第十一章二保焊与混合气体保护焊

二保焊混合气体保护焊第十一章公尚勇2015焊接方法分类手工焊CO2焊埋弧焊MAG焊MIG焊TIG焊等离子弧焊熔化极非熔化极熔化焊接压力焊钎焊电弧焊气焊铝热焊电渣焊电子束焊激光焊用实芯焊丝的惰性气体（Ar或He）保护电弧焊法称为熔化极惰性气体保护焊，简称MIG焊。MAG焊是熔化极活性气体保护电弧焊的英文简称。它是在氩气中加入少量的氧化性气体（氧气，二氧化碳或其混合气体）混合而成的一种混合气体保护焊。我国常用的是80%Ar+20%二氧化碳的混合气体，由于混合气体中氩气占的比例较大，故常称为富氩混合气体保护焊。TIG焊又称为惰性气体钨极保护焊。无论是手工焊接还是自动焊接0.5～4.0mm厚的不锈钢时，最常用的就是TIG焊。气体保护焊的定义：外加气体保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护焊。常用的保护气体：二氧化碳气（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）及它们的混合气体:CO2+Ar、CO2+Ar+He、……。气体保护电弧焊用焊丝来代替焊条,经送丝轮通过送丝软管送到焊枪,经导电咀导电,在CO2气氛中,与母材之间产生电弧,靠电弧热量进行焊接。CO2气体通过焊枪喷嘴，沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围造成局部的气体保护层使溶滴和溶池与空气隔离开来，保护焊接过程稳定持续地进行，并获得优质的焊缝。C02焊的原理1-焊件2-被排开的的空气3-形成气罩的气流4-焊丝5-焊炬喷嘴二保焊设备半自动二保焊设备由焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、冷却水循环装置及控制系统等几部分组成。焊接电源送丝机构供气系统CO2气体保护焊的原理实芯焊丝电极保护气进入焊接方向可消耗的电极电弧母材焊接金属保护气气体喷嘴送丝管和导电嘴电流导体CO2气体保护焊的原理MnSi焊丝(Mn,Si)CO2CO2O2N2O2N2OOCOCO焊接金属母材CO2气体将电弧和焊接熔池与空气隔离开。为了防止焊接缺陷，使用加入锰和硅元素的焊丝，因为这些元素比铁容易与氧发生反应。CO2气体保护焊的主要特性优点(与电焊条比较)◆CO2气体保护焊克服了手工电弧焊遇到的焊条长度的限制。◆焊接金属的沉积率比手工电弧焊的高。◆焊接速度比手工电弧焊的高。◆可以保证长焊缝没有手工电弧焊的断续接点。◆由于没有厚厚的焊渣极大地减少了焊后清理的工作量。局限性◆焊接电弧必须防止气流将CO2保护气氛吹散或稀释。◆较高的热辐射和强烈的电弧光均比手工电弧焊的高。手工电弧焊CO2气体保护焊飞溅的产生低焊接电流范围高焊接电流范围通常,短路过渡所产生的飞溅颗粒的尺寸比熔滴过渡所产生的飞溅颗粒的尺寸小。短路过渡是短路和电弧切断在每一秒交替进行20到200次。熔化的小金属熔滴只有当电极接触到焊接熔池时才从电极转移到工件上。这种类型的过渡在低电流范围产生。CO2气体保护下的熔滴过渡能在所用的所有焊接电流发生。熔滴过渡表现为小熔滴的直径接近焊丝的直径。CO2气体保护焊的金属过渡－短路过渡－－熔滴过渡－低焊接电流范围高焊接电流范围焊接效果溶深大熔深是手弧焊的三倍,坡口加工小。溶敷效率高手弧焊焊条熔敷效率是60%CO2焊焊丝熔敷效率是90%引弧性能好能量集中，引弧容易，连续送丝电弧不中断。焊接质量好对铁锈不敏感，焊缝含氢量低，抗裂性能好，受热变形小。焊接范围广可适用低碳钢高强度钢普通铸钢全方位焊焊接速度快单位时间内熔化焊丝比手工电弧焊快一倍与手工焊比：抗风能力差，设备较复杂。C02气保焊的特点CO2焊的缺点①使用大焊接电流焊接时，焊缝表面成形较差，飞溅较多。②不能焊接容易氧化的有色金属材料。③很难用交流电源焊接和在有风的地方施焊。④弧光较强，特别是大电流焊接时，电流的光热辐射较强。2.几项要求5极性4气体2干伸长度1焊接速度3焊丝在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压条件下，焊接速度增加，焊道变窄,熔深和余高变小，容易产生咬边未熔合等焊接缺陷，而且使气体保护效果变差，还会出现气孔；但焊接速度过慢，生产效率降低，焊接变形增大。CO2半自动焊的焊接速度为30～60cm/min。自动焊：焊接速度可高达250cm/min以上。焊接速度焊接速度对焊缝成型的影响如果其他变量保持不变,焊接速度的增加将引起焊道尺寸的减小。20cm/min40cm/min60cm/min80cm/min100cm/min小于300A时:L=(10--15)倍焊丝直径.大于300A时:L=(10--15)倍焊丝直径+5mm干伸长度定义:焊丝伸出长度（也称干伸长）是指从导电嘴到焊丝端部的距离，一般约等于焊丝直径的10倍，且不超过15mm。举例：直径1.2mm焊丝可用电流120-350A,电流小时乘10倍的焊丝直径，电流大时乘15倍的焊丝直径。干伸长度工件导电咀干伸长度干伸长度从导电嘴端部到电极末端的距离。干伸长度的增加将导致其电阻的增加。比较适当的干伸长度为：短路过渡6－15mm熔滴过渡15－25mm工件喷嘴到工件的距离导电嘴喷嘴电弧长度干伸长导电嘴到工件的距离保持干伸长度不变是保证焊接过程稳定性的重要因素之一。过长时：气体保护效果不好，易产生气孔，引弧性能差,电弧不稳,飞溅加大,熔深变浅，成形变坏.过短时：看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大，熔深变深，焊丝易与导电咀粘连.干伸长度为什麽要求严格干伸长度工件导电咀焊丝因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有Si、Mn等脱氧元素的焊丝。CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种.纯度：纯度要求大于99.5%，含水量小于0.05%。CO2气体液态CO2气瓶气态CO2气瓶液态CO2水水气态CO2放水放杂气如果纯度不够，可采取以下措施：（1）将CO2钢瓶倒置1～2h，使水分下沉，每隔30min左右放水一次，放两到三次，然后将钢瓶放正；（2）更换新气时，先放气2～3min，以排出混入瓶内的空气和水分；（3）在气路中串联预热器和干燥器，以进一步减少CO2气体中的水分。提纯反极性特点：电弧稳定，焊接过程平稳，飞溅小。正极性特点：熔深较浅，余高较大，飞溅很大，成形不好，焊丝熔化速度快（约为反极性的1.6倍），只在堆焊时才采用。极性工件焊枪直流反极性接法KRⅡ200AV+工件焊枪直流正极性接法KRⅡ200AV+CO2焊、MAG焊和脉冲MAG焊一般都采用直流反极性。环境卫生要求等KRⅡ200AVKRⅡ200AV防止雨淋避免阳光直射＞20cm＞30cm远离热源及易燃易爆物焊机应尽量安装在湿度小、灰尘少、风速较弱的场所。安全卫生与劳动保护CO2气体在电弧高温作用下，电弧区中将有50%左右的CO2气体发生分解，并生成CO和O。同时在冶金反应中亦会生成少量CO，强烈的氧化作用还会产生大量烟尘从安全角度考虑，CO2焊时除应防止触电、弧光照射、飞溅物烫伤外，还应注意焊接现场的通风换气与除尘。操作技能CO2保护焊焊接质量标准1、焊缝表面平直、鳞纹均匀、高度一致。2、焊缝余高不超过2mm，焊缝余高差小于1mm。3、无过大焊瘤、气孔、咬边，不得有未焊透、未熔合现象。4、无焊渣、残留焊丝。•电流与电压控制焊接电流与电弧电压是关键的工艺参数。为了使焊缝成形良好、飞溅减少、减少焊接缺陷，电弧电压和焊接电流要相互匹配。在小电流焊接时，电弧电压过高，金属飞溅将增多；电弧电压过低，则焊丝容易伸入熔池，使电弧不稳。在大电流焊接时，若电弧电压过高，则金属飞溅增多，容易产生气孔；电压过低，则电弧太短，使焊缝成形不良。•电流与电压控制焊接电流是确定熔深的主要因素。随着电流的增加，熔深和熔敷速度都要增加，熔宽也略有增加。送丝速度越快，焊接电流越大，基本上是正比关系。焊接电流过大时，会造成熔池过大，焊缝成形恶化。随电弧电压的增加，熔宽明显增加，而焊缝余高和熔深略有减少，焊缝机械性能有所降低。电弧电压过高，会产生焊缝气孔和增加飞溅。电弧电压过低，焊丝将插入熔池，电弧不稳，影响焊缝成形。焊接电流对焊缝成型的影响如果其他变量保持不变,焊接电流的增加（送丝速度）将导致如下变化;◆焊缝宽度及熔深增加。◆沉积率增加。◆焊道的尺寸增加。100200300400500焊接电流(A)020406080100120140焊丝熔化率(g/min)0.8φ1.0φ1.2φ1.6φ焊道宽度熔深加强高250A,26V300A,29V350A,31V400A,35V450A,35V电弧电压对焊缝成型的影响如果其他变量保持不变,电弧电压与电弧长度有关系。由一个适当的电弧电压,电弧电压增加将引起焊道变平和熔化区域变宽。过高的电弧电压将引起焊接缺陷(气孔、飞溅和咬边)。减小电弧电压将使焊道变窄而加强高较大及熔深较大。过低的电弧电压将导致熄弧。LongOptimumShortArcvoltage:LowOptimumHigh400A,26V400A,30V400A,35V400A,38V400A,42V在焊接过程中,焊枪的高度(干伸长度)和角度,自始至终保持一致.焊枪操作＜200焊接方向小于300A时:L=(10--15)倍焊丝直径.大于300A时:L=(10--15)倍焊丝直径+5mmL•CO2保护焊操作技能平焊按焊枪运动方向分右焊法和左焊法（焊枪从右到左移动）二种。右焊法时熔池保护良好，热量利用充分，焊缝外形较饱满；但右焊法时不易观察焊接方向，易偏焊。一般常用左焊法。＜200焊接方向前进法焊接方向后退法＜200焊枪角度－向前和向后－向前焊接◆使用向前焊接的方法,电弧力推动焊接金属向前离开熔池到前方较凉的金属上。◆在CO2气体保护焊中,焊枪操作通常采用向前焊接。向后焊接◆向后焊接的方法指引电弧力向熔池方向。10－15°向前焊接向后焊接10－15°焊丝、焊口及周围10～20mm范围内必须保持清洁，不得有影响焊接质量的铁锈、油污、水和涂料等异物。左焊法时，电弧对母材有预热作用，熔宽增加，焊缝形成较平，且能看清焊接方向，不易焊偏。焊枪倾角约为10°～20°。＜200焊接方向前进法吸入空气焊枪倾角太大：吸入空气，产生气孔，焊缝不均匀。干伸长度太大：保护不好易产生气孔。（水平角焊）水平侧垂直侧（薄板正视图）40~450水平侧垂直侧（厚板正视图）40~45010~200（侧视图）0.5~3mm0~1.5mm薄板水平角焊：焊丝指向焊缝。厚板水平角焊：要使焊缝对称，必须考虑垂直侧与水平侧的散热情况，上板散热差，下板散热好，所以，电弧应指向下板。水平侧垂直侧40~4500水平侧垂直侧40~4500—3mm电弧指向位置错不等厚板时焊枪角度控制•引弧和收弧控制引弧。一般都采用直接短路引弧，如果焊丝与焊件接触太近或接触不良都会引起焊丝成段爆炸。因此，一般在引弧前焊丝端头与焊件保持2～3毫米的距离，并要注意剪掉丝端头的球状焊丝。引弧时要选好位置，采用倒退引弧法。收弧。收弧时须填满弧坑，焊枪在收弧处稍停片刻，继续送气保护，然后慢慢抬起焊把，不应立即抬起焊枪，否则弧坑容易形成气孔。•气体流量控制气体流量直接影响气体保护效果。气体流量过小时，焊缝易产生气孔等缺陷。气体流量过大时，不仅浪费气体，而且焊缝由于氧化性增强而形成氧化皮，降低焊缝质量。二氧化碳保护焊焊接规范禁止电风扇风向正对焊口，影响气体保护。气体流速对焊缝外观的影响焊接电流:150A,电弧电压:19V,干伸长度:15mm0L/min5L/min10L/min15L/min•焊接手法控制焊接时手把要稳，焊接速度要均匀。产生焊瘤的重要原由是焊枪运行不均，造成熔池温度过高，液态金属凝聚迟钝下坠，因而在焊缝外貌形成金属瘤。装配间隙和坡口尺寸一般对于12mm以下的焊件不开坡口也可焊透，对于必须开坡口的焊件，一般坡口角度可由焊条电弧焊的60°左右减为30°～40°，钝边可相应增大2～3mm，根部间隙可相应减少1～2mm。定位焊CO2焊比手弧焊产生的热量更多，因此焊前需进行定位焊接，定位焊要点如下：中厚板对焊的定位薄板对焊的定位200–500mm20–50mm100–150mm5–10mm中厚板是指厚度4.5-25.0mm的钢板厚度25.0-100.0mm的称为厚板厚度超过100.