我想学习一些关于焊接的知识。二氧化碳焊接。

二氧化碳气体保护焊

一.基本原则

CO2气体保护焊是以易熔金属焊丝为电极，以CO2气体为保护的电弧焊。它是焊接黑色金属的重要焊接方法之一。

CO2焊接工艺的起源

CO2焊接工艺最初的想法源于20世纪20年代，但焊缝气孔问题没有解决，导致CO2焊接无法使用。直到20世纪50年代初，焊接冶金技术的发展解决了CO2焊接的冶金问题，并开发出Si-Mn系列焊丝，使CO2焊接工艺实用化。之后，根据结构材料的性能，不同成分的焊丝相继出现，满足了CO2焊接的多样化需求。

CO2焊接技术的实用性给社会带来了巨大的财富。一方面，CO2气体廉价易得；另一方面，CO2焊接具有高的金属沉积效率。以半自动CO2焊为例，其效率是手工电弧焊的3 ~ 5倍。然而，CO2焊的熔滴过渡多为短路过渡，这对CO2焊接过程的稳定性提出了更高的要求。另外，自20世纪50年代以来，CO2焊接的飞溅已成为制约CO2焊接工艺推广的主要技术问题之一。

二、工艺特点

1.CO2焊熔深大，焊接电流密度高(100-300A/m2)，变形小，生产效率比焊条电弧焊高1-3倍。

2.CO2气体价格低廉，焊前工件的清洗可以简化，其焊接成本仅为焊条电弧焊的40%-50%。

3.焊缝抗锈性强，氢含量低，冷裂倾向小。

4.焊接时有很多金属飞溅，尤其是工艺参数不匹配时。

5.不能焊接易氧化的金属材料，抗风能力差。在野外或高空作业时，需要采取防风措施。

6.焊接电弧强，注意电弧辐射。

第三，冶金特征

CO2焊的焊接工艺主要表现在冶金方面:

1.CO2气体是一种氧化性气体，在高温下分解，具有很强的氧化作用，燃烧合金元素或造成气孔和飞溅。解决CO2氧化的措施是脱氧，具体方法是在焊丝中加入一定量的脱氧剂。实践表明，Si-Mn脱氧效果最好，所以目前广泛使用H08Mn2SiA/H10Mn2Si等焊丝。

CO2气体保护焊的冶金特性

2.1合金元素的氧化

二氧化碳→一氧化碳+ 1/2氧气

氧气→水

CO2气体在高温下有很强的氧化性，会氧化金属，烧毁合金元素。

Fe + O →FeO Si + 2O → SiO2 Mn + O → MnO

FeO + C → Fe + CO

CO在电弧高温下迅速膨胀，使熔滴爆炸，引起金属飞溅。

合金元素的烧损、CO气孔和飞溅是CO2气体保护焊中的三个主要问题，它们都与CO2气体的氧化有关。

2.2焊缝金属的脱氧和合金化

FeO {产生CO→气孔和飞溅。

焊缝[O] =→焊缝的机械性能↓

脱氧和合金化:一定量的脱氧剂(如铝、钛、硅、锰等。)加入焊丝中，Si和Mn常结合脱氧。

2FeO + Si → 2Fe + SiO2Mn + FeO → Fe + MnO

Si和Mn一部分用于脱氧，另一部分作为合金元素完成合金化。

目前焊接低碳钢常用H08MnSiA焊丝，焊接低合金钢常用H08Mn2SiA焊丝。

2.3气孔

(1)一氧化碳气孔:

FeO + C → Fe + CO

在焊丝中加入足够的脱氧剂，限制焊丝的碳含量，可以有效地防止CO气孔。

(2)氢孔

氢气主要来源于焊丝和工件的油污和铁锈，以及CO2气体中含有的水分。CO2气体的氧化性可以降低制氢的危害——H2+CO2→H2O+co

与埋弧焊和氩弧焊相比，CO2气体保护焊对生锈和潮湿不太敏感。除非钢板表面已经锈了一层黄锈，一般不需要焊前除锈，但必须用汽油等溶剂将焊丝表面的油污擦拭干净。

(3)氮气孔

N2的来源:①空气侵入焊接区；②CO2气体不纯(不太可能)

焊缝中产生N气孔的主要原因是保护气体层被破坏，大量空气侵入焊接区。造成保护气体层失效的因素有:CO2气体流量太小；喷溅物部分堵塞喷嘴；喷嘴与工件之间的距离过大；焊接现场有侧风。保证气体层的稳定性和可靠性是防止焊缝中氮疏松的关键。

2.4熔滴过渡模式:

在CO2气体保护焊中，为了获得稳定的焊接过程，通常采用短路过渡和微粒过渡。

短路过渡的特点是:电弧稳定，飞溅小，熔滴过渡频率高，焊缝成形好；适用于薄板焊接和全位置焊接；短路过渡焊接主要采用细焊丝，一般为φ 0.6 ~ 1.4 mm。

细颗粒过渡的特点:电弧穿透力强，母材穿透深，适用于焊接中等厚度和较大厚度的工件。以粗焊丝为主，一般为φ1.6，φ2.0mm焊丝。

在CO2气体保护焊中，一般采用DC反焊，因为飞溅小，电弧稳定，焊缝金属含氢量低，熔深大。

第四，焊接材料

1.保护气体CO2

焊接用CO2气体的纯度应≥99.5%。通常，二氧化碳以液态形式被放入钢瓶。一个容量为40L的标准钢瓶，可以装满25Kg的液态CO2，约占钢瓶容积的80%，剩余20%的空间装满汽化的CO2。气瓶压力表上显示的压力就是这部分饱和压力。压力与环境温度有关，因此采用称量钢瓶质量的方法来正确估计瓶中CO2气体的储存量。(注:1Kg液态CO2可汽化509LCO2气体)

二氧化碳钢瓶漆成黑色，用黄色写着L。

市售CO2气体含水量高，焊接时容易产生气孔等缺陷。降低田间含水量的措施如下

1)让气瓶倒立1-2小时，然后打开阀门排出沉积在瓶口的水，可以放2-3次，每次间隔30分钟，再把气瓶放直。

2)将排空的气瓶倒置。使用前，先打开阀门把钢瓶上纯度低的气体放掉，再把气体管道放上去。

3)气路中设有高压干燥器和低压干燥器，气路中还设有气体预热装置，以防止CO2气体中的水分在减压器中冻结而堵塞气路。

2.焊接材料(焊丝)

1.)焊丝应有足够的脱氧元素。

2.)碳含量Wc≤0.11%可以减少飞溅和气孔。

3.)具有足够的机械性能和抗裂性。

焊丝直径及其公差(GB/T 8110-1995)

焊丝直径的允许偏差

φ0.5;φ0.6 +0.01,-0.03

φ0.8,φ1.0

φ1.2,φ1.6, +0.01,-0.04

φ3.0;φ3.2 +0.01,-0.07

动词 （verb的缩写）焊接设备(略)

不及物动词焊接过程

序列号、型号、品牌和规格的适用范围

1er 49-1h 08 Mn 2 siaφ1.2 q 235.20 #、20g.2or、16MnR之间的焊接

2er 50-6/φ1.2 q 345.16 mnr等距焊接

3er 49-1h 08 Mn 2 siaφ1.2 q 235.20 #、20g . 2或Q345.16mnr焊接。

对接焊(I型槽)

厚度mm焊丝直径焊接电流a焊接电压v焊接速度Cm/min焊丝干伸长mm气体流量L/min层数

6 φ1.2 120-140 20-22 50-60 10-12 10-15 2

8 φ1.2 130-150 21-23 45-50 10-12 10-15 2

10 φ1.2 200-250 24-26 45-50 10-12 10-15 3

14 φ1.2 280-320 28-34 35-45 10-12 12-18 5

20 φ1.2 360-400 34-38 35-40 10-12 15-20 7

角焊缝厚度mm焊丝直径焊接电流a焊接电压v焊接速度Cm/min焊丝干伸长mm气体流量L/min层数

6 φ1.2 150-180 22-25 50-60 10-12 10-15 1

10 φ1.2 200-250 24-26 45-50 10-12 10-15 2

14 φ1.2 280-320 28-32 35-45 10-12 12-18 2

20 φ1.2 360-400 34-38 35-40 10-12 15-20 3

备注:对接间隙为1-1.5mm

七。CO2焊常见缺陷及其原因

缺陷名称的原因

孔隙1。CO2气体不纯或气体供应不足。

2.焊接中涉及到空气。

3.预热器不工作

4.焊接区域风大，气体保护不好。

5.喷嘴被飞溅物堵塞，不顺畅。喷嘴和工件之间的距离太大。

6.焊件表面油污和腐蚀处理不彻底。

7.电弧过长，电弧电压过高。

8.焊丝中的硅锰含量不足。

底切1。电弧过长，电弧电压过高。

2.焊接速度太快，焊接电流太大。

3.焊工摆动不当

焊接成形不良1..不适当的工艺参数。

2.焊丝校正机构调整不当

3.送丝轮中心偏差

4.导电喷嘴松动。

电弧不稳定性1。外部网络电压的影响

2.焊接参数调整不当

3.导电喷嘴松动。

4.送丝机构和接触喷嘴堵塞。

飞溅1..焊接电参数调整不匹配。

2.过多的气体流量

3.工件的表面太粗糙了

4.焊丝的长度太长。

未焊透1。焊接电流太小，送丝不当。

2.焊接速度太快或太慢

3.槽角太小，间隙太小。

4.焊丝位置不当，中性差。

5.焊工技能水平

八。CO2焊接的发展方向

通常，低碳钢CO2焊的主要问题是焊接飞溅和焊缝成形。上面已经描述了这些问题的解决方案。然而，为了进一步推广CO2焊接技术，应扩大其应用领域。如:高效CO2焊全位置焊、电弧点焊、自动焊。这些实际的焊接生产要求已经成为CO2焊接的发展方向。

1高效CO2焊接？

现代工业生产对焊接生产提出了高效率的要求。目前主要有高速CO2焊和高效MAG焊。高速CO2焊主要针对传统CO2焊0.3 ~ 0.5m/min的低焊接速度。目前，解决这一问题的措施是双丝CO2焊和药芯焊丝CO2焊。双丝CO2焊很难采用通常的半自动焊接方法，因为两根焊丝穿过一个焊枪，使得焊枪太重，所以只能采用自动焊接，从而限制了这种方法的应用。另外，药芯焊丝CO2焊的应用范围远不如实芯焊丝。事实上，实心单丝CO2焊丝是最受欢迎的CO2焊接方法，如何解决其高速焊接过程是大家关心的问题。单丝高速CO2焊的主要问题是咬边和驼峰焊。这些问题都与熔池的行为有关，即熔池的稳定性要从焊接工艺的角度来解决。通过控制焊接电弧现象，高速CO2焊的焊接速度已经达到2m/min，甚至3m/min。高速CO2焊主要用于焊接薄工件，如容器。

高效MAG焊主要用于提高熔敷速度，有利于焊接厚板。通常CO2焊的送丝速度是2 ~ 16m/min吧？1.2mm焊丝，最大焊接电流只能达到350A左右。如果采用富Ar混合气体保护焊(CO2+Ar)，高速送丝时会发生旋转射流过渡，造成很大的飞溅损失。因此，加拿大Weld Process公司于1980研制成功了一种高性能的MAG焊接方法，俗称T.I.M.E焊接。T.I.M.E气体是一种四种气体(0.5%O2，8%CO2，26.5%He，65%Ar)。由于he气的加入，限制了旋转射流过渡的侧向旋转飞溅，成为绕焊丝轴线的锥形旋转射流。这是一种相对稳定的熔滴过渡形式，可以获得良好的焊缝熔深。T.I.M.E焊送丝速度可达50m/min，熔敷率可达450g/min。这一法律在欧洲和日本得到了广泛应用。然而，由于我国在氦方面比较贫乏，所以热感应焊接由于价格昂贵而难以在我国推广。因此，北京工业大学正在寻找一种高效的无He MAG焊接方法，并成功实现了35m/min的送丝速度。

2全位置CO2焊接

全位置CO2焊已应用于管道安装、钢结构和造船。全位置CO2焊的关键是防止熔池中的铁水流动。所以熔池的尺寸不能太大，即采用小熔池，靠表面张力使铁水保持在熔池中。小熔池要求焊接电流小，但在较小的情况下连接厚壁工件时，往往会产生未熔合或夹渣。为了解决小熔池和熔深之间的矛盾，此时往往采用调整电弧-短路能量分配比和合理的焊丝摆动方式。全位置CO2焊使用的焊丝直径小于？1.2mm，焊接电流约为120 ~ 150a。

3 CO2自动焊接

自动焊接因其高质量、高效率，在发达国家已得到广泛应用。以焊接机器人为例，日本的焊工与焊工比例为1: 2。自动焊接的优点是:

(1)流程稳定。由于采用了机械装置，消除了许多人为因素对焊接过程的干扰，如手抖动引起的干伸长量的变化。自动CO2焊产生的焊缝美观，质量容易保证。

(2)工艺重现性好，有利于大批量重复焊接生产。

(3)生产效率高。与CO2半自动焊相比，CO2自动焊进一步提高了生产效率，同时机械装置可以不知疲倦地连续工作。

(4)更有利于保护焊接操作人员的健康。

CO2自动焊对焊接电源提出了一些特殊的要求，如提高引弧成功率、焊接结束掉球问题等。同时，CO2自动焊接技术不是机器人和焊接电源的简单结合，它涉及到更复杂的技术。如:机器人轨迹控制、姿态控制和传感技术、焊缝跟踪、熔透控制等。一套性能优良的CO2自动焊接设备就是这些技术的完美结合。目前，我国CO2自动焊技术的应用水平有待进一步提高。自动CO2焊接技术代表了CO2焊接技术的未来。