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  • 二氧化碳气体保护焊机的焊接时需要注意的参数

    文/ 发布于2017-11-20 浏览次数:2629

      二氧化碳气体保护焊时焊接参数不仅影响焊接质量,也影响生产效率和生产成本。因此需根据焊件的形状、材质、厚度、焊接位置等情况进行正确地选择。二氧化碳气体保护焊的主要焊接参数有:焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、直流回路电感值、二氧化碳气体流量和电源极性。

      焊丝直径:焊丝直径以焊件的厚度、焊接位置及质量要求为依据进行选择。一般焊接薄板时采用细焊丝,随着板厚增加,焊丝直径也增加。焊丝直径大于1.6mm时称为粗丝。用粗丝焊接时生产率较髙,但存在飞溅和成形的问题,并在热输入较大时,烟尘较大、弧光强。焊丝直径选择可参见下表。

      焊接电流:焊接电流根据焊件的厚度、坡口形状、焊丝直径及所需的熔滴过渡形式来选择。对于一定的焊丝直径,所使用的焊接电流有一定的范围,见下表。

      焊接电流对焊缝的成形影响较大,当焊接电流增加时,熔深相应增加,熔宽略有增加。提高焊接电流可以增加焊丝的熔化速度,提高生产率,但焊接电流太大时,会使飞溅增加,并容易产生烧穿及气孔等缺陷。反之,若焊接电流太小,电弧不能稳定,容易产生未焊透,焊缝成形差。

      电弧电压:电弧电压是影响熔滴过渡、飞溅大小、短路频率和焊缝成形的重要因素。在一般情况下,当电弧电压增加时,焊缝宽度相应增加,而焊缝的余高和熔深则减少。在焊接电流较小时,电弧电压过髙,则飞溅增加;电弧电压太低,则焊丝容易伸入熔池,使电弧不稳。在焊接电流较大时,电弧电压过高,则飞溅增加,容易产生气孔;电弧电压太低则焊缝成形不良。要获得稳定的焊接过程和良好的焊缝成形,要求电弧电压与焊接电流有良好的配合。通常细丝焊接时电弧电压为16~24V,粗丝焊接时电弧电压为25~36V。当釆用短路过渡时电弧电压与焊接电流有一个最佳配合范围,可参见下表。

      焊接速度:焊接速度对焊缝形状有一定影响,随着焊接速度的增加,焊缝宽度、余高和熔深相应减少。若焊接速度太快时,会使气体保护作用受到破坏,同时使焊缝冷却速度过快,降低了焊接接头的力学性能,并使焊缝成形变差。若焊接速度太慢时,焊缝宽度增加,熔池变大,热量集中,造成烧穿或焊缝金属的金相组织粗大等缺陷。因此焊接速度应根据焊件材质的性质、厚度和冷却条件等来选择。一般般焊接速度在15~40m/h范围内。

      丝伸出长度:焊丝伸出长度是指焊丝伸出导电嘴的长度。当焊丝伸出长度增加时,焊丝的电阻值增加,因此焊丝熔化速度加快,提高了生产率。但是焊丝伸出长度过长时,焊丝容易发生过热而成段熔断,从而使焊接过程不稳定、飞溅严重、焊缝成形不良及气体保护作用减弱;反之,则焊接电流较大,短路频率较高,并缩短了喷嘴与焊件之间的距离,使飞溅金属容易粘在喷嘴上,严重时会堵塞喷嘴,影响气体流通。一般情况下,焊丝伸出长度为焊丝直径的10倍左右。

      气体流置:二氧化碳气体流量主要影响保护性能。保护气体从喷嘴喷出时要有一定的挺度,才能避免空气对电弧区的影响。不同的接头形式、焊接参数和作业条件,要求有相应的气体流量。当焊接电流越大、焊接速度越快、焊丝伸出长度越长时,气体流量应大一些。一般情况下,细丝焊接时为6~15L/min,粗丝焊接时为20~30L/min。 若气体流量太大时,气体冲击熔池,同时冷却作用增加,并且使保护气流紊乱,产生气孔等缺陷;若气体流量太小时,气体挺度不够,降低了气体对熔池的保护作用,也会产生气孔等缺陷。

      电源极性:二氧化碳气体保护焊时,由于熔滴具有非轴向过渡的特点,为减少飞溅,保持电弧稳定,一般釆用直流反接,即焊件接焊接电源的负极,焊枪接焊接电源的正极。

      当采用直流正接时,焊丝熔化速度较快,焊缝熔深较小,焊缝堆高较大,所以一般只在堆焊或铸钢件补焊时才采用。

      回路电感值:当二氧化碳气体保护焊以短路过渡时,回路中的电感值是影响焊接过程稳定性以及焊缝熔深的主要因素。如在焊接回路中串联合适的电感,不仅可以调节短路电流的增长速度,使飞溅减少,而且还可以调节短路频率,调节燃弧时间,控制电弧热量。若电感值太大时,短路过渡慢,短路次数减少,就会引起大颗粒的金属飞濺或焊丝成段炸断,造成熄弧或引弧困难;若电感值太小时,因短路电流增长速度太快,会造成很细的颗粒飞溅,使焊缝边缘不齐。

      除上述一些主要参数外,焊枪倾角、焊缝坡口和焊接位置等对焊接过程都有影响。所以在应用中应根据具体情况来选择。下表是常用二氧化碳气体保护焊的焊接参数。

      引弧:二氧化碳气体保护焊一般采用直接短路接触法引弧,由于采用平特性的弧焊电源,其空载电压较低,造成引弧困难,引弧时焊丝与焊件不要接触太紧,如接触太紧或接触不良,会引起焊丝成段烧断。因此引弧前应调节好焊丝的伸出长度,使焊丝端头与焊件保持2~3mm的距离。如焊丝端部有粗大的球形头,应用钳子剪掉,因为球状端头等于加粗了焊丝的直径,并在该球状端头表面上覆盖一层氧化膜,影响引弧的质量。引弧前要选好适当的位置,起弧后要灵活掌握焊接速度,以避免焊缝起弧处出现未焊透、气孔等缺陷。

      熄弧:在焊接结束时,如突然切断电弧,就会留下弧坑,并在弧坑处产生裂纹和气孔等缺陷。所以应在弧坑处稍做停留,然后慢慢地抬起焊枪,这样可使弧坑填满,并使熔池金属在未凝固前仍受到良好的保护。

      焊缝的连接:焊缝接头的连接一般采用退焊法,其操作与焊条电弧焊的方法相同。

      左焊法和右焊法:二氧化碳气体保护焊的操作方法,按其焊枪的移动方向,可分为左焊法和右焊法,见下图所示。

      采用右焊法时,熔池能得到良好的保护,且加热集中,热量可以充分利用,并由于电弧的吹力作用将熔池金属推向后方,可以得到外形比较饱满的焊缝。但是焊接时不便观察,不易准确掌握焊接方向,容易焊偏,尤其焊接对接接头时。

      采用左焊法时,电弧对焊件有预热作用;能得到较大的熔深,焊缝成形得到改善,左焊法虽然观察熔池有些困难,但能清楚地看到待焊接头,易掌握焊接方向,不会焊偏。所以二氧化碳气体保护焊一般都采用左焊法。

      运丝方式:运丝方式有直线移动法和横向摆动法。直线移动法即焊丝只做直线运动不做摆动,焊出的焊道稍窄。横向摆动运丝是在焊接过程中,以焊缝中心线为基准做两侧的横向交叉摆动。常用的方式有:锯齿形、月牙形、正三角形、斜圆圈形等,如图下图所示。

      横向摆动运丝方式在操作时需注意以下事项:

      运丝时以手腕作辅助,以手臂为主进行操作。

      左右摆动的幅度要一样,摆动幅度不能太大。

      锯齿形和月牙形摆动时,为避免焊缝中心过热,摆到中心时速度稍快,而在两侧时应稍做停顿。

      有时为了降低熔池温度,避免液态金属漫流,焊丝可做小幅度的前后摆动,摆动时须均匀。

      直线移动方式主要应用于薄板和打底层;锯齿形摆动方式常应用于根部间隙较小的场合;月牙形摆动方式常应用于填充层以及厚板的焊接;正三角形和斜圆圈形摆动方式常应用于角接头和多层焊。

      平焊:平焊时一般采用左焊法。薄板焊接时焊枪做直线移动。中厚板V形坡口的打底层焊接采用直线移动方式,焊以后各层时焊枪可做适当的横向摆动,但幅度不宜过大,以免影响气体的保护效果。

      立焊:立焊有两种方式:一种是热源自下向上进行的焊接,即向上立焊;另一种是热源自上向下的焊接,即向下立焊。

      向上立焊由于液态金属的重力作 用,熔池金属下淌,加上电弧吹力的作用,熔深较大,焊道较窄,常用于中、厚 板的细丝焊接。操作时如直线移动,焊缝会凸起,容易产生咬边,所以可以用 小幅度的横向摆动法焊接,焊枪角度如下图所示。

      向下立焊当釆用细丝短路过渡焊接时,由于二氧化碳气流有承托熔池金属的作用,使它不易下坠,焊缝成形美观,但熔深较小。该方法操作简单,焊接速度快,常用于薄板的焊接。操作时的焊枪角度如下左图所示。

      横焊:横焊时由于熔池金属受重力作用下淌,容易产生咬边、焊瘤和未焊透等缺陷,因此需采用细丝短路过渡的方式焊接,焊枪的角度如下右图所示。焊枪一般采用直线移动运丝方式,为防止熔池温度过高,铁水下淌,可作小幅度的前后往复摆动。

      仰焊:仰焊与立焊、横焊一样存在重力作用的问题,所以采用细丝、小焊接电流及短路过渡的焊接方法。焊接时二氧化碳气体流量略大,焊枪角度如下图所示。焊接薄板时采用小幅度的往复摆动;焊接中、厚板时应做适当的横向摆动 并在坡口两侧稍做停留,以防止焊缝中间凸起或熔池金属下淌。

      T形接头的焊接:焊接T形接头时,容易产生咬边、未焊透、焊缝下垂等现象。在操作时需根据板厚和焊脚尺寸来控制焊枪的角度。不等厚焊件的T形接头平角焊时,要使电弧偏向厚板,以使两板加热均匀。在等厚板上进行焊接时,一般焊枪与水平板件的夹角为40°~50°。当焊脚尺寸不大于5mm时,可按下图所示A方式将焊枪对准夹角处;当焊脚尺寸大于5mm时可按图B方式,即将焊枪水平便宜1~2mm,焊枪的倾角为10°~25°。

      焊前准备:试件为400mm×125mm的板两块,板厚为12mm,材料为Q235-A,并按下图所示加工试件坡口;焊机为NBC-400—台;焊丝为H08Mn2SiA,直径1.2mm。清除坡口及其周围的油、污、水、锈等,直至露出金属光泽。

      装配:按图上图所示装配,根部间隙为1.2~2.0mm,装配边缘误差不大于1.2mm,预留反变形量为3°~4°,采用与打底层相同的工艺在试件坡口两端进行定位焊接,焊缝长度为10~15mm。焊接参数如下表所示:

      焊接操作:采用左焊法,焊接层次为打底层一层、填充层两层、盖面层一层。

      打底层的焊接:将试件间隙小的一端放于右侧,在离试件右端定位焊缝约20mm处坡口的一侧引弧,然后向左焊接。焊枪沿坡口两侧做小幅度横向摆动并在坡口两侧稍做停留,控制电弧在离底边约2~3mm处。当坡口底部熔孔直径为3~4mm时,转入正常焊接。焊接时根据间隙及熔孔的变化调整焊枪摆动幅度和焊接速度,尽可能保证熔孔直径不变,并保证焊道平整。焊完后须清理干净焊道表面。

      填充层的焊接:按参数调节好设备,在试件右端开始焊接。焊枪采用月牙形或锯齿形摆动,注意熔池面侧熔合情况,保证焊道表面平整并且稍下凹。第二层填充层的焊道焊完后应比焊件金属表面低1.0~1.5mm,以免坡口边缘熔化,导致盖面层产生咬边或焊偏现象。焊完后须清理干净焊道表面。

      盖面层的焊接:在试件右端开始焊接。焊枪采用月牙形或锯齿形摆动,摆动幅度应超过坡口边缘1~1.5mm。应尽可能保持焊接速度均匀,熄弧时须填满弧坑。

      焊后清理及检验:焊接结束后,关闭设备电源,用钢丝刷清理焊缝表面;目测或用放大镜观察焊缝表面是否有气孔、裂纹、咬边等缺陷;用焊缝量尺测量焊缝外观成形尺寸。上述工作完成后进行无损探伤和力学性能检验。

      焊前准备:试件规格为直径51mm×5mm管子一根,长度100mm,材料为20钢;规格为100mm×100mm钢板一块,厚度为12mm,材料为Q235-A,在板上加工一个直径2mm孔。焊机NBC-400型焊机一台。焊丝焊丝为H08Mn2SiA,直径为1.2mm。

      装配:清除管子待焊端40mm处和板件孔壁及其周围20mm范围内的油、污、水、锈等,并打磨直至露出金属光泽。然后按上图所示进行装配,并定位焊定位,焊缝长度为10~15mm,焊接参数见下表,要求焊透并且不能有各种焊接缺陷。

      焊接操作:调节好蛇摆,在定位焊对面引弧,采用单道左焊法,即从右向左沿管子外圆焊接,焊枪角度如下图所示。

      在焊至距定位焊缝约20mm处收弧,用角向磨光机磨去定位焊缝,并将起弧和收弧处磨成斜面,以便于连接。将试件旋转180°,在前收弧处引弧,完成焊接。收弧时须填满弧坑,并使接头处不要太高。

      焊后清理及检验:焊接结束后,先用钢丝刷清理焊缝表面,然后目测或用放大镜观察焊缝表面,不能有裂纹、气孔、咬边等缺陷。用焊缝量尺测量焊缝的焊脚尺寸。进行无损检测和解剖试件做宏观金相检验。

      焊前准备:试件为直径219mm×10mm管子,长度为100mm,数量两根,材料为20钢,并按下图所示加工试件的坡口;焊丝为H08Mn2SiA,直径为1.2mm;NBC-400型焊机一台,滚轮架一台。

      装配:清除管子坡口及其 端部内外表面20mm范围内的油、污、水、锈等,并打磨直至露出金属光泽。按上图所示进行装配,根部间隙为1.5~2.5mm,对接边缘误差≤1.2mm。按下表的打底层焊接参数进行定位焊接,在圆周上等分三处定位焊,定位焊缝长度为10~15mm,定位焊应保证焊透并无各种缺陷,焊后在焊点两端用角向磨光机打磨成斜坡。

      焊接操作:将试件置于滚轮架上,使其中的一个定位焊缝位于1点钟的位置。采用左焊法,焊接层次为三层,焊枪角度如下图所示。按表调节好打底层的焊接参数,在处于1点钟的定位焊缝上引弧,并从右向左边转动管子边焊接。注意管子转动须使熔池保持水平位置,同平焊一样须控制熔孔的直径比根部间隙大0.5~1.0mm,焊完后须将打底层清理干净。

      在管子1点钟处引弧,可采用月牙形或锯齿形摆动方式焊接,摆动时在坡口两侧稍做停留,以保证焊道两侧熔合良好,焊道表面略微下凹和平整,并低于焊件金属表面1~1.5mm,操作时不能熔化坡口棱边,焊后把焊道表面清理干净。

      在管子1点钟处引弧并焊接,焊枪摆动幅度略大,使熔池超过坡口棱边0.5~1.5mm,以保证坡口两侧熔合良好。

      焊后清理及检验:焊接结束后,关闭设备,用钢丝刷清理焊缝表面;目测或用放大镜观察焊缝表面是否有气孔、裂纹、咬边等缺陷;用焊缝量尺测量焊缝外观成形尺寸。上述工作完成后进行无损探伤和力学性能检验。

      在二氧化碳气体保护焊过程中,由于焊接材料、焊接参数选择不当等原因,会造成气孔、飞溅、裂纹、咬边、烧穿、未焊透、夹渣等缺陷,严重时将影响焊缝的质量。

      焊缝成形不良:焊缝成形不良主要表现为焊缝弯曲不直、成形差等方面。主要原因为:

      电弧电压选择不当。

      焊接电流与电弧电压不匹配。

      焊接回路电感值选择不合适。

      送丝不均勻,送丝轮压紧力太小,焊丝有卷曲现象。

      导电嘴磨损严重。

      操作不熟练。

      防止措施为:选择合理的焊接参数;检査送丝轮并做相应的调整;更换导电嘴;提高操作技能。

      飞溅多:飞溅是二氧化碳气体保护焊中的一种常见现象,但由于各种原因会造成飞溅较多。产生飞溅的主要原因如下:

      短路过渡焊接时,直流回路电感值不合适,太小会产生小颗粒飞溅,过大会产生大颗粒飞溅。

      电弧电压选择不当,电弧电压太高会使飞溅增多。

      焊丝含碳量太高也会产生飞漉。

      导电嘴磨损严重和焊丝表面不干净也会使飞溅增多。

      防止措施:选择合适的回路电感值;调节电弧电压;选择优质的焊丝;更换导电嘴。

      气孔:产生气孔的原因有:

      气体纯度不够,水分太多。

      气体流量不当。包括气阀、流量计、减压阀调节不当或损坏;气路有泄漏或堵塞;喷嘴形状或直径选择不当;喷嘴被飞溅物堵塞;焊丝伸出长度太长。

      焊接操作不熟练,焊接参数选择不当。

      周围空气对流太大。

      焊丝质量差,焊件表面清理不干净。

      防止措施:彻底清除焊件上的油、锈、水;更换气体;检査或串接预热器;清除附着喷嘴内壁的飞溅物;检査气路有无堵塞和弯折处;采取挡风措施减少空气对流。

      裂纹:产生裂纹的主要原因如下:

      焊件或焊丝中P、S含量高,Mn含量低,在焊接过程中容易产生热裂纹。

      焊件表面清理不干净。

      焊接参数选择不当,如熔深大而熔宽窄,以及焊接速度快,使熔化金属冷却速度增加,这些都会产生裂纹。

      焊件结构刚度过大也会产生裂纹。

      防止措施:严格控制焊件及焊丝的P、S等的含量;严格清理焊件表面;选择合理的焊接参数;对结构刚度较大的焊件可更改结构或采取焊前预热、焊后消氢处理。

      咬边:咬边主要是焊件边缘或焊件与焊缝的交界处,在焊接过程中由于焊接熔池热量集中,温度过高而产生的凹陷。二氧化碳气体保护焊产生咬边的主要原因如下:

      焊接参数选择不当,如电弧电压过大,焊接电流过大,焊接速度太慢时会造成咬边。

      操作不熟练。

      烧穿:烧穿的主要原因如下:

      焊接参数选择不当,如焊接电流太大或焊接速度太慢等。

      操作不当。

      根部间隙太大。

      防止措施:选择合适的焊接参数;尽量采用短弧焊接;提高操作技能;在操作时,焊丝可做适当的直线往复运动;保证焊件的装配质量。

      未焊透:产生原因如下:

      焊接参数选择不当,如电弧电压太低,焊接电流太小,送丝速度不均勻,焊接速度太快等均会造成未焊透。

      操作不当,如摆动不均匀等。

      焊件坡口角度太小,钝边太大,根部间隙太小。

      防止措施:选择合适的焊接参数;提高操作技能;保证焊件坡口加工质量和装配质量。

      碳弧气刨的工作原理如下图所示。在工作时,利用碳棒(石墨棒)与工件之间产生的电弧将金属熔化,同时在气刨枪中通以压缩空气流,将熔化的金属吹掉,随着气刨枪向前移动,便在金属上加工出了沟槽。

      碳弧气刨有很高的工作效率且适用性强。用自动碳弧气刨加工较长的焊缝和环焊缝的坡口,具有较高的加工精度,同时可减轻劳动强度。手工碳弧气刨的灵活性大,可进行全位置操作,适合于不规则的焊缝加工坡口。但对于手工碳弧气 刨的操作要求高。碳弧气刨可以用来挑焊根、开坡口、刨除焊缝缺陷等。

      普通碳弧气刨的缺点是有烟雾、粉尘污染及弧光辐射,影响操作者的健康。利用水碳弧气刨可以克服上述缺点。但此方法使用少,在这里不作介绍。

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