焊接方法与设备：二氧化碳气体保护电弧焊课件.ppt

1、Carbon-dioxide Shielded arc weldingCO2焊的熔敷速度四、四、CO2CO2气体保护电弧焊的分类气体保护电弧焊的分类按焊丝粗细分类：按焊丝粗细分类：细丝细丝CO2CO2焊焊 ds1.6mm Vfds1.6mm Vf=C =C 自身调节自身调节粗丝粗丝CO2CO2焊焊 ds 1.6mm VfCds 1.6mm VfC 自动调节自动调节按焊丝类型分：按焊丝类型分：实芯焊丝实芯焊丝CO2CO2焊焊药芯焊丝药芯焊丝CO2CO2焊焊按自动化程度分：按自动化程度分：半自动半自动CO2CO2焊焊 适用于焊缝不够规则的场合适用于焊缝不够规则的场合自动自动CO2CO2焊焊 适用于

2、焊缝长而且规则的场合适用于焊缝长而且规则的场合焊接设备1、焊接电源：、焊接电源：平特性电源平特性电源下降特性电源下降特性电源良好的动态品质良好的动态品质短路电流上升速度短路电流上升速度di/dt短路电流峰值短路电流峰值Imax 空载电压恢复速度要快空载电压恢复速度要快 （1）推丝式：）推丝式：直径直径0.82.0mm（2）拉丝式：）拉丝式：直径小于或等于直径小于或等于0.8mm （3）推拉丝：）推拉丝：送丝软管可长到送丝软管可长到10m 2、送丝机构、送丝机构n供气系统包括气瓶气路及相应的供气系统包括气瓶气路及相应的阀、计量装置、加热装置等。阀、计量装置、加热装置等。n半自动焊枪有鹅颈式和手枪

3、式两半自动焊枪有鹅颈式和手枪式两种。种。n自动焊焊枪载流容量较大（可达自动焊焊枪载流容量较大（可达1500A），采用内部循环水冷却。），采用内部循环水冷却。n焊枪冷却方式有气冷、水冷焊枪冷却方式有气冷、水冷焊焊100负载气冷上限负载气冷上限250An氩弧焊气冷上限氩弧焊气冷上限200A鹅颈式鹅颈式半自动半自动空冷焊枪空冷焊枪3、焊枪和供气、冷却水系统、焊枪和供气、冷却水系统流量计流量计气压表气压表减压及预热装置减压及预热装置开关开关CO2减压流量计减压流量计CO2气体气体 瓶装瓶装CO2为液态，焊接用为液态，焊接用CO2要求纯度高于要求纯度高于99.8%，用前，用前排水（倒置排水（倒置48小时

4、，开阀放水）小时，开阀放水）。由于液态的。由于液态的CO2气化过程吸热气化过程吸热，可能导致其中的水分结冰，需，可能导致其中的水分结冰，需在减压前加热，一般采取电阻加在减压前加热，一般采取电阻加热的方式。热的方式。鹅颈式（气冷）焊枪、手枪式（水冷）焊枪鹅颈式（气冷）焊枪、手枪式（水冷）焊枪4、控制系统、控制系统包括焊接电源输出调节系统、送丝速度包括焊接电源输出调节系统、送丝速度调节系统、小车或工作台行走速度调节调节系统、小车或工作台行走速度调节系统、气体流量调节系统。系统、气体流量调节系统。主要控制焊接过程中的各种动作，如电主要控制焊接过程中的各种动作，如电源启动停止、送气送水、熄弧引弧、小源

5、启动停止、送气送水、熄弧引弧、小车行走等。车行走等。二、典型二、典型COCO2 2焊设备（焊设备（COCO2 2焊专用焊机）焊专用焊机）1、北京“时代”逆变焊机，节能节材；可靠性尚可，价格相对便宜，售后服务较好。逆变焊机，节能节材；可靠性尚可，价格相对便宜，售后服务较好。2、唐山“松下”晶闸管焊机，但精细表现出色且可靠性极高；售后服务较好，价格较贵晶闸管焊机，但精细表现出色且可靠性极高；售后服务较好，价格较贵但性价比高，但性价比高，3、美国林肯 普通普通CO2焊机总体性能不错，但无价格优势。值得推介者为其焊机总体性能不错，但无价格优势。值得推介者为其STT（表（表面张力过渡）面张力过渡）CO2

6、焊机：飞溅极小、成形极佳，但价格极贵。焊机：飞溅极小、成形极佳，但价格极贵。除以上之外，除以上之外，通用通用CO2焊机国内的品牌多如牛毛，但普遍市场占有率低。除价格较焊机国内的品牌多如牛毛，但普遍市场占有率低。除价格较低外，其它方面往往乏善可陈。低外，其它方面往往乏善可陈。欧洲国家一般不做欧洲国家一般不做CO2焊专用焊机，而是焊专用焊机，而是MIG/MAG（CO2）一体，所以其送丝机通）一体，所以其送丝机通常为双主动送丝。常为双主动送丝。如果焊机标可如果焊机标可MIG/MAG/CO2焊，但却是单主动送丝，其效果有限（目前国产焊机这焊，但却是单主动送丝，其效果有限（目前国产焊机这种情况比较多见）

7、。种情况比较多见）。第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料一、合金元素的氧化与脱氧高温的焊接电弧中：CO2CO+O2电弧气氛 包括：CO2、O2、CO可能参加反应的金属元素：Fe、C、Si、Mn1.合金元素的合金元素的氧化氧化氧化反应：氧化反应：Fe+CO2 FeO+CO 不溶于液态金属，不与金属反应不溶于液态金属，不与金属反应Si+2CO2 SiO2+2CO 与与CO2的反应不占主导地位，的反应不占主导地位，Mn+CO2 MnO +CO 与与O的反应是主要的的反应是主要的Si+2O SiO2 Mn+O MnO 以复合化合物形式以复合化合物形式MnO.SiO2，浮出浮出C+O CO C烧损，熔滴

8、中造成爆炸，熔池中烧损，熔滴中造成爆炸，熔池中 造成气孔造成气孔Fe+O FeO 氧化，进入熔池会破坏焊缝的性能氧化，进入熔池会破坏焊缝的性能 必须通过给焊接材料中添加合适量的脱氧元素脱必须通过给焊接材料中添加合适量的脱氧元素脱氧，一般采用氧，一般采用Si-Mn联合脱氧。联合脱氧。2、氧化反应氧化反应的结果的结果焊接铝及其合金氧化问题会很严重，焊接不锈钢焊接铝及其合金氧化问题会很严重，焊接不锈钢可能导致焊缝增碳，对不锈钢的耐腐蚀性能造成可能导致焊缝增碳，对不锈钢的耐腐蚀性能造成影响。影响。2FeO+Si 2Fe+SiO2 FeO+Mn MnOFeO+C Fe+CO n 但是发生在熔滴中，生成的

9、但是发生在熔滴中，生成的CO可能会引起可能会引起熔滴的急剧膨胀，产生飞溅熔滴的急剧膨胀，产生飞溅n 发生在熔池中可能形成气孔发生在熔池中可能形成气孔 3、脱氧、脱氧反应反应CO气孔、气孔、H2气孔、气孔、N 2气孔气孔二、CO2焊的气孔及防止（1）CO气孔气孔FeO+C Fe+CO 在反应中生成在反应中生成CO气体来不及逸出。气体来不及逸出。解决措施：只要焊丝中含碳量比较低，含有适量的脱氧剂解决措施：只要焊丝中含碳量比较低，含有适量的脱氧剂Mn、Si，可减少焊缝中，可减少焊缝中 FeO，避免发生上述反应，形成，避免发生上述反应，形成气孔，同时防止焊缝氧化。气孔，同时防止焊缝氧化。采用短弧焊，防

10、止大气侵入电弧中采用短弧焊，防止大气侵入电弧中焊丝中添加固氮元素，如焊丝中添加固氮元素，如Ti增加增加CO2保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、可靠。可靠。野外焊接增加挡风板野外焊接增加挡风板 防止措施：防止措施：2、N2气孔气孔一般认为一般认为N2来源于大气或者来源于大气或者CO2不纯不纯 过渡形式过渡形式图图焊丝直径焊丝直径电弧电弧电压电压电流电流适用范围适用范围大滴过渡大滴过渡细丝细丝 1.6 30 30小电流小电流飞溅大，不实用飞溅大，不实用短路过渡短路过渡细丝细丝 1.6 30 30300300左右，左右，正接正接飞溅大，不实用飞溅大，不实

11、用细颗粒过渡细颗粒过渡粗丝粗丝1.6-5.01.6-5.0长弧长弧34-3534-35400400中厚板中厚板潜弧射滴过渡潜弧射滴过渡粗丝粗丝1.6-5.01.6-5.0短弧短弧低电压低电压 430 430厚板厚板STT短路过渡的一种短路过渡的一种打底打底三、三、熔滴过渡与飞溅熔滴过渡与飞溅、CO2气体保护焊熔滴过渡类型：气体保护焊熔滴过渡类型：福尼斯焊机福尼斯焊机n熔滴长大熔滴长大n短路、熄弧短路、熄弧n颈缩颈缩n过渡、燃弧过渡、燃弧1.短路过渡：短路过渡：形成条件：形成条件：长弧、细丝、小电流。长弧、细丝、小电流。机理：机理：一般要经历电弧燃烧形成熔滴、熔滴长一般要经历电弧燃烧形成熔滴、熔

12、滴长大并与熔池短路熄弧、液桥颈缩断开熔滴过渡大并与熔池短路熄弧、液桥颈缩断开熔滴过渡、电弧复燃四个过程。、电弧复燃四个过程。短路过渡特点：短路过渡特点：-细丝，短弧，小电流细丝，短弧，小电流 -燃弧熄弧交替进行，燃弧熄弧交替进行，1.6-50Hz，0.8-130Hz -平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接焊接 -小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快度快 -弧长短，焊件加热区小，质量高弧长短，焊件加热区小，质量高 -过程稳定过程稳定 -飞溅大飞溅大n 应用：应用：2、细颗粒过渡：形成条件形成条件：粗丝

13、1.6-5.0，长弧，大电流形成机理：形成机理：电流大，斑点面积大，电磁力增电磁力增加加，熔滴过渡频率加快，形成细颗粒过渡 3、潜弧射滴过渡：潜弧射滴过渡：形成条件：形成条件：大电流大电流、低电压、反极性、低电压、反极性、CO2气氛和粗焊丝气氛和粗焊丝形成机理：形成机理：大电流，电弧静压力大且集中，挖掘成弧坑；大电流，电弧静压力大且集中，挖掘成弧坑；低电压弧长短，呈潜弧状态低电压弧长短，呈潜弧状态 弧坑中场强低，电弧上爬弧坑中场强低，电弧上爬 形成射滴过渡形式形成射滴过渡形式 焊丝跟进焊丝跟进挖掘成弧坑挖掘成弧坑电弧上爬电弧上爬形成射滴形成射滴、飞溅飞溅飞溅：飞溅：在焊接过程中，熔化的金属颗粒

14、和熔在焊接过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象。渣向周围飞散的现象。原因：原因：电流过大、有大量气体析出电流过大、有大量气体析出飞溅形式：飞溅形式：短路过程的飞溅短路过程的飞溅析出气体引起飞溅析出气体引起飞溅电弧排斥引起飞溅电弧排斥引起飞溅细颈过电流引起飞溅细颈过电流引起飞溅控制措施：控制措施：焊丝：焊丝：降低焊丝含降低焊丝含C量，并有合适的量，并有合适的Mn、Si，保护气体：保护气体：加入加入Ar，改善电弧形态及熔滴过渡形式，改善电弧形态及熔滴过渡形式。电源系统：电源系统：直流反极性，不能用交流直流反极性，不能用交流过桥始末电流小，中期电流大过桥始末电流小，中期电流大 短路前期，抑制

15、短路电流的上升速度短路前期，抑制短路电流的上升速度 减小正常短路的峰值电流，降低短路电流上升减小正常短路的峰值电流，降低短路电流上升速度速度 短路后期迅速降低短路电流，靠金属表面张力短路后期迅速降低短路电流，靠金属表面张力拉断小桥，实现无飞溅过渡。拉断小桥，实现无飞溅过渡。控制措施：控制措施：焊丝：焊丝：降低焊丝含降低焊丝含C量，并有量，并有合适的合适的Mn、Si，保护气体：保护气体：加入加入Ar，改善电，改善电弧形态及熔滴过渡形式弧形态及熔滴过渡形式。电源系统：电源系统：直流反极性，不能用交流直流反极性，不能用交流过桥始末电流小，中期电流大过桥始末电流小，中期电流大 短路前期，抑制短路电流的

16、上升速度短路前期，抑制短路电流的上升速度 减小正常短路的峰值电流，降低短路电流减小正常短路的峰值电流，降低短路电流上升速度上升速度 短路后期迅速降低短路电流，靠金属表面短路后期迅速降低短路电流，靠金属表面张力拉断小桥，实现无飞溅过渡。张力拉断小桥，实现无飞溅过渡。马跃周，甘肃工业大学学报，马跃周，甘肃工业大学学报，2000，Vol.26（3）采用波形控制的方法控制采用波形控制的方法控制熔滴过渡，减小飞溅熔滴过渡，减小飞溅。l 焊接电流：避开飞溅大的电流区间；采用合适的峰值电流，焊接电流：避开飞溅大的电流区间；采用合适的峰值电流，一般一般Imax=2-3倍倍Ia，太大颈缩小桥爆断，太小引弧困难。，太大颈缩小桥爆断，太小引弧困难。l 焊枪角度小于焊枪角度小于20：垂直时飞溅最少：垂直时飞溅最少l 缩短伸出长度，一般取焊丝直径的缩短伸出长度，一般取焊丝直径的10倍，倍，5-15mml 防护涂料，防止喷嘴被堵防护涂料，防止喷嘴被堵正确选择工艺参数：正确选择工艺参数：合适的电弧电压与焊接电流范围合适的电弧电压与焊接电流范围 几种焊接方法的成本比较几种焊接方法的成本比较