4.4工艺2

CO2气体保护焊CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺一、CO2焊的熔滴过渡方式CO2焊的熔滴过渡方式主要有大滴排斥过渡、短路过渡、细颗粒过渡及混合过渡（短路过渡+颗粒过渡）等三种。由于大滴排斥过渡的飞溅大、电弧不稳定，因此实际焊接生产中一般不用，通常采用短路过渡及细颗粒过渡进行焊接。因此，CO2焊通常根据熔滴过渡方式分为短路过渡CO2焊和细颗粒过渡CO2焊两种。CO2焊通常采用短路过渡及细颗粒过渡工艺。可选的工艺参数主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、焊丝伸出长度、气体流量、焊枪角度及焊接方向等。CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺采用细丝（焊丝直径一般不大于1.6mm），并配以小电流及小电压进行焊接时，熔滴过渡为短路过渡。这种过渡工艺通常产生一体积小、凝固速度快的熔池，因此适合于薄板焊接及全位置焊接，这是CO2焊经常采用的一种过渡方法。熔滴与熔池间短路后，在表面张力及电磁收缩力的作用下形成缩径小桥，短路缩径小桥在不断增大的短路电流作用下汽化爆断，将熔滴推向熔池，完成一次过渡。短路过渡时负载变化较大，对电源动特性要求高，为了保证短路过渡过程稳定，减少飞溅，CO2焊电源的动特性应满足如下要求：①熔滴与熔池短路时，电弧熄灭，过渡完成后，电弧又重新引燃。为了保证电弧能够顺利引燃，要求电源的空载电压上升速度要快。②短路小桥的位置及爆断时间、爆破能量直接决定了飞溅的大小，当短路小桥产生在焊丝与熔滴之间，爆破能量较小且能够及时爆断时，飞溅较小。而短路小桥的位置及爆断时间、爆破能量可通过在焊接回路中加一适当的电感来调节。(1)短路过渡CO2焊CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺采用粗丝(焊丝直径一般大于1.6mm)、大电流、高电压焊接时，熔滴过渡为细颗粒过渡。这种方法的特点是，电弧对熔池产生较大压力并使之出现凹坑，电弧大半潜入或深潜入工件表面之下（取决与电流大小），熔池较深，熔滴以较小的尺寸、较大的速度沿轴向过渡到熔池中，如图4-10a所示。这样可压低电弧，将长弧时的射滴过渡转变为潜弧的射流过渡。这是因为在电弧下潜并被液态金属包围后，电弧中进入大量金属蒸气，改变了电弧气氛，从而能细化榕滴，减小飞溅，即使有飞溅也主要落在熔池内。但潜弧焊的焊缝成形往往不佳，易产生裂纹，此时可将焊丝拉出至可见到2～3mm电弧的半潜弧状态(见图4-10b)，虽然飞溅略大，但改善了成形，不易产生裂纹。这种过渡主要用于中等厚度及大厚度板材的水平位置焊接。由于没有短路过程，对电源的动特性没有特殊要求。(2)细颗粒过渡CO2气体保护焊颗粒过渡CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺1.坡口设计CO2焊采用细滴过渡时，电弧穿透力较大，熔深较大，容易烧穿焊件，所以对装配质量要求较严格。坡口开得要小一些，钝边适当大些，对接间隙不能超过2mm。如果用直径1.6mm的焊丝，钝边可留4～6mm，坡口角度可减小到45°左右。板厚在12mm以下时开I形坡口；大于12mm的板材可以开较小的坡口。但是，坡口角度过小易形成“梨”形熔深，在焊缝中心可能产生裂纹，尤其在焊接厚板时，由于拘束应力大，使这种倾向进一步增大，必须十分注意。二、焊前准备焊前准备工作包括坡口设计、坡口加工及清理、定位焊缝焊接等。坡口形状板厚/mm有无垫板坡口角度根部间隙钝边高度I形12无—0~2—有—0~3—单边V形60无45~600~20~5有25~504~70~3Y形60无45~600~20~5有35~600~60~3K形100无45~600~20~5X形100无45~600~20~5CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺CO2焊采用短路过渡时熔深浅，不能按细滴过渡方法设计坡口。通常允许较小的钝边，甚至可以不留钝边。又因为这时的熔池较小，熔化金属温度低、粘度大，搭桥性能良好，所以间隙大些也不会烧穿。例如对接接头，允许间隙为3mm。要求较高时，装配间隙应小于3mm。采用细滴过渡焊接角焊缝时，考虑到熔深大的特点，其焊脚K可以比焊条电弧焊时减小10％～20％，如图4-11和表4-8所示。因此，可以进一步提高CO2焊的效率，减少材料的消耗。板厚(mm)焊接方法焊脚(mm)6CO2焊5.0焊条电弧焊6.09CO2焊6.0焊条电弧焊7.012CO2焊7.5焊条电弧焊8.516CO2焊10.0焊条电弧焊11.0CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺2.坡口加工及清理坡口加工的方法主要有机械加工、气割和碳弧气刨等。CO2焊时对坡口精度的要求比焊条电弧焊时高。坡口尺寸偏差能造成未焊透和未填满等缺陷。焊定位焊缝之前应将坡口周围10～20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮及其他脏物除掉，否则将严重影响焊接质量。6mm以下薄板上的氧化膜对质量几乎无影响；焊厚板时，氧化皮能影响电弧稳定性、恶化焊缝成形和生成气孔。为了去除氧化皮中的水分和油类，焊前最好用氧乙炔火焰烤一下，但要充分加热；否则在焊件冷却时会生成水珠，它进入坡口间隙内将产生相反的效果。为了防锈，许多钢板都涂了油漆。焊接时这些油漆不一定都要除掉，要看对焊接质量有无影响，有影响的涂料一定要除掉，没有影响的涂料可以不除掉。CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺3.定位焊缝焊接定位焊缝是为装配和固定焊件接头的位置而完成的焊缝。定位焊缝本身易产生气孔和夹渣，也是随后进行CO2焊时产生气孔和夹渣的主要原因，所以必须认真地焊接定位焊缝。定位焊可采用接触焊、细丝CO2焊和焊条电弧焊。用焊条电弧焊焊接的定位焊缝，如果焊渣清除不净，会引起电弧不稳和产生缺陷。定位焊缝的选位也很重要，应尽可能使定位焊缝分布在焊缝的背面。当背面难以施焊时，可在正面焊一条短焊缝，再焊接时此处就不要再焊了。定位焊缝的长度和间距，应视焊件厚度而定。薄板的定位焊缝应细而短，长度为3～50mm，间距为30～150mm；中厚板的定位焊缝间距可达100～150mm。为增加定位焊缝的强度，应适当增大定位焊缝及其长度，一般为15～50mm长。CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺1.焊丝直径一般考虑板厚、层数、位置等因素确定焊丝直径（打底推荐使用Φ0.8mm），再确定合适的焊接电流，然后匹配以最佳的焊接电压。钢板厚度为1～4mm时，应采用直径为0.5～1.2mm的焊丝；当钢板厚度大于4mm时，应采用直径大于或等于1.6mm的焊丝。直径为1.6和2mm的焊丝，可以用于短路过渡和细滴过渡焊接，而直径大于2mm的焊丝，只能用于细滴过渡焊接。焊丝直径的选择见表4-9。电流相同时，随着焊丝直径的减小，熔深要增大。三、CO2焊工艺参数的选择焊丝直径(mm)熔滴过渡形式板厚(mm)焊接位置0.8短路1.5～2.3全位置细颗粒2.5～4.0水平1.0～1.2短路2.0～8.0全位置细颗粒2.0～12.0水平1.6短路3.0～12.0立、横、仰≥1.6细颗粒＞6.0水平CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺2.焊接电流及电弧电压(1)短路过渡对于短路过渡CO2焊来说，电弧电压是最重要的焊接参数，因为它直接决定了熔滴过渡的稳定性及飞溅大小，进而影响焊缝成形及焊接接头的质量。对于一定的焊丝直径，有一最佳电弧电压范围，电弧电压小于该范围的下限时，短路小桥不易断开，易导致固体短路（未熔化的焊丝直接穿过熔池金属与未熔化的工件短路），导致很大的飞溅，甚至导致固体焊丝飞溅；电弧电压大于该范围的上限时，易产生大滴排斥过渡，飞溅很大，电弧不稳。短路过渡CO2焊通常采用直流反接。采用直流反接时，电弧稳定，飞溅小，熔深大。但在堆焊及焊补铸件时，应采用直流正接，这是因为，正接时焊丝为阴极，阴极产热大，焊丝熔化速度快，生产率高。电流的大小要与电弧电压相匹配。图4-13给出了实际生产中允许采用的电流及电压。CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺(2)细颗粒过渡细颗粒过渡CO2焊也采用直流反接。首先应根据被焊材料及板厚选择焊接电流，然后根据焊接电流、焊丝直径选择电弧电压，焊接电流越大，焊丝直径越小，选择的电弧电压也应越大。但电弧电压也不得太高，否则飞溅将显著增大。焊丝直径（mm）短路过渡颗粒状过渡焊接电流（A）电弧电压（V）焊接电流（A）电弧电压（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——500～80032～44CO2气体保护焊小于300（250）A时:焊接电压=0.04焊接电流+16±2大于300（250）A时:焊接电压=0.04焊接电流+20±2•50A18V•100A20V•150A22V•200A24V•250A26V•300A28或32•350A34V•400A36V•450A38V•500A40VCO2气体保护焊规范调节•按参考公式进行焊前预制•试焊•首先确定好电流•根据手感,声音,电弧稳定判断电压高低•微调电压CO2气体保护焊规范电压高低的判断•电压偏高时:弧长变长,•飞溅颗粒变大,“啪嗒啪嗒”•焊道变平,•熔深变浅.易产生气孔.工件•电压偏低时:•焊丝插向工件,•飞溅加大,•焊道窄而高,“嘭彭”•熔深变大.工件CO2气体保护焊焊接速度要与焊接电流适当配合才能得到良好的焊缝成形。焊接速度对焊缝内部与外观的质量都有重要影响。当焊接速度增加时，将焊缝熔宽，熔深和堆积高度都相应降低。当焊接速度过快时，会使气体保护的作用受到破坏，易使焊缝产生气孔，甚至产生咬边、未熔合、未焊透等缺陷。同时焊缝的冷却速度也会相应提高，因而降低了焊缝金属的塑性和韧性，并会使焊缝中间出现一条棱，造成成形不良。当焊接速度过慢时，熔池变大，焊缝变宽，易因过热形成焊缝金属组织粗大或烧穿。因此焊接速度应根据焊缝内部与外观的质量选择。半自动短路CO2焊的焊接速度一般为5m/h60m/h。第四节CO2焊工艺3．焊接速度CO2气体保护焊焊接电流和送丝速度的关系•A•5001.6•400•3001.21.0•2000.9•1000.8••345678910111213m/minCO2气体保护焊第四节CO2焊工艺4.焊接回路电感回路电感主要是控制短路电流上升速度及短路电流峰值。短路过渡CO2焊要求具有合适的短路电流上升速度，从而将缩径小桥控制在焊丝与熔滴之间，以保证爆破力将大部分熔滴金属过渡到熔池中，同时还要求具有合适的短路电流峰值，以使爆破能量适中，不至于产生很大的细颗粒飞溅。不同的焊丝直径要求不同的短路电流上升速度，焊丝越细，熔化速度越大，短路过渡频率越大，要求的短路电流上升速度就越大。短路电流上升速度（di/dt）决定于回路电感：di/dt=(U0–iR)/L(4-1)式中U0—电源空载电压i—瞬时电流R—焊接回路中的电阻L—焊接回路中的电感因此，焊接回路中应根据焊丝直径选择适当的电感，表4-12列出了不同直径的焊丝所要求的电感值。细颗粒过渡CO2焊，回路电感对抑制飞溅的作用不大，一般不要求在焊接回路中加电感元件。焊丝直径(mm)焊接电流(A)电弧电压(V)电感(mH)短路电流上升速度(kA/s)0.8100180.040.30501501.2130190.080.50401301.6160200.300.7020752.017521不要求820CO2气体保护焊第四节CO2焊工艺5.焊丝干伸长度1)短路过渡：焊丝很细，焊丝干伸长度对熔滴过渡、电弧的稳定性及焊缝成形均具有很大的影响。•干伸长度过大，电阻热增大，焊丝容易因过热而熔断，导致严重飞溅及电弧不稳。此外，干伸长度过大时，焊接电流降低，电弧的熔透能力下降，易导致未焊透。•干伸长度过小，喷嘴离工件的距离很小，飞溅金属颗粒易堵塞喷嘴。干伸长度一般应控制在5mm15mm内。2)细颗粒过渡焊丝较粗，焊丝干伸长度对熔滴过渡、电弧的稳定性及焊缝成形的影响不大。但由于飞溅较大，喷嘴易于堵塞，因此，干伸长度应选得大一些，一般应控制在10mm20mm内。CO2气体保护焊干伸长度•小于300A时:干伸长度=