二氧化碳氣體保護焊畢業(yè)論文doc

1、渤海船舶職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）二氧化碳氣體保護焊系：材料工程系 專 業(yè)：焊接技術及自動化姓名：曲 猛 指導教師：王博班級：11G513 評閱教師：王博 摘 要本論文是對畢業(yè)設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)質焊機，參數選擇合適，可以得到很穩(wěn)定的焊接過程，使飛濺降低到最小的程度。關鍵詞：飛濺；短路電流；焊接目 錄摘 要I目 錄II第1章 緒論11.1概述11

2、.2國內外研究與應用現(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3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。83.2二氧化碳氣體保護焊的缺點83.3二氧化碳氣保焊操作8第4章 二氧化碳氣體保護焊的飛濺124.1飛濺產生的原因124.2二氧化碳氣體保護焊工藝特點124.3逆變二氧化碳氣體保護焊焊機控制方案13結 論14參考文獻14致 謝16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

3、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)質焊機，參數選擇合適，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部缺陷的劉質量焊接接頭。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國內外研究與應用現(xiàn)狀CO2焊接技術發(fā)展與金屬結構制造狀況密不可分。50年代初期，CO2氣保焊技術一經開發(fā)，就應用于金屬結構制造，并伴隨著焊接結構設計、制造技術水平的不斷提高，逐漸成為金屬結構焊接的主要方法。其高效、優(yōu)質、自動化的技術特點，具有良好應用條件，并且極大

4、地推動了金屬結構焊接技術和相關產業(yè)的發(fā)展，在焊接技術發(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)采用焊接金屬結構件比例日趨增大，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%。經過多年努力，我國CO2氣保焊技術在金屬結構制造業(yè)中的推廣應用，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企業(yè)約600多家，但具有一定生產規(guī)模和競爭能力的有100多家左右。近30年來，我國焊接材料產品結構發(fā)生了很大的變化，1972年有206個品種，1995年增加到576個，產品包括各種電焊條、焊絲（co2焊絲、埋弧焊焊絲、藥芯焊絲等）、焊劑、釬料、合

5、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能力超過150噸，其中電焊條年生產能力超過100萬噸，CO2焊絲年生產能力為15萬噸，埋弧自動焊焊劑年生產能力在10萬噸以上，埋弧焊焊絲年生產能力約10萬噸，釬焊材料年生產能力約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用，焊接的品種逐漸增多，使用量也逐年擴大。各國焊條和焊絲產量的比例，在一定程度上反映了該國的焊接自動化水平。我國目前焊絲生產企業(yè)150多家，整個焊絲行業(yè)年生產能力約30玩噸，多數是生產埋弧焊（SAW）和co2氣體保護焊用

6、焊絲，具備藥芯焊絲生產條件的企業(yè)有20多家。我國焊接材料生產能力，特別是自動焊接用焊絲的生產能力，近年來有了明顯發(fā)展，表2列出我國近年來焊接材料產量的變化?？梢钥闯?，我國焊接材料生產中自動化焊接用焊絲產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（總產量約16萬噸），預計今后數年間焊絲的增長仍延續(xù)下去。表2我國近年來焊接材料產量的變化/萬噸年份焊條實芯焊絲（氣保焊用）藥芯焊絲埋弧焊絲埋弧焊劑總產量1985330.400.051.651.8234.51986490.500.051.571.7342.51987520.770.0651.651.8256.0

7、1988480.850.0671.791.9750.61989421.201990411.900.071.932.1246.21991422.000.072.152.3754.21992712.600.102.482.7363.31993783.200.102.562.8272.01994724.500.602.003.0074.41995607.001996607.201997708.000.1680.01998879.000.6090.019999010.00.3020009011.00.405.006.0020011.20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

8、保護焊絲和藥芯焊絲得到了廣泛的應用。我國氣體保護焊實芯焊絲1985年以后有了較快的發(fā)展，目前年產量達到約10萬噸。國內藥芯焊絲的使用始于寶山鋼鐵公司的建設。其后，機械制造行業(yè)、能源化工行業(yè)、船舶制造和海洋結構行業(yè)、建筑和橋梁業(yè)、輸油及輸氣管線建設行業(yè)等相繼使用了進口焊絲和國產焊絲。我國藥芯焊絲的研制始于20世紀60年代中期，但很長時間沒有實現(xiàn)批量生產。近幾年我國藥芯焊絲發(fā)展速度很快，使用量也逐年擴大。國產藥芯焊絲生產始于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線。19931998年時我國藥芯焊絲生產設備引進的高峰期，有十幾個企業(yè)先后從英國、美國、日本、烏克蘭、德國、意大

9、利、瑞典等國家引進焊絲生產線和藥芯焊絲生產設備。至2002年，我國藥芯焊絲制造廠已有29家，生產線總計48條（引進生產線24條、自制生產線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）。平均每年超過50%的增長率在發(fā)展。應用領域也從造船-海洋結構行業(yè)逐步擴大到建筑-橋梁、重型機械、鍋爐-壓力容器、輸送管道、鋼結構等多個行業(yè)。在生產設備上已研制出鋼帶法生產線、盤條法生產線和鋼管法生產線，已具備了一定的生產設備設計和制造能力。其中，國產鋼帶法生產線已穩(wěn)定的在實際生產中運行，單套生產線年生產能力可達（0

10、.10.15）萬噸。從各行業(yè)的使用品種上看，在船舶和海洋結構行業(yè)、建筑和橋梁業(yè)、機械制造行業(yè)、能源化工行業(yè)、鋼結構行業(yè)，主要使用鈦型氣保護藥芯焊絲；在輸油及輸氣管線建設中主要使用保護藥芯焊絲。耐磨堆焊藥芯焊絲應用于各行業(yè)材料的表面性能改進上。在各行業(yè)中，以船舶制造和海洋結構行業(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%。在國產產品中，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

11、鋼藥芯焊絲的占2%（其中不銹鋼焊絲約占10%）。為適應我國經濟發(fā)展的需要，應盡快提高我國焊接自動化水平，調整我國焊接材料的構成比例，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中存在的問題主要是品種較少，質量尚需進一步提高。藥芯焊絲主要是保證產品的質量穩(wěn)定性，增加品種和降低生產成本。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)歷經多年的磨礪整逐漸形成規(guī)模，生產設備和產品的制造能力和質量不斷提高，產品的應用域也在不斷擴大，隨著各行業(yè)對高效率、高質量和低成本焊接材料需求的持續(xù)增長。根據市場需求，預計今后數年我國實芯和藥芯焊絲的產量和品種將會有較快的發(fā)展。釬料的供應狀態(tài)有絲狀、片狀

12、、鑄條狀、粉狀及膏狀等多種形式，根據需要還可制成圈、環(huán)等，鋁釬料還能與母材預制成雙金屬板（鋁材表層覆一層釬料），可根據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基合金的連接技術以及陶瓷與金屬的連接技術，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用最廣泛的一種熔化極氣體保護焊方法其主要有以

13、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，焊絲的熔化效率高，所以熔敷速度高，焊接生產率比手弧焊高23倍。應用范圍廣?？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

14、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?。?）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，防止接頭未熔和。 2、收?。?）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。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熱，所以應采用倒退引弧法，使焊道充分熔和。收弧工藝：CO2焊收弧時，應保持干伸長度不變，并把燃燒點拉到熔池邊緣處停

15、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

16、參數1、電流、電壓U2=14+0.05I2焊接電流應根據母材厚度、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，焊接電壓應伴隨焊接電流增大而提高，應伴隨焊接電流減小而降低，最佳焊接電壓一般在1-2V之間，所以焊接電壓應細心調試。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，引弧易燒導電2、干伸長度焊絲伸出導電咀的長度為干伸長度，一般經驗公式為10倍的焊絲直

17、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：易燒導電嘴。同時，導電嘴發(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：產生紊流，造成空氣侵入，產生氣孔。過?。簹獗Ｗo不好。風速2m/s時不受影響。風速2m/s時應采取措施。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

18、、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?。弘娀≤?、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部與外觀的質量都有重要影響，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，易產生氣孔。同時焊逢的冷卻速度也會相應加快，因而降低了焊

19、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，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。選擇焊接參數應按以下條件：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。焊接過程穩(wěn)定，飛濺小。焊接時聽到沙.沙的聲音。同時應具備最高的生產率。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

20、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，若此時電流過大飛濺焊絲容易產生粗大的熔滴，斑點力會將熔滴頂偏產生非軸向過度，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，最后導致液橋液橋金屬發(fā)生氣化爆炸。產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

21、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。在適當的短路峰值電流下實現(xiàn)過度，而這兩個指標都是由

22、回路電感決定的。如果回路電感很大短路電流上升速率過慢，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焊接額定電流選擇。結 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，且在適當的短路電流上升速度和電壓恢復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技術出版社,20075