1、第四章二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊,本章重點(diǎn)：CO2電弧的行為焊接材料實(shí)芯焊絲短路過渡CO2焊藥芯焊絲CO2焊 本章難點(diǎn)： 對(duì)CO2焊特點(diǎn)的把握； 藥芯焊絲CO2焊 學(xué)習(xí)方法建議： 必須充分理解和掌握 CO2電弧的行為并與其它焊接方法對(duì)比，這是能夠準(zhǔn)確把握CO2焊的前提和關(guān)鍵；藥芯焊絲CO2焊是CO2焊發(fā)展的重要方向之一，近年來增長(zhǎng)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。可通過練習(xí)制訂相應(yīng)的焊接工藝等實(shí)踐環(huán)節(jié)來培養(yǎng)和提高工藝能力和經(jīng)驗(yàn)。,第一節(jié) CO2焊的特點(diǎn)及應(yīng)用,一、 CO2焊的實(shí)質(zhì) 定義：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是 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。 按照

2、GB/T5185-1985金屬 焊接及釬接方法在圖樣上的表示 方法以及ISO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(hào)也是135。,焊接過程動(dòng)畫,為何要用CO2為焊接保護(hù)氣？,CO2是氧化性氣體，在高溫下具有強(qiáng)烈的氧化性。 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(jià)的CO2 。 與焊條電弧焊相比，熔化極氣體保護(hù)焊效率高。 可以較容易地脫氧，還可抑H的存在 可有效地防止空氣中N2的有害作用,1、優(yōu)點(diǎn)： 焊接生產(chǎn)率高：比SMAW（焊條電弧焊）高24倍 焊接成本低：是SMAW或SAW（埋弧焊）的4050% 焊接變形小：尤適于薄板焊接

3、 焊接質(zhì)量高：對(duì)鐵銹不敏感，焊縫含氫量低 適用范圍廣：全位置焊接能力好，打底/填充/蓋面、厚/薄板均宜 操作簡(jiǎn)便：比SMAW容易操作、適于自動(dòng)焊（robot） 綠色環(huán)保： CO2來自可再生資源,CO2焊的熔敷速度,二、 CO2焊的特點(diǎn),2、 CO2焊的缺點(diǎn),飛濺較大；（這一缺陷目前已經(jīng)解決） 焊接設(shè)備較“復(fù)雜”；（用今天的眼光看，已不復(fù)雜） 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） 不能焊接有色金屬。,三、 CO2焊的應(yīng)用 材料：黑色金屬低碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（不適宜于焊不銹鋼） 耐磨件的堆焊、鑄鋼件的焊補(bǔ) 厚度：厚薄均可，尤薄板有優(yōu)勢(shì) 位置：全位置 結(jié)構(gòu)：車輛、船舶、

4、機(jī)械、容器等。,第二節(jié) CO2焊設(shè)備,以半自動(dòng)CO2焊設(shè)備為例 一、 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)。,用于細(xì)絲（短路過渡）焊接，配用等速送絲系統(tǒng)； 1）電弧燃燒穩(wěn)定 依靠弧長(zhǎng)變化引起電流的變化，通過電弧自身調(diào)節(jié)作用，使電弧燃燒穩(wěn)定。調(diào)節(jié)靈敏度較高。 2）焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方便 對(duì)焊接電壓和焊接電流分別進(jìn)行調(diào)節(jié) 改變電源外特性調(diào)節(jié)電弧電壓；改變送絲速度調(diào)節(jié)焊接電流。 3）可避免焊絲回?zé)?電弧回?zé)龝r(shí)，隨著電弧拉長(zhǎng)，電流很快減小，使電弧在未回?zé)綄?dǎo)電嘴前已熄滅。,（一）焊接電源：直流電源,1、平特性電源,2、下降特性電源,用于粗絲（細(xì)

5、滴過渡）焊接，配用變速送絲系統(tǒng)。 焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)：先調(diào)節(jié)電源外特性粗略確定焊接電流，再調(diào)節(jié)電弧電壓，使電流又有變化，要反復(fù)調(diào)節(jié)最后達(dá)到要求的焊接參數(shù)。,3、電源動(dòng)特性,細(xì)絲短路過渡焊機(jī)對(duì)動(dòng)特性有特別的要求，即對(duì)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(gè)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(shí)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)。,電源動(dòng)特性：衡量電源在電弧負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電流及電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)。,粗焊絲細(xì)滴過渡時(shí)，焊接電流的變化較小，對(duì)電源的動(dòng)特性要求不高。,（二）送絲系統(tǒng),1、送絲方式,推絲式焊槍簡(jiǎn)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

6、（通常5M），送細(xì)絲效果欠佳。 主要用于直徑為0.82.0mm的焊絲,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(chǎng)合的要求。半自動(dòng)氣體保護(hù)焊機(jī)有推絲式、拉絲式、推拉絲式三種基本方式 。,根據(jù)焊絲直徑的不同，可分為等速送絲式和變速送絲式 焊絲直徑3mm時(shí)采用變速送絲方式 焊絲直徑2.4mm時(shí)采用等速送絲式,用于推絲式送絲的鵝頸式焊槍,推絲式送絲機(jī),CO2焊機(jī)及其推絲式送絲機(jī)、槍,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（直徑0.8mm)/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)，去掉了送絲軟管）,焊絲盤,送絲電

7、機(jī),送絲機(jī)構(gòu),還有一種“線式送絲”：多級(jí)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）, 推拉絲式焊槍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于遠(yuǎn)距離（15m）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。,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(dòng)送絲即可。,2、送絲機(jī)構(gòu)（送絲機(jī)）,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(guó)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、,1、對(duì)焊槍的要求 焊槍作用：送氣、送絲、導(dǎo)電 要求：送絲均勻、導(dǎo)電可靠、氣體保護(hù)良好 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維修、耐用 使用性能良好 2、焊接的類型 按用途：半自動(dòng)焊槍、自動(dòng)焊槍,（三）焊槍,（三）焊槍 半自動(dòng)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(guó)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）。 自動(dòng)焊槍多見于專用焊機(jī)上。,把半自動(dòng)焊槍夾于焊接小車上進(jìn)行自動(dòng)焊，現(xiàn)在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。,噴嘴作用輸送氣體，防止焊絲端頭、電弧和熔池與空氣接觸 形式圓

9、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） 導(dǎo)電嘴 純銅或銅合金做 要求導(dǎo)電性良好、耐磨性好、熔點(diǎn)高 以上易損件是事實(shí)上的“標(biāo)準(zhǔn)件”，使用時(shí)應(yīng)注意： 不同品牌的焊槍，其易損件的尺寸不同，往往無法替代； 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(jià)格不一）； 噴嘴端部與導(dǎo)電嘴端部的距離會(huì)影響焊絲伸出長(zhǎng)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。,3、焊槍的噴嘴和導(dǎo)電嘴（易損件）,由氣瓶（鋁白色）、預(yù)熱器、減壓流量計(jì)、氣管和電磁氣閥組成，必要時(shí)可加裝干燥器。 通常將預(yù)熱器、減壓器、流量計(jì)做為一體，叫CO2減壓流量計(jì)

10、（通常屬于焊機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)配備）。 不同氣體的減壓流量計(jì)按規(guī)定不能互換使用。,CO2減壓流量計(jì),（四）供氣系統(tǒng),為防止管路凍結(jié)，在減壓之前要將CO2氣體進(jìn)行預(yù)熱。,二、典型CO2焊設(shè)備（ CO2焊專用焊機(jī)） 1、北京“時(shí)代” 逆變焊機(jī)，節(jié)能節(jié)材；可靠性尚可，價(jià)格相對(duì)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(jià)格較貴但性價(jià)比高，,3、美國(guó)林肯 普通CO2焊機(jī)總體性能不錯(cuò)，但無價(jià)格優(yōu)勢(shì)。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(jià)格極貴。,除以上之外， 通用CO2焊機(jī)國(guó)內(nèi)的品牌多如牛毛，但普遍市場(chǎng)占有率低。除價(jià)格較低外

11、，其它方面往往乏善可陳。,歐洲國(guó)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(dòng)送絲。 如果焊機(jī)標(biāo)可MIG/MAG/CO2焊，但卻是單主動(dòng)送絲，其效果有限（目前國(guó)產(chǎn)焊機(jī)這種情況比較多見）。,通常的CO2焊機(jī),在焊接結(jié)束時(shí)，同時(shí)停電和停絲，容易使熄弧的焊絲端部形成較大的熔球。（直徑可達(dá)焊絲的23倍。 影響：對(duì)再次引弧是十分不利的。 粗大的焊絲端頭會(huì)降低引弧接觸點(diǎn)的電流密度，使引弧困難。必須將熔球爆斷，才能引燃電弧，但同時(shí)產(chǎn)生大顆粒的飛濺，并伴有強(qiáng)烈的爆炸聲。,新K系列半自動(dòng)CO2焊機(jī),焊接程序電路：FTT控制 功能：在熄弧時(shí)減小焊絲端部形成的熔球尺寸。大大提

12、高再次起弧的成功率；且起弧過程平穩(wěn)，飛濺少。 措施：能在焊接結(jié)束時(shí)把電弧電壓降至1115V，延時(shí)0.61.5S，使電弧功率隨之下降，減少焊絲熔化，從而減小焊絲端部熔球尺寸。,第三節(jié) CO2焊的冶金特性和焊接材料,一、合金元素的氧化與脫氧 1、合金元素的氧化 作為焊接保護(hù)氣體， CO2表現(xiàn)出很強(qiáng)的氧化性 CO2 CO + O + + M=MO+CO M=MO 2、氧化反應(yīng)的結(jié)果： 合金元素?zé)龘p； 可能造成氣孔、飛濺和夾渣。 3、解決之道：冶金脫氧 對(duì)脫氧劑的要求（能脫氧但不能帶來如夾渣、氣孔等副作用） Mn-Si聯(lián)合脫氧 CO2焊專用焊絲H08Mn2Si flux cored arc weldi

13、ng /USA） FCAW主要用于焊接碳鋼、不銹鋼、低合金鋼和高合金鋼。,其優(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：rutile CE-金紅石焊條SW-實(shí)芯焊絲,其缺點(diǎn)： 1、焊絲制造復(fù)雜/價(jià)貴；2、焊絲易受潮，保管復(fù)雜。,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。,由于藥芯焊絲有其無法替代的獨(dú)特

14、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(guó)藥芯焊絲的消耗量增長(zhǎng) 很快，國(guó)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(guó)）、林肯（美國(guó)）等。,幾種焊接方法的成本比較,藥芯焊絲焊接對(duì)焊接設(shè)備的要求 對(duì)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(shí)具備以下功能： 1、極性轉(zhuǎn)換：不同渣系要用不同的極性，而自保護(hù)焊多用直流正接，需要轉(zhuǎn)換極性；

15、2、電源外特性微調(diào)：以適應(yīng)不同的焊藥成分的要求； 3、電弧挺度調(diào)節(jié)：以調(diào)節(jié)熔滴過渡形態(tài)（CO2焊也可得到噴射過渡），減少飛濺、改善全位置焊性能。 對(duì)送絲的要求 加粉系數(shù)較小的藥芯焊絲可用實(shí)芯焊絲送絲機(jī)； 加粉系數(shù)較大的藥芯焊絲，應(yīng)用藥芯焊絲專用送絲機(jī)（雙主動(dòng)送絲送絲輪開形槽；送1.4mm以上焊絲槽內(nèi)壓花）。,藥芯焊絲CO2焊特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率更高；氣渣聯(lián)合保護(hù)，效果更好；成形好、飛濺小 擴(kuò)展了CO2焊的應(yīng)用范圍（可焊高合金鋼、可野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)）。 缺點(diǎn)： 焊絲易受潮且價(jià)高焊接煙霧大對(duì)送絲機(jī)構(gòu)要求高打底/全位置焊的能力不如實(shí)芯焊絲。,藥芯焊絲的選用 藥芯焊絲的種類、型號(hào)很多，性能、特點(diǎn)和用途各不

16、相同，而且即使焊接同一種金屬，由于施工條件（如板厚、坡口形式和尺寸、焊接位置、焊后熱處理等）等不同，適用的焊絲也會(huì)有所變化。 因此，焊絲的選擇要根據(jù)被焊鋼材種類、焊接部的質(zhì)量要求、焊接施工條件以及成本等因素進(jìn)行綜合考慮。其大致原則如下： 對(duì)強(qiáng)度用鋼，按“等強(qiáng)原則”選用，對(duì)特殊用鋼（如耐熱鋼等）則側(cè)重考慮焊縫金屬與母材化學(xué)成分的一致或相近； 除非對(duì)接頭的力學(xué)性能有特別的要求，一般很少選用堿性焊絲，因其工藝性能差，而且一般的酸性焊絲其焊縫含氫量已很低（達(dá)到堿性焊條的水平），而工藝性能卻要好得多。 即使同一型號(hào)的焊絲，由于不同廠家的焊藥成分不同，其工藝等性能會(huì)有較明顯的差別，應(yīng)注意參考生產(chǎn)廠家的介紹

17、或向其咨詢。 在以上基礎(chǔ)上，再考慮選用經(jīng)濟(jì)性好的品牌。,提示：藥芯焊絲CO2焊由于焊藥使電弧的行為發(fā)生變化，所以它的工藝參數(shù)和焊接操作與實(shí)芯焊絲CO2焊有較大的差別。,藥芯焊絲CO2焊的焊接工藝參數(shù)的內(nèi)容與實(shí)芯焊絲的基本相同，但應(yīng)注意由于焊藥的存在，具體參數(shù)及它們之間的匹配與實(shí)芯焊絲CO2焊的有所不同。如藥芯焊絲CO2焊的熔滴過渡不再是單一的短路過渡，還可以是細(xì)滴過渡甚至是噴射過渡，其焊接工藝受焊藥成分的影響比較大。,焊接工藝及參數(shù) 焊接工藝參數(shù)與實(shí)芯焊絲CO2焊基本相同，焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律亦然。 電流的適用范圍較寬但電壓的適用范圍較窄，且同種焊絲由于不同廠家的具體焊藥成分的差異，實(shí)際適用電流、電壓會(huì)有較大差別，所以，焊接工藝參數(shù)的選擇具有一定的不確定性，廠家提供的產(chǎn)品使用說明書是正確選擇焊接電流、電壓的重要依據(jù)之一！ 藥芯焊絲穿透能力強(qiáng)，可用較小的坡口角度（比焊條、實(shí)芯焊絲的小