船舶焊接方法3二氧氣體保護焊及其他綜述

1、第五章二氧化碳氣體保護焊一、基本要求1、了解二氧化碳氣體保護焊的特點及應用2、掌握二氧化碳氣體保護焊的熄滴過渡特點3掌握二氧化碳氣體焊主要工藝的特點及工藝參數(shù)的選擇原則4、掌握二氧化碳氣體焊的冶金特點5、掌握防止飛濺的措施二、重點1、短路過渡對電源動特性的要求2、二氧化碳氣體保護焊向熔滴中施加合金元素的方式。3、飛濺的預防措施§5-1二氧化碳氣體保護焊的特點及應用定義：以CO?作為保護氣體的電弧焊。焊絲作電極，焊絲一、二氧化碳氣體保護焊的原理及應用圖4-21 CQ 氣體保護焊小意圖的送進靠送絲機構實現(xiàn)。1、CO2氣體保護焊的實質(zhì)這種方法以氣體作為保護介質(zhì)，使電弧及熔池與周圍空氣隔離，

2、防止空氣中氧、氮、氫對熔滴和熔池金屬產(chǎn)生有害作用，從而獲得優(yōu)良的力學性能。1焊絲2噴嘴3一二氧化碳保護氣流4一熔池5焊縫6焊件7電弧8導電嘴CO2氣體保護焊§5-1二氧化碳氣體保護焊的特點及應用二、二氧化碳氣體保護焊有如下工藝優(yōu)點：1、焊接成本低co2氣體及co2焊焊絲價格便宜，焊接能耗低，因此，二氧化碳氣體保護焊熱使用成本很低，只有埋弧焊及手工電弧焊的40%50%;2、焊縫質(zhì)量好二氧化碳氣體保護焊抗銹能力強，對油污不敏感，焊縫含氫量低，抗裂性能好；3、生產(chǎn)效率高二氧化碳氣體保護焊的電弧集中，炫透能力強，熔敷速度快，且焊后無需進行清渣處理，因此生產(chǎn)效率高；半自動二氧化碳焊的效率比手工

3、電弧焊高12倍，自動二氧化碳焊比手工電弧焊高25倍；4、適用范圍廣適用于各種位置的焊接，而且既可用于薄板的焊接又可用于厚板的焊接；5、便于實現(xiàn)自動化二氧化碳焊是明弧焊，便于監(jiān)視及控制，而且焊后無需清渣，有利于實現(xiàn)焊接過程機械化及自動化6、焊接應力和變形小三、二氧化碳氣體保護焊有如下缺點：1、焊縫成形較粗糙，飛濺較大。2、勞動條件較差二鼠化碳焊弧光強度及紫外線強度分別為手工電弧焊的23倍和2040倍，而且操作環(huán)境中CO2的含量較大，對工人的健康不利。3、彳艮難用交流電焊接，設備復雜；4、抗風能力差；5、不能焊容易氧化的有色金屬。四、二氧化碳氣體保護焊應用二氧化碳焊主要用于焊接30mm以下低碳鋼及

4、低合金鋼，尤其適宜薄板。此外，還用于耐磨零件的堆焊、鑄鋼件的補焊以及電密焊等方面。目前，這種方法已廣泛用于機車車輛、汽車、摩托車、船舶、煤礦機械及鍋爐制造行業(yè)中。§5-2二氧化碳焊設備二氧化碳焊設備由弧焊電源、送絲機構、焊槍及供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。（一）電源：平特性電源；下降性電源；電源動特性與MIG/MAG焊電源相同。（采用惰性氣體作為保護氣，使用焊絲作為熔化電極的一種電弧焊方法）C02一般采用直流電源且反極性連接，細焊絲采用等速送絲式焊機，配合平特性電源.粗焊絲采用變速送絲式焊機，配合下降特性電源.（二）控制系統(tǒng)控制各個部件按照一定的時間順序進入/退出工作狀態(tài)。（三）送絲系統(tǒng)

5、（P66）（四）焊槍（五）供氣系統(tǒng)§5-3二氧化碳焊的冶金特點（一）二氧化碳電弧的氧化性在電弧熱量作用下，二氧化碳發(fā)生分解，放出氧氣：2CO2。2CO+O2氧氣又進一步分解為氧原子：。2020因此，二氧化碳電弧具有很強的氧化性，使鐵及合金元素（Si、Mn>Cr、Ni、Ti、C等）發(fā)生氧化。1、氧化反應的不利后果：1）合金元素大量燒損；2）C與O反應，生成CO氣體，易于導致氣孔。2、措施：必須采用必要的措施進行脫氧在焊絲中加入適量的脫氧劑，脫氧劑與。的親和力比Fe及C強，因此可阻止Fc、C等與O發(fā)生不利的反應。脫氧劑在完成脫氧任務之余，所剩余的量作為合金元素留在焊縫中，起著提高焊

6、縫機械性能的作用。二氧化碳焊絲一般采用Si、Mn聯(lián)合脫氧，有些焊絲中還加少量的Ti0（二）二氧化碳焊的氣孔及防止1一氧化碳氣孔一氧化碳氣孔產(chǎn)生的主要原因是以下反應：FeO+C=Fe+CO該反應通常發(fā)生于熔池尾部，此處的液態(tài)金屬溫度接近結晶溫度，反應很強烈且co沒有時間析出，因此，co易殘留于熔池中形成氣孔。只要選擇的焊絲正確，焊絲中的脫氧元素就會抑制FeO生成，產(chǎn)生CO氣孔的可能性很小。2氫氣孔二氧化碳電弧中有大量的氧原子，氧原子可與焊接區(qū)的氫結合成不溶于熔池的羥基，因此二氧化碳焊對氫氣孔不敏感。只要是二氧化碳氣體中的水分含量不超過規(guī)定值，工件及焊絲上的鐵銹及油污不很嚴重，一般不會產(chǎn)生氫氣孔。

7、3氮氣孔這是二氧化碳焊焊縫中出現(xiàn)幾率最大的一種氣孔。這種氣孔主要是由侵入焊接區(qū)的空氣引起的。只要保證良好的保護效果，這種氣孔一般也不會產(chǎn)生。（三）C02的飛濺及防止一）產(chǎn)生飛濺的原因本質(zhì)原因是由于二氧化碳電弧收縮性強，熔滴受力復雜,易使熔滴的運動機跡偏離電弧的軸線。1、氣體爆炸引起的飛濺；2、短路過渡產(chǎn)生的爆破力；3、大滴滴落過渡時的斑點力偏離焊絲軸線；4、焊接參數(shù)選擇不當。二）防止飛濺的措施：1、正確選擇焊接參數(shù)；2、在氣體中加入少量氧氣；3、短路過渡時限制金屬液橋爆斷能量；4、采用低飛濺率焊絲。藥芯焊絲(四)C02焊的氣體及焊絲CO?焊所用的焊接材料有：co2氣體和焊絲。1 .CO2氣體純

8、凈的C()2是無色、無味和無毒的氣體，一般將其壓縮成液體貯存于鋼瓶供應使用。要求CO?純度為99.5%。2 .焊絲CO2焊絲既是填充金屬又是電極。CO2焊絲分為實芯焊絲和藥芯焊絲兩種。藥芯焊絲在國際上被公認為是焊接材料中最先進、發(fā)展最快的高科技技術之一，并將成為21世紀焊接材料的主導產(chǎn)品。圖5-27藥芯焊絲斷面形狀§5-4二氧化碳焊的熔滴過渡特點熔滴過渡方式主要有：大滴排斥過渡、短路過渡、細顆粒過渡及混合過渡（短路過渡+顆粒過渡）等四種。由于大滴排斥過渡的飛濺大、電弧不穩(wěn)定，因此實際焊接生產(chǎn)中一般不用，通常采用短路過渡及細顆粒過渡進行焊接V（一）短路過渡1、產(chǎn)生條件采用細絲，并配以小

9、電流及小電壓進行焊接時，熔滴過渡為短路過渡。2、特點1）通常產(chǎn)生一體積小、凝固速度快的熔池，因此適合于薄板焊接及全位置焊接。2）熔滴與熔池間短路后，在表面張力及電磁收縮力的作用下形成縮徑小橋，短路縮徑小橋在不斷增大的短路電流作用下汽化爆斷，將煤滴推向熔池，完成過渡。有飛濺.3、短路過渡對電源的動特性具有如下的要求：（1）熔滴與熔池短路時，電弧熄滅，過渡完成后，電弧又重新引燃。為了保證電弧能夠順利引燃，要求電源的空載電壓上升速度要快。（2）短路小橋的位置及爆斷時間、爆破能量直接決定了飛濺的大小，當短路小橋產(chǎn)生在焊絲與熔滴之間，爆破能量較小且能夠及時爆斷時，飛濺較小。而短路小橋的位置及爆斷時間、爆

10、破能量可通過在焊接回路中加一適當?shù)碾姼衼碚{(diào)節(jié)。（二）細顆粒過渡細顆粒過渡出現(xiàn)在電弧電壓較高、焊接電流較大的情況下。其特點是，電弧基本上潛入工件表面之下，熔池較深，熔滴以較小的尺寸、較大的速度沿軸向過渡到熔池中。由于沒有短路過程，對電源的動特性沒有特殊要求。這種過渡主要用于中等厚度及大厚度板材的水平位置焊接。n焊接方向§5-5二氧化碳氣體保護焊工藝一）、二氧化碳氣體保護焊工藝參數(shù)的選擇（一）焊絲直徑1、短路過渡co,焊一般采用細絲，以提高過渡頻率，穩(wěn)定焊接電弧。通常采用的焊絲直徑有0.8mm、1.2mm及1.6mm三種。2、細顆粒過渡CO2焊采用的焊絲直徑一般大于1.2mm,通常采用的

11、焊絲直徑有1.6、2.0、3.0和4.0等四種。（二）焊接電流及電弧電壓1、短路過渡電弧電壓是最重要的焊接參數(shù)，因為它直接決定了熔滴過渡的穩(wěn)定性及飛濺大小，影響焊縫成形及焊接接頭的質(zhì)量。對于一定的焊絲直徑，有一最佳電弧電壓范圍，電弧電壓小于該范圍的下限時，短路小橋不易斷開，易導致固體短路（未熔化的焊絲直接穿過熔池金屬與未熔化的工件短路）,導致很大的飛濺，甚至導致固體焊絲飛濺；電弧電壓大于該范圍的上限時，易產(chǎn)生大滴排斥過渡，飛濺很大，電弧不穩(wěn)。短路過渡CO2焊通常采用直流反接。采用直流反接時,電弧穩(wěn)定，飛濺小，熔深大。但在堆焊及焊補鑄件時，應采用直流正接，這是因為，正接時焊絲為陰極，陰極產(chǎn)熱大,

12、焊絲熔化速度快，生產(chǎn)率高。電流的大小要與電弧電壓相匹配。表7/給出了三種直徑焊絲的最佳短路過渡焊接規(guī)范。表71短路過渡的電流值及電弧電壓范圍蜉絲直徑/mm0.8121.6電弧電壓/V181120焊接電流/A100-110120-135140-1802、細顆粒過渡細顆粒過渡CO,焊也采用直流反接。根據(jù)被焊材料灰板厚選擇焊接電流，然后根據(jù)焊接電流、焊絲直徑選擇電弧電壓，焊接電流越大，焊絲直徑越小，選擇的電弧電壓也應越大。但電弧電壓也不得太高，否則飛濺將顯著增大。表72給出了細顆粒過渡的最低電流值及電弧電壓范圍。焊絲直徑/mm電流下限值/A電弧電壓/V1.64002.050034-453.06504

13、.0砌（三）焊接速度焊接速度與焊接電流適當配合才能得到良好焊縫成形。焊接速度過大：熔寬、熔深減小，甚至產(chǎn)生咬邊、未熔合、未焊透等缺陷。焊接速度過慢：降低生產(chǎn)率，導致燒穿、焊接變形過大等缺陷。半自動短路CO?保護焊的焊接速度一般為5mh160mh1.（四）焊接回路電感1、短路過渡作用：1）控制短路電流上升速度及短路電流峰值。短路過渡CO,焊要求具有合適的短路電流上升速度，從而將縮徑小橋控制右焊絲與熔滴之間，以保證爆破力將大部分熔滴金屬過渡到熔池中，同時還要求具有合適的短路電流峰值，以使爆破能量適中，不至于產(chǎn)生很大的細顆粒飛濺。不同的焊絲直徑要求不同的短路電流上升速度，焊絲越細，熔化速度越大，短路

14、過渡頻率越大，要求的短路電流上升速度就較大。短路電流上升速度（di/dt）決定于回路電感傭絕緣導線（例如漆包線、紗包線等）繞制而成的電磁感應元件。在通過一定數(shù)量變化電流的情況下，線圈產(chǎn)生自感電勢的能力，稱為線圈的電感量。簡稱為電感。）di/dt=（Uo-iR）/L式中Uo電源空載電壓；i一瞬時電流R焊接回路中的電阻L焊接回路中的電感因此，焊接回路中應串接適當?shù)碾姼小?、細顆粒過渡對于細顆粒過渡CO2焊，回路電感對抑制飛濺的作用不大，一般不要求在焊接回路中加電感元件。（五）焊絲伸出長度1、短路過渡：焊絲很細，焊絲干伸長度對爆滴過渡、電弧的穩(wěn)定性及焊縫成形均具有很大的影響。干伸長度過大，電阻熱增大

15、，焊絲容易因過熱而熔斷，導致嚴重飛濺及電弧不穩(wěn)。此外，干伸長度過大時，焊接電流降低，電弧的熔透能力下降，易導致未焊透。干伸長度過小，則栗求噴嘴離工件的距離很小，飛濺金屬顆粒易堵塞噴嘴。干伸長度一般應控制在5mm15mm內(nèi)。2、細顆粒過渡焊絲較粗，焊絲干伸長度對熔滴過渡、電弧的穩(wěn)定性及焊縫成形的影響不大。但由于飛濺較大，噴嘴易于堵塞，因此，干伸長度應選得大一些，一般應控制在10mm20mm內(nèi)。（六）氣體流量保護氣體的流量一般根據(jù)電流的大小、焊接速度、干伸長度等來選擇。這些參數(shù)越大，氣體流量也應適當加大。但也不能太大，以免產(chǎn)生紊流，使空氣卷入焊接區(qū)，降低保護效果。短路過渡：保護氣體流量一般為5L,

16、min-i15LminL細顆粒過渡：所用焊接電流比短路過渡大，焊接速度也大，因此采用的保護氣體流量也應適當增大，一般為10Lminl20L-min-lo（七）噴嘴至工件的距離短路過渡CO2焊時，噴嘴至工件的距離應盡量取得適當4、一些,以保證良好的保護效果及穩(wěn)定的過渡，但也不能過小。這是因為該距離過小時，飛濺顆粒易堵塞噴嘴，阻擋焊工的視線。噴嘴至工件的距離一般應取焊絲直徑的12倍左右。（八）電源極性一般均采用直流反接法。這時電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊縫成形好，并且焊縫熔深大，生產(chǎn)率高。（九）焊絲位置及焊接方向CO2焊一般采用左焊法，而右焊法也有其優(yōu)點，在某些情況下具有良好的工藝性能。左焊法時焊槍的后傾

17、角度保持為10。20。，傾角過大時，焊縫寬度增大而熔深變淺，而且還易產(chǎn)生大量的飛濺。右焊法時焊槍前傾10。20。，過大時余高增大，易產(chǎn)生咬邊。左焊法（后傾）：焊接熱源從接頭右端向左端移動，并指向待焊部分的操作法。左焊法易清楚的看見焊縫坡口但熔池不容易看到右焊法（前傾）：焊接熱源從接頭左端向右端移動，并指向己焊部分的操作法。右焊法易清楚的看到熔池但不容易看到焊縫坡口§5-6C02焊的焊接技術6.1焊前準備一、坡口形狀：細焊絲短路過渡的co2焊一般開I形坡口；粗焊絲細滴過渡可以開較小的坡口。開坡口的目的：主要為了熔透，同時要考慮到焊縫成形的形狀及熔合比。坡口角度過小易形成指狀熔深，熔化不

18、大。在焊縫中心可能產(chǎn)生裂紋。尤其在焊接厚板時，由于拘束應力大,這種傾向很強，必須十分注意。6.1焊前準備表2.CO2焊推薦坡口形狀坡口形狀板厚/mm有無墊板坡口角度根部間隙鈍邊高度1形M<12無0-2有0-3單邊V形<60無45600-205有25504703Y形<60無4560020-5有35-600-60-3K形no<100無45-600205X形<100無45600-20-56.1焊前準備坡口加工方法加工坡口的方法主要有機械加工、氣割和碳弧氣刨等。CO2焊時對坡口加工精度的要求比焊條電弧焊時更高。坡口加工精度對焊接質(zhì)量影響很大。坡口尺寸偏差能造成未焊透和未填

19、滿等缺陷.二、焊前清理焊健附近有污物時，會嚴重影響焊接質(zhì)量。焊前應將坡口周圍1020mm范圍內(nèi)的油污、油漆、鐵銹、氧化皮及其他污物清除干凈.為了去除氧化皮、水分和油類，目前工廠常用的方法是用氯乙烘火焰烘烤.6.1焊前準備三、定位焊為了保證坡口尺寸，防止變形及焊道不規(guī)整。通常CO2焊與焊條電弧焊相比要求更堅固的定位焊縫.定位焊縫易生成氣孔和夾渣，認真焊接。焊接薄板時定位焊縫應該細而短，長度為3-10mm,間距為30-50mm.焊接中厚板時定位焊縫長度為1550mm,間距達100150mm。若為熔透焊縫時，點固處難以實現(xiàn)反面成形，應從反面進行點固。6.1焊前準備正確持槍姿勢6.2操作技術6.2.1

20、引弧與收弧1、引弧:半自動CO2焊時，通常采用“劃擦引弧”、“倒退引弧”法.引弧后焊工應迅速調(diào)整焊槍位置、焊槍角度，注意保持焊槍到焊件的距離.6.2.1引弧與收弧2、收弧：焊道收尾處往往出現(xiàn)凹陷，它被稱為弧坑。C02焊比一般焊條電弧焊用的焊接電流大，所以弧坑也大?；】犹幰桩a(chǎn)生火口裂紋及縮孔等缺陷。為此，應設法減小弧坑尺寸。目前主要應用的方法如下：D采用帶有電流衰減菱置的焊機時，填充弧坑電流一般只為焊接電流的5060%,易填滿弧坑。2）沒有電流衰減裝置時，在熔池未凝固之時，應在反復斷弧、引弧幾次，直至弧坑填滿。6.2.1引弧與收弧3）使用工藝板，把弧坑引到工藝板上，焊完之后去奔它。收弧時不能抬高

21、噴嘴，即使弧坑已填滿，電弧已熄滅，也要讓焊槍在弧坑處停留幾秒鐘后才能移開。若收弧時抬高焊槍，則容易因保護不良引起缺陷。3、焊道的接頭方法:6.2.2平焊的焊接技術單面焊雙面成形技術從正面焊接，同時獲得背面成形的焊道稱為單面焊雙面成形，常用于焊接薄板及厚板的打底焊道。1）懸空焊接無墊板的單面焊雙面成形焊接時對焊工的技術水平要求較高，對坡口精度、裝配質(zhì)量和焊接參數(shù)也提出了嚴格要求。坡口間隙對單面焊雙面成形的影響很大。坡口間隙小時，焊絲應對準熔池的前部，增大穿透能力，使焊縫焊透；坡口間隙大時，為防止燒穿，焊絲應指向熔池中心，并進行適當擺動。6. 2.2平焊的焊接技術坡口間隙為0.2L4mm時，一般采

22、用直線式焊接或小幅（鋸齒形）擺動。A坡口間隙為1.22.0mm時，采用月牙形的小幅擺動，在焊縫中心稍快些移動，而在兩側作片刻停留（0.5秒）。坡口間隙更大時，擺動方式應在橫向擺動的基礎上增加前后擺動，這樣可避免電弧直接對準間隙，防止燒穿。WVWWM7. 2.2平焊的焊接技術不同板厚推薦的根部間隙值板厚根吾田旬隙0. 8<0. 21. 6<0. 52. 3<1. 03.2<1.6板厚根吾間隙4.5<1. 66.0<1. 810.0<2. 06.2.2平焊的焊接技術2）加墊板的焊接。加墊板的單面焊雙面成形比懸空焊接容易控制，而且對焊接參數(shù)的要求也不十分嚴格

23、。墊板材料通常為純銅板。為防止銅墊板與焊件焊到一起，最好采用水冷銅墊板。6.2.2平焊的焊接技術典型單面焊雙面成形的焊接參數(shù)板原上皿城口形衣堞接密的<1.61%焊核電瓶60120A,電乳電壓16-19V.巖絲亙003,plEm1.63.21膨用樓電流80“50A”電震電壓17如丫牌絲宜超野>6.0V影片樓電冰120130A,電E電壓18119V.用絲JLiJylZxim加墊板焊接的典型焊接參數(shù)陋QEAnm據(jù)杯PHPMim坤H旦長Ann唐樁助的飲電W電比/V0.3*1.600.50.91.28014018222.0-3.20-1.01.2100-18018-234.0-6.00-1.

24、2200-42023-382.00.51£1.6350-45034-426.2.2平焊的焊接技術操作要點薄板對接焊一般都采用短路過渡，中厚板大都采用細滴過渡。坡口形狀可采用I形、Y形、單邊V形、U形和X形等。通常C02焊時的鈍邊較大而坡口角度較小。在坡口內(nèi)焊接時，如果坡口角度較小，熔化金屬容易流到電弧前面去，而弓I起未焊透，所以在焊接根部焊道時，應該采用右焊法和直線式移動。當坡口角度較大時，應采用左焊法和小幅擺動焊接根部焊道。6.2.2平焊的焊接技術平焊對接焊縫的典型焊接參數(shù)慎與o%*:#NJSL2位灰垓O她戌“)標都伸1觸修圖pAxmx月展氈訊XA氈。工電CEXVr佟m是/CLimn1白叨睜速麻八E«K1工七0-0.535-12017215-L210-35183O百0.8-1-1.04Q15018-232JO-4.5i«.%18-1j60.201003010rl610-1520-30有04512226。212力5Q"Qi名五1JOQo20noo23-4015