CO2气体保护焊焊接工艺设计及应用

CO2气体保护焊焊接工艺设计及应用摘要：CO2气体、Ar-CO2混合气应用在低碳钢结构焊接上，具有成本底、效率高、焊接质量好。分析了混合气的市场开发应用前景，介绍了CO2气体保护焊操作技术及注意的一些问题，对CO2气体保护焊焊接工艺设计及其具有一定的指导作用。关键词：CO2气体焊焊接混合气焊接工艺焊接质量一、前言气体保护焊尤其是CO2气体保护焊，正逐步取代于焊条电弧焊的焊接，在钢结构中，焊接工作量大，焊接质量要求较高，技术难度大，原采用焊条电弧焊，焊接变形大且难以控制，生产率底，CO2气体保护焊替代焊条电弧焊大大地提高了焊接效率，也提高了焊接的质量，它在焊接业的是一个质的飞越，然而，CO2气体保护焊在焊接时所产生上午大量飞溅，一直困扰着焊接业的进一步发展。而Ar-CO2混合气体焊的出现解决了这一难题，Ar-CO2混合气体保护焊相对于纯CO2气体保护焊来说，进一步提高了焊接效率和焊接质量，同时减少了大量飞溅，而且更重要的是它大大降低了焊接成本，Ar-CO2混合气体保护焊的焊接表现优于CO2气体保护焊，它应是焊接低焊钢的一种比较理想的保护气体。二、CO2气体Ar-CO2混合气体在焊接过程中的表现1、焊接保护气在焊接中的作用好的焊接保护气应当具有低的电离势，即气体电离所需的电压，低的电离电压可以使气体容易电离，从而容易起弧，并同时保持电弧的稳定。好的焊接保护气还可以保护焊接熔池和熔滴不受大气侵蚀，保护气体对于影响焊接质量的其他气体起到了排斥作用，因此保护气体大多由惰性气体组成。纯CO2是一种比空气重的气体，它有高的导热性，产生的电弧较宽，CO2有较强的氧化性，它焊接时产生的飞溅较大，而且焊接质量也不是很理想，Ar气也是一种比空气重的气体，它用于焊接可以有效地保护熔滴和焊接熔池，提高焊接表面的光滑度，飞溅较少，但Ar气体所产生的电离弧较窄，而且电弧不稳定，因此这二种气体在单独用于焊接低弧钢时都有各自不同的优缺点，CO2与Ar气的混合，使传导得到了提高，从而增加了焊接材料的机械性能，Ar-CO2混合气是一种比较理想的焊接保护气。2、焊接接头情况及焊缝技术要求1）焊接接头形式有对接接头、角接接头、T形接头及搭接接头，其中绝大部分是T形接头。2）焊缝形式有对接焊缝、角焊缝，大部分为角焊缝。由于板厚不同焊脚分别为6mm、8mm、10mm、12mm、15mm不等。3）母材主要为碳素结构钢板Q235，规格有6mm、8mm、10mm、12mm、20mm25mm等几种。4）焊缝外观要求焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未融合、等缺陷，焊缝形状尺寸符合图样要求，焊缝与母材应平滑过度，部分焊缝要求超声波探伤合格。3、焊接工艺焊接前准备1）清除待焊部分及两侧10~20mm范围内的油污，锈迹等污物，并在焊件表面涂上一层飞溅防粘剂，在喷嘴上涂一层喷嘴防堵剂。2）焊机KRII350焊丝ER5026直径1.0，直径1.23）采用左焊法。4、焊接操作工艺（对接焊缝操作工艺）1）由于CO2气体保护焊熔深大，在板厚小于12mm时均可用I形坡口（不开坡口）双面单道焊接，对于开坡口的对接接头，若坡口较窄，可多层单道焊，若坡口较宽的可采用多层多焊道。2）焊接过程中，焊枪横向小幅度摆动时，要保证焊道两侧坡口有一定的熔深，使焊道平整有一定下凹，避免中间凸起，否则会使焊缝两侧与坡口面之间形成夹角，产生未焊透、夹渣等缺陷。3）要控制没层焊道厚度，使盖面焊道的前一层焊道低于母材1.5~2.5mm，并一定不能熔化坡口两侧棱边，这样盖面时可看清坡口，为盖面创造良好条件。4）盖面焊时，焊前应将前一层凸起不平的地方磨平，焊枪摆动的幅度比填充层要大些。5）若每层用多道焊时，焊丝应指向焊道与坡口，焊道与焊道的角平分线位置，并且焊道彼此重叠不小于焊道宽度的三分之一。角焊缝操作工艺1）角焊缝焊接时，易产生咬边、未焊透、焊缝下垂等缺陷，所以应控制焊丝的角度，等厚板焊接时，焊丝与水平板的夹角为40°~50°度，不等厚板时焊丝的倾角应使电弧偏向厚板，板材越厚，焊丝与其夹角越大。2）对于焊角为6~8mm的角焊缝，采用单层单焊道，焊枪指向（焊丝）距根部1~2mm处，对于焊脚为6mm的焊缝。3）对于焊脚为10~12mm的角焊缝，由于焊脚较大，应采用多层焊，焊2层，焊接时第一层操作与单层焊相同，焊枪与垂直板夹角减少并指向距根部2~3mm处，这时，电流比平常时稍大，目的是为了获得不等焊脚的焊道，焊接第二层时，电流比第一层稍小，焊枪应指向第一层焊道的凹陷处直至达到所需的焊脚。4）对于焊脚为15mm的角焊缝，应采用多层多道焊，既焊接3层，需要注意的是，操作时，每道焊脚大小应控制在6~7mm左右，否则，焊脚过大易使熔敷金属下垂。在水平板上产生焊瘤，在之板上产生咬边，焊枪角度应指向保证最后得到等脚和光滑均匀的焊缝。5、焊接工艺中需要注意的问题焊脚是指角焊缝的横截面中，从一个直角面上的焊趾到另一个直角表面的最小距离，焊脚尺寸为在角焊缝横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度，而焊缝厚度则是在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离，因此，工艺文件上，焊缝符号中要求的角焊缝处尺寸是焊脚而不是焊脚尺寸，更不是焊缝厚度。分清焊脚、焊脚尺寸及焊缝厚度之间的关系，且应注意工艺文件上要求的和焊缝符号中标注的是焊脚而非焊脚尺寸、焊缝厚度。6、CO2气体、Ar-CO2混合气体保护焊的飞溅率焊接专家们在减少CO2气体保护焊的飞溅率方面作了大量的工作，也取得了一定的效果。CO2混合气体好户焊减少飞溅的特点已经取得焊接行业许多人士的认可。在熔滴摆脱表面张力向下落入焊池的过程中，收到了一个向上电磁力的作用，由于溶滴大，因此电磁力不平衡地作用于溶滴上，这样大量的溶滴在下落中便掉落到了焊池外边，便产生了大量的飞溅。Ar-CO2混合气可以产生喷射过度，它使焊丝溶滴变得越来越细小，当细小的溶滴小落时，作用在溶滴上的电磁力要比大溶滴平衡的多，这样大量的小溶滴便会掉到熔池中去，飞溅的产生便会大大减少了。飞溅的减少，使焊接工人用不着经常停下来清理焊嘴，也用不着专门工人去清理焊缝上的飞溅，混合气焊接大大的提高了焊接生产效率，使用Ar-CO2混合气焊接减少的非是纯CO2气体焊接所望尘莫及的。7、混合气的经济性评价有人认为Ar-CO2混合气焊接质量好，但成本太高，不宜大量推广使用，实际上这样理解是不全面的，一般来讲，低碳纲的焊接或成本主要是由以下几个部分组成的：焊丝劳动力电力气体，其中焊丝约占总成本的55％，劳动力约占38％，气体约占5％，电力约占2％，气体只占焊接总成本的极小部分，而占有焊接大部分成本的是焊丝和劳动力，虽然Ar-CO2混合气的价格高于纯CO2气体的价格，但焊接成本的测算，不应只看单个成本的变化，而应综合考虑总成本的变化，试验证明Ar-CO2混合气体焊接减少的飞溅，可以节省40％的焊丝，由于焊丝占有环节总成本的一半以上，这样一来，就大大降低了焊接总成本。由于使用了Ar-CO2混合气体，虽然使气体的成本增加了25％，但是由于减少了40％的焊丝成本，所以综合考虑的话，Ar-CO2混合气体保护焊接成本实际要比消魂CO2焊接的成本低15％以上。由此可见，Ar-CO2混合气不仅提高了焊接质量和焊接效率，而且也降低了焊接成本，适合在低碳钢焊接上大量使用。8、采用Ar-CO2混合气体保护焊主要的优点：1）可获得喷射过度模式，增加焊接速度，提高生产率，降低成本。2）减少氧化，焊缝较光滑，焊接质量好，应大力推广使用。