊法和左焊法的比较 比较项目 右焊法 左焊法 焊道外形 余高大，形成窄焊道 余高小，形成较平坦的焊道 熔深 大 小 飞溅 小 大 小电流（100A以下）时 的电弧稳定性 较稳定 略整些 接缝线可见度 接缝线被喷嘴所遮，可见度 差。接缝线可见，焊丝能 准确对准接缝。C02气体保护焊时，一般情况以左焊法为宜，而在焊接比较深的坡口时，左焊法难以保 证焊透，这就需要采用右焊法。左焊法的倾角通常为 1020,倾角过大时，易产生未焊透及严重飞溅。右焊法的 倾角也以

13、1020为宜，倾角过大时，会使焊道变凸，甚至产生咬边，且飞溅也显著增 加。6 保护气体流量（Q）保护气体流量要确保良好的保护电弧和熔池的效果。气体保护效果不好，会产生大颗粒 飞溅，电弧不稳定，焊缝易产生气孔。造成气体保护效果差的主要原因（图 5）有：风的影 响；气体流量不足；喷嘴和母材间的距离太大；气体流量过大造成紊流而使空气侵人；喷嘴 粘附着飞溅等。其中风的影响最为严重，当风速超过 1.5m/s 时，保护效果变差，影响着焊 接质量。(c)和提高焊接生产率的重要条件气体保护焊的主要焊接工艺参数是焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度焊丝伸出长度气体流量电源极性及回路电感值等焊接电流焊接电流是影响生产

14、效率和焊接质量最主要的工艺参数之一它的大小取决缝的熔深和成形均有很大的影响随着焊接电流的增大熔深也随着增大如图同时焊缝的余高也增加焊接电图熔深与焊接电流的关系平板堆焊时电弧电压电弧电压必须与焊接电流配合适当短路过渡焊接时电弧电压与焊接电流的关系如图与焊接电流范围电弧电压过高熔滴颗粒度增大飞溅也大电弧电压过低弧长缩短甚至导致焊丝与熔池固体短路焊丝成段爆断电弧极不稳定电弧电压对焊缝成形的影响也很大如图电弧电压升高熔宽增大熔深变浅余高减小焊脚平滑反之熔NJ 图 5 气体保护差的原因 a）风的影响 b）流量太小 c）喷嘴距母材太高 d）流量过大 e）喷嘴粘附飞溅 在用电流 200A以下焊接薄板时，保护

15、气体流量通常选 1015L/min;当用大于 200A的 电流焊接厚板时，选 1525L/min。当室外风较大时，应使用挡风装置，并加大保护气体流 量才能焊接。如果焊速加快，或焊丝伸出长度增大，则也应适当加大气体流量。上述工艺参数对焊缝成型有着较大的影响，当单项工艺参数变动时对焊缝形状尺寸的影 响，见表 3。除了焊接工艺参数对焊接质量有较大的影响外，电源极性（它不是一个物理量，不能称 为参数）也影响到电弧的稳定性及焊缝的熔深等。细丝 CO2 气体保护焊普遍采用的是直流反 接，即焊丝接正极，焊件接负极。这时，电孤的稳定性比直流正接好，而且飞溅也较小（熔 滴受到极点压力小），熔深也大，焊缝含氢量也

16、低。相反，采用直流正接时（焊丝接负极，焊件接正极），焊丝的熔化系数大为提高，约为直流反接时的 1.6 倍，而熔深浅，飞溅也增 大。利用这个特点，直流正接用于堆焊、铸铁补焊和大电流高速 CO2 气体保护焊。表 3 各焊接工艺参数单项变动时对焊缝现状尺寸的影响 焊接工艺参数 焊丝 直径1 焊接 电流1 电弧电压1 焊接速度 T 焊丝伸出 长度1 21V 熔深 T T J J 熔咼 T T T T J T 余高 J J J 注：1 增大；贓小；f 显增 7.焊丝直径 和提高焊接生产率的重要条件气体保护焊的主要焊接工艺参数是焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度焊丝伸出长度气体流量电源极性及回路电感值等焊接

17、电流焊接电流是影响生产效率和焊接质量最主要的工艺参数之一它的大小取决缝的熔深和成形均有很大的影响随着焊接电流的增大熔深也随着增大如图同时焊缝的余高也增加焊接电图熔深与焊接电流的关系平板堆焊时电弧电压电弧电压必须与焊接电流配合适当短路过渡焊接时电弧电压与焊接电流的关系如图与焊接电流范围电弧电压过高熔滴颗粒度增大飞溅也大电弧电压过低弧长缩短甚至导致焊丝与熔池固体短路焊丝成段爆断电弧极不稳定电弧电压对焊缝成形的影响也很大如图电弧电压升高熔宽增大熔深变浅余高减小焊脚平滑反之熔横、仰焊时多采用直径 1.6mm 以下的焊丝；在平焊位置焊接中厚板时，可以采用直径 1.2mm 以上的焊丝。焊丝直径选择可参考表

18、 4。表 4 焊丝直径选择 焊件厚度/(mm 焊丝直径/(mm)施焊位置 1-3 0.8 各种位置 1.5-6 1.0 各种位置 2-12 1.2 各种位置 6-25 1.6 各种位置 中厚 2.0 平焊、平角焊 和提高焊接生产率的重要条件气体保护焊的主要焊接工艺参数是焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度焊丝伸出长度气体流量电源极性及回路电感值等焊接电流焊接电流是影响生产效率和焊接质量最主要的工艺参数之一它的大小取决缝的熔深和成形均有很大的影响随着焊接电流的增大熔深也随着增大如图同时焊缝的余高也增加焊接电图熔深与焊接电流的关系平板堆焊时电弧电压电弧电压必须与焊接电流配合适当短路过渡焊接时电弧电压与焊接电流的关系如图与焊接电流范围电弧电压过高熔滴颗粒度增大飞溅也大电弧电压过低弧长缩短甚至导致焊丝与熔池固体短路焊丝成段爆断电弧极不稳定电弧电压对焊缝成形的影响也很大如图电弧电压升高熔宽增大熔深变浅余高减小焊脚平滑反之熔