二氧化碳气体保护焊---(气孔飞溅)课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目 录,一,.,C0,2,电弧焊的金属化学基础,三,.熔滴过渡与焊接条件的选择,二,.,C0,2,焊三个主要问题,1.C0,2,气体的氧化性及合金元素的氧化,（,1,）,C0,2,气体的氧化性：,C0,2,气体在高温下分解并处于平衡状态：,2C0,2,=2CO,0,2,2,一,.,C0,2,电弧焊的金属化学基础,在电弧环境中，气氛组成虽然没有达到平衡状态，但由于电弧温度很高，,C0,2,气体仍然有,40,-60,的比例分解。,0,2,高温下进一步分解出原子：,O,2,=20,3,这种分解亦称“解离”。当电弧温度为,5000K,时，,0,2,的解离度高达,96.5,。可见,C0,2,气体在电弧高温下有强烈的氧化性。,4,（,2,）,合金元素的氧化,1,）直接氧化,T,1500,时：固体表面氧化,在低于金属,(,钢材料,),熔点温度,(1500,),时，,C0,2,气体本身即对,Fe,及钢材料中的重要合金元素,Si,、,Mn,等有氧化能力：,5,C0,2,+Fe=Fe0+CO,C0,2,+1/2 Si,=1/2 Si0,2,+CO,C0,2,+Mn=MnO,+CO,6,这种氧化在熔池金属周围未熔化区域或凝固的焊缝表面上发生，属于表面氧化，进行的激烈程度较低，对电弧、熔池和焊缝没有大的影响。,Fe+O=FeO,Si,十,20=Si0,2,Mn+0=MnO,C+O=CO,8,通过上述反应，使金属中的合金元素,Si,、,Mn,、,C,等受到氧化烧损，特别是焊缝中的合金元素含量减低，必然对焊缝机械性能构成影响。,氧化反应的生成物,Si0,2,、,MnO,作为杂质浮在熔池表面。,CO,是在液态金属表面生成的，将散失到大气中。,9,而,FeO,一部分成为杂质浮在熔池表面，一部分熔入液态金属中，并进一步与液态金属内部的合金成分发生反应使其氧化。,比如与液态金属内部的C元素产生如下反应：,FeO+C=Fe+CO,反应的生成物,CO,是在液态金属内部形成的，如果不能及时逸出金属表面进入大气空间，就将残留在焊缝中形成气孔。,10,另外，CO在高温液态金属中聚集后体积膨胀，在熔滴内部或熔池表面层下产生爆破，从而形成液态金属的飞溅，其中以熔滴中产生的比较剧烈。,11,1.,熔池,脱氧与焊缝金属合金化,(,合金元素烧损,C,、,Mn,、,Si,等,),2.,气孔,3.,焊接飞溅,其中焊接飞溅还与其它因素有关，必须采取相应解决措施。,12,二,.,C0,2,焊三个主要问题,（,1,）熔池,脱氧与焊缝金属合金化,1,）,熔池脱氧（,FeO,）,如果焊丝中含有足够量的,Mn,及,Si,元素，由于,Mn,、,Si,与,O的亲和力大于,C,与,O,的亲和力，液态金属中的,FeO,将首先与,Mn,、,Si,结合，以如下的形式进行脱氧反应，可以阻止,CO,的产生，进而防止焊接区气孔的产生：,13,2FeO,十,Si=2Fe+Si0,2,FeO+Mn=Fe+MnO,由此可见，通过锰、硅的脱氧作用能够去除,C0,2,气体所具有的强氧化性弊端。,14,2,）,焊缝金属合金化,为了防止气孔、减少飞溅以及降低焊缝产生裂纹的倾向性，,C0,2,电弧焊焊丝中的含,C,量一般都限制在,0.15,以下。,H08Mn2SiA:C=0.08%,15,C0,2,电弧焊，熔池表面没有熔渣覆盖，,C0,2,气流又有较强的冷却作用，因而熔池凝固比较快，这就使焊缝中出现气孔成为可能,.,N,2,气孔,H,2,气孔,CO,气孔,16,（,2,）,C0,2,焊气孔问题,N,2,气孔,试验结果表明，在,C0,2,气体中加入,3,-4,的,N,2,，焊接后未发现焊缝中有,N,2,气孔。而焊接使用的,C0,2,中的,N,2,含量很少，最多不超过,1,。这就说明由于,C0,2,气体不纯而引起,N,2,气孔的可能性很小。,17,焊缝中产生,N,2,气孔的主要原因是由于焊接保护不良，大量空气侵入焊接区所致。,比如保护气流量小、喷嘴被飞溅物阻塞、喷嘴与工件间的距离过大，焊接场地有侧向风等。,18,在电弧高温下，,N,2,=2N,，通常分解量较低。,N2,气孔在焊缝中成堆出现，类似蜂窝，既有内部的，也有外部的。,19,H,2,气孔,C0,2,电弧焊中,H,的来源有两条途径：,焊丝、工件表面的油、锈和水分；,C0,2,气体中的水分。,20,电弧空间的水蒸气发生如下分解：,H,2,0=2H+O,自由状态的,H,原子被电离：,H=H,+,（氢离子）,21,H,+,溶入金属中。在熔池冷却过程中，,H,+,的溶解度降低，析出并聚集成,H,2,气团，如不能逸出到熔池外部，就造成,H,2,气孔。,22,H,2,+C0,2,=CO+H,2,0,H,C0,2,=CO+OH,H+O=OH,H+20=H,2,0,上述反应的生成物是不溶于金属的水蒸气和羟基：,23,综上原因，由于,C0,2,气体的氧化性，使电弧空间的,H,存在量减少，,H,2,气孔产生的可能性降低。,24,C0,2,焊方法本身对铁锈、水分没有埋弧焊或氩弧焊那么敏感，通常被称作低,H,型或超低,H,型焊接方法。,25,C0,2,焊焊前的准备工作除了焊丝需要清理去油外，工件上如果没有大量的铁锈，一般不需处理。当然,C0,2,气体还是需要一定的纯度，有时需要倒水、干燥等。,26,气瓶,气瓶,液态,CO,2,水,水,水,气态,CO,2,气态,CO,2,27,放水,液态,CO,2,放杂质,C0,2,气体提,纯,上述两种气孔（,H,2,气孔和,N,2,气孔），是电弧高温下,N,原子、,H+,溶解于熔池金属中，在熔池金属冷却时，由于溶解度急剧下降，出于过饱和状态，析出聚集形成气泡后，未能及时逸出而产生的气孔。,也称溶解型气孔。,28,而,CO,气孔属于反应型气孔，产生的原因主要是熔池中的,FeO,与,C,反应生成,CO,。,FeO+C Fe+CO,CO,不溶于液态金属,(,钢,),中，就形成了气泡。,29,CO,气孔,在熔池金属处于高温时，反应生成的,CO,气泡基本能逸出熔池。,在熔池处于结晶温度时，由于区域性,FeO,、,C,的偏析，偏析区,FeO,、,C,的浓度较高，这一反应仍很剧烈。,30,如果液态金属的凝固速度大于气泡的浮出速度时，就以,CO,气孔的形式残留在焊缝中。,CO,气孔沿结晶方向分布，呈条虫状，内表面光滑，一般在焊缝内部分布。,31,当焊丝中含有足够的脱氧元素,Si,、,Mn,时，并且限制焊丝中的含碳量，可以抑制,FeO,与,C,的反应，防止,CO,气孔的生成。所以在,C0,2,电弧焊中，只要焊丝选择适当，产生,CO,气孔的可能性是很小的。,32,此外，氧元素虽然在钢的固液相中的溶解度有很大的差别，但由于容易与铁及其它元素产生氧化物，所以在焊缝中不会出现,CO,气孔。,33,熔化极电弧焊的飞溅率大小首先因焊接方法 而有很大的差异。,MIG,焊和埋弧焊在规范参数合适并且工艺配合良好时，飞溅很少，飞溅率在,1,以下或不产生飞溅。,34,（,3,）,C0,2,焊接飞溅,问题,C0,2,电弧焊的飞溅问题最为突出，也包括,MAG,焊,(,活性气体保护电弧焊,),，与采用的焊接规范及电源特性有直接关系，严重时飞溅率高达,20,以上，较为正常的情况是,3,5,，控制较好的可以降低到,2,3,。,35,普通,C0,2,电弧焊，产生焊接飞溅有材料方面、工艺规范方面、电源特性方面等三项主要原因，应分别针对上述原因予以解决。,36,（,1,）,减少飞溅的措施,1,）焊接材料方面,材料方面原因产生焊接飞溅，一是由于焊丝材料含有,C,元素，一是由于保护气具有氧化性。,37,2,）,工艺和规范方面,需要采取的措施有如下几种：,正确选择焊接电流，匹配合适的电压，尽可能避免排斥过渡形式。,通常在小电流短路规范区的飞溅量小，大电流细颗粒过渡规范区的飞溅也较小，细丝中等规范区产生的飞溅量较大。,38,焊枪倾角不超过,20,，焊枪垂直时飞溅最小。,限制焊丝干伸长。,送丝速度均匀。,电源直流反接时飞溅小。,39,采用混合气保护,(C0,2,中加入,Ar),从工艺角度也可以降低焊接飞溅。,Ar,的加入能够使电弧形态相对扩展，电弧对熔滴的排斥作用减弱，对减少大颗粒飞溅有利，但,Ar,的混入量需要达到,30,以上才有明显效果。,40,1.CO,2,电弧焊熔滴过渡形式,（,1,）,CO,2,电弧焊熔滴过渡很复杂,根据焊丝直径、焊接电流、电弧电压,(,电弧长度,),及电源特点等焊接条件的不同，可以出现多种复杂的过渡。,41,三,.,熔滴过渡与焊接条件的选择,熔滴过渡形式,（,2,）,熔滴过渡形式会直接影响飞溅的数量及大小，它的选用取决于焊丝的直径，随着直径的减小，熔滴尺寸减小,(,常用,1.2mm,的焊丝,),当熔滴成颗粒状过渡时，飞溅较多，电弧不稳。,42,43,CO,2,电弧焊熔滴过渡,变化区间,图中,A,区，电流很小，电弧电压较高，焊丝熔化慢，熔滴呈大块状,(,大滴,),，不易脱离焊丝，焊接时不能获得连续的焊道。,如果在该区降低电弧电压即缩短电弧长度，由于电流很小，焊丝的熔化不稳定，将有固体短路的发生。,44,图中,B,区，小电流、低电压的短路过渡规范区，短路频率高，电弧电压低,(17-21V),，熔滴过渡稳定，飞溅较小，适合焊接薄板。,45,图中,C,区，较高弧压的短路过渡、颗粒过渡混合过渡区，两者比例因参数匹配而异，飞溅较大，但电弧加热效率高。,从提高焊接生产率考虑，往往被实际操作所采用，焊接中等厚度工件，熔深较大。,46,图中,D,区，中等电流和高弧压规范区，熔滴呈变化形态的大块状过渡，或称排斥过渡，焊接飞溅大。,47,图中,E,区，大电流焊接，弧压较高，熔滴呈细滴的非轴向过渡，焊接熔深大，飞溅小，称作细颗粒过渡，适合焊接较厚的工件。,可以选择：,B,、,C,、,E,区规范焊接,48,在粗丝,(3,5mm),焊接时，根据规范的选择，可以出现一种潜弧喷射过渡，正常使用是在大电流、较低电压和较高焊速下焊接厚板。,49,谢 谢,