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  • 二氧化碳气体保护焊机的应用和主要特点

    文/ 发布于2017-11-20 浏览次数:3660

      二氧化碳气体保护焊是利用二氧化碳(CO2)作保护气体的熔化极气体保护电弧焊,简称CO2焊。是目前焊接黑色金属材料重要熔焊方法之一,CO2焊是优质、高效、低成本的焊接方法。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。

      下面我们先掌握二氧化碳气体保护焊的设备特点:

      我们所用的焊机,是山大奥太高性能通用半自动数字化NBC350III逆变式 CO2气体保护焊机。它具备逆变焊机的小型轻便、动态相应快、节约能源的特点外,还具备以下优点。

      1 储存功能:可以把你调试好的焊接规范存储到焊机中,供以后需要时调用,包括焊接电压、焊接电流、收

      弧电压、收弧电流、焊丝直径、焊丝种类、保护气体的状态数据。

      2 一元化功能:用遥控器上的电流调整旋钮设定焊接电流值时,焊机会自动设定适应的焊接电压,(这时电

      压旋钮还可以电压微调)

      送丝机构:目前我们使用是推丝式送丝机。送丝机构主要由送丝软管送丝滚轮减速机构和遥控器等组成。

      焊枪:CO2焊用焊枪操作方式分为半自动焊枪和自动焊枪;按冷却方式分为空冷和水冷;按结构形式可分为鹅颈式和手枪式。

      我们使用的就是鹅颈式空冷半自动焊枪。

      焊枪是由导电嘴、锥喷嘴、枪颈、前枪壳、开关、接头锁母、后枪壳、进气接头、控制线插头等组成。

      导电嘴由紫铜或铜合金制成,由它给焊丝导电和焊丝给送,焊接时应定期检查导电嘴,如发现导电嘴内孔因磨损变大和飞溅而堵塞,就应立即更换。

      喷嘴焊接时要应经常清理,以利保护气体正常流动保护熔池,避免因喷嘴堵塞造成氮气孔的产生。 供气系统:由CO2气瓶、电磁气阀、预热器、高压干燥器、减压阀、低压干燥器、流量计组成。

      CO2气体的使用:供焊接用的CO2气体,通常容量为40升标准气瓶,可灌入25Kg的液态CO2, 25Kg液态CO2约占气瓶容积的80%,其余20%左右的空间充满气化了的CO2气。气瓶压力表上所指的压力大小与环境温度有关,该压力并不反映液态CO2的储量。

      一瓶装25Kg液态CO2,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1016小时。流量:小于350A焊机:气体流量为1520升/分大于350A焊机:气体流量为2025升/分 CO2气瓶外表涂黑色(有些厂家涂吕白色)并标有CO2的字样。气体纯度为995%。

      瓶装液态CO2可溶解约占005%质量的水,这些水分在焊接过程中随CO2一起挥发,以水蒸气混入CO2气体中,影响气体纯度。其余的水则成自由状态沉于瓶底,故当瓶压低于1Mpa时,就不宜继续使用,防止产生气孔。 由于CO2气体由液态转为气态时要吸收大量的热量,使气体温度下降,因而以使减压器出现白霜发生冻结,造成气路堵塞,故必须使用带预热器的减压流量计。

      焊丝干伸长度的控制:焊接过程中,保持焊丝干伸长度不变是保证焊接过程稳定性的重要因素之一。 过长时:

      气体保护效果不好,易产生气孔,引弧性能差,电弧不稳,飞溅加大,溶深变浅,成形变坏。 过短时:

      看不清电弧,喷嘴易被飞溅物堵塞,飞溅大,溶深变深,焊丝易与导点咀粘连。

      焊接电流一定时,干伸长度的增加,会使焊丝溶化速度增加,但电弧电压下降,电流降低,电弧热量减少。 热量=干伸长度热量+电弧热量

      在焊接过程中,焊枪的高度(干伸长度)和角度,自始至终保持一致。 小于300A时:

      L=(1015)倍焊丝直径。 大于300A时:

      L=(1015)倍焊丝直径+5mm

      焊枪操作基础

      前进法特点:电弧推着熔池走,不直接作用在工件上,焊道平而宽,不容易观察焊缝,气体保护效果好,溶深小,飞溅较小。

      后退法特点:电弧躲着熔池走,直接作用在工件上,溶深大,飞溅较小,容易观察焊缝,焊道窄而高,气体保护效果不太好。

      CO2焊一般采用前进法焊接。

      电弧电压:电弧电压是熔滴过渡、金属飞溅、短路频率、电弧燃烧时间及焊缝宽度的重要影响因素。提高(或降低)电弧电压,则焊缝宽度相应增加(或减少)。电弧电压过大时,短路频率减小、熔滴变大,金属飞溅增加,焊缝的氧化性加剧,弧长变长,飞溅颗粒变大,易产生气孔,焊道变宽,熔深和余高变小,焊缝边缘不齐、成形不良。电弧电压过小时,焊丝插向母材,飞溅增加,焊道变窄,熔深和余高增大。一般细丝焊接电弧电压为16~25V,粗丝为25~45。

      焊接电流:焊接电流与电弧燃烧时间是决定熔透深度的主要因素。随着焊接电流的增大(或减小)及电弧燃烧时间的延长(或缩短),熔透深度和焊缝宽度都相应增大(或减小)。送丝速度主要根据焊接电流发生变化,调节电流实际上是在调整送丝速度。

      熔滴过度的形式:

      所谓熔滴过渡就是指熔滴从焊丝末端过渡到焊接熔池的过程,焊接过程中的稳定性、焊缝质量以及金属的飞

      溅,很大程度上与熔滴过渡特性有关。

      熔滴过渡有三种形式,即短路过渡、滴状过渡(粗滴过渡)和喷射过渡。

      实芯焊丝焊接时一般都是短路过渡。药芯焊丝或实芯焊丝使用混合气,小电流时也是短路过渡,当电流达到

      临近电流值时,就会出现喷射过渡。全位置焊接时一般采用短路过渡,是利用短弧、小电流,在电磁力、表面张力和金属蒸汽爆破力的作用下,促使熔滴从焊丝末端“浸入”熔池。在短路时,要求有个合适的短路电流增长速度,短路时要求有足够大的空载电压恢复速度,这样才有利于保证电弧的稳定燃烧。 焊接电流和电弧电压的匹配:

      根据所需焊件先调节焊接电流,然后把电流的数据(小于300A)乘以005加14,(大于300A)再加2,就得出匹配的电弧电压。

      CO2焊喷嘴距离与气体流量

      CO2气体流量与风速界限

      二氧化碳气体保护焊的优点: 3 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(通常为100~300A/mm2),

      故焊丝溶化率高,焊后一般不须清渣,所以CO2焊的生产率比焊条电弧焊高约3~5倍。 4 可用于全位置焊接,而却对薄壁结构件焊接质量高,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,故可防止焊薄件烧穿和减少焊接变形。 5 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。

      6 CO2气体价格便宜,焊前对焊件清理可从简,焊接成本只有埋弧焊和焊条电弧焊的40%~50%。

      二氧化碳气体保护焊的缺点:

      1 很难用交流电源进行焊接,与手弧焊相比设备较复杂,工艺参数调整要具备一定的经验。 2 焊接过程中金属飞溅较多,特别是当焊接工艺参数匹配不当时,更为严重。

      3 抗风能力较差,室外作业需要有防风措施。电弧气氛有很强的氧化性,不能焊接易氧化的金属材料。 4 二氧化碳气体保护焊的弧光较强,操作人员做好防弧光辐射工作。

      CO2气体保护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,而其优点确是其它焊接方法所不能比的。因此可以认为CO2焊是一种高效率、低成本的节能焊接方法。二氧化碳气体保护焊产生气孔原因和防止措施:

      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,所用的电流密度大,气体逸出路程长,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。 二氧化碳气体保护焊时可能产生以下三种气孔: 1

      一氧化碳气孔

      产生一氧化碳气孔的主要原因是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,便产生一氧化碳气体。

      措施:选择含有足够脱氧素Si和Mn的焊丝,以及限制焊丝中C含量,就能有效的防止一氧化碳气孔 目前国内外广泛应用H08Mn2Si焊丝。 2

      氢气孔

      产生氢气孔主要原因是CO2保护不良或CO2纯度不够,

      措施:检查气体流量是否过小,喷嘴是否被金属飞溅堵塞及时清理,喷嘴距工件不要过大,一般工件距导电嘴的距离是焊丝直径的10~15倍,控制电弧不要过长,室外做好防风措施。 3

      氮气孔

      产生氮气孔主要原因是由于在高温时熔入了大量H2,结晶过程中不能充分排出,而留在焊缝金属中,电弧区的H2主要来自焊丝、工件表面的油污和铁锈以及CO2气体中所含的水分。

      措施:药芯焊丝在使用前才能把外密封包装打开,严禁受潮。受潮的焊丝使用前要经过100C°烘干后使用。 清除焊件表面的油污和铁锈。

      当CO2气体含水量较高时,减少水分的方法是将气瓶倒立静置1~2小时,然后开启阀门,把沉积 在瓶口部的自由状态水排出,可防水2~3次,每次间隔30分钟,放后,将气瓶正回来,使用前先 打开阀门放掉瓶内上部纯度低的气体,然后使用。

      二氧化碳气体保护焊产生飞溅的原因:

      金属飞溅是CO2焊接的主要问题,特别粗丝大电流焊接飞溅更为严重,飞溅增加了焊丝的消耗,降低焊接生产

      率和增加 焊接成本。飞溅粘到导电嘴和喷嘴内壁上,会造成送丝畅而影响电弧稳定和降低保护作用,恶化焊缝成形。

      引起金属飞溅的原因有下列几个方面: 1

      由冶金反应引起,焊接过程中的碳被氧化生成CO气体,随着温度升高,CO气体膨胀引起爆破,产生细颗粒飞溅。 2 3 4

      作用在焊丝末端电极斑点上的压力过大。

      由于熔滴过渡不正常而引起,在短路过渡时由于焊接电源的动特性选择与调节不当而引起金属飞溅。 由于焊接工艺参数选择不当而引起,主要是因为电弧电压升高,电弧变长,易引起焊丝末端熔滴长大,产生无规则的晃动,而出现飞溅。 减少飞溅的措施:

      选用含碳量低的焊丝,减少焊接过程中产生CO气体。尽量选用药芯焊丝,药芯中加入脱氧剂、稳弧剂及造气剂等,造成气渣联合保护。或者实芯焊丝焊接时,使用混合气,使过渡熔滴变细,甚至得到射流过渡,改变过渡特性。在短路过渡焊接时,合理选择焊接电源特性,并匹配合适的可调电感,调得合适的短路电流增长速度。采用直流反接进行焊接。

      当采用不同熔滴过渡形式焊接时,要合理选择焊接工艺参数,以获得最小的飞溅。

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