CO2焊接基础原理

焊接三要素优秀的操作者高品质的焊接设备合格的焊接材料发达国家气保焊占第一位，引进国外设备与国内设备资金比为2：1。中国CO2焊接市场潜力非常大国内10%左右日本40—60%左右，市场占有率资金投入使用情况国内，国外焊机发展情况需要不同的焊接方法，焊接技术，焊接设备。金属的连接(设备选型七要素)金属材料不同板厚焊接位置不同质量焊缝尺寸焊缝成型接头形式对接搭接角接T接水平焊立焊横焊仰焊焊接方向垂直侧水平侧金属材料，板厚，接头形式，焊接位置，质量要求，尺寸大小，不同成型用图形表示CO2焊接技能培训内容二.CO2焊主要规范参数一.焊接基本知识四.常见故障与焊接缺陷三.焊接操作基础1.焊接方法分类2.熔化焊接的主要特征3.气体保护电弧焊4.C02气体保护电弧焊的工作原理5.C02气体保护焊的特点6.CO2系列焊机简介一.焊接基本知识1.焊接方法分类等离子弧焊非熔化极TIG激光焊电子束焊钎焊电渣焊MAG压力焊铝热焊气焊CO2MIG电弧焊熔化极手工焊埋弧焊熔化焊接将被连接金属局部熔化，然后冷却结晶使分子或原子彼此达到晶格距离并形成结合力，这种焊接方法叫熔化焊接。需要一个能量集中，热量足够的热源。能量集中性：就是在金属电极中单位面积所通过的电流越大，能量集中性越好。熔化焊接2.熔化焊接的主要特征焊接部位必须采取有效的隔离空气保护，使焊接部位不能和空气接触，以免造成焊道的成分和性能不良.保护方式有三种:气相,渣相,真空.焊接方法丝径（mm）电流范围(A)电流密度(A/mm2)能量集中性手弧焊527014差埋弧焊5130066好CO2焊1250318更好结论：CO2焊比手弧焊能量集中性好十倍以上，焊接成本低三倍。能量集中性对照表电弧焊：以气体导电时产生的电弧热为热源。熔化极：焊丝或焊条既是电极又是填充金属。非熔化极：电极（钨极）不熔化。MIG焊：金属极（熔化极）惰性气体保护焊TIG焊：钨极（非熔化极）惰性气体保护焊MAG焊：金属极（熔化极）活性气体保护焊CO2焊：二氧化碳气体保护焊（MAG—C焊）名词解释熔化极式产品分类及优缺点手工焊（焊条电弧焊）：效率低，浪费原材料，不节能，能量不集中，综合成本高，操作技术复杂.使用焊机为交流焊机或直流焊机。CO2气保焊（半自动）：高效,节能,能量集中,焊道韧性好,焊接中厚板(1mm以上)综合成本比手工焊低3倍，操作技术简单，全位置焊。易实现自动焊。有广阔的发展。MAG气保焊：克服CO2气保焊飞溅，成形不太好的缺点，使用MAG（Ar75%以上，CO225%以下）气保焊，使用大电流，焊接过渡过程变为喷射过度。MIG(出厂铭牌MIG/CO2/MAG）焊中厚板，可以焊接所有工业用金属焊接方法行走方式送丝(条)方式控制方式手工弧焊手工手工手工焊CO2焊手工自动(送丝机)半自动焊埋弧焊自动(焊接小车)自动(送丝机)自动焊焊接控制方式的分类熔化焊接的发展趋势高效节能能量集中性能好性能优越综合成本低高可靠性低故障率使用方便压力焊接：焊接过程中必须对焊件施加压力,加热或不加热的焊接方法。1.加热:将被焊金属的接触部位加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力，使金属原子间相互结合形成焊接接头。如电阻焊摩擦焊等。2.不加热：仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，利用压力引起的塑性变形，使原子相互接近，从而获得牢固的压挤接头，如冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。钎焊:利用某些熔点低于被连接熔点的熔化金属（钎料）在连接界面上起流散浸润作用，然后冷却形成结合力。压力焊接和钎焊保护类型材料及设施适用范围气相保护气体CO2、TIG、MIG、MAG焊…渣相保护焊剂手工焊条、埋弧焊剂、药芯焊丝…真空保护真空设备及设施航空航天或稀有金属（电子束焊）熔化焊接的保护方式气体保护焊的定义：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。常用的保护气体：有二氧化碳气（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）及它们的混合气体（CO2+Ar、CO2+Ar+He、……）。3.气体保护电弧焊C02气体保护电弧焊是使用焊丝来代替焊条,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气体在工作时通过焊枪喷嘴，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机械地隔离开来，从而保护焊接过程稳定持续地进行，并获得优质的焊缝。4.C02气体保护电弧焊的工作原理AV焊枪电机电磁气阀遥控盒气管流量计气瓶工件六芯送丝电缆正极电缆负极电缆焊接电源A配电箱+_收弧开关收弧反复开关气体开关收弧电流焊接电流焊接电压收弧电压遥控盒送丝机控制盒有无无有检查焊接开关电源电源3A电源异常电机8A点焊时间电流微调选择丝径焊接方法连续点焊0.81.2MAGCO2CO21801501005013010050180SL5面板图焊接电流A焊接电压VMAGMAG焊接禁用区域4.C02气体保护电弧焊的工作过程按焊枪开关提前送气慢送丝引弧成功后正常送丝（根据收弧工作方式焊接）停止焊接瞬间焊机继续工作0.1--0.2秒将焊丝进行回烧焊机输出低电压（12--14V）消融球以利再次引弧滞后停气焊接电压焊接电流收弧电压收弧电流焊接效果溶深大溶深大、坡口加工小，溶深是手弧焊的三倍溶敷效率高手弧焊焊条溶敷效率是60%CO2焊焊丝溶敷效率是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，受热及变形小，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融化焊丝比手工电弧焊快一倍与手工焊比：成型不够美观，飞溅较大，抗风能力差，设备较复杂。5.C02气保焊的特点二.CO2焊主要规范参数4.焊接电流2.焊丝1.气体3.干伸长度7.极性6.焊接速度5.焊接电压纯度：纯度要求大于99.5%，含水量小于0.05%。性质：无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍。存储：瓶装液态，每瓶内可装入(25-30)Kg液态CO2，比水轻。加热：气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。容量：每公斤液态CO2可释放510升气体，一瓶液态二氧化碳可释放15000升左右气体，约可使用10--16小时。流量：小于200A：气体流量为15--20升/分大于200A：气体流量为20--25升/分提纯：静置30分钟，倒置放水分，正置放杂气，重复两次。1.CO2气体气瓶气瓶液态CO2液态CO2水水气态CO2气态CO2放水放杂气产生气孔的现象及原因CO气孔：焊丝不合格，工件含碳量大。H气孔：水，油，锈.N气孔：主要原因是气体保护效果不好。气瓶无气；气路漏气（接头处未紧固,流量计堵塞,流量过小,未加热,电磁阀坏.送丝管密封圈坏,热塑管坏,枪管密封圈坏,气筛坏）；喷嘴堵塞严重；干伸长度大；焊枪角度太大；规范不对，焊接部位有风，喷嘴松动。空气喷嘴飞溅飞溅堵死：气体保护不好，产生气孔，电弧不均。喷嘴松动：吸入空气，保护不好，产生气孔。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。2.焊丝因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，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焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种。•2FeO+Si2Fe+SiO(高熔点）•FeO+MnFe+MnO(密度大）•硅与锰的氧化物形成硅酸盐，其熔点为12700C，密度也较小（约3.6g/cm3).同时易结成大块而以渣的形式浮出熔池表面。•渣的成分：FeO14%;MnO47%;SiO234%;-------.焊丝成分焊丝型号特征及适用范围H08Mn2SiA冲击值高，送丝均匀，导电好。H04Mn2SiTiA脱氧、脱氮、抗气孔能力强，适用于200A以上电流。H04Mn2SiAlTiA脱氧\脱氮\抗气孔能力更强,适用于填充和CO2-O2混合气体保护焊。H08MnSiAMAG焊实芯焊丝的型号、特征及适用范围常用的实芯焊丝型号：H08Mn2SiAH：焊接用钢,08：含碳量0.08%,Mn2%的锰,Si:1%的硅,A:含硫、磷量小于0.03%,无A则小于0.04%,为了提高导电性能及防止焊丝表面生锈，一般在焊丝表面采用镀铜工艺，要求镀层均匀，附着力强，总含铜量不得大于0.35%A).实芯焊丝焊丝直径（mm）电流范围（A）适用板厚（mm）焊丝融化速度(g/min)0.640~1000.6~1.60.850~1500.8~2.3----500.970~2001.0~3.2----601.090~2501.2~6.010--801.2120~3502.0~1020--1201.6300140-5006.040--160不同焊丝直径使用电流范围外观检查：焊丝平排密绕,直径均匀,表面光亮,焊丝盘无破损。性能检查：化学成分不合格,严重影响焊接质量,必须采用优质焊丝。焊接电流：必须在焊丝许用电流范围之内。电流过大将引起溶池翻腾和焊缝成形恶化。电流过小能量集中性变差，飞溅变大，引弧困难，溶深浅，焊缝成形不好。丝径选用：在焊丝直径允许电流范围内，尽可能选用细焊丝，以提高焊丝溶化速度、提高引弧成功率，减少飞溅，增加溶深，改善焊缝成形，提高焊接质量。使用焊丝的注意事项Ø0.8Ø1.0Ø1.2Ø1.650Hz100Hz150Hz短路频率焊接电压20V短路频率越高，过渡过程越稳。CO2焊与MAG焊的熔滴过渡短路过渡：熔滴直径为焊丝直径2--3倍小于200A射滴过渡：熔滴直径等于焊丝直径Ø1.6大于300A射流过渡：熔滴为小颗粒MAG大于临界电流药芯焊丝：使用药芯焊丝焊接时，通常用CO2或CO2+Ar气体作为保护气体，与实芯焊丝的区别主要在于焊丝内部装有焊剂混合物。焊接时在电弧热作用下熔化状态的焊剂材料、焊丝金属、母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态溶渣包覆溶滴并覆盖溶池，对溶化金属形成又一层保护，实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法，它综合了手工电弧焊和CO2气保焊的优点。B)药芯焊丝药芯焊丝调整焊剂成分可适应各种钢材，及对焊缝的质量要求气相和渣相双重保护抗气孔能力强于实芯电弧焊熔化速度快溶敷效率高，生产率比手工焊高3~5倍电弧稳定焊缝成形美观，飞溅小，适合全位置焊接药芯焊丝的特点药芯焊丝是由08A冷轧薄钢带光亮退火后经轧机纵向折迭加粉拉拔而成，其横截面有“O”形、“T”形、梅花形等多种形状。示意图如下：“O”形梅花形“T”形药芯焊丝的焊剂成分和焊条的药皮类似，含有稳弧剂、脱氧剂、造渣剂、和铁合金等，起着造渣保护溶池，掺合金，稳弧等作用。药芯焊丝按焊剂成分可分为二氧化钛型和碱性型两种。直径有1.2,1.6,2.0,2.4,3.2mm。主要用于低碳钢和低合金钢的焊接。药芯焊丝因钢性较差，丝体较软，所以对送丝机构要求严格，既要降低送丝压力，又要保证匀速送丝。药芯焊丝的结构及使用中的注意事项药芯和实芯焊丝兼容导电咀内径=焊丝直径+0.1--0.2mm送丝管内径=焊丝直径+0.2--0.5mm压轮送丝论送丝软管焊丝导电嘴导套帽U型轮:送丝轮和焊丝面接触，送丝力量大，对焊丝的损伤最小，适合各种实芯和药芯焊丝。V型轮:送丝轮和焊丝点接触，压力小时送丝力量小，易打滑，压力大时，会引起焊丝变型。送丝轮槽型的比较H08Mn2SiA/药芯焊丝/铝焊丝H08Mn2SiA：材质硬，不易变形，送丝阻力小，送丝机送丝容易。药芯焊丝：材质较软，较容易变形，送丝阻力较大，送丝机送丝较困难。铝焊丝：材质软，易变形，受热膨胀系数大，发涩，送丝阻力大，送丝机送丝困难。小于300A时:L=(10--15)倍焊丝直径.大于300A时:L=(10--15)倍焊丝直径+5mm3.干伸长度定义:焊丝从导电咀到工件的距离.导电咀L工件焊丝直径(mm)