CO2焊接技术

材料成形技术（焊接技术） 一、CO2气体保护焊焊接内容 1、焊接基本知识 1）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： 二氧化碳气（ CO2）、氩气（ A r ） 、氦气（He） 及它们的混合气体: A r+CO2 、Ar+O2、Ar+CO2+O2 CO2+ A r + He 、…… 。 2）C02气保焊的特点 · 焊接速度快。单位时间内熔化焊丝比手工电弧焊快一倍 · 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， · 引弧性能好。能量集中，引弧容易，连续送丝电弧不中断。 · 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% 3）对CO2焊认识的误区 · CO2焊飞溅较大，焊接接头质量比焊条电弧焊要低。 · CO2焊生产效率比焊条电弧焊也高不了多少，成本也不一定低。 · CO2焊抗风性能差，不适合现场施工焊接。 4）CO2焊的质量 · CO2焊缝热影响区小，焊接变形小 · CO2焊缝成形好，表面及内部缺陷少，探伤合格率高于焊条电弧焊 · 球罐全位置药芯焊丝CO2焊，合格率99.04% 5）焊丝对CO2焊接接头的影响 · CO2焊接接头韧性值偏低,是由于选用焊丝中Mn/Si比值较高带来的影响 · 纯CO2气保焊选用ER50-6焊丝,熔敷金属〔Mn〕≈1.0%,〔Si〕≈0.4%,强韧比性能良好 · 混合气保焊(MAG)选用ER50-3,〔Mn〕偏低的焊丝为好 · 两者不能相互替代 6）CO2焊的低成本 · 焊缝截面积减少36-54%,节省填充金属量 · 降低耗电量65.4% · 设备台班费较焊条电弧焊降低67-80%,可降低成本20-40% · 减少人工费、工时费,降低成本10-16% · 节省辅助工时、辅料消耗及矫正变形费用 综合五项：CO2焊能使焊接总成本降低39.6-78.7%；平均降低59% 7）CO2焊的高效率 · 熔化速度和熔化系数高，比焊条大1-3倍 · 坡口截面比焊条减小50%，熔敷金属量减少1/2 · 辅助时间是焊条电弧焊的50% 三项合计：CO2焊的工效与焊条电弧焊相比提高倍数2.02-3.88倍 8）推广普及CO2焊接 · CO2焊适用范围广,可焊厚度0.5mm-100mm · 容易实现自动焊和全位置焊 · 有关资料介绍：在某行业CO2焊接熔敷金属量占焊接总熔敷量由8%提高到15%,可获得经济效益5.65亿元 2.CO2焊主要参数 1）焊接电流 根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数）选定相应的焊接电流。CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度。因此CO2焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配，既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致，以保证电弧长度的稳定。 2）焊接电压 焊接电压既电弧电压: 提供焊接能量。电弧电压越高，焊丝熔化速度就越快，焊接电流也就越大，焊接能量越大。电弧电压等于焊机输出电压减去焊接回路的损耗电压，可用下列公式表示： U电弧 = U输出 – U损 如果焊机安装符合安装要求的话，损耗电压主要指电缆加长所带来的电压损失，如您的焊接电缆需要加长，调节焊机输出电压时可参考下表： 焊接电流 电缆长度 100A 200A 300A 400A 500A 10m 约1V 约1.5V 约1V 约1.5V 约2V 15m 约1V 约2.5V 约2V 约2.5V 约3V 20m 约1.5V 约3V 约2.5V 约3V 约4V 25m 约2V 约4V 约3V 约4V 约5V 3）焊接电压的设定 根据焊接条件选定相应板厚的焊接电流，然后根据下列公式计算焊接电压: < 300A时: 焊接电压 = ( 0.04倍焊接电流 + 16 ± 1.5) 伏 >300A时: 焊接电压 = ( 0.04倍焊接电流 + 20 ± 2) 伏 举例1：选定焊接电流200A，则焊接电压计算如下： 焊接电压 = ( 0.04 ×200 + 16 ± 1.5)伏 = ( 8 + 16 ± 1.5)伏 = ( 24 ± 1.5)伏 举例2：选定焊接电流400A，则焊接电压计算如下： 焊接电压 = ( 0.04 × 400 + 20 ± 2)伏 = ( 16 + 20 ± 2)伏= ( 36 ± 2)伏 4）焊接速度 在焊接电压和焊接电流一定的情况下： 焊接速度的选择决定了单位长度焊缝所吸收的热能量（既：焊接线能量）.焊接线能量 Q = I * U / t （J/mm） I：焊接电流 （A） U: 电弧电压 （V） t: 焊接速度 （mm/sec） 半自动：焊接速度为0.1-0.6m/min 自动焊：焊接速度可高达2.5m/min以上 焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。 5）干伸长度 定义:焊丝从导电咀到工件的距离 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 3、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S i、M n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: A).实芯焊丝 实芯焊丝的型号、特征及适用范围 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。 H08MnSiA MAG 焊 常用的实芯焊丝型号 ： H 0 8 M n 2 S i A H：焊接用钢,08：含碳量0.08 % ,M n 2: 2 %的氧化锰, S i: 1 %的氧化硅,A: 含硫、磷量小于0.03 % ,无A则＜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 % 不同焊丝直径使用电流范围 焊丝直径（mm） 电流范围（A） 适用板厚（mm） 0.6 40 ~ 100 0.6 ~ 2 0.8 50 ~ 150 0.8 ~ 4 0.9 70 ~ 200 1.0 ~ 6 1.0 90 ~ 250 1.2 ~ 12 1.2 120 ~ 350 2.0 ~ 16 1.6 200~550 > 6.0 使用焊丝的注意事项 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，引弧困难，飞溅变大，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。 焊丝融化速度和焊接电流的关系 焊丝直径(mm) 电流范围(A) 融化速度(g/min) 0.8 50-150 10---50 0.9 70-200 10--60 1.0 90-250 10--80 1.2 120-350 20--120 1.6 140-500 40--160 B)药芯焊丝 使用药芯焊丝焊接时，通常用CO2或CO2+A r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气体保护焊的优点。 药芯焊丝的特点 · 电弧稳定焊缝成形美观，飞溅小，适合全位置焊接 · 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 · 调整焊剂成分可适应各种钢材，及对焊缝的质量要求 药芯焊丝的结构及使用中的注意事项 · 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。 · 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, 3.2 mm。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。 4、CO2 气 体 作用：隔离空气并作为电弧的介质。 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，比水轻。 存储：瓶装液态，每瓶内可装入(25 - 30)Kg液态CO2。 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509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350A焊机：气体流量为15--20升/分 大于350A焊机：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。 5、氩 气 ( A r ) 作用：隔离空气并作为电弧的介质。 纯度：纯度应为99.99 %。否则产生气孔，夹渣，焊接质量变差。 性质： · 无色、无味、单原子气体，重量是空气的1.4倍，气体保护效果好。 · 惰性气体，常温下不与其他物质产生化学反应，高温下不分解。 · 高温下氩气离解为正离子和电子,其中正离子体积和质量较大,对阴极冲击力很强,具有强烈的阴极破碎作用。 · 焊接时拉长电弧，其弧压改变不大，电弧不易熄灭,电弧稳定性较好。 · 无脱氧或去氢作用,因此对工件、焊丝、钨极的除油、去锈、去水要求严格。 存储：瓶装气态，瓶内压力为150个大气压。 容量：气瓶容量为7m3 时约为6000 ～ 7000升气体。 流量： 焊接电流（ A ） ﹤100 ﹤200 300～500 气体流量（L/分） 6～7 8～9 10～15 滞后停气（ 秒 ） 5 10 20 6、极性 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。 CO2焊一般都采用直流反极性。 7、焊枪开关的操作要领 1、丝径转换功能 各种规格的KR系列焊机能使用不同直径的焊丝，焊接电流相同时，不同的丝径对应不同的送丝速度。当丝径选定后，必须将焊机前面板上的焊丝直径开关置于相应的位置。KR200、350焊机（0.8, 1.0, 1.2） KR500焊机（1.2, 1.4, 1.6 ） 药芯/实芯焊丝选择功能 各种规格的KR系列焊机能使用药芯和实芯两种焊丝，焊接电流相同时，两种焊丝对应不同的送丝速度。当使用药芯焊丝时，必须将焊机前面板上的焊丝开关置于药芯的位置。KR200、350焊机可使用直径1.2mm的焊丝KR500焊机可使用直径1.2, 1.4, 1.6 mm的焊丝 气体检查/ 焊接功 能 焊接前调整、设定气体流量用。首先连接好供气系统，打开气瓶阀门，闭合焊机电源开关，将焊机前面板上气体开关置于“检查”位置，此时送丝机上电磁气阀打开，即可通过流量计上的流量调节旋钮设定气体流量。设定完毕或焊接时此开关应置于焊接位置。 显示及过流保护功能 8、焊接电源的安装、使用与维护保养 安装： · 距墙壁20cm以上，两台并放相隔30cm以上。 · 放在避免阳光直射、避雨、湿度和灰尘小的房里。 · 焊机外壳必须接地,电缆直径应大于14mm2以上。 · 焊机输入、输出的连接必须牢固，并加以绝缘防护。 · 焊机的输入、输出电缆截面积应符合要求,不要过长. 使用: · 焊接前应将相应的功能旋钮、开关置于正确位置。 · 焊机电源开关打开后,电源指示灯亮,冷却风扇转动,焊机 · 既进入准备焊接状态。 维护保养： · 每6个月用干燥的压缩空气清除焊机内部的灰尘一次。 · 注意焊机不受外物的挤压、砸碰。 · 焊机超载异常报警后,不要关闭电源开关,利用冷却风扇进 · 行冷却,恢复正常后降低负载，再重新焊接。 1、延长焊机使用寿命的注意事项 为了既满足实际焊接生产的需要，又减轻焊机重量，降低制造成本，节约能源。通常焊机容量都是按额定负载持续率和额定电流进行设计、制造，因此使用时必须给予足够的重视！ 负载持续率： 国家（GB15579-1995）：“负载工作的持续时间与全周期时间之比”称为负载持续率；这一比值在0～1之间，可用百分数表示；对国标而言，一个全周期时间为10分钟。 例如，在60%负载持续率时，施加负载6分钟接着空载4分钟。 焊 枪 功能：焊枪是直接用于完成焊接工作的工具。 作用：作为电极传递焊接电流；经送丝软管和一线制电缆向焊接部位输送焊丝和气体；通过微动开关向焊机发出控制命令。 要求：送丝均匀，导电可靠及气体保护良好。结构简单、经久耐用、轻便、柔软、使用性能良好。 二、CO2焊接作业对环境的要求