二氧化碳氣體保護焊(畢業(yè)論文doc)..doc

1、渤海船舶職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）二氧化碳氣體保護焊系：材料工程系專業(yè)：焊接技術(shù)及自動化姓名：曲 猛指導(dǎo)教師：王博班級： 11G513評閱教師：王博學(xué)號： 22完成日期： 2014.6.9摘要本論文是對畢業(yè)設(shè)計二氧化碳保護焊和飛濺所采用的方案以及所使用的硬件、軟件技術(shù)和所能達到的效果的描述。由于二氧化碳氣體的熱物理性能的特殊影響，使用常規(guī)焊接電源時， 焊絲端頭熔化金屬不可能形成平衡的軸向自由過渡，通常需要采用短路和熔滴縮頸爆斷、因此，與MIG焊自由過渡相比，飛濺較多。但如采用優(yōu)質(zhì)焊機，參數(shù)選擇合適，可以得到很穩(wěn)定的焊接過程，使飛濺降低到最小的程度。關(guān)鍵詞：飛濺；短路電流；焊接目錄摘要.I目錄.I

2、II第 1 章緒論 .11.1概述 .11.2國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 .1第 2 章我國焊接材料的發(fā)展現(xiàn)狀 .22.2焊絲的發(fā)展現(xiàn)狀 .2第 3 章二氧化碳氣體保護焊的優(yōu)缺點及操作 .73.1二氧化碳氣體保護焊是一種熔化極氣體保護焊。 .63.2二氧化碳氣體保護焊的缺點 .63.3二氧化碳氣保焊操作 .6第 4 章二氧化碳氣體保護焊的飛濺 .104.1飛濺產(chǎn)生的原因 .104.2二氧化碳氣體保護焊工藝特點 .104.3逆變二氧化碳氣體保護焊焊機控制方案 .10結(jié)論.12參考文獻.13致謝.14第1章緒論1.1 概述二氧化碳氣體保護電弧焊的保護氣體是二氧化碳（有時采用CO2O2 的混合氣體）。由于

3、二氧化碳氣體的熱物理性能的特殊影響，使用常規(guī)焊接電源時，焊絲端頭熔化金屬不可能形成平衡的軸向自由過渡， 通常需要采用短路和熔滴縮頸爆斷、因此，與 MIG 焊自由過渡相比，飛濺較多。但如采用優(yōu)質(zhì)焊機，參數(shù)選擇合適，可以得到很穩(wěn)定的焊接過程， 使飛濺降低到最小的程度。 由于所用保護氣體價格低廉， 采用短路過渡時焊縫成形良好， 加上使用含脫氧劑的焊絲即可獲得無內(nèi)部缺陷的劉質(zhì)量焊接接頭。 因此這種焊接方法目前已成為黑色金屬材料最重要焊接方法之一。1.2 國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀CO2 焊接技術(shù)發(fā)展與金屬結(jié)構(gòu)制造狀況密不可分。 50 年代初期， CO2 氣保焊技術(shù)一經(jīng)開發(fā)， 就應(yīng)用于金屬結(jié)構(gòu)制造， 并伴隨著

4、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計、 制造技術(shù)水平的不斷提高，逐漸成為金屬結(jié)構(gòu)焊接的主要方法。其高效、優(yōu)質(zhì)、自動化的技術(shù)特點，具有良好應(yīng)用條件， 并且極大地推動了金屬結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在焊接技術(shù)發(fā)展史上書寫了輝煌的一頁。目前在美國、日本、歐洲等發(fā)達國家及地區(qū)采用焊接金屬結(jié)構(gòu)件比例日趨增大，其中 CO2 氣保焊消耗的焊接金屬材料重量約占全部焊接材料總重量的 50%75%。經(jīng)過多年努力，我國 CO2 氣保焊技術(shù)在金屬結(jié)構(gòu)制造業(yè)中的推廣應(yīng)用，取得了長足進步。第 2 章我國焊接材料的發(fā)展現(xiàn)狀我國目前焊接材料生產(chǎn)企業(yè)約600 多家，但具有一定生產(chǎn)規(guī)模和競爭能力的有 100 多家左右。近 30 年來，我國焊接材料產(chǎn)

5、品結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化， 1972 年有 206 個品種，1995 年增加到 576 個，產(chǎn)品包括各種電焊條、 焊絲（co2 焊絲、埋弧焊焊絲、藥芯焊絲等）、焊劑、釬料、合金粉末、焊帶等，特別是co2 焊絲和藥芯焊絲發(fā)展較快。 目前我國焊接材料年生產(chǎn)能力超過150 噸，其中電焊條年生產(chǎn)能力超過100 萬噸， CO2 焊絲年生產(chǎn)能力為15 萬噸，埋弧自動焊焊劑年生產(chǎn)能力在 10 萬噸以上，埋弧焊焊絲年生產(chǎn)能力約10 萬噸，釬焊材料年生產(chǎn)能力約5萬噸。2.2 焊絲的發(fā)展現(xiàn)狀我國的氣體保護焊焊絲開始發(fā)展緩慢，1985 年后才有了較快的發(fā)展。隨著各種自動和半自動焊接方法的推廣應(yīng)用，焊接的品種逐漸增多，

6、 使用量也逐年擴大。各國焊條和焊絲產(chǎn)量的比例，在一定程度上反映了該國的焊接自動化水平。我國目前焊絲生產(chǎn)企業(yè) 150 多家，整個焊絲行業(yè)年生產(chǎn)能力約 30 玩噸，多數(shù)是生產(chǎn)埋弧焊（ SAW ）和 co2 氣體保護焊用焊絲，具備藥芯焊絲生產(chǎn)條件的企業(yè)有 20 多家。我國焊接材料生產(chǎn)能力， 特別是自動焊接用焊絲的生產(chǎn)能力， 近年來有了明顯發(fā)展，表 2 列出我國近年來焊接材料產(chǎn)量的變化。 可以看出， 我國焊接材料生產(chǎn)中自動化焊接用焊絲產(chǎn)量占焊接材料總量的比例逐年增加， 由 20 世紀 80 年代中期的 5%左右提高到目前的 15%左右（總產(chǎn)量約 16 萬噸），預(yù)計今后數(shù)年間焊絲的增長仍延續(xù)下去。表 2

7、 我國近年來焊接材料產(chǎn)量的變化/ 萬噸實芯焊絲年份焊條（氣保焊藥芯焊絲埋弧焊絲埋弧焊劑總產(chǎn)量用）1985330.400.051.651.8234.51986490.500.051.571.7342.51987520.770.0651.651.8256.01988480.850.0671.791.9750.61989421.201990411.900.071.932.1246.21991422.000.072.152.3754.21992712.600.102.482.7363.31993783.200.102.562.8272.01994724.500.602.003.0074.4199560

8、7.001996607.201997708.000.1680.01998879.000.6090.019999010.00.3020009011.00.405.006.0020011.20焊接自動化水平的提高，促進了自動化焊接材料的發(fā)展，特別是co2 氣體保護焊絲和藥芯焊絲得到了廣泛的應(yīng)用。我國氣體保護焊實芯焊絲1985 年以后有了較快的發(fā)展，目前年產(chǎn)量達到約10 萬噸。國內(nèi)藥芯焊絲的使用始于寶山鋼鐵公司的建設(shè)。其后，機械制造行業(yè)、能源化工行業(yè)、 船舶制造和海洋結(jié)構(gòu)行業(yè)、建筑和橋梁業(yè)、 輸油及輸氣管線建設(shè)行業(yè)等相繼使用了進口焊絲和國產(chǎn)焊絲。我國藥芯焊絲的研制始于20 世紀 60 年代中期，但很

9、長時間沒有實現(xiàn)批量生產(chǎn)。近幾年我國藥芯焊絲發(fā)展速度很快，使用量也逐年擴大。 國產(chǎn)藥芯焊絲生產(chǎn)始于 1987 年北京焊條廠從英國CPV 公司引進一條全連軋式藥芯焊絲生產(chǎn)線。19931998 年時我國藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備引進的高峰期，有十幾個企業(yè)先后從英國、美國、日本、烏克蘭、德國、意大利、瑞典等國家引進焊絲生產(chǎn)線和藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備。至 2002 年，我國藥芯焊絲制造廠已有 29 家，生產(chǎn)線總計 48 條（引進生產(chǎn)線 24 條、自制生產(chǎn)線 24 條）。目前我國藥芯焊絲已發(fā)展到幾十個品種， 藥芯焊絲的產(chǎn)量從 1996 年不足 0.1 噸（以粗絲為主），發(fā)展到 2001 年的近 1.2 萬噸（以細絲為主）

10、。平均每年超過 50%的增長率在發(fā)展。應(yīng)用領(lǐng)域也從造船 -海洋結(jié)構(gòu)行業(yè)逐步擴大到建筑 -橋梁、重型機械、鍋爐 -壓力容器、輸送管道、鋼結(jié)構(gòu)等多個行業(yè)。在生產(chǎn)設(shè)備上已研制出鋼帶法生產(chǎn)線、 盤條法生產(chǎn)線和鋼管法生產(chǎn)線， 已具備了一定的生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計和制造能力。 其中，國產(chǎn)鋼帶法生產(chǎn)線已穩(wěn)定的在實際生產(chǎn)中運行，單套生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力可達（ 0.10.15）萬噸。從各行業(yè)的使用品種上看， 在船舶和海洋結(jié)構(gòu)行業(yè)、 建筑和橋梁業(yè)、 機械制造行業(yè)、能源化工行業(yè)、鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)，主要使用鈦型氣保護藥芯焊絲；在輸油及輸氣管線建設(shè)中主要使用保護藥芯焊絲。 耐磨堆焊藥芯焊絲應(yīng)用于各行業(yè)材料的表面性能改進上。在各行業(yè)中，以船

11、舶制造和海洋結(jié)構(gòu)行業(yè)使用藥芯焊絲量最大，近年來在其他行業(yè)藥芯焊絲的使用正不斷提高。在進口產(chǎn)品中， 以鈦型氣保護碳鋼、 低合金鋼藥芯焊絲為主， 占全部藥芯焊絲的比例約為 95%；自保護藥芯焊絲的 5%；其他品種（氣保護不銹鋼藥芯焊絲等）約占 1%。在國產(chǎn)產(chǎn)品中，以鈦型氣保護碳鋼、硬面堆焊藥芯焊絲為主，約占 98%(其中堆焊焊絲約占 10%)；鈦型低合金和不銹鋼藥芯焊絲的占 2%（其中不銹鋼焊絲約占 10%）。為適應(yīng)我國經(jīng)濟發(fā)展的需要， 應(yīng)盡快提高我國焊接自動化水平， 調(diào)整我國焊接材料的構(gòu)成比例， 大力發(fā)展自動或半自動焊接材料。 我國目前實芯焊絲生產(chǎn)中存在的問題主要是品種較少， 質(zhì)量尚需進一步提高

12、。 藥芯焊絲主要是保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，增加品種和降低生產(chǎn)成本。 而且發(fā)展無縫鍍銅和金屬型藥芯焊絲也勢在必行。我國焊絲行業(yè)歷經(jīng)多年的磨礪整逐漸形成規(guī)模， 生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品的制造能力和質(zhì)量不斷提高， 產(chǎn)品的應(yīng)用域也在不斷擴大， 隨著各行業(yè)對高效率、 高質(zhì)量和低成本焊接材料需求的持續(xù)增長。 根據(jù)市場需求， 預(yù)計今后數(shù)年我國實芯和藥芯焊絲的產(chǎn)量和品種將會有較快的發(fā)展。釬料的供應(yīng)狀態(tài)有絲狀、片狀、鑄條狀、粉狀及膏狀等多種形式，根據(jù)需要還可制成圈、環(huán)等，鋁釬料還能與母材預(yù)制成雙金屬板 （鋁材表層覆一層釬料） ，可根據(jù)不同的使用要求選用。在釬焊材料的發(fā)展與創(chuàng)新方面， 我國釬焊工作者自主研究和開發(fā)了新型錳基釬

13、料、Cu-P-Sn-Ni 釬料等，正在從事含稀土的釬料、 中溫鋁釬料及釬劑的研究與開發(fā)；圍繞高強鋁合金、 TiAl 基合金的連接技術(shù)以及陶瓷與金屬的連接技術(shù)，研制具有特殊性能的中間過渡薄膜等；重點研究與開發(fā)無鉛、無鎘的釬料材料，無腐蝕、無污染的釬劑，以及減少或防止鉛、鎘污染的材料與措施等。第 3 章二氧化碳氣體保護焊的優(yōu)缺點及操作3.1 二氧化碳氣體保護焊是應(yīng)用最廣泛的一種熔化極氣體保護焊方法其主要有以下優(yōu)點：焊接成本低。 二氧化碳氣體是釀造廠和化工廠的副產(chǎn)品，價格低來源廣， 其焊接成本約為手弧焊和埋弧焊的40% 50%。焊接生產(chǎn)率高。 由于焊絲自動送進， 焊接時焊接電流密度大， 焊絲的熔化效

14、率高，所以熔敷速度高，焊接生產(chǎn)率比手弧焊高23 倍。應(yīng)用范圍廣?？梢院笝C薄板、厚板以及全位置的焊接等?？逛P能力強。 二氧化碳焊對焊件上的鐵銹、 油污及水分等， 不像其他焊接方法那樣敏感，具有良好的抗氣孔能力。操作性好，具有手弧焊那樣的靈活性。3.2 二氧化碳氣體保護焊也有一些缺點在電弧空間中， 二氧化碳氣體氧化作用強， 因而需對焊接熔池脫氧， 要使用含有較多脫氧元素的焊絲。飛濺大。不論采用什么措施，也只能使二氧化碳焊接飛濺減少到一定程度，但仍比手弧焊、氬弧焊大的多。3.3 二氧化碳氣保焊操作1、起弧（ 1）保持干伸長不變。（ 2）倒退引弧法，在焊道前端 1020mm 處引弧。（ 3）接頭處磨薄

15、，防止接頭未熔和。2、收?。?1）保持干伸長不變。（ 2）在熔池邊緣處收弧。起弧與收弧工藝，雖然說CO2 的起弧與收弧工藝簡單，但若達到一定的質(zhì)量要求，掌握規(guī)范的操作工藝是很必要的。起弧工藝：起弧之前在焊絲端頭與母材之間保持一定距離的情況下，按下焊槍開關(guān)。在起弧時，保持干伸長度穩(wěn)定。起弧處由于工件溫度較低，又無法象手工焊那樣拉長電弧預(yù)熱，所以應(yīng)采用倒退引弧法，使焊道充分熔和。收弧工藝： CO2 焊收弧時，應(yīng)保持干伸長度不變，并把燃燒點拉到熔池邊緣處停弧，焊機自完成回燒、消球、延時氣保護的收弧過程。3、操作方法（ 1）左焊法（右 左）：余高小，寬度大，飛濺小，便于觀察焊縫，焊接過程穩(wěn)定，氣保效果

16、好（有色金屬必須用左焊法），但溶深較淺。（ 2）右焊法（左 右）：余高大，寬度小，飛濺大，便于觀察熔池，熔深深。（ 3）運槍方法：鋸齒形擺搶。（ 4）平角焊不擺或小幅擺動。（ 5）立角向上焊，采用三角形運槍。（ 6）焊槍過渡：熔池兩邊停留，在熔池前 1/3 處過渡。（ 7）槍角度：垂直于焊道，沿運槍方向成 8090角。（ 8）試板：間隙 2.02.5mm，起弧點略小于收弧點。無鈍邊，反變形 1。（ 9）予防缺陷：防夾角不熔 燒透夾角。防層間不熔 注意槍角度。焊接參數(shù)1、電流、電壓U2=14+0.05I2焊接電流應(yīng)根據(jù)母材厚度、 接頭形式以及焊絲直徑等， 正確選擇焊接電流。 短路過渡時，在保證焊

17、透的前提下，盡量選擇小電流，因為當電流太大時，易造成溶池翻滾，不僅飛濺大，成型也非常差。焊接電壓必須與電流形成良好的配合。 焊接電壓過高或過低都會造成飛濺， 焊接電壓應(yīng)伴隨焊接電流增大而提高， 應(yīng)伴隨焊接電流減小而降低， 最佳焊接電壓一般在 1-2V 之間，所以焊接電壓應(yīng)細心調(diào)試。電流過大：弧長短、飛濺大，有頂手感覺，余高過大，兩邊熔合不好。電壓過高：弧長長、飛濺稍大，電流不穩(wěn)，余高過小，焊逢寬，引弧易燒導(dǎo)電2、干伸長度焊絲伸出導(dǎo)電咀的長度為干伸長度，一般經(jīng)驗公式為10 倍的焊絲直徑I=10d。規(guī)范大時，略大。規(guī)范小時，略小。干伸過長：焊絲伸出長度太長時，焊絲的電阻熱越大，焊絲熔化速度加快，易

18、造成焊絲成段熔斷，飛濺大，熔深淺，電弧燃燒不穩(wěn)。同時氣保護效果不好。干伸過短：易燒導(dǎo)電嘴。同時，導(dǎo)電嘴發(fā)熱易夾絲。飛濺物易堵塞噴嘴。熔深深。電流 200A 以下 200350A350500A干伸長度 1015mm1520mm2025mm3、氣體流量 L= （1012） dL/min過大：產(chǎn)生紊流，造成空氣侵入，產(chǎn)生氣孔。過?。簹獗Ｗo不好。風速 2m/s時不受影響。風速 2m/s時應(yīng)采取措施。加大氣體流量。采取擋風措施。注意：當發(fā)生漏氣時，會使焊縫出現(xiàn)氣孔，必須處理漏氣點，不能用加大流量的方法補充。4、電弧力當不同板厚、不同位置、不同規(guī)范，不同焊絲，選擇不同的電弧力。過大：電弧硬、飛濺大。過?。?/p>

19、電弧軟、飛濺小。5、壓緊力過緊：焊絲變形，送絲不穩(wěn)。過松：焊絲打滑，送絲慢。6、電源極性直流反極性：熔深大，飛濺小，焊縫成型好電弧穩(wěn)定，且焊縫含氫量低。直流正極性：在相同條件下，焊絲熔化速度快。是反極性的1.6 倍，熔深淺，余高大，飛濺很大。在堆焊、鑄鐵補焊、高速焊時采用。7、焊接速度焊接速度對焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量都有重要影響，當電流電壓一定時：焊速過快：熔深、熔寬、余高減小，成凸型或駝峰焊道，焊趾部咬肉。焊速過快時，會使氣體保護作用受到破壞， 易產(chǎn)生氣孔。 同時焊逢的冷卻速度也會相應(yīng)加快，因而降低了焊逢金屬的塑性和韌性。 并會使焊逢中間出現(xiàn)一條棱， 造成成型不良。焊速過慢：熔池變大，焊道變寬

20、，焊趾部滿溢。焊速慢易排出熔池中的氣體。因過熱造成焊縫金屬組織粗大或燒穿。選擇焊接參數(shù)應(yīng)按以下條件：焊縫外型美觀，沒有燒穿、咬邊、氣孔、裂紋等缺陷。熔深控制在合適的范圍內(nèi)。焊接過程穩(wěn)定，飛濺小。焊接時聽到沙.沙的聲音。同時應(yīng)具備最高的生產(chǎn)率。CO2 焊的焊接規(guī)范主要包括：焊接電流、電弧電壓、焊接速度和氣體流量。這些參數(shù)對焊絲的加熱和熔化及焊縫成型都有很大影響。第 4 章二氧化碳氣體保護焊的飛濺4.1 飛濺產(chǎn)生的原因二氧化碳氣體保護焊最大缺點是飛濺大嚴重時達到 30%-40%，短路過度飛濺主要發(fā)生在初期和末期。 短路初期；熔滴和熔池的接觸面積小， 此時斑點壓力將阻礙熔滴的過度， 若此時電流過大飛

21、濺焊絲容易產(chǎn)生粗大的熔滴， 斑點力會將熔滴頂偏產(chǎn)生非軸向過度， 從而出現(xiàn)大顆粒的飛濺金屬， 短路末期液橋發(fā)生縮頸。在短路電流作用下， 縮頸液橋金屬被迅速加熱， 最后導(dǎo)致液橋液橋金屬發(fā)生氣化爆炸。產(chǎn)生飛濺引起原因很多， 從電源動特性分析不僅短路電流速度會影響飛濺同時焊接過程中的短路峰值電流過大、 電弧重燃和滅弧、 瞬間短路、 斷路跳弧以及短路時間的分布情況等都會引起飛濺只有當弧焊電源的動特性合適才能獲得良好的引弧、燃弧和熔滴過度狀態(tài)。 （即電弧穩(wěn)定、飛濺少）從而獲得良好焊縫的質(zhì)量。4.2 二氧化碳氣體保護焊工藝特點逆變二氧化碳氣體保護焊焊機動特性可塑性強，為實現(xiàn)低飛濺和良好的焊縫成形。先針對短路

22、過渡過程，在短路初期，熔滴和熔池之間會形成小橋。由于其直徑很小電磁收縮力的作用將阻礙溶滴過度，所以應(yīng)抑制電流上升。 使其保持一個較低值，以利于溶滴在熔池表面攤開。 如果此事電流上升太快將會使溶滴排開或小橋爆斷， 形成瞬時短路產(chǎn)生大滴飛濺。下一階段當溶滴攤開后， 是電流迅速上升，以加速形成縮頸。此時減小短路飛濺。應(yīng)使短路峰值盡可能小。所以后期的電流上升速度減小，而在燃弧期間。為了改善焊縫成形，應(yīng)當提高燃弧能力。4.3 逆變二氧化碳氣體保護焊焊機控制方案好的電源動特性， 主要為了配合所需的短路電流上升速度率。在適當?shù)亩搪贩逯惦娏飨聦崿F(xiàn)過度， 而這兩個指標都是由回路電感決定的。如果回路電感很大短路電

23、流上升速率過慢， 所能達到的短路峰值較小， 短路液柱上的頸縮不能及時形成熔滴就不能順利過渡到熔池中，情況嚴重時也會造成固體短路。如果回路電感過小，由于短路電流上升速率過大和短路峰值電流過大，會使液柱在未形成頸縮就從內(nèi)部爆斷引起大量飛濺。此外，從焊接線能量和焊縫成形方面也要求焊接電源有合適的回路電感。 使焊接有合適的燃弧時間和短路相配合通常整流焊機的直流電感根據(jù)焊接額定電流選擇。結(jié)論（1）在小電流時短路電流上升速度是影響飛濺的主要原因。電壓恢復(fù)速度也較大，隨短路電流上升速度的增加飛濺量減少，且在適當?shù)亩搪冯娏魃仙俣群碗妷夯謴?fù)速度越大飛濺量越小，短路電流峰值影響越小。（2）在中等電流焊接時飛濺量測由電流上升速度、電壓恢復(fù)速度和短路電流峰值綜合影響。（3）較大焊接電流時，由于存在著瞬時短路過渡。隨著電流增大，瞬時短路越來越明顯，飛濺量急劇增大。（4）當焊接電流增大到360A 時已經(jīng)沒有短路過渡。焊接過程中全為顆粒過渡飛濺量很小。（ 5）瞬時短路是影響飛濺量的重要原因，因此需要減少瞬時短路的發(fā)生。參考文獻1 薛勇，張建勛減少二氧化碳氣體保護焊飛濺的研究現(xiàn)狀與展望電焊機 ,20022 張光先逆變焊機原理與設(shè)計北京機械工業(yè)出版社 ,20083 鄭宜庭，黃石生弧焊電源北京機械工業(yè)出版社20044 梁文廣，楊穎鎮(zhèn)，趙振海二氧化碳氣體保護焊遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2