第六章二氧化碳气体保护焊sitessdjzueducn.ppt

二氧化碳气体保护焊 利用CO2作保护气体的熔化极气体保护电弧焊为CO2气体保护焊，简称CO2焊。 它是目前焊接黑色金属材料重要熔焊方法之一，在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条电弧焊和埋弧焊。 一、CO2焊的特点 （一）工艺特点 1) CO2电弧的穿透力强，厚板焊接时可增加坡口的钝边和减小坡口；焊接电流密度大，焊丝熔化率高；焊后一般不需清渣，所以CO2焊的生产率比焊条电弧焊高约1～3倍。 2) 纯CO2焊在一般工艺范围内不能达到射流过渡，常用：短路过渡、滴状过渡，加入混合气体后才有可能获得射流过渡。 3) 采用短路过渡可以用于全位置焊接，而且对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小。因为电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，且CO2气流对焊件起到一定冷却作用，可防止焊薄件烧穿和减少焊接变形。 4) 抗锈能力强，焊缝含氢量低，焊接低合金高强度钢时冷裂纹的倾向小。 5) CO2气体价格便宜，焊前对焊件清理可从简，其焊接成本只有埋弧焊和焊条电弧焊的40％～50％。 6) 焊接过程中金属飞溅较多，特别是当焊接工艺参匹配不当时，更为严重。 7) 电弧气氛有很强的氧化性，不能焊接易氧化的金属材料。抗风能力较弱、室外作业需有防风措施。 8) 焊接弧光较强，特别是大电流焊接时，要注意对操作人员防弧光辐射保护。 （二） 冶金特点 CO2是一种氧化性气体，在高温时进行分解，具有强烈的氧化作用 氧化烧损合金元素 气孔 飞溅 1、CO2的氧化性 CO2气体高温分解： 三者同时存在，CO气体在焊接中不熔于金属，也不与之发生作用，CO2和O2则使Fe和其他元素氧化烧损。 在熔滴过渡或在熔池中的氧化反应： （1）直接氧化 与CO2作用： [Fe]+CO2====(FeO)+CO [Si]+CO2====(SiO2)+CO [Mn]+CO2====(MnO)+CO 与高温分解的氧原子作用： [Fe]+O====(FeO) [Si]+2O====(SiO2) [Mn]+O====(MnO) [C]+O====CO (2) 间接氧化 与氧结合能力比Fe大的合金元素把Fe从FeO中置换出来而自身被氧化，其反应如下： [Si]+2(FeO)====(SiO2) +2[Fe] [Mn]+(FeO)====(MnO) +[Fe] [C]+(FeO)====CO +[Fe] 生成的SiO2和MnO成熔渣浮出，其结果是液体金属中Si和Mn被烧损而减少。一般CO2焊接时，焊丝中约有w(Mn)=50％和w(Si)=60％被氧化烧损。 生成的CO在电弧高温下急剧膨胀，使熔滴爆破而引起金属飞溅 在熔池中的CO，若逸不出来，便成为焊缝中的气孔 直接和间接氧化的结果造成了：焊缝金属力学性能降低，产生气孔和金属飞溅 解决CO2焊氧化性的措施：脱氧 具体做法：在焊丝中（或在药芯焊丝的芯料中）加入一定量的脱氧剂，它们是与氧的亲和力比Fe大的合金元素，如：A1TiSiMnCrMo。 实践表明，采用Si-Mn联合脱氧效果最好，可以焊出高质量的焊缝，目前国内外广泛应用H08Mn2Si焊丝。 2、气孔问题 在熔池金属内部存在有溶解不了的或过饱和的气体，当这些气体来不及从熔池中逸出时，便随熔池的结晶凝固，而留在焊缝内形成气孔。 CO2焊时气流对焊缝有冷却作用，又无熔渣覆盖，故熔池冷却快。此外，所用的电流密度大，焊缝窄而深，气体逸出路程长，于是增加了产生气孔的可能性。 可能产生的气孔主要有3种： CO气孔 氢气孔 氮气孔 （1）CO气孔 焊丝中脱氧元素不足，使熔池中熔入较多的FeO，它和C发生强烈的碳还原铁的反应，便产生CO气体。 故只要焊丝中有足够脱氧元素Si和Mn，以及限制焊丝中C含量，就能有效地防止CO气孔。 （2）N2气孔 CO2保护不良或CO2纯度不高。只要加强CO2的保护和控制CO2的纯度，即可防止。 造成保护效果不好的原因一般是过小的气体流量，喷嘴被堵塞、喷嘴距工件过大，电弧电压过高(即电弧过长)，电弧不稳或作业区有风等。 （3）H2气孔 在高温时熔入了大量H2，结晶