焊接方法与设备焊接方法与设备 二氧化碳气体保护电弧焊二氧化碳气体保护电弧焊2024/7/192024/7/191 1葛双喜葛双喜第四章第四章 二氧化碳气体保护电弧焊二氧化碳气体保护电弧焊n定义：是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。n产热n保护2024/7/192024/7/192 2葛双喜葛双喜第一节CO2焊的特点及应用- CO2焊的实质n n历史提出于提出于2020世纪世纪3030年代年代 问题：氧化、气孔问题：氧化、气孔实际应用于实际应用于19351935年用于钢材的焊接年用于钢材的焊接n n氧化性气氛保护焊缺点：氧化性缺点：氧化性优点：便宜、低氢、防氮优点：便宜、低氢、防氮2024/7/192024/7/193 3葛双喜葛双喜第一节CO2焊的特点及应用- CO2焊的实质n n分类：焊丝直径分类焊丝直径分类n n细丝细丝COCO2 2焊（焊（1.6mm1.6mm）n n粗丝粗丝COCO2 2焊（焊（ 1.6mm1.6mm）操作方式分类操作方式分类n n半自动半自动COCO2 2焊焊n n 自动自动COCO2 2焊焊2024/7/192024/7/194 4葛双喜葛双喜第一节CO2焊的特点及应用- CO2焊的特点n n优点焊接生产率高（电流大、不清渣）焊接生产率高（电流大、不清渣）焊接成本低（气体便宜、电能利用率高）焊接成本低（气体便宜、电能利用率高）焊接变形小（受热面积小、气体冷却作用）焊接变形小（受热面积小、气体冷却作用）焊接质量好（裂纹敏感性小）焊接质量好（裂纹敏感性小）全位置焊接全位置焊接, ,不同厚度的焊缝不同厚度的焊缝操作简便（不清渣、明弧、易于机械化）操作简便（不清渣、明弧、易于机械化）2024/7/192024/7/195 5葛双喜葛双喜第一节CO2焊的特点及应用- CO2焊的特点n n缺点：飞溅严重飞溅严重一般不能使用交流电，设备复杂一般不能使用交流电，设备复杂抗风能力差抗风能力差不能焊接容易氧化的有色金属不能焊接容易氧化的有色金属焊缝外形比较粗糙焊缝外形比较粗糙劳动条件差（弧光、气体）劳动条件差（弧光、气体）2024/7/192024/7/196 6葛双喜葛双喜第一节CO2焊的特点及应用- CO2焊的应用n n适用材料适于低碳钢、低合金钢等黑色金属适于低碳钢、低合金钢等黑色金属耐磨件堆焊、铸铁补焊及电铆焊耐磨件堆焊、铸铁补焊及电铆焊n n不适用材料：不锈钢 易氧化的有色金属n n适用领域：汽车制造、机车车辆制造、化工机械、农业汽车制造、机车车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械机械、矿山机械飞机制造飞机制造2024/7/192024/7/197 7葛双喜葛双喜第二节 CO2焊设备2024/7/192024/7/198 8葛双喜葛双喜第二节 CO2焊设备n n半自动半自动CO2焊设备焊设备2024/7/192024/7/199 9葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备n n自动自动CO2焊设备焊设备2024/7/192024/7/191010葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊接电源2024/7/192024/7/191111葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊接电源n n一般是直流反接n n细丝-等速送丝-平特性电源燃烧稳定、焊接参数易调节、避免回烧燃烧稳定、焊接参数易调节、避免回烧n n粗丝-变速送丝-下降特性电源2024/7/192024/7/191212葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊接电源n n电源动特性粗丝细滴过渡时电流变化比较小，对焊接粗丝细滴过渡时电流变化比较小，对焊接电源动特性要求不高电源动特性要求不高细丝短路过渡时，焊接电流不断变化，要细丝短路过渡时，焊接电流不断变化，要求外特性品质比较高求外特性品质比较高n n短路电流增长速度短路电流增长速度n n合适的峰值电流合适的峰值电流n n电弧电压恢复速度电弧电压恢复速度2024/7/192024/7/191313葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 送丝系统n n变速送丝：3.0mmn n等速送丝：2.4mm2024/7/192024/7/191414葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 送丝系统2-5m0.8mm15m2024/7/192024/7/191515葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备-送丝系统2024/7/192024/7/191616葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 送丝系统2024/7/192024/7/191717葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊枪n n要求：送气稳定、送丝均匀、导电可靠送气稳定、送丝均匀、导电可靠结构简单、经久耐用、维修方便结构简单、经久耐用、维修方便使用性良好使用性良好2024/7/192024/7/191818葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊枪半自动自动2024/7/192024/7/191919葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊枪n n白自动焊枪推丝式推丝式n n鹅颈式鹅颈式n n手枪式手枪式拉丝式拉丝式2024/7/192024/7/192020葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊枪2024/7/192024/7/192121葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊枪2024/7/192024/7/192222葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊枪2024/7/192024/7/192323葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 焊枪2024/7/192024/7/192424葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 供气系统2024/7/192024/7/192525葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 供气系统灰色气瓶灰色气瓶 黄色字体黄色字体液态液态CO22024/7/192024/7/192626葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 供气系统100-150w2024/7/192024/7/192727葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 供气系统n n干燥剂：硅胶硅胶脱水硫酸铜脱水硫酸铜无水氯化钙：吸水性好，不能重复利用无水氯化钙：吸水性好，不能重复利用n n场合：含水量高的时候使用2024/7/192024/7/192828葛双喜葛双喜第二节CO2焊设备- 供气系统2024/7/192024/7/192929葛双喜葛双喜第三节 CO2焊冶金特性和焊接材料2024/7/192024/7/193030葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料-合金元素的氧化和脱氧CO2 O+CO 吸热反应氧化作用温度高氧化性强合金元素浓度合金元素与氧的亲和力2024/7/192024/7/193131葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料-合金元素的氧化和脱氧n n电弧高温区电弧高温区2024/7/192024/7/193232葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料-合金元素的氧化和脱氧n n低温区低温区- -熔池后部熔池后部2024/7/192024/7/193333葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料-合金元素的氧化和脱氧n n氧化反应的结果FeFe、SiSi、MnMn、C C、AlAl、TiTi、NiNi烧损烧损反应产物：反应产物：n nFeOFeO熔渣及进一步与熔池中的合金元素反应熔渣及进一步与熔池中的合金元素反应n nSiOSiO2 2和和MnOMnO形成熔渣形成熔渣n nCOCO 飞溅飞溅（温度高）（温度高） 气孔气孔（温度低）（温度低）2024/7/192024/7/193434葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料-合金元素的氧化和脱氧2024/7/192024/7/193535葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料-合金元素的氧化和脱氧n n原理，利用脱氧剂使FeO还原，氧化产物作为熔渣排出，剩余的合金元素强化焊缝。n n在兼顾经济性的前提下采用还原性强的元素（Al、Ti、Si、Mn）2024/7/192024/7/193636葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料-合金元素的氧化和脱氧n nSi-Mn联合脱氧n n注意问题含量适当含量适当n n过低过低n n过高过高 Si-Si-焊缝热裂倾向大焊缝热裂倾向大 Mn-Mn-冲击值下降冲击值下降比例合适比例合适2024/7/192024/7/193737葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料-合金元素的氧化和脱氧2024/7/192024/7/193838葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊气孔及防止n n原因：没有熔渣覆盖并且CO2气流的冷却作用n n类别： CO、N2、H22024/7/192024/7/193939葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊气孔及防止n nCO气孔n n机理： CO来不及逸出n n形态：针尖状n n位置：焊缝根部或者近表面n n原因：脱氧剂不足、碳含量偏高n n防止：增加脱氧剂、减少碳含量、加大热输入2024/7/192024/7/194040葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊气孔及防止n n氮气孔n n机理：溶解度变化n n形态：蜂窝状n n位置：焊缝近表面n n原因：保护气层破坏保护气不纯保护气不纯流量小流量小喷嘴堵塞或者位置不合适喷嘴堵塞或者位置不合适侧向风侧向风2024/7/192024/7/194141葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊气孔及防止n n防止：提高纯度提高纯度调好流量调好流量检查气路检查气路防风措施防风措施固氮元素固氮元素2024/7/192024/7/194242葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊气孔及防止n n氢气孔n n机理：离子态进入熔池，溶解度变化n n形态：圆球形n n位置：焊缝中n n原因：油污和铁锈，气体中的水分n n防止：清除油污和铁锈，排出气体中的水分2024/7/192024/7/194343葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止2024/7/192024/7/194444葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止n n产生原因：气体爆炸气体爆炸斑点压力（气体分解收缩电弧）斑点压力（气体分解收缩电弧）小桥爆断小桥爆断焊接参数焊接参数2024/7/192024/7/194545葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止2024/7/192024/7/194646葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止2024/7/192024/7/194747葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止n n减少飞溅的措施正确选择焊接参数正确选择焊接参数细丝过渡的时候在气体中加入氩气细丝过渡的时候在气体中加入氩气限制金属小桥爆断能量限制金属小桥爆断能量低飞溅率焊丝低飞溅率焊丝2024/7/192024/7/194848葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止n n正确选择焊接参数焊接电流与电压焊接电流与电压焊丝伸出长度焊丝伸出长度焊枪角度焊枪角度2024/7/192024/7/194949葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止成本问题性能问题2024/7/192024/7/195050葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止n n防止原理：设法实现短路液桥的金属过渡趋于稳定n n防止方法：回路中串接附加电感回路中串接附加电感n n直径细、过渡频率高直径细、过渡频率高- -要求大电流增长速度要求大电流增长速度- -小小电感（设备简单，控制精度一般）电感（设备简单，控制精度一般）电流切换电流切换电流波形控制法电流波形控制法2024/7/192024/7/195151葛双喜葛双喜第三节 CO2焊的冶金特性和焊接材料- CO2焊飞溅及防止n n超低碳焊丝n n药芯焊丝n n活化处理焊丝（ CS2CO3、K2CO3 ）n n被动-涂层材料2024/7/192024/7/195252葛双喜葛双喜第四节 CO2气体及焊丝2024/7/192024/7/195353葛双喜葛双喜第三节 CO2气体及焊丝- CO2气体n n无色、无味、无毒n n密度为空气的1.5倍n n高温分解n n状态：三态2024/7/192024/7/195454葛双喜葛双喜第三节 CO2气体及焊丝- CO2气体n n液态CO2高于-11时比水轻常温下气罐中CO2在水的上部n n气瓶中80%液态CO2，其余20%为气态CO2n n一一瓶瓶液液态态CO2可可以以气气化化成成为为12725L CO2气体气体n n安全问题：温度对压力的影响安全问题：温度对压力的影响2024/7/192024/7/195555葛双喜葛双喜第三节 CO2气体及焊丝- CO2气体n n提高COCO2 2纯度的措施倒置放水：倒置倒置放水：倒置1-21-2小时，开阀门小时，开阀门2-32-3次，次，每次放水间隔每次放水间隔3030分钟分钟正置放气：正置正置放气：正置2 2小时，开阀门小时，开阀门2-32-3分钟分钟使用干燥器使用干燥器注注意意气气瓶瓶压压力力：存存在在液液态态COCO2 2气气瓶瓶压压力力不不变变，当当只只有有气气态态COCO2 2时时，随随着着使使用用压压力力将将持持续续下下降降，并并且且水水分分含含量量将将提提高高，低低于于1010个个大大气气压就不能使用了。压就不能使用了。2024/7/192024/7/195656葛双喜葛双喜第三节 CO2气体及焊丝- CO2气体2024/7/192024/7/195757葛双喜葛双喜第三节 CO2气体及焊丝- 焊丝n n作用：导电、合金化2024/7/192024/7/195858葛双喜葛双喜第三节 CO2气体及焊丝- 焊丝n n要求合适的合适的SiSi、MnMn含量及比例含量及比例控制控制C C、S S、P P的含量的含量渡铜：防锈、导电渡铜：防锈、导电2024/7/192024/7/195959葛双喜葛双喜第三节 CO2气体及焊丝- 焊丝n n牌号：牌号：H08Mn2Si H08Mn2SiH08Mn2Si H08Mn2SiA A2024/7/192024/7/196060葛双喜葛双喜第三节 CO2气体及焊丝- 焊丝2024/7/192024/7/196161葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺2024/7/192024/7/196262葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺n n短路过渡工艺短路过渡工艺n n细滴过渡工艺细滴过渡工艺2024/7/192024/7/196363葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺n n特点细丝、低电压、小电流细丝、低电压、小电流熔滴细小、过渡频率高熔滴细小、过渡频率高电弧稳定、飞溅小、成型美观电弧稳定、飞溅小、成型美观n n适用于薄板、全位置焊接2024/7/192024/7/196464葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺n n焊接工艺参数的选择焊丝直径焊丝直径n n焊丝直径，直径增加飞溅颗粒增大焊丝直径，直径增加飞溅颗粒增大n n相同电流下，焊丝越细，熔化速度越高。相同电流下，焊丝越细，熔化速度越高。n n如果电流过大，这要是用极大的送丝速度，从如果电流过大，这要是用极大的送丝速度，从而引起熔池翻腾和焊缝成形恶化而引起熔池翻腾和焊缝成形恶化2024/7/192024/7/196565葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺2024/7/192024/7/196666葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺2024/7/192024/7/196767葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺n n焊接速度焊接速度n n速速度度加加快快- -焊焊缝缝厚厚度度、焊焊缝缝宽宽度度、焊焊缝缝余余高均减小高均减小n n过过快快咬咬边边 驼驼峰峰焊焊缝缝n n过过慢慢焊焊道道变变宽宽 漫漫溢溢2024/7/192024/7/196868葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺n n保护气流量n n与焊接电流有关200A200A以下以下10-15L/min10-15L/min200A200A以上以上15-25L/min15-25L/minn n侧向风对保护效果影响显著2m/s气孔明显增加2024/7/192024/7/196969葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺n n焊丝伸出长度焊丝伸出长度一般伸出长度为焊丝一般伸出长度为焊丝直径的直径的1010倍倍2024/7/192024/7/197070葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺n n电感值控制电流增长速度控制电流增长速度调节电弧燃烧时间调节电弧燃烧时间2024/7/192024/7/197171葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-短路过渡CO2工艺n n电源极性2024/7/192024/7/197272葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/197373葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/197474葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/197575葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/197676葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/197777葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/197878葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/197979葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/198080葛双喜葛双喜第四节 CO2焊工艺-CO2工艺2024/7/192024/7/198181葛双喜葛双喜第五节 CO2焊的其他方法2024/7/192024/7/198282葛双喜葛双喜第五节 CO2焊的其他方法-药芯焊丝CO2焊n实质：气渣联合保护2024/7/192024/7/198383葛双喜葛双喜第五节 CO2焊的其他方法-药芯焊丝CO2焊n n优点：效率高效率高成形美观、飞溅少成形美观、飞溅少交直流都可使用、可焊材料广交直流都可使用、可焊材料广抗气孔能力强抗气孔能力强n n缺点制造复杂、成本高制造复杂、成本高外表面易腐蚀，药粉易吸潮，需要烘干外表面易腐蚀，药粉易吸潮，需要烘干送丝困难，对送丝机构要求高送丝困难，对送丝机构要求高2024/7/192024/7/198484葛双喜葛双喜第五节 CO2焊的其他方法-药芯焊丝CO2焊2.4mm2024/7/192024/7/198585葛双喜葛双喜第五节 CO2焊的其他方法-CO2点焊2024/7/192024/7/198686葛双喜葛双喜第五节 CO2焊的其他方法-CO2点焊2024/7/192024/7/198787葛双喜葛双喜第五节 CO2焊的其他方法-CO2气电立焊2024/7/192024/7/198888葛双喜葛双喜