第八章二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

第八章CO2氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用8.1CO2焊的熔滴過渡8.2CO2焊設(shè)備及焊接材料8.3CO2焊的飛濺及控制8.48.58.6CO2焊的其它方法CO2焊接工藝8.7CO2焊的冶金特性本章提示本章重點(diǎn)：①

CO2電弧的行為；②焊接材料（氣體、焊絲）；③實(shí)芯焊絲短路過渡CO2焊；④藥芯焊絲CO2焊。本章難點(diǎn)：①對CO2焊特點(diǎn)的把握；②藥芯焊絲CO2焊。學(xué)習(xí)建議：①必須充分理解和掌握CO2電弧的行為并與其它焊接方法對比，這是能夠準(zhǔn)確把握CO2焊的前提和關(guān)鍵；②藥芯焊絲CO2焊是CO2焊發(fā)展的重要方向之一，近年來增長很快，應(yīng)給予比課本上所表現(xiàn)出來的分量大得多的關(guān)注和重視。③對CO2焊的焊接材料相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有所了解。

8.1.1

CO2焊的原理二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是以焊絲為電極，利用CO2作為焊接保護(hù)氣的一種熔化極、氣體保護(hù)的電弧焊方法。焊接過程動畫8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用按照GB/T5185-1985《金屬焊接及釬接方法在圖樣上的表示方法》以及ISO4063的相關(guān)規(guī)定，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊屬于MAG（熔化極活性氣體保護(hù)焊）的一種，所以它的代號也是135。TIG焊接CO2焊接鎢極，不熔化，氬氣保護(hù)金屬，熔化，CO2保護(hù)8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用為何要用CO2作為焊接保護(hù)氣？①焊條藥皮造氣劑的造氣結(jié)果就是CO2／工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生大量廉價的CO2。②與焊條電弧焊相比，熔化極氣體保護(hù)焊效率高。8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用8.1.2

CO2焊的特點(diǎn)8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用在焊接薄板時，可選用細(xì)焊絲<=1.2mm，使用較小電流實(shí)現(xiàn)熔滴短路過渡，電弧對工件間斷加熱，線能量小，變形小，不需要焊后校正工序，提高工效。焊接中厚板時，選擇較粗焊絲>=1.6mm，使用較大電流實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒過渡，這時焊絲中的電流密度高達(dá)100~300A/mm2，焊絲熔化速度快，熔敷率高，電弧挺度大，穿透力強(qiáng)，焊接熔深大，可以不開坡口或開小坡口，生產(chǎn)率比焊條電弧焊提高1~3倍。8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用焊接生產(chǎn)率高：比MMA高2～4倍焊接成本低：是MMA或SAW的40～50%

焊接能耗低：CO2來自可再生資源適用范圍廣：全位置焊接能力好，打底/填充/蓋面、厚/薄板均宜焊接質(zhì)量高：對鐵銹不敏感，是一種低氫型或超低氫型焊接方法焊后不需清渣，明弧焊接便于監(jiān)視，有利于機(jī)械化操作（1）優(yōu)點(diǎn)：8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用（2）“缺點(diǎn)”：8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用抗風(fēng)能力差（所有氣體保護(hù)焊的共同缺憾，但藥芯焊絲CO2焊無此問題）；不能用于非鐵金屬的焊接；過渡不如MIG焊穩(wěn)定，飛濺量較大,（這一缺陷目前已經(jīng)解決），弧光較強(qiáng)；產(chǎn)生很大的煙塵。8.1.3

CO2焊的應(yīng)用材料：黑色金屬——低碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼厚度：厚薄均可，尤薄板有優(yōu)勢位置：全位置結(jié)構(gòu)：車輛、船舶、機(jī)械、容器等。8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用8.1

CO2焊的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用8.2

CO2焊的熔滴過渡——

CO2氣體保護(hù)焊與MIG焊電弧形態(tài)的差別8.2

CO2焊的熔滴過渡8.2.1

CO2焊的熔滴過渡形式

A

——大滴過渡區(qū)

B

——短路過渡區(qū)

C

——混合過渡區(qū)

D

——排斥過渡區(qū)

E

——噴射過渡區(qū)8.2

CO2焊的熔滴過渡（1）A

——大滴過渡

焊接電流小，電弧電壓高，焊絲熔化慢，熔滴呈大滴狀，不易脫離焊絲，焊接時不能獲得連續(xù)焊道。因此，不予利用。8.2

CO2焊的熔滴過渡（2）B

——

短路過渡

小焊接電流，低電弧電壓的短路過渡區(qū)間，熔滴過渡穩(wěn)定，飛濺較小，適合焊接薄板。（3）C

——混合過渡

較高弧壓得短路過渡、顆粒過渡混合過渡區(qū)，飛濺較大，但電弧加熱效率較高，從提高焊接生產(chǎn)率考慮，往往被實(shí)際操作所采用，熔深較大。（4）D

——排斥過渡中等焊接電流和高弧壓，熔滴呈大顆粒排斥過渡，飛濺大，不予采用。8.2

CO2焊的熔滴過渡8.2

CO2焊的熔滴過渡（5）E

——噴射過渡大電流焊接，弧壓較高，熔滴呈細(xì)滴噴射過渡，焊接熔深大，飛濺小，適合焊接較厚的工件。在粗絲（3～5mm）大電流焊接時，可以出現(xiàn)一種潛弧噴射過渡，正常使用是在大電流、較低電壓和較高焊速下焊接厚板。(a)半潛弧狀態(tài)(b)臨界潛弧狀態(tài)(c)深潛弧狀態(tài)

8.2

CO2焊的熔滴過渡8.2.2

CO2焊的熔滴過渡的影響因素8.2

CO2焊的熔滴過渡8.2

CO2焊的熔滴過渡焊接規(guī)范參數(shù)8.2

CO2焊的熔滴過渡熔滴過渡規(guī)范區(qū)間8.3

CO2焊的冶金特性8.3.1

CO2焊的氧化性及合金元素的氧化（1）CO2氣體的氧化性

2CO2

2CO

+

O2

2O說明CO2氣體在高溫下具有強(qiáng)氧化性。（2）合金元素（Me）的氧化

a.氧化方式：——

CO2直接與Me作用而使Me氧化。（表面氧化，次要）

CO2

+

Me

MeO

+

CO8.3

CO2焊的冶金特性——

CO2在高溫下分解出氧原子與Me作用（熔滴中、熔池中，主要作用）

CO2

+

Me

MeO

+

COb.影響——

Me燒損（MeO），使焊縫機(jī)械性能下降；——

FeO

+

C

Fe

+

CO，在熔池中發(fā)生，產(chǎn)生CO氣孔、熔渣SiO2、MnO、FeO，C受到燒損；——

CO氣泡受熱膨脹、爆破，形成液態(tài)金屬飛濺。總結(jié)：合金元素的燒損、CO氣孔、飛濺是CO2焊的三個主要問題，均與CO2氣體的氧化性有關(guān)。8.3

CO2焊的冶金特性8.3.2脫氧措施及焊縫金屬的合金元化（1）熔池脫氧熔入液態(tài)金屬的FeO是引起氣孔、飛濺的主要因素，同時，殘留在焊縫金屬中的FeO使焊縫中含氧量增加而降低力學(xué)性能，如能使FeO脫氧，并同時對燒損的合金元素進(jìn)行補(bǔ)充，則CO2氧化性的弊端可部分克服。

Me

+

FeO

MeO

+

Fe在焊絲或藥芯焊絲的藥粉中加入脫氧劑，脫氧劑中合金元素與氧的親和力大于Fe，使FeO還原出Fe，同時應(yīng)剩余脫氧劑作為合金元素留在焊縫中，提高焊縫力學(xué)性能。8.3

CO2焊的冶金特性生成物MeO需滿足三個條件：——不是氣體（防止氣孔）；——不熔入金屬，熔點(diǎn)低；——密度?。ǚ乐剐纬蓨A渣）。常用脫氧劑：Al、Ti、Si、MnAl：能有效抑制CO氣體的產(chǎn)生，但降低焊縫抗熱裂的能力，因此焊絲中不宜過多；Ti：可在鋼中起細(xì)化晶粒的作用，形成牢固的TiN，可防止鋼的時效，常結(jié)合Si、Mn使用；Si：CO2焊主要脫氧劑，單獨(dú)使用時，生成物SiO2熔點(diǎn)高，顆粒小，不易浮出，從而形成夾渣；Mn：單獨(dú)使用脫氧能力較小，生成物MnO密度大，不易浮出熔池表面。8.3

CO2焊的冶金特性Si

—

Mn聯(lián)合脫氧：生成物MnSiO3熔渣，密度小，熔點(diǎn)低，代表焊絲H08Mn2Si。（2）合金化

C的問題：保護(hù)鋼的機(jī)械強(qiáng)度不可缺少，但過多則易在焊縫中產(chǎn)生氣孔、飛濺及增加焊縫產(chǎn)生裂紋的傾向；

CO2焊絲中的C含量<0.15%，燒損和蒸發(fā)使焊縫含C量低于母材，降低了焊縫強(qiáng)度。8.3

CO2焊的冶金特性8.3.3氣孔問題氣孔的種類：N2、H2、CO（1）N2氣孔

——產(chǎn)生原因：保護(hù)效果不良，空氣侵入焊縫區(qū)。

N2

高溫

2N（原子態(tài)，少量）熔于熔池，并逐漸凝固N(yùn)

+

N

聚集

N2

熔池凝固較快氣體來不及逸出N2氣孔

——措施：保證保護(hù)氣層穩(wěn)定可靠，合適的氣流量，噴嘴清渣，噴嘴高度合適，合適的電弧電壓。（2）H2氣孔

a.H的來源：——焊絲、工件的油、水、銹（結(jié)晶水）；

——

CO2氣體中的水分。形成過程類似于N2氣孔（區(qū)別：H以離子形式H+進(jìn)入熔池）8.3

CO2焊的冶金特性b.CO2焊接對H2氣孔的抑制作用：

H2O

2H+O，CO2的高溫分解增加了氧的分壓，降低H2O的分解；

H

H+，由于直流反接，熔池為負(fù)極，發(fā)射電子，H+轉(zhuǎn)化為H，減少H+數(shù)量，使產(chǎn)生H2氣孔程度降低。因此，CO2焊對H2氣孔不敏感，是低H型或超低H型焊接方法。8.3

CO2焊的冶金特性（3）CO氣孔反應(yīng)型氣孔：C

+

FeO

Fe

+

CO原因：多由于焊絲金屬中脫氧元素不足，造成較多FeO熔于熔池。措施：限制焊絲中的含C量；使用Si

—

Mn聯(lián)合脫氧。（4）氣孔形態(tài)

N2氣孔——蜂窩狀，成堆出現(xiàn)；

H2氣孔——圓喇叭形，內(nèi)壁光滑；

CO氣孔——條蟲狀，表面光滑。8.3.4

CO2焊的飛濺及防止飛濺產(chǎn)生的原因，與CO2電弧的行為有關(guān)，具體包括以下幾個方面：⑴氣體爆破引起（通過脫氧可以改善）⑵電弧斑點(diǎn)壓力引起（通過采用直流反接可以改善）⑶焊接參數(shù)不當(dāng)引起（采用合理的參數(shù)可以改善）⑷短路過渡引起這是CO2焊產(chǎn)生飛濺的主要原因。過去的焊機(jī)采用改變回路接入電感來調(diào)節(jié)，效果非常有限。美國林肯公司建立在逆變焊機(jī)基礎(chǔ)上的表面張力過渡（STT）專利技術(shù)使這一問題基本得以解決。8.3

CO2焊的冶金特性

8.4.1

CO2焊設(shè)備的組成和作用組成：焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、焊槍、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，有的還有循環(huán)水冷系統(tǒng)。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.4.2焊接電源：直流電源（1）平特性電源——用于細(xì)絲（短路過渡）焊接，配用等速送絲系統(tǒng)；（2）下降特性電源——用于粗絲焊接，配用變速送絲系統(tǒng)；（3）對動特性的要求細(xì)絲短路過渡焊機(jī)對動特性有特別的要求，即對短路電流上升速度、短路電流峰值、電弧電壓恢復(fù)速度三個指標(biāo)有一定的要求，目的是保證短路過渡過程可靠的同時又控制飛濺。老式焊機(jī)通常通過改變接入回路電感來調(diào)節(jié)。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料CO2焊機(jī)的型號編制請參見GB/T10249-1998《電焊機(jī)型號編制方法》，如NBC-250等。對φ0.8~φ2.4mm直徑焊絲的焊接，采用平特性或緩降特性電源，配合等速送絲機(jī)構(gòu)，利用電弧自身調(diào)節(jié)作用穩(wěn)定電弧長度。下降率一般不大于8V/100A8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.4.3送絲系統(tǒng)送絲方式的變化主要在于細(xì)絲/平特性（等速送絲）焊機(jī)上，以適應(yīng)不同場合的要求。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料用于推絲式送絲的鵝頸式焊槍（1）送絲方式a.推絲式——焊槍簡單、輕巧，以鵝頸式焊槍多見，實(shí)際應(yīng)用較多；送絲距離有限（通?！?M），送細(xì)絲效果欠佳。推絲式送絲機(jī)CO2焊機(jī)及其推絲式送絲機(jī)、槍8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料b.拉絲式——焊槍復(fù)雜、較重，以手槍式焊槍多見，薄板結(jié)構(gòu)使用較多；適于送細(xì)絲/遠(yuǎn)距離送絲。CO2焊機(jī)及其拉絲式焊槍拉絲式焊槍（其小型送絲機(jī)構(gòu)做在焊槍內(nèi)）焊絲盤送絲電機(jī)送絲機(jī)構(gòu)8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料

還有一種“線式送絲”：多級串聯(lián)的行星式送絲即為線式送絲，可遠(yuǎn)距離穩(wěn)定地送細(xì)的軟焊絲（如0.8mm的鋁焊絲）推拉式送絲焊槍（手工焊接用）c.推拉絲式——焊槍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于遠(yuǎn)距離送（細(xì)、軟）絲，多用于機(jī)器人焊接和鋁的熔化極氣體保護(hù)焊。點(diǎn)擊看推拉式送絲1、28.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料（2）送絲機(jī)構(gòu)（送絲機(jī)）由送絲電機(jī)、減速裝置、送絲滾輪和壓緊機(jī)構(gòu)等組成；CO2焊專用焊機(jī)的送絲機(jī)采用單主動送絲即可。單主動式送絲機(jī)構(gòu)雙主動式送絲機(jī)構(gòu)壓緊輪主動輪8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料送絲機(jī)多為獨(dú)立式，也有與電源做為一體者。有專業(yè)廠家專門生產(chǎn)配套的送絲機(jī)，接口兼容或以德國賓采爾（BINZEL）焊槍為標(biāo)準(zhǔn)。電源、送絲機(jī)分體之CO2焊機(jī)電源、送絲機(jī)一體之CO2焊機(jī)注意：兩機(jī)使用的都是鵝頸式焊槍（推絲槍）8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.4.4焊槍⑴半自動焊槍推絲式焊槍拉絲式焊槍以上為常見的通用焊槍，用量很大，有專業(yè)廠家配套生產(chǎn)，以德國賓采爾（BINZEL）焊槍為事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。推拉式焊槍送不同材質(zhì)的焊絲，要用不同的送絲套管（如送鋼焊絲用鋼質(zhì)套管即可，而送鋁焊絲通常要用特氟隆套管）。⑵自動焊槍多見于專用焊機(jī)上。把半自動焊槍夾于焊接小車上進(jìn)行自動焊，現(xiàn)在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料⑶易損件①噴嘴形式——圓柱形（常用）圓錐形（用于深坡口或窄間隙內(nèi)）材料——銅鍍鉻（多見）陶瓷（易碎，少用）②導(dǎo)電嘴——純銅或銅合金做以上易損件是事實(shí)上的“標(biāo)準(zhǔn)件”，使用時應(yīng)注意：①不同品牌的焊槍，其易損件的尺寸不同，往往無法替代；②有專業(yè)廠家專門生產(chǎn)焊槍易損件，同一種易損件可能有不同品牌的選擇（其壽命、價格不一）；③噴嘴端部與導(dǎo)電嘴端部的距離會影響焊絲伸出長度，從而影響到電弧的穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量——此點(diǎn)初學(xué)者往往容易忽略。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.4.5供氣系統(tǒng)由氣瓶（鋁白色）、預(yù)熱器、減壓／流量計、氣管和電磁氣閥組成，必要時可加裝干燥器。通常將預(yù)熱器、減壓器、流量計做為一體，叫CO2減壓流量計（通常屬于焊機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)配備）。名牌產(chǎn)品如美國捷銳（）。不同氣體的減壓流量計按規(guī)定不能互換使用。流量計氣壓表減壓及預(yù)熱裝置開關(guān)CO2減壓流量計8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.4.6典型CO2焊設(shè)備（CO2焊專用焊機(jī)）（1）北京“時代”逆變焊機(jī)，節(jié)能節(jié)材；可靠性尚可，價格相對便宜，售后服務(wù)較好。（2）唐山“松下”晶閘管焊機(jī)，但精細(xì)表現(xiàn)出色且可靠性極高；售后服務(wù)較好，價格較貴但性價比高，（3）美國林肯普通CO2焊機(jī)總體性能不錯，但無價格優(yōu)勢。值得推介者為其STT（表面張力過渡）CO2焊機(jī)：飛濺極小、成形極佳，但價格極貴。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料除以上之外，通用CO2焊機(jī)國內(nèi)的品牌多如牛毛，但普遍市場占有率低。除價格較低外，其它方面往往乏善可陳。歐洲國家一般不做CO2焊專用焊機(jī)，而是MIG/MAG（CO2）一體，所以其送絲機(jī)通常為雙主動送絲。如果焊機(jī)標(biāo)可MIG/MAG/CO2焊，但卻是單主動送絲，其效果有限（目前國產(chǎn)焊機(jī)這種情況比較多見）。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.4.7

CO2焊的保護(hù)氣體（1）氣體的性質(zhì)無色、無味，比空氣重0.5倍，升華／凝華，壓縮才能液化，高溫下會分解。（2）氣體的使用鋁白色標(biāo)準(zhǔn)鋼瓶裝（40L/25kg），允許使用的最高環(huán)境溫度≤40℃；壓力表指示乃瓶內(nèi)CO2飽和蒸氣壓（與液態(tài)多少無關(guān)）指針下降即應(yīng)換氣！使用氣瓶時應(yīng)遵守有關(guān)的安全規(guī)程。（3）主要雜質(zhì)

——水(減壓器中預(yù)熱裝置乃防止水分凍結(jié)堵塞管路)

——去除水分的辦法：①倒置排水；②正置后使用前再預(yù)排氣；③使用干燥器；④瓶內(nèi)氣壓低至1MPa即停止使用。

——焊接用CO2應(yīng)符合HG/T2537-1993《焊接用二氧化碳》的要求，其純度標(biāo)準(zhǔn)為合格品≥99.5％、一等品≥99.7％、優(yōu)等品≥99.9％（V/V）。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.4.8焊絲（1）對焊絲化學(xué)成分的要求（P.215）

——焊絲必須含有足夠數(shù)量的Mn、Si等脫氧元素；

——焊絲的含碳量低于0.1%；

——保證焊縫金屬具有滿意的力學(xué)性能和抗裂性能。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料（2）焊絲牌號和化學(xué)成分根據(jù)最新的國家標(biāo)準(zhǔn)，焊絲用型號表示，已不再用牌號表示！a.實(shí)芯焊絲(solidwire)

GB/T8110-1987《二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊用鋼焊絲》采用的是牌號表示法，如H08Mn2SiA。

GB/T8110-1995《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》采用的是型號表示法，如ER50-6。焊絲的直徑系列有（0.5）、（0.6）、0.8、1.0、1.2、（1.4）、1.6、2.0、2.5、（3.0）、3.2mm，表面通常鍍銅以防生銹（最新的技術(shù)使焊絲已取消鍍銅，改為涂層，效果更好，如錦泰焊絲）。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料b.藥芯焊絲(flux-coredwire)

GB/T10045-1988《碳鋼藥芯焊絲》采用型號表示法，如EF035042

GB/T17493-1998《低合金鋼藥芯焊絲》采用型號表示法，如E601T1-B3注意：同是藥芯焊絲，碳鋼藥芯焊絲和低合金鋼藥芯焊絲型號表示的規(guī)則不同。實(shí)芯焊絲的國內(nèi)品牌較多，藥芯焊絲的國內(nèi)品牌不多。無論是實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲，目前進(jìn)口的質(zhì)量比較好，品種比較齊全，尤其是藥芯焊絲。國內(nèi)品牌中綜合性能好、質(zhì)量比較過硬的是錦泰系列焊絲。

藥芯焊絲的焊接近年發(fā)展很快，應(yīng)密切關(guān)注。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料（3）焊絲的選用實(shí)芯焊絲的選用比較簡單，其選用原則與埋弧焊的相似，對于結(jié)構(gòu)鋼，主要按等強(qiáng)原則選用，必要時考慮化學(xué)成分。對于藥芯焊絲，情況比較復(fù)雜，將在“藥芯焊絲CO2焊”一節(jié)中再具體討論。8.4

CO2焊的設(shè)備及焊接材料8.5

CO2焊的飛濺及控制8.5.1焊接飛濺的概念及原因分析（1）概念

——焊接飛濺：焊接過程中，部分焊絲熔化金屬（也包括少量的熔池金屬）飛到熔池以外的地方，這種現(xiàn)象稱為“焊接飛濺”。

——飛濺率：表示焊接飛濺量的大小，定義為飛濺損失的金屬與熔化焊絲重量的比值。

———————飛濺率=飛濺損失熔化焊絲重量×100%8.5

CO2焊的飛濺及控制（2）測量方法

——稱重法：收集飛濺顆粒

——測量焊絲損失系數(shù)（ψs）

—————

×

100%

ay為熔敷系數(shù)，單位時間、單位電流所熔敷到焊縫中的焊絲金屬重量；

am為熔化系數(shù)，單位時間、單位電流所熔化焊絲金屬的重量。Ψs

=am－ayam（3）飛濺的危害

——影響焊縫成形；

——影響電弧穩(wěn)定性；

——飛濺金屬堵塞噴嘴，影響保護(hù)氣流的保護(hù)效果；

——增加焊縫清理工作；

——增加焊絲的損耗。8.5

CO2焊的飛濺及控制8.5

CO2焊的飛濺及控制（4）飛濺理論

——電爆炸理論：前蘇聯(lián)學(xué)者乒丘克；

——?dú)鈩記_擊理論：前蘇聯(lián)學(xué)者阿古洛夫。（5）產(chǎn)生原因兩個方面：

——冶金因素

——力學(xué)因素8.5.2減少飛濺的措施（1）焊接材料方面

——原因：焊材中的C和保護(hù)氣體中的O生成CO，熔滴中被氧化后的FeO和熔滴中的C生成CO，受熱膨脹爆炸，從而形成飛濺。

——措施：焊絲成分控制，限制含C量，添加適當(dāng)脫氧成分（Si、Mn等）；保護(hù)氣體中添加Ar氣。8.5

CO2焊的飛濺及控制（2）工藝和規(guī)范方面

措施：正確選擇焊接電流，匹配合適的電壓，盡可能避免排斥過渡形式；焊槍傾角不超過20度，焊槍垂直時飛濺最??；限制焊絲干伸長；送絲速度均勻；電源直流反接。8.5

CO2焊的飛濺及控制（3）電源方面措施：設(shè)置回路電感，調(diào)節(jié)di/dt（焊接電流上升速度）和Imax（短路峰值電流），控制引起飛濺的能量。

能在微秒級內(nèi)產(chǎn)生過渡和改變電流專門針對半自動焊接（焊接速度、送絲速度和伸出長度都在變化）而設(shè)計電源可以適應(yīng)不同的保護(hù)氣體，包括100％CO2、CO2與Ar甚至He的混合氣體主要優(yōu)點(diǎn)：①顯著地減少飛濺②易于焊接（伸出長度變化時電弧仍保持穩(wěn)定、允許更大的焊槍角度變化）③更低的電弧輻射和更少的焊接煙塵、降低薄板焊接時的熱輸入8.5.3控制焊接飛濺的成果：美國林肯公司專利——

STT焊接電源（SurfaceTensionTransfer，表面張力過渡），8.5

CO2焊的飛濺及控制

上圖為無STT和有STT在立焊和平焊時的焊接飛濺對比下圖為無STT和有STT焊接時焊縫的外觀對比8.5

CO2焊的飛濺及控制穩(wěn)定燃弧段(T0～T1)：短路前的電流，穩(wěn)定在50-100A之間；短路形成段(T1～T2)：在剛短路時，弧壓感測器給出“電弧短路”的信號，基本電流在約0.75毫秒內(nèi)迅速降低至10A；8.5

CO2焊的飛濺及控制頸縮階段(T2～T3)：緊接著成滴時間階段，以雙波上升的形式對短路的焊絲施加一大電流，通過產(chǎn)生的電磁收縮力加速熔化金屬向熔池過渡。注意：在此階段，焊絲與工件之間的電壓不為零，這是由于鐵在1550℃的熔點(diǎn)時的高電阻率導(dǎo)致的；8.5

CO2焊的飛濺及控制

表面張力下熔滴過渡段(T3～T4)：這一計算包含在掐斷階段內(nèi)。當(dāng)計算結(jié)果表明達(dá)到特定的電壓上升速度時，意味著熔滴分離即將發(fā)生，電流在若干個微妙內(nèi)降低到50A（注意這一事件在熔滴分離前發(fā)生，T4表明熔滴分離已發(fā)生，但電流較低）；8.5

CO2焊的飛濺及控制重新燃弧段（T4～T5）燃弧中期階段(T5～T6)：這一事件緊接著焊絲從熔池分離之后，它是焊絲快速“回熔”的大電流階段（在這一階段焊絲熔化末端的幾何形狀很不規(guī)則）穩(wěn)定燃弧階段(T6～T7)：這一階段是電流從等離子流沖擊降低到基本電流的周期。8.5

CO2焊的飛濺及控制8.6

CO2焊接工藝

CO2氣體保護(hù)焊一般多用于碳鋼、普低鋼的焊接，用藥芯焊絲也可以焊一些高合金鋼。CO2氣體保護(hù)焊工藝的一般原則坡口的選擇：可參照GB/T985-1988《氣焊、焊條電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》選擇。CO2電弧的穿透能力較強(qiáng)，與MMA相比，可坡口角度稍小、鈍邊稍大。CO2焊的焊絲較細(xì)，所以間隙應(yīng)小些（尤自動焊）。焊前清理：CO2的氧化性強(qiáng)，所以抗銹能力強(qiáng)。除非要求特別嚴(yán)格，否則坡口上的少量黃銹如不作清理，一般不會引起氣孔，也不會導(dǎo)致焊縫嚴(yán)重增氫。但為保險起見，仍然要求焊前對焊件進(jìn)行嚴(yán)格清理。平焊一般多采用左焊法、立焊可采用下向焊：成形較好，但熔深較淺。8.6.1（細(xì)絲）短路過渡CO2焊工藝實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是細(xì)絲（≤1.6mm）/短路過渡CO2焊，其工藝要點(diǎn)工藝參數(shù)：焊接電流I、焊接電壓U、焊絲直徑Φ、（焊接速度v）、氣體流量L/min、（焊絲伸出長度）l一般考慮板厚、層數(shù)、位置等因素確定焊絲直徑（打底推薦使用Φ0.8mm），再確定合適的焊接電流，然后匹配以最佳的焊接電壓。8.6

CO2焊接工藝

焊接電壓與焊接電流的最佳匹配范圍較窄，通常只有約±1V。對于0.8、1.0mm的焊絲，有一個簡捷的尋找I/U最佳匹配的辦法：以100A/20V為基準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)（可以通過觀察電弧的行為、焊絲的熔化、鐵水的鋪展、收弧時熔滴球的大小等現(xiàn)象，聽電弧的聲音等來輔助判斷參數(shù)是否合適）。焊絲伸出長度l

≈

10Φ，氣體流量一般取9～15L/min。自動焊還要考慮焊接速度是否合適。8.6

CO2焊接工藝焊接電流與送絲速度的關(guān)系焊接速度與焊縫成形的關(guān)系1—焊縫厚度

2—熔深

3—焊縫寬度（焊絲直徑1.6mm，焊接電流450A，電

弧電壓38V，CO2流量20L/min）

細(xì)絲短路過渡CO2焊工藝參數(shù)的確定也可參考下列的圖表。8.6

CO2焊接工藝焊接電壓與焊縫成形的關(guān)系1—焊縫厚度

2—熔深

3—焊縫寬度（

焊絲直徑1.6mm，焊接電流450A，焊接速度70cm/min，CO2流量20L/min）

焊接電流與焊縫成形的關(guān)系1—焊縫厚度

2—熔深

3—焊縫寬度8.6

CO2焊接工藝8.6

CO2焊接工藝不同直徑焊絲焊接12mm鋼板時的焊接電流和電弧電壓范圍Ⅰ—短路過渡

Ⅱ—粗滴過渡

ф—焊絲直徑

8.6

CO2焊接工藝合適的電弧電壓與焊接電流范圍焊絲直徑（mm）短路過渡顆粒狀過渡焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接電流（A）電弧電壓（V）0.530～6016～18——0.630～7017～19——0.850～10018～21——1.070～12018～22——1.290～15019～23160～40025～381.6140～20020～24200～50026～402.0——200～60027～402.5——300～70028～423.0——500～80032～448.6

CO2焊接工藝8.6.2（粗絲）細(xì)滴過渡CO2焊工藝粗絲（＞1.6mm）/滴狀過渡CO2焊工藝要點(diǎn)：工藝參數(shù)：I、U、Φ、v、L/min、（l）、送絲速度大規(guī)范：大電流、高電壓、大氣體流量更適合于平位置的填充、蓋面焊，飛濺較大，建議在CO2中加入少量Ar。請參閱JB/T9186-1999《二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝規(guī)程》8.6

CO2焊接工藝8.7.1藥芯焊絲CO2焊藥芯焊絲CO2焊，就是用藥芯焊絲為電極、用CO2作為外加保護(hù)氣的熔化極電弧焊。藥芯焊絲——把焊藥（或金屬粉）包在鋼帶中做成的焊絲（焊條是把焊藥包覆在焊芯的外面）

藥芯焊絲分自保護(hù)用（煙塵大、機(jī)械性能較低）、埋弧焊用（多用于高合金鋼及堆焊）和氣保護(hù)用（使用廣泛）；按保護(hù)氣成分，又可分為CO2焊用（用量最大，用于焊結(jié)構(gòu)鋼）以及MIG、MAG、TIG焊用（即使被焊金屬相同，不同的保護(hù)氣體其藥芯焊絲原則上也不能相互代用）。8.7

CO2焊的其它方法

按藥粉類型分：有渣型——焊后有較多的熔渣，但易于調(diào)整焊縫化學(xué)成分：酸性（焊接工藝性能較好、焊縫含氫量達(dá)堿性焊條水準(zhǔn)）（如金紅石型和藥芯焊絲CO2焊用的鈦型）堿性（焊縫含氫量超低，但工藝性能稍差）（如藥芯焊絲自保護(hù)焊多用的高氟弱堿渣系）無渣型——金屬粉芯型：焊后熔渣較少（多層焊層間可不清渣），焊接效率更高，但有些性能不如熔渣型。多用于埋弧焊、自動焊或機(jī)器人焊接以及高速CO2焊）。8.7

CO2焊的其它方法焊藥或金屬粉藥芯焊絲的各種截面形狀

按截面形狀分：O形（<2.0mm/有縫或無縫，無縫者可鍍銅）、復(fù)雜截面形。直徑：從0.8mm到6.0mm,用的最多的是1.0mm。3.0mm以上的粗絲多用于堆焊。8.7

CO2焊的其它方法藥芯焊絲的型號：我國已進(jìn)入國家標(biāo)準(zhǔn)的藥芯焊絲計有：⑴碳鋼藥芯焊絲：GB/T10045-2001《碳鋼藥芯焊絲》，如E501T-1ML等。⑵低合金鋼藥芯焊絲：GB/T17493-1998《低合金鋼藥芯焊絲》，如E601T1-B3等。⑶不銹鋼藥芯焊絲：GB/T17853-1999《不銹鋼藥芯焊絲》，如E308MoT1-3等。注：以上焊絲并非都用于CO2焊，有的型號是自保護(hù)焊絲，有的可用于埋弧焊。8.7

CO2焊的其它方法

☆有關(guān)藥芯焊絲焊接的概況

幾個概念：flux-coredelectrode（管狀焊條）flux-coredwire（藥芯焊絲）corewire（焊芯）flux-coredsolderwire（藥芯釬料絲）fluxcoredarcwelding(FCAW)（藥芯焊絲電弧焊）

GB/T5185-1985《金屬焊接與釬接方法在圖樣上的表示代號》規(guī)定：

114—藥芯焊絲電弧焊（藥芯焊絲自保護(hù)電弧焊Self-shieldedtubular-coredarcwelding）

136—非惰性氣體藥芯焊絲電弧焊（活性氣體保護(hù)電弧焊Tubularcoredmetalarcweldingwithactivegasshield;fluxcoredarcwelding/USA）

FCAW主要用于焊接碳鋼、不銹鋼、低合金鋼和高合金鋼。8.7

CO2焊的其它方法藥芯焊絲CO2焊的優(yōu)點(diǎn)：

1、高熔敷率；2、可全位置焊；3、焊縫平滑；4、藥芯成分可以調(diào)整以適應(yīng)不同的需要；5、用便宜氣體（如100%CO2）仍獲好的焊接效果；6、能耗低、綜合成本低。低碳鋼焊絲在不同電流下的熔敷速度（kg/h）注：rutileCE----金紅石焊條SW----實(shí)芯焊絲8.7

CO2焊的其它方法

同樣直徑的焊絲，由于藥芯焊絲的導(dǎo)電截面比實(shí)芯焊絲的小，所以它的熔敷效率比實(shí)芯焊絲的還要高。另外，由于有焊藥，可通過調(diào)整焊藥的成分，使藥芯焊絲焊接的適應(yīng)性、靈活性更好。8.7

CO2焊的其它方法藥芯焊絲CO2焊的缺點(diǎn)：

1、焊絲制造復(fù)雜/價貴；2、焊絲易受潮，保管復(fù)雜。

由于藥芯焊絲有其無法替代的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，近年發(fā)展迅速，在各種大型工程特別是合金鋼焊接結(jié)構(gòu)野外施工，如西氣東輸中得到廣泛應(yīng)用。

近年來，我國藥芯焊絲的消耗量增長很快，國產(chǎn)藥芯焊絲的品牌也很多，但以“大路貨”較多，較有名的有：錦泰（廣泰、天泰、瑞泰）、三英、大西洋、瑞達(dá)、金太陽、金橋、大橋、鐵錨等，但每年還要進(jìn)口大量藥芯焊絲，主要是一些高檔次、專用的焊絲，主要有神鋼（日本）、現(xiàn)代（韓國）、林肯（美國）等。幾種焊接方法的成本比較8.7

CO2焊的其它方法

☆藥芯焊絲焊接對焊接設(shè)備的要求

對電源的要求使用實(shí)芯焊絲的設(shè)備完全可以使用藥芯焊絲，但最好同時具備以下功能：

1、極性轉(zhuǎn)換：不同渣系