CO2气体保护焊焊工培训教材资料.pdf

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1、CO2气体保护焊技术 一、CO2气保焊概述 CO2气体保护焊是上世纪五十年代发展起来的一种技术。自问世以 来，CO2气体保护焊焊接技术在国内外焊接领域发展很快，在实际生产中 的应用也越来越广泛，并兼有手工电弧焊和埋弧焊的许多优点。目前在建 筑钢结构行业的应用也非常广泛，如用 CO2气体保护焊焊接箱型钢、 焊接 H 型钢等。实践证明 CO2气体保护焊是一种比较先进的、效率较高的焊接 方法。 1、CO 2气保焊的特点 CO2气体保护焊是熔化极气体保护焊的一种，全称为“ CO2气体保护电 弧焊”。 它是采用 CO2气体作为保护介质， 焊接时，CO2从焊枪喷嘴中喷出， 把电弧及熔池与空气机械的隔离开来

2、，避免空气对熔化金属的有害作用， 保证焊缝的化学成分及机械性能。 与其他焊接方法相比， CO2气体保护焊具有以下优点： 成本低： CO2气体价廉，而且电能消耗小，故使得焊接成本低于其 他焊接方法，约相当于埋弧焊和手工电弧焊的40%左右。 生产效率高： CO2气体保护焊电弧热量集中，穿透能力强，所以熔 深大，这样就减少了焊接层数，加之焊后不用清渣，角立焊时可以从上向 下焊，因此提高了生产率。 质量好：由于焊缝含H 量少，抗裂性能好。 变形小：电弧加热集中，焊接速度快，工件受热面积小，同时由于 CO2气流有较强的冷却作用，所以，焊缝的热影响区和焊件的变形小，比 较适合薄板的焊接。 抗锈能力强： C

3、O2气体保护焊接时，采用高硅高锰型焊丝，由于焊 丝含有较多的 Si、Mn 脱氧元素，它具有较强的还原和抗锈能力。 操作简便： 因为 CO2气体保护焊是明弧， 焊接时可以观察到电弧和 熔池的情况，故操作较容易掌握，不易焊偏，更有利于实现机械化和自动 化焊接。 除上述优点外， CO2气体保护焊也存在一些不足之处： a、飞溅较大，并且焊缝表面成型较差，这是主要缺点； b、弧光较强，特别是大电流焊接时，电弧的光热辐射均较强； c、很难用交流电进行焊接，焊接设备比较复杂； d、不能在有风的地方进行焊接，不能焊接容易氧化的有色金属； e、焊接时， CO2气体在高温下分解出的CO 对人体有害，严重时，可 使

4、人头晕。所以要严格控制气体流量。 2、CO2气保焊的分类 按焊丝直径分 a、细丝 CO2气体保护焊（1.2mm ） ； b、粗丝 CO2气体保护焊（1.6mm ） ； 按操作方法分 a、CO2气体保护半自动焊； b、CO2气体保护自动焊； 按特殊应用和工艺分 a、CO2电弧点焊； b、CO2气电立焊； c、CO2气体保护窄间隙焊接法； d、CO2气体与焊渣联合保护； CO2气体管状焊丝 CO2气体涂药焊丝 CO2气体实芯焊丝带磁性焊剂 e、CO2气体其他气体保护焊 混合气体焊接法，如： CO2+O2及 CO2Ar 双层气流保护焊接法 f、CO2气体保护堆焊等 3、CO2气保焊的应用 由于 CO

5、2气体保护焊本身所具有的特点，故应用范围较广， 它也可以 焊接多种材料。除焊接常用的低碳钢外，也可以焊接低合金钢、低合金高 强度钢，不锈钢、耐热钢等。不仅能焊接薄板，也可以焊接中、厚板，同 时可进行全位置焊接。除了适用于焊接结构制造外，还适用于修理，如堆 焊磨损的零件以及焊补铸铁等。 CO2气体保护焊焊接的材料厚度范围较大，最薄可焊到0.8mm ，最 厚的可焊到 300mm 左右。细丝 CO2气体保护焊适宜焊接0.84mm 的薄 板，粗丝和药芯焊丝适宜焊接中厚板；而窄间隙焊接法在焊接板厚大于 50mm 的焊件时，其优越性极为突出。 CO2气体保护半自动焊操作灵活方便，多用于焊接短焊缝及曲线焊

6、缝，在采用熔滴短路过渡时，可进行全位置焊接。对于长且直的焊缝则多 采用 CO2气体保护自动焊。 CO2气体保护焊主要用于水平位置的焊接，在 特殊装备情况下，也可进行立焊和横焊。 CO2气体保护半自动和自动焊还可用于耐磨零件的堆焊。CO2气体保 护焊也可用于水下焊接。 二、CO2气保焊的焊接过程 1、冶金特点 CO2气体保护焊时，利用CO2气体作为保护介质，虽然CO2气体能 有效地防止有害气体对焊接区域的侵入，但是CO2气体本身是活泼气体， 具有较强的氧化性。 合金元素的烧损： 常温下，CO2气体在化学性能上显中性， 但在高温时分解成CO 和 O。 其反应式为： CO2CO + O 其分解度随着

7、温度的提高而加大。 分解后的 O 和 CO2气体同时对熔化金属中的铁、硅及锰等元素起氧 化作用，反应式为： Fe + O FeO Fe + CO2 FeO + CO Si + 2 CO2 SiO2+ 2CO Mn + CO2 MnO + CO 氧化作用的结果必然导致合金元素的烧损，为了防止生成大量的FeO， 保证焊后焊缝的机械性能及防止其他缺陷的产生，必须采取相应的冶金措 施，通常多采用有较高Mn、Si 含量的合金钢焊丝来弥补。 Mn、Si 较 Fe 对氧有较高的亲和力，它们不仅优先于Fe 被 CO2和 O 氧化，减少了 Fe 被过多地氧化，同时，在熔池开始凝固时，Mn、Si 对被 氧化生成

8、FeO 起着还原剂的作用，其反应式为： 2 FeO Si 2 Fe + SiO2 FeO + Mn Fe MnO 在焊接过程中， MnO、 SiO2组成的熔渣浮在液态金属表面，焊缝冷 却后变成薄薄的一层渣，覆盖在焊缝表面。 如果焊丝中的 Mn、Si 含量不足，则脱氧作用差，FeO 将和金属中的 C 发生作用，生成 CO 和 Fe，其反应式为： FeO + C Fe + CO CO 在熔池凝固时如果来不及排出，就会产生气孔。 引起气孔的另一个原因是氢气和氮气。CO2气保焊时，氢气来自工件 表面上的油污和铁锈， 以及 CO2气体中所含的水份。 氢气孔是自由状态下 的氢气在电弧中被电离后融入熔池，当

9、熔池结晶时氢来不及排出而残留在 焊缝金属中形成的。在高温液态金属中氢的溶解度比室温高几百倍，所以 氢气孔极易形成。故要求在焊前对工件及焊丝表面作适当清理，对CO2 气体要求提纯。 氮气来自空气及 CO2气杂质中， 当 CO2气流保护效果不佳或CO2气 体纯度较低而且含有一定量的空气，空气中的氮大量溶入熔池金属。在熔 池凝固时又来不及排出，便形成氮气孔。所以在焊接中必须保证气体流量 稳定。 当焊丝中的 Mn、Si 含量充足时， Mn、Si 在完成脱氧任务之余，剩 余量便作为合金元素留在焊缝中，起着提高焊缝机械性能的作用。 2、熔滴过渡 熔滴过渡有三种形式，即短路过渡、大颗粒过渡和喷射过渡。（略）

10、 3、焊接的飞溅问题 在 CO2气保焊中， CO2与熔滴中的 C 作用生成 CO，使熔滴爆炸，形 成飞溅。飞溅不仅影响焊件表面光洁，而且容易造成喷嘴堵塞，使气体保 护效果变差。如果飞溅物粘在导电嘴上，将使焊丝不能均匀送进，严重时 造成停丝。因此，必须对飞溅进行控制。产生飞溅的原因如下： 由冶金反应引起的飞溅 这种飞溅主要是由于CO2气体在高温下分解时引起的膨胀，高温时熔 滴和熔池中的 C 被氧化生成 CO 气体所引起的。 另外，若熔滴或熔池中产 生的气泡或气体从熔滴内流出时的猛烈膨胀等也可引起飞溅。 极点压力引起的飞溅 工艺因素引起的飞溅 消除或减少飞溅的措施： a、采取必要的冶金措施：如采用

11、含碳量低的焊丝；采用CO2+Ar 的 混合气体保护焊接；采用管状焊丝进行气-渣联合保护； b、正选确择焊接工艺参数和焊接极性。 三、CO2气体保护焊焊接材料 1、CO2气体 纯净的 CO2气体是无色，无味，无嗅的气体，它的比重是空气的1.5 倍，为 1.97686 克/升。 焊接用的 CO2气体是专业生产厂生产的， 它以液态装瓶供应， 瓶子染 成黑色，并且用黄字写上“CO2”字样。通常容量为 40 公升的标准钢瓶，可 以装入 25 公斤液态 CO2（按液体重量计算），这一点不同于氧气（按大气 压或体积计算）。由于 CO2从液态变为气态的沸点低（-78） ，所以在常 温下钢瓶内的液态CO2就能气

12、化成气体，供焊接使用。在0和一个大气 压力下，1 公斤液态 CO2可以气化成 509 升的气态 CO2，这样一个标准钢 瓶中所盛的液态CO2就可以气化成 12725 升的 CO2气体。满瓶压力约为 5070 公斤力 /厘米 2。瓶内压力随着外界温度升高时而增大，所以 CO2 气瓶不准靠近热源或置于烈日下曝晒，以防发生爆炸事故。 CO2气体中水气的含量与瓶中的压力有关，压力与水气成反比例，如 图所示。 CO2瓶内水气含量与压力的关系 1气瓶未经放水，气体未经干燥2气瓶经过放水，气体经过干燥 当气瓶压力低于 10 公斤/厘米 2 时，CO2气体中的含水量大大增加。 瓶中 CO2气体的贮量不能用压力

13、表来估计，因为瓶中有液态CO2时， 压力只代表在当时温度下的饱和气压，贮量为 25 公斤和 10 公斤时，压力 表上的读数是一样的， 温度变低，饱和气压也变低， 但是不等于贮量减少， 只有当瓶内都是 CO2气体时，压力大小才反映气体贮量多少，这时压力随 CO2的消耗而下降。在焊接时，由于瓶内液体不断蒸发，使气瓶内温度下 降，此时压力表的读数是代表实际温度下的压力，气体消耗越快，液态 CO2蒸发越快，温度降的越低。因此同样的贮量，消耗速度不同压力也就 不同。如图所示。 钢瓶内CO2压力与数量关系 a瓶内温度等于20b气体周期性消耗14001500升/小时 c气体连续消耗12001500升/小时

14、为保证焊接质量，一般规定CO2气体的纯度为 99.5% 以上，含水量， 含氮量均不得超过0.10% 。如果纯度不够，可采取下列措施： 将气瓶倒置12 小时，待水沉积于瓶口部，打开瓶阀。放出自由 状态的水。 使用前，先将瓶内杂气放掉，一般放23 分钟即可。 在气路中串联干燥器，以进一步减少CO2气体中的水份。 气瓶进行水压试验后， 务必要将瓶内的水份全部倒出，经烘干或用 热空气吹洗后再使用。 2、焊丝 从 CO2气体保护焊的冶金特点中可以看出，为了保证焊缝具有较高的 机械性能和消除气孔的产生，必须采用含有足够脱氧元素的高硅、高锰型 合金焊丝。 CO2焊使用的焊丝主要有： H08MnSiA 、 H

15、08Mn2SiA 、 H04Mn2SiTiA ， H08Cr3Mn2MOA ， H10MnSiMo和 H14CrMoVA等 。 见 下表 ，其 中 H08MnSiA焊丝一般用于低碳钢的焊接。H08Mn2SiA 和 H04Mn2SiTiA 焊丝具有较多的脱氧元素和一定含量的合金元素，一般用于低合金钢和低 合金高强度钢的焊接，尤其焊丝H04Mn2SiTiA 比 H08Mn2SiA 性能优越： 飞溅少，焊缝机械性能高以及抗气孔性能好。H08Cr3Mn2MOA焊丝，一 般用于贝氏体钢的焊接。H04CrMoVA 焊丝，它不仅有很强的还原能力， 而且含有大量的合金元素，所以被用来焊接机械性能要求很高的焊缝

16、。 二氧化碳气体保护焊常用焊丝的化学成份 焊 丝 牌 号 合 金元素（% ） 用途 碳硅锰铬镍钼硫磷 C Si Mn Cr Ni Mo S P 不大于 H10MnSi 0.14 0.60- 0.90 0.8-1 .1 0.20 0.30 0.030 0.04 0 焊接低碳钢和低 合金钢 H08MnSi 0.10 0.70- 1.0 1.0-1 .3 0.20 0.30 0.030 0.04 0 焊接低碳钢和低 合金钢 H08MnSiA 0.10 0.60- 0.85 1.4-1 .7 0.20 0.25 0.030 0.03 5 焊接低碳钢和低 合金钢 H08Mn2Si0.70-1.8-20.

17、030 0.03焊接低合金钢和 A 0.10 0.95 .1 0.20 0.25 5 低合金高强度钢 H04Mn2Si TiA 0.04 0.70- 1.10 1.8-2 .2 0.2-0. 4 0.025 0.02 5 焊接低合金钢和 低合金高强度钢 H10MnSiM o 0.14 0.70- 1.10 0.9-1 .2 0.20 0.30 0.15-0 .25 0.030 0.04 0 焊接低合金高强 度钢 H08Cr3Mn 2MoA 0.10 0.30- 0.50 2.0-2 .5 2.5-3 .0 0.35-0 .50 0.030 0.03 0 焊接贝氏体钢 HOCr18Ni 9 0.

18、06 0.50- 1.0 1.0-2 .0 18-20 8.0-1 0 0.020 0.03 0 焊接 1Cr18Ni9Ti 薄板 H1Cr18Ni 9 0.14 0.50- 1.0 1.0-2 .0 18-20 8.0-1 0 0.020 0.03 0 焊接 1Cr18Ni9Ti 薄板 H1Cr18Ni 9Nb 0.09 0.30- 0.80 1.0-2 .0 18-20 9.0-1 1 Nb= 1.2-1. 5 0.020 0.03 0 焊接 1Cr18Ni9Ti 薄板 对各种金属材料，应根据焊件的设计强度和节约的原则，选择不同化 学成份的焊丝，以满足焊接工艺和焊缝机械性能的要求。 焊丝表

19、面的清理及挺直程度，对焊接过程的稳定性和焊接质量有很大 的影响。若采用未清理的焊丝焊接，会使焊缝产生气孔和降低机械性能， 所以焊丝表面必须预先进行清理，不准有油污及铁锈。 四、CO2气保焊设备简介 1 、自动和半自动焊枪 自动和半自动焊枪又称为焊炬， 是进行 CO2气体保护焊接时直接施焊 的工具。半自动焊时，焊枪由焊工直接操作，能方便自如地对各种不同位 置的焊缝进行焊接。自动焊接时，焊枪由机头或行走机构固定。 半自动焊枪： 半自动焊枪有两种结构形式即手枪式、鹅颈式（弯管式） ，它们均属推 丝式。 焊工可根据焊缝位置，采用不同形式的半自动焊枪，一般空间位置焊 缝，采用手枪式焊把较好。一般水平位置

20、焊缝，采用鹅颈式焊把较好。手 枪式焊把的优点是送丝阻力比较小，但焊把重心不位于手握部分，操作时 不太灵活。鹅颈式焊把重心位于手握部分，操作时比较灵活，但随着鹅颈 角度增加，送丝阻力也增大。 焊枪的另一种形式是拉丝式。 喷嘴 这种焊枪的主要特点是送丝均匀稳定，焊枪活动范围大，但因送丝机 构和焊丝盘都装在焊枪上，故焊枪比较笨重，结构复杂。通常适用于直径 为 0.50.8 毫米的细丝焊接。 喷嘴和导电嘴是焊枪的主要零件，喷嘴的形状和尺寸， 对 CO2气体的 状态， 焊枪的操作性能有直接影响， 一般半自动焊枪的喷嘴孔径约为16-22 毫米，不应小于12 毫米，以使气体保护作用充分，且气量消耗又少。但

21、也不宜过大，以致观察熔池不便。 喷嘴采用紫铜或不锈钢或陶瓷材料制作， 其形状以圆柱形的较好，也有用圆锥形的，见上图。使用前，可在喷嘴的 内外表面涂以硅油，这样容易清除飞溅物。 导电嘴如下图所示。导电嘴孔径的大小，对送丝速度和焊丝实际伸出 长度有很大影响，因此对焊接质量的好坏也有直接关系。导电嘴孔径太小 时，送丝阻力增大， 焊丝不能顺利地通过， 时快时慢， 焊接电流时大时小。 导电嘴孔径太大时，焊丝在导电嘴内的接触点不固定，由于焊丝在孔内摆 动，导电不稳定，造成焊接规范不稳，因此，焊丝熔化速度不均匀，焊缝 宽窄不一。 导电嘴 如果导电嘴长度太短，由于接触不良，焊丝与导电嘴之间可能引起电 弧，使得

22、两者焊在一起，致使送丝停止。导电嘴太长，会增大送丝阻力， 而且导电嘴的制造较困难，也浪费材料。 生产实践证明，导电咀的孔径D 与焊丝直径 d 应有如下关系： 当焊丝直径 d 1.2 毫米时， D=d+0.2 毫米 当焊丝直径 d=1.62.0 毫米时， D=d+0.3 毫米 对于直径 d 1.2 毫米的焊丝，导电嘴的长度以20 毫米左右为宜；对 于直径 d1.2 毫米的焊丝，导电嘴的长度以30 毫米左右为宜。 对导电嘴的要求，除了尺寸合适外，材料的选择也很重要。制做导电 嘴的材料，应该具有耐磨、 导电性好和熔点高等特性。 常用的材料为紫铜。 用紫铜棒制作导电嘴时，加工困难，也不经济。有些单位用

23、特型铜管加工 制做导电嘴，不仅解决了钻小孔的困难，而且提高了加工效率，导电嘴的 耐磨性能也得到改善。此外，还有采用铬青铜，磷青铜和镉青铜制做导电 嘴的，效果很好。 自动焊枪 自动焊枪根据选用焊丝的直径和冷却方式不同，可分为细丝气冷和粗 丝水冷两种。 A、细丝气冷自动焊枪：这种焊枪的优点是结构简单，制造方便和气 保护性能好。 B、粗丝水冷自动焊枪： 这种焊枪的优点是能获得稳定的气流保护层， 其气流层长度可达89100 毫米；导电嘴伸出喷嘴外面，可以减少飞溅粘 住喷嘴，容易观察焊接区；导电杆中部加入纺锤形体内套，能阻止金属飞 溅直接进入气室。导电嘴和喷嘴采用水冷以后，可以延长工作时间。这种 焊枪结

24、构较复杂，但是使用性能比较理想。 3、焊丝给送机构 焊丝给送机构主要由送丝电机、软管、送丝滚轮、减速机构和减速器 等组成。见下图所示。 送丝电动机通常采用直流电动机，进行无级调速。对送丝电动机， 要求有足够的功率，具有平硬的机械特性，可在较大范围内实现无级调 速，要求启动，停止惯性越小越好。 送丝电动机的容量、功率究竟选取多大合适，可根据生产实际而定， 一般常选用 55160 瓦之间。 图 728 推丝式送丝机构示意图 1焊丝盘2送丝电动机3减速器4送丝软管5送丝滚 轮 减速装置 送丝电动机直接带动减速装置，减速器通常采用蜗轮蜗杆齿轮传动方 式减速。在要求送丝速度调节范围较大的情况下，可采用一

25、级蜗轮蜗杆和 一级可拆换齿轮的两级减速装置。这样可以充分发挥电动机的功率效能， 同时也可以使送丝速度在一个比较大的范围内实现无级均匀调节，所以现 在减速器采用这种形式较多。 送丝滚轮 送丝滚轮直接传递送丝动力，送丝力的大小来源于送丝电动机，经过 主动轮和压紧轮传递给焊丝。焊丝得到的送丝力越大，则送丝的可靠性和 稳定性越高。 滚轮传动的形式有单主动轮和双主动轮两种,如下图所示。 目 前采用双主动轮较多。 为了保证送丝可靠，在送丝轮上刻有V 形槽，或 U 形槽。 滚轮传动形式 a单主动轮b双主动轮 丝软管 送丝软管是导送焊丝的通道，对软管的要求是内径大小要均匀合适； 焊丝通过的摩擦阻力小；应有较好

26、的挺度和弹性。 送丝软管一般均用65Mn 或不锈钢丝绕制成螺旋弹簧管，并在其外面 用多股细弹簧钢丝加固一层，使软管能柔软地弯曲，但不能拉长，以保证 送丝稳定。另外，也可采用尼龙或聚四氟乙烯管作送丝软管。 为了有利于送丝， 并使摩擦阻力最小， 软管内径应与焊丝直径相配合， 详见下表 对应于不同直径焊丝的送丝软管内径及钢丝直径 焊丝直径 （毫米） 弹簧管内径 （毫米） 弹簧管钢丝直径 （毫米） 加固钢丝直径 （毫米） 软管长度 （米） 0.8 1.2 1.0 0.6-0.7 2-3 1.0 1.5-2.0 1.0 0.6-0.7 2-3.5 1.2 1.8-2.4 1.0-1.2 0.6-0.7

27、2.5-4.0 1.6 2.5-3.0 1.2 0.7-0.8 3-5 焊丝盘 焊丝盘贮存焊丝，送丝滚轮直接带动焊丝。焊丝盘有内绕式和外绕式 两种。 （细丝多用内绕式，粗丝多用外绕式） 。焊丝盘的直径要合适，过大 或过小都影响焊接过程的顺利进行。 4、供气系统 供气系统由气瓶、预热器、减压阀、干燥器、流量计等组成。如图所 示。 CO2气路系统示意图 1气瓶2干燥器3预热器4减压阀5流量计6电磁气阀 预热器 预热器的主要作用是对CO2气体进行加热。 气瓶内的液态 CO2，当打 开气瓶阀门时，液态CO2要挥发成气态，这一气化过程要吸收大量的热。 另外经减压后，气体体积膨胀，也会使气体温度下降。为了

28、防止气中水份 在气瓶出口处结冰， 因此，在减压之前， 必须将 CO2气体通过预热器进行 预热。 预热器的结构比较简单，一般采用电热式，使用电阻丝加热。它采用 36 伏交流电源，功率在100150 瓦之间。 减压阀 它用来调节气体的压力，也可以控制气体的流量。CO2所用的气体减 压阀可与氧气表减压阀通用，但CO2气体压力一般有12 气压就够了。 因此，在 CO2气瓶上采用较低压力的气压表就能满足要求。 干燥器 用干燥器减少 CO2气体中的水份含量， 避免焊缝出现气孔。 干燥器内 装有干燥剂，如硅胶，脱水硫酸铜，无水二氯化钙等。 干燥器有高压干燥器和低压干燥器两种。干燥器的选用，主要根据钢 瓶中

29、CO2气体纯度的高低，焊接质量的要求而定。 流量计 用来测量 CO2气体的流量。 选用气体流量的大小， 可根据焊丝直径和 熔池大小而定，一般常用1020 l/min 。 气阀 是用来控制保护气体的装置。CO2保护气体的通气与断气，可直接采 用机械的气阀开关来控制。当要求准确控制时，可用电磁气阀由控制系统 来完成。目前，有不少使用单位在推丝式焊枪上设置了手动机械球形气阀。 这种气阀结构简单，使用方便，能可靠及时通、断气。从而，可简化控制 电磁气阀的一些结构。 5、控制系统 对送丝系统的控制 对送丝系统的控制，即对微型送丝电动机的控制，保证电动机能够完 成对焊丝的正常送进和停止动作，焊前调整焊丝的

30、伸出长度，均匀调节送 丝速度，在焊接过程中对网路波动有补偿作用等。 对供气系统的控制 对供气系统的控制分为三个过程， 在引弧前要求提前供气大约12 秒 钟，这样可以排除引弧区周围的空气，保证引弧区的焊缝质量。 在引弧后， 控制部分要保证整个焊接过程气流均匀可靠。在停止焊接后，熔池金属尚 未冷却凝固，应滞后停气23 秒钟，继续保护弧坑区的熔池金属。 对供电系统的控制 供电系统系指焊接主电源部分，它与送丝部分密切相关。供电在送丝 前或送丝同时接通。但在停电时，希望送丝先停，而后断电，这样避免焊 丝末端与熔池粘连， 影响弧坑处焊缝质量。 在采用较大电流的CO2自动焊 时，应保证焊丝及小车停止后的0.

31、21 秒内延时切断焊接电源，使电弧在 焊丝伸出端“返烧”，借此填满弧坑，从而提高焊缝质量。 CO2气体保护焊的焊接控制程序如下图所示。 CO2气体保护焊焊接控制程序方柜图 a）半自动焊b）粗丝自动焊 五、CO2气体保护焊机常见故障及维护 CO2焊机的正确使用，保养和维护是保证焊机有良好的工作性能和延 长使用寿命的重要措施。因此，必须重视对焊机的保养维护工作。 保养是预防故障的出现，而维修是消除故障所采取的措施。 1.CO2焊机的保养 （1）焊机应按外部接线图正确安装,焊机外壳必须可靠接地。 （2）经常检查电源和控制部分的接触器及继电器等触点的工作情况， 发现损坏，应及时修理或更换。 （3）必须

32、定期检查半自动焊送丝软管以及弹簧管的工作情况。 （4）经常检查送丝滚轮压紧情况和磨损程度。 （5）经常检查导电嘴与焊丝的接触情况，当导电嘴孔径严重磨损时 要及时调换。 （6）送丝电动机和焊接小车电动机要定期检查碳刷磨损情况，严重 磨损时要调换新碳刷。 （7）经常检查焊枪喷嘴与导电杆之间的绝缘情况，防止焊枪喷嘴带 电。 （8）经常检查预热器工作情况，保证预热器正常工作。 （9）要保证焊接整流器的保护元件处于正常的工作状态。 （10）工作完毕或临时离开工作场地，必须切断焊机电源关闭气源。 （11）必须建立定期的焊机维修制度。 （12）操作者必须掌握焊机的一般构造，电气原理以及使用方法。 2. CO

33、2焊机常见故障和消除方法 CO2焊接设备故障的判断方法，一般采取直接观察法，仪表测量法 和新元件代入等方法。 检修和消除故障的一般步骤是从故障发生部位开始， 逐级向前检查。CO2焊机常见故障和消除方法列于下表 CO2焊机的故障特征、可能产生原因及排除方法 故 障 特 征可 能 产 生 原 因消 除 方 法 当按启动开关时， 送丝电动机不转 1 电动机电刷磨损 2 控制继电器触点烧损 3 调速电路故障 4 焊枪开关接触不良或控制线路断线。 5 电枢、激磁整流器损坏 6 电动机电源变压器和自耗变压器损坏 7 熔断器断路 1 换电刷 2 检继电器或修理触点 3 检修 4 检修和接通线路 5 换电枢、

34、激磁整流器 6 检修或更换 7 更换熔断器 送丝不均匀 1 送丝电动机故障 2 减速箱齿轮啮合不良 3 送丝滚轮磨损 4 送丝软管内层弹簧管松动 5 焊丝阻力太大，导电嘴接触太紧 1 检修电动机 2 修理减速箱 3 换滚轮 4 调整内层弹簧管长度 5 换导电嘴 焊丝在给送滚轮和 软管进口之间发生 卷曲和打结 1 弹簧管内径太小或阻塞 2 给送滚轮离软管接头进口太远 3 给送滚轮压力太大，焊丝变形 4 焊丝与导电嘴配合太紧 5 软管接头内径太大或磨损严重 1 清洗或更换弹簧管 2 移近距离 3 适当调整压力 4 更换导电嘴 5 更换软管接头 焊接过程不稳定规 范波动很大 1 焊丝给送不均匀，导电

35、嘴磨损过大 2 焊接规范选择不合适 3 焊件和焊丝不清洁，接触不良 4 焊接电源直流回路元件接触不良 5 送丝滚轮磨损 1 更换导电嘴 2 调整焊接规范 3 清理焊丝和焊件 4 检修电路元件 5 更换滚轮 气体保护不良 1 电磁气阀故障 2 电磁气阀电源故障 3 气路阻塞气路接头漏气 4 喷嘴因飞溅而阻塞 1 修理电磁气阀 2 修理电源 3 检查气路导管 4 清除飞溅 六、CO2气体保护焊工艺 1、焊接规范的选择 CO2气体保护焊的焊接规范有空载电压、电弧电压、焊接电流、送丝 速度、焊接速度、电感值、电源极性，焊丝伸出长度、焊丝直径、导电嘴 孔径以及气体流量等参数。下面分别叙述。 空载电压 空

36、载电压是确定电弧电压和焊接电流的主要依据，当网路电压波动较 大时，以调节空载电压来保证。随着空载电压的增大（或减小），则电弧 电压、焊接电流以及短路电流增长速度都相应增大（或者减小）。 短路过渡时电弧电压与焊接电流的关系 电弧电压 是指由导电嘴到工件两点之间的电压，它首先影响到焊接过程的稳定 性。对焊缝的成形，飞溅量的多少，焊接缺陷的产生，短路频率及焊缝的 机械性能都有很大影响。所以要求电弧电压和焊接电流有良好的配合。短 路过渡焊接时，电弧电压和焊接电流的关系如下图所示。通常电弧电压范 围在 1625 伏特。大滴过渡焊接时，对于直径为1.2 或 1.6 毫米的焊丝， 电弧电压范围通常为2545

37、 伏特。 大滴过渡时不同焊丝直径电弧电压变化范围 电弧电压对焊缝形状尺寸有较大影响，提高电弧电压， 熔宽显著增加， 熔深和加强高有所减少。过高的电弧电压往往是产生气孔和飞溅的主要原 因之一，但若电弧电压过低往往造成焊缝的成形不良。 焊接电流 焊接电流的大小，根据工件的厚度，坡口形状，所用焊丝的直径以及 熔滴的过渡形式来选择。焊接电流对焊缝的形状尺寸有较大的影响，当焊 接电流增加时，熔深相应增加，熔宽略有增加。 焊接速度 随着焊接速度的增大，熔宽降低，熔深和堆高相应减少。焊接速度过 快时，会使气体保护作用破坏，焊缝的冷却速度加快，焊缝的塑性下降， 焊缝成形变差。焊接速度过慢时，会使熔宽过大，熔池

38、增大，热量集中， 容易产生焊穿或焊缝组织粗大等缺陷。通常 CO2半自动焊的焊接速度一般 不超过 30 米/小时， CO2自动焊则不超过 90 米/小时。 送丝速度 焊丝给送速度和焊接电流之间有着密切关系，在一定范围内，往往以 调节焊丝给送速度来达到改变焊接电流大小的目的。 随着送丝速度的增大（或减小）则焊接电流也相应地增大（或减小）。 当送丝速度太快时，电弧短路频率增加，电弧燃烧时间缩短，电弧电 压下降，焊丝来不及熔化而烧红折断，焊缝无法成形。反之则使电弧短路 频率减小，电弧燃烧时间延长，焊丝成大颗粒的熔滴过渡，因熔化速度大 于焊丝给送速度， 焊丝容易反烧而粘在导电嘴上， 所以当空载电压一定时

39、， 在某一个适当的焊丝给送速度上，就有一个最佳短路频率。 电源极性 由于熔滴具有非轴向过渡的特点，为了减少飞溅，一般都采用直流反 极性焊接（工件接负极，焊枪接正极） 。 电感值 在短路过渡形式的CO2焊中，电感值是影响焊接过程稳定性以及焊缝 熔透深度的主要因素。 随着电感值的增大 （或减小），则焊缝的熔透深度相应增加 （或减小） 。 电感值增加，则短路频率减小。 当电感值太大时，则短路电流增长速度太慢。短路次数减小，引起大 颗粒的金属飞溅以及熄弧， 并使起弧困难， 容易产生焊丝成段炸断。 反之， 电感值太小时，短路电流增长速度太快，会造成很细的颗粒飞溅，焊缝边 缘不齐，成形不良，所以焊接直流回

40、路中必须串联合适的电感值，这样， 不但可调节短路电流的增长速度，从而控制飞溅的大小，而且还可以调节 短路频率、电弧燃烧时间，控制电弧热量，以适合不同厚度焊件的焊接。 采用不同直径焊丝的合适电感值参见下表。 不同直径焊丝合适的电感值 焊丝直径(毫米) 0.8 1.2 1.6 电感值 (毫享) 0.010.08 0.100.16 0.300.70 焊丝直径 焊丝直径是以焊件厚度，熔滴过渡形式、焊接位置及生产率的要求为 依据来选择的，参见下表 焊丝直径 (毫 米) 工件板厚 ( 毫 米) 施 焊 置 位熔滴过渡形式 1.0 1.56 各种 位 置短 路 过 渡 212 各种 位 置短 路 过 渡 1

41、.2 中、厚 625 平焊、平角焊大 滴 过 渡 1.6 各种 位 置短 路 过 渡 中、厚平焊、平角焊大 滴 过 渡 焊丝伸出长度 焊丝伸出长度是指焊丝从导电嘴伸出到工件的距离。随着焊丝伸出长 度的增加，焊丝的预热电阻值急剧增大，因此焊丝熔化加快，焊丝容易发 生过热而成段熔断，焊接过程不稳定，飞溅严重，焊缝成形不良，气体对 熔池的保护作用减弱。焊丝伸出长度过小时，则焊接电流较大，短路频率 较高，喷嘴与工件之间的距离缩短，喷嘴易被飞溅金属堵塞，影响保护气 体流通。生产实践证明，焊丝的伸出长度一般为所用焊丝直径的十至十五 倍为宜。 CO2气体流量 CO2保护气流要有一定的挺度，免受空气的污染和破

42、坏。流量的大 小根据焊件的接头形式不同而异，CO2气体流量大时，气体冲击熔池，冷 却作用加强，同时氧化性增加。CO2气体流量小时，气体的挺度不足，对 熔池的保护作用降低，易出现气孔。 细丝焊时 CO2气体流量范围为 5-15 升/分，粗丝焊时约为 20 升/分。 在粗丝大规范自动焊时CO2气体流量可达到3050 升/分。 七、CO2气保焊操作技术 1、引弧与熄弧 在 CO2气体保护半自动焊过程中 ,引弧与熄弧比较频繁，操作不当易 造成引弧处溶深较浅或熄弧处有严重的凹陷现象。由于 CO2气体保护焊机 的空载电压较低，引弧比较困难，往往造成焊丝成段地爆断，所以引弧前 要把焊丝伸出长度调好。如果焊丝

43、端部有粗大的球形头，应当剪掉，并在 引弧前选好适当的引弧位置，采用短路引弧法或采用引弧板。起弧以后， 要灵活掌握焊接速度，以避免焊缝始端出现熔化不良和焊波过高。要熄弧 时，焊枪应在弧坑处稍停片刻，以便将弧坑填满。 2、焊接 （1） 平焊：CO2半自动焊时，按焊枪运动的方向分为左、右焊法两 种，如下图所示 。 (a) (b) CO2半自动焊平焊的焊枪位置 a- 右焊法 b-左焊法 右焊法时，熔池可见度以及气体保护性都比较好，焊缝成形美观，所 以使用较普遍；缺点是看不清焊缝间隙，容易焊偏。焊枪与焊件之间的夹 角一般为 60o75 o。 左焊法时，可以清楚地看到焊缝的间隙，不易焊偏。但是，观察熔池

44、比较困难，气体保护以及焊缝成形不良，薄板件容易烧穿，所以一般较少 采用。焊枪与焊件之间的夹角一般为80o90 o。 平角焊时，焊枪的位置见下图所示，焊枪与竖板的夹角为25o30 o。 CO2平角焊的焊枪位置 在薄板焊接时，焊枪以直线运走为好。在进行长焊缝焊接时，焊枪采 用直线往复运走和作微量的摆动，摆动幅度不能太大，以免产生气孔。 在厚板焊接时，焊枪可以适当的摆动或作螺旋形的运走。 （2） 立焊 CO2半自动立焊时，按焊枪运动的方向有上焊法和下焊法两种，见下 图所示。 上焊法由于铁水的重力作用，所以熔深大，但是焊缝高而窄，成形不 良、同时效率低，因此很少采用。 (a) (b) CO2半自动立焊

45、的焊枪位置 a-上焊法 b-下焊法 下焊法焊缝成形良好，生产率高，因而使用最普遍。但是熔深较浅， 若选择适当的焊接规范，仍能保证需要的熔深，焊接时，焊枪一般不作摆 动。 在进行上焊法和下焊法时， 焊枪与竖板和面板之间的夹角为45 o50o。 并且应偏离竖板 1 毫米，焊枪与焊缝的夹角为70o90 o。 （3） 横焊： CO2半自动横焊时，选用的焊接规范基本与立焊相同， 焊枪应作适当地前后直线往复摆动。焊枪的位置见下图所示。焊枪与焊缝 水平线的夹角 5o15 o 并且与焊缝的夹角为75 o85o。 CO2半自动横焊的焊枪位置 （4） 仰焊 CO2半自动仰焊时，应适当减小焊接电流，焊枪可作小幅度前

46、后直线 往复摆动，防止熔池温度过高，熔滴下落。仰角焊时，焊枪的位置见下图 所示。焊枪与竖板间的夹角为45o50o并且向焊接方向倾斜5o10o。 CO2半自动焊仰焊的焊枪位置 3 、 药芯焊丝 CO2气体保护焊 （1） 药芯焊丝药芯焊丝是一种新型的焊接材料。它是用薄钢带经 过轧制，并在轧制过程中加入所需的适量药粉，然后再拉拔到一定的直径。 其药粉的成份与焊条的药皮相同，区别在于不是涂在焊丝的表面，而是包 裹在焊丝中的芯部。药芯焊丝的断面可制成不同的形状，如O 形、E 形、 T 型、梅花形，如下图所示。从综合角度又可分为有缝、无缝、镀铜和不 镀铜药芯焊丝。焊丝在施焊前经250 oC 烘焙 1 小时

47、。 a) F 形b) O 形c) 梅花形 药芯焊丝截面形状 1-钢带2-药粉 （2）药芯焊丝 CO2气体保护焊的特点 药芯焊丝 CO2气体保护焊的原理如图所示。 药芯焊丝CO2气体保护焊原理 1- 药芯焊丝 2-喷嘴 3-导电嘴 4-CO2气体 5- 电弧 6- 熔池 7-渣壳 8-焊缝 9-工件 由于焊丝的药芯有造渣剂、合金剂、脱氧剂、稳弧剂等组成物，所以 采用药芯焊丝作电极，辅助CO2气体保护特点，既具有CO2气体保护特 点，又具有渣保护的特点， 实质上是属于气 -渣联合保护的焊接法。 这样不 仅保持了 CO2气体保护焊的优点， 而且克服了存在的不足之处。 采用药芯 焊丝的 CO2气体保护

48、焊，对焊接电源的特性无特珠要求，一般交、直流、 平硬或徒降特性的电源均可使用；焊接规范调节范围较宽，并具有较好的 工艺性能，如焊接时飞溅较小，熔滴呈细颗粒状，焊缝成形光滑平坦，类 似埋弧焊；同时，对钢材的适应性较强，可通过调节药芯中的合金剂来焊 接，结构生产中用途很广，特别适合于全位置，不规则的短焊缝和角接焊 缝。因此，药芯焊丝 CO2气体保护焊是一种具有发展前途的高效率焊接方 法。 八、CO2气体保护焊的劳动与卫生 CO2气体保护焊对人体的危害主要是由电弧和有害气体造成的，在生 产中尽可能采取有效措施把这些危害减少到无害的程度。 焊接电弧对人体健康的影响主要是由于光和热的辐射。其辐射的光可

49、分为三种： 1、紫外线；2 、 可见光；3、 红外线。 CO2气体保护焊是明弧焊，由于电流密度大，所以弧光的强度一般是 手弧焊的 23 倍，紫外线的强度可达手弧焊的2040 倍。当被 CO2气 体保护焊的强光晃眼后 ,很容易发生电光性结膜炎 ,长时间照射后 ,皮肤容易 被灼伤 .此外, CO2气体保护焊飞溅比较大 ,尤其是在规范调节不当时， 会造 成强烈的飞溅。 因此，在进行 CO2气体保护焊操作时， 必须注意穿好帆布 工作服，带好电焊手套和面罩， 防止上述情况发生。 在 CO2气体保护焊时， 所使用的电焊护目片应比手弧焊的颜色深些，焊接电流不同时，护目片的 号数也不同，例如： 30100 安时：用 NO8、9 号。 100300 安时：用 NO10、11、12 号。 300 安时：用 NO13，14 号。 CO2气体保护焊