第五章 二氧化碳气体保护焊.ppt

第五章 二氧化碳气体保护电弧焊 5.1 CO2电弧焊的特点及应用 一、 CO2W焊的特点 1 优点 焊接生产率高：焊接电流密度较大，电弧穿透能力强，电弧热效率较高，以及焊后不需清渣。CO2电弧焊的生产率比普通的焊条电弧焊高1～3倍。 焊接成本低：CO2气体价格便宜，而且电能消耗少，故使焊接成本降低。通常CO2焊的成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的40%～50%。 3） 焊接能耗低:与焊条电弧焊和钨极氩弧焊相比,焊接速度快。焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。 4） 焊接质量较高：抗锈能力强，焊缝含氢量少，抗裂性能好。 5） 适用范围广：全位置焊接；薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。 6） 操作简便：焊后不需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接。 2 缺点 1）飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差。金属飞溅是CO2电弧焊中较为突出的问题,这是主要缺点。 2）很难用交流电源进行焊接,常用直流电源(NBC315, 电焊机命名规则)。 3）抗风能力差，给室外作业带来一定困难。 4）氧化性强，不能焊接容易氧化的有色金属。 CO2电弧焊的缺点可以通过提高技术水平和改进焊接材料、焊接设备加以解决（如药芯焊丝、STT电源），而其优点却是其它焊接方法所不能比的.因此，可以认为CO2电弧焊是一种高效率、低成本的节能焊接方法。 二 、 CO2W的应用 主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属； 对于不锈钢，由于焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能。所以只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢工件；还可用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等方面。 5.2 CO2电弧焊的金属化学基础 三大问题：合金元素烧损、CO气孔和焊接飞溅。 CO2气体的氧化性及合金元素的氧化 1） CO2高温分解为CO和O。 2） Si、Mn、Fe等元素与O发生反应被氧化，从而造成熔池中氧化物含量高，合金元素烧损。 3）C与FeO反应：高温区形成飞溅（why？)；低温区形成气孔。 脱氧措施及焊缝金属合金化 脱氧措施 问题：1）在CO2电弧中，溶入液态金属中的FeO是引起气孔、飞溅的主要因素。 2）FeO残留在焊缝金属中将使焊缝金属的含氧量增加而降低力学性能。 1）对脱氧剂的要求 ① 脱氧能力强； ② 反应不完留下：起合金化作用 ； ③ 生成物不应引起其它不良的后果：如生成物不应是气体以免造成气孔；生成物应不溶于液态金属而成为熔渣，且熔点要低；生成物密度要小，以利于浮出熔池表面，不造成焊缝夹渣等。 2）CO2电弧焊用的脱氧剂，主要有Al、Ti、Si、Mn等合金元素。 a. Al是最强的脱氧剂之一。在2273K以下时,它对氧的亲和力比C大，能抑制CO气体的产生。但是Al会降低焊缝金属的抗热裂纹的能力，因而焊丝中加入的Al不宜过多。 b. Ti也是强脱氧剂之一。除脱氧外它还可以在钢中起到细化晶粒的作用。但是Ti极易氧化，往往在熔滴过渡过程中就大部分被氧化。因此单独用Ti作脱氧剂时，熔池中的FeO不会被全部还原。在CO2电弧焊中常将Ti和其它脱氧剂结合起来使用。 c. Si也具有较强的脱氧能力，而且价廉易得。是CO2电弧焊中主要的脱氧剂。但是单独用Si脱氧时，生成的SiO2凝固温度较高（1710℃）， 颗粒又较小，不易浮出熔池，会在焊缝中形成夹渣。 d. 单独用Mn脱氧，其脱氧能力较小，并且生成的MnO密度较大，不易从浮出熔池中浮出。 e. “Si－Mn”联合脱氧 采用Si、Mn联合脱氧时，氧化反应中的反应生成物SiO2和MnO会结合成硅酸盐,其密度较小，熔点低，很容易浮出熔池形成熔渣，可以焊出高质量的焊缝。注意Si与Mn的比例。 目前国内外广泛应用的H08Mn2SiA焊丝，就是采用Si、Mn联合脱氧。 合金化 加入到焊丝中的Si和Mn，在焊接过程中一部分直接被氧化和蒸发， 一部分耗于FeO的脱氧，剩余的部分则剩留在焊缝中，起合金化作用。 焊丝中加入的Si和Mn要足够但是含量也不能多。Si含量过高会降低焊 缝的抗热裂纹能力；Mn含量过高会使焊缝金属的冲击值下降。 Si和Mn之间的比例还必须适当，否则会有一部分SiO2或者MnO夹杂物残 留在焊缝中，使焊缝的塑性和冲击值下降。 焊接低碳钢和低合金钢用的焊丝，Si ：1％左右；Mn：1～2％左右。 气孔及防止 CO2对熔池的冷却作用和熔池没有熔渣覆盖冷却速度快，易出气孔。 1 CO气孔 在焊接熔池开始结晶或结晶过程中，熔池中的C与FeO反应生成的CO气 体来不及逸出，而形成CO气孔。（属反应型气孔） 常出现位置：在焊缝的根部或近表面的部位，沿结晶方向分布，呈条虫状。 产生的主要原