第五章 第一節(jié) CO2氣體保護(hù)焊原理

第五章CO2氣體保護(hù)焊樂都職業(yè)技術(shù)學(xué)校祝增美

定義：是利用CO2作為保護(hù)氣體的熔化極電弧焊方法。產(chǎn)熱保護(hù)第一節(jié)CO2氣體保護(hù)焊的基本原理一，CO2氣體保護(hù)焊的基本原理氣體保護(hù)焊：是利用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)電弧焊方法。CO2焊的基本原理：CO2氣體保護(hù)電弧焊是利用CO2作為保護(hù)氣體的熔化極電弧焊方法。這種方法以CO2氣體作為保護(hù)介質(zhì)，使電弧及熔池與周圍空氣隔離，防止空氣中氧、氮、氫對(duì)熔滴和熔池金屬的有害作用，從而獲得優(yōu)良的機(jī)械保護(hù)性能。生產(chǎn)中一般是利用專用的焊槍，形成足夠的CO2氣體保護(hù)層，依靠焊絲與焊件之間的電弧熱，進(jìn)行自動(dòng)或自半動(dòng)熔化極氣體保護(hù)焊接。CO2氣體保護(hù)焊的基本原理CO2氣體保護(hù)焊的基本原理二，CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點(diǎn)

CO2是一種氧化性氣體，在高溫時(shí)進(jìn)行分解，具有強(qiáng)烈的氧化作用1、CO2的氧化性CO2氣體高溫分解：CO氣體在焊接中不熔于金屬，也不與之發(fā)生作用，CO2和O2則使Fe和其他元素氧化燒損。

2、脫氧的措施添加焊絲中的脫氧元素含量，錳、硅、鋁、鈦

冶金特點(diǎn)5.2.1CO2氣體的氧化性：電弧氛圍中大約40－60％CO2分解；氧氣解離：5000K，96％O2解離平衡狀態(tài)下CO2的分解與氣氛構(gòu)成

冶金特點(diǎn)

：直接氧化發(fā)生在熔點(diǎn)溫度以下（1500K），在熔池金屬周圍未熔化區(qū)域或凝固的焊縫表面上發(fā)生，屬于表面氧化，進(jìn)行的激烈程度較低，對(duì)電弧、熔池和焊縫沒有太大的影響CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點(diǎn)

間接氧化：在高溫電弧所籠罩區(qū)域的熔化金屬表面（熔池金屬和熔滴金屬）主要發(fā)生的是與氧原子或氧氣分子的反應(yīng)，因兩者在電弧中有較多的分解，并且氧化性更強(qiáng)，從而對(duì)處于液態(tài)表面的Fe、Si、Mn、C等元素造成氧化CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點(diǎn)

氧化反應(yīng)導(dǎo)致的不良結(jié)果：1.合金元素?zé)龘p：焊縫機(jī)械性能下降

2.CO氣孔：

3.飛濺：CO在高溫液態(tài)金屬中聚集后體積膨脹，在熔滴內(nèi)部或熔池表面層下產(chǎn)生爆破，從而形成液態(tài)金屬的飛濺，其中以熔滴中產(chǎn)生的比較劇烈。

脫氧與焊縫合金化脫氧反應(yīng)：脫氧元素的選用原則一是與O的親和力要大于Fe與O的親和力，能把O從FeO中置換出來，并先于C與O反應(yīng)；二是不對(duì)焊接過程和焊縫構(gòu)成不良影響，比如形成氣孔、形成飛濺、形成夾渣等。脫氧劑：Al、Ti強(qiáng)脫氧劑，但Al會(huì)降低焊縫金屬的抗熱裂紋能力；Ti可以對(duì)金屬起到細(xì)化晶粒的作用，以及與N結(jié)合成氮化物，防止鋼的時(shí)效。最常用脫氧劑：Si、Mn聯(lián)合脫氧－H08Mn2SiA焊縫金屬合金化

為防止氣孔、減少飛濺及降低焊縫產(chǎn)生裂紋的傾向性—>CO2焊絲含C量一般都低于0.15%—>燒損和蒸發(fā)，使得焊縫的含C量低于母材—>導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度受損—>依靠殘留在焊縫中的Si、Mn等合金元素彌補(bǔ)C的損失，保證焊縫強(qiáng)度。焊接低碳鋼和低合金鋼用的焊絲，Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%左右，經(jīng)過在電弧中的燒損、蒸發(fā)和在熔池中的脫氧后，還可在焊縫金屬中剩下約0.4－0.5%，而Mn在焊絲中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在1-2%。在焊接30CrMnSiA這類高強(qiáng)鋼時(shí)，母材中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)0.3%，而焊絲中C質(zhì)量分?jǐn)?shù)與之相差懸殊。為了彌補(bǔ)焊縫中C的不足，焊絲中除需有足夠的Si、Mn元素外，還要再適當(dāng)填加Cr、Ni、Mo、V等其他強(qiáng)化元素。CO2焊接氣孔問題1.N2氣孔:在焊縫中成堆出現(xiàn)，類似蜂窩，既有內(nèi)部的，也有外部的,多由于氣體流量不合適、側(cè)向風(fēng)、飛濺引起的氣流擾動(dòng)等保護(hù)不良引起，少數(shù)由于液態(tài)金屬中的N原子聚合來不及逸出而成。從保護(hù)和工藝規(guī)范兩方面解決。2.CO氣孔：沿結(jié)晶方向分布，呈條蟲狀，內(nèi)表面光滑，一般在焊縫內(nèi)部分布。當(dāng)焊絲中含有足夠的脫氧元素時(shí)，并且限制焊絲中的含碳量，產(chǎn)生CO氣孔的可能性是很小的。焊接生產(chǎn)率高：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的電弧集中，熔透能力強(qiáng)，熔敷速度快，且焊后無需進(jìn)行清渣處理，因此生產(chǎn)效率高；半自動(dòng)二氧化碳焊的效率比手工電弧焊高12倍，自動(dòng)二氧化碳焊比手工電弧焊高25倍。焊接成本低：CO2氣體來源廣，價(jià)格便宜，而且電能消耗少，故使焊接成本降低。通常CO2焊的成本只有焊條電弧焊的40％—50％。三、CO2焊的特點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)焊接變形?。河捎陔娀〖訜峒?，焊件受熱面積小，同時(shí)CO2氣流有較強(qiáng)的冷卻作用，所以焊接變形小，特別適宜于薄板焊接。焊接質(zhì)量較高：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊抗銹能力強(qiáng)，對(duì)油污不敏感，焊縫含氫量低，抗裂性能好

。適用范圍廣：可實(shí)現(xiàn)全位置焊接，并且對(duì)于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。操作簡(jiǎn)便：焊后不需清渣，且是明弧，便于監(jiān)控，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化焊接。CO2焊的特點(diǎn)1)飛濺率較大，并且焊縫表面成形較差。金屬飛濺是CO2焊中較為突出的問題，這是主要缺點(diǎn)。2）很難用交流電源進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備比較復(fù)雜。（目前來看，設(shè)備已不算復(fù)雜）3）抗風(fēng)能力差，給室外作業(yè)帶來一定困難。（所有氣保焊都有的問題）4）不能焊接容易氧化的有色金屬。5）勞動(dòng)條件較差，二氧化碳焊弧光強(qiáng)度及紫外線強(qiáng)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(duì)工人的健康不利。2缺點(diǎn)CO2焊的特點(diǎn)四、CO2焊的分類：按焊絲粗細(xì)分類：細(xì)絲CO2焊≤1.2mm粗絲CO2焊>1.6mm

按焊絲類型分：

實(shí)芯焊絲CO2焊藥芯焊絲CO2焊按自動(dòng)化程度分：半自動(dòng)CO2焊適用于焊縫不夠規(guī)則的場(chǎng)合自動(dòng)CO2焊適用于焊縫長(zhǎng)而且規(guī)則的場(chǎng)合CO2焊的分類：.按選用保護(hù)氣體分：鎢極氬弧焊(TIG)、CO2氣體保護(hù)焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIG)、熔化極混合氣體保護(hù)焊(MAG)等。.采用電極類型分：熔化極