二氧化碳焊接操作课件.ppt

焊接方法与操作技术,包头职业技术学院,早在,20,世纪,30,年代就有人提出用,CO,2,及水蒸气作为保护气体，但试验结果发现焊缝金属严重氧化，气孔很多，焊接质量得不到保证。因此氩气、氦气等惰性气体保护焊首先应用于焊接生产，解决了当时航空工业中有色金属的焊接问题，气体保护焊的优越性也逐步被人们认识和重视。但是氩气、氦气为稀有气体，价格较贵，应用上受到一定的限制。为此，到,20,世纪,50,年代。人们又重新研究,CO,2,气体保护焊，并逐步应用焊接生产。,CO2,气体保护电弧焊是利用,CO2,作为保护气体的熔化极电弧焊方法。这种方法以,CO2,气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害作用，从而获得优良的机械保护性能。生产中一般是利用专用的焊枪，形成足够的,CO2,气体保护层，依靠焊丝与焊件之间的电弧热，进行自动或自半动熔化极气体保护焊接。,1.CO,2,焊的特点及应用,1.1 CO,2,焊的基本原理,CO,2,焊的原理示意图,1.,焊丝盘,2.,送丝滚轮,3.,焊丝,4.,导电嘴,5.,保护气体喷嘴,6.,保护气体,7.,熔池,8.,焊缝金属,9.,母材,10.,电弧,1.CO,2,焊的特点及应用,CO,2,是一种无色无味的气体，在,0,101.3kPa,气压时，它的密度为,1.9768g/L,，是空气的,1.5,倍。因而,CO,2,良好的保护作用，还能有效地防止空气中,N,2,对熔滴及熔池金属的有害作用，这一点是很可贵的，因为金属一旦被氮化，便难以使之脱氮。,1.2 CO,2,气体的性质,CO,2,常温下很稳定，但在高温下（,5000K,）左右几乎能全部分解，具有强烈的氧化性，因而是一种氧化性气体。虽然它有强烈的氧化作用，但氧化了的熔化金属可比较容易地脱氧；另一方面较强的氧化性能够抑制焊缝中氢的存在，防止产生氢气孔和裂纹；,CO,2,气体价格低廉，供应充足。,1.2 CO,2,气体的性质,CO,2,焊按使用焊丝直径的不同，可分为细丝,CO,2,焊（焊丝直径小于,1.6mm,）和粗丝,CO,2,焊（焊丝直径大于,1.6mm按操作的方式分类，又可分为半自动,CO,2,焊和自动,CO,2,焊。,1.3 CO,2,焊的分类：,焊接变形小。由于电弧加热集中，焊件受热面积小，同时,CO,2,气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。,焊接质量较高。对铁锈敏感性小，焊缝含氢量少，抗裂性能好。,适用范围广。可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。,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。,1.4.1,优点,1),飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差。金属飞溅是,CO,2,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，焊接设备比较复杂。,3,）抗风能力差，给室外作业带来一定困难。,4,）不能焊接容易氧化的有色金属。,1.4.2,缺点,1.CO,2,焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属。,2.,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焊件。,3.CO,2,焊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。,目前,CO,2,焊已在汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械等部门得到了广泛的应用。,1.3 CO,2,焊的应用,1.材料因素,母材和焊材的成分,2.工艺因素,如焊接方法、坡口形式和加工质量、预热后热措施、层间温度控制、装配质量、甚至电源种类和极性等，对改善工艺焊接性都起很大作用。,3.结构因素,如设计时应考虑焊接接头处于刚度较小状态，避免出现截面突变、余高过大、交叉焊缝等容易引起应力集中的结点。,4.使用条件,如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等，都属于工艺焊接性考虑范围,2.CO,2,焊接工艺,焊,接,工,艺,包,括,哪,几,方,面,？,2.1,焊接材料的选用,因,CO,2,是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以,CO,2,焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有,Si、Mn,等脱氧元素的焊丝。,CO,2,焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。,CO,2,焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种:,焊丝型号,特征及适用范围,H08Mn,2,SiA,冲击值高，送丝均匀，导电好。,H04Mn,2,SiTiA,脱氧、脱氮、抗气孔能力强，适用于200,A,以上电流。,H04Mn,2,SiAlTiA,脱氧脱氮抗气孔能力更强,适用于填充和,CO,2,-O,2,混合气体保护焊。,H08MnSiA,MAG,焊,实芯焊丝的型号、特征及适用范围,常用的实芯焊丝型号：,H 0 8 M n,2,S i A,H：,焊接用钢,08：含碳量0.08%,M n 2:2%,的氧化锰,S i:1%,的氧化硅,A含硫、磷量小于0.03%,无,A,则0.04%。,为了提高导电性能及防止焊丝表面生锈，一般在焊丝表面采用镀铜工艺，要求镀层均匀，附着力强，总含铜量不得大于0.35%,2.1.1,实芯焊丝,焊丝直径（,mm）,电流范围（,A）,适用板厚（,mm）,0.6,40 100,0.6 1.6,0.8,50 150,0.8 2.3,0.9,70 200,1.0 3.2,1.0,90 250,1.2 6,1.2,120 350,2.0 10,1.6,300,6.0,不同焊丝直径使用电流范围,2.1.1,实芯焊丝,使用焊丝的注意事项,:,外观检查：焊丝平排密绕,直径均匀,表面光亮,焊丝盘无破损。,性能检查化学成分不合格,严重影响焊接质量,必须采用优质,焊丝。,焊接电流：必须在焊丝许用电流范围之内。电流过大将引起溶,池翻腾和焊缝成形恶化。电流过小能量集中性变差，,引弧困难，飞溅变大，溶深浅，焊缝成形不好。,丝径选用：在焊丝直径允许电流范围内，尽可能选用细焊丝，,以提高焊丝溶化速度、提高引弧成功率，减少飞溅，,增加溶深，改善焊缝成形，提高焊接质量。,2.1.1,实芯焊丝,焊丝直径(,mm),电流范围(,A),熔化速度(,g/min),0.8,50-150,10-50,0.9,70-200,10-60,1.0,90-250,10-80,1.2,120-350,20-120,1.6,140-500,40-160,焊丝熔化速度和焊接电流的关系,2.1.1,实芯焊丝,药芯焊丝：,使用药芯焊丝焊接时，通常用,CO,2,或,CO,2,+A,r,气体作为保护气体，与实芯焊丝的区别主要在于焊丝内部装有焊剂混合物。焊接时在电弧热作用下熔化状态的焊剂材料、焊丝金属、母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态溶渣包覆溶滴并覆盖溶池，对溶化金属形成又一层保护，实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法，它综合了手工电弧焊和,CO,2,气体保护焊的优点,。,2.1.1,药芯焊丝,调整焊剂成分可适应各种钢材，及对焊缝的质量要求,气相和渣相双重保护抗气孔能力强于实芯电弧焊,熔化速度快溶敷效,率高，生产率比手,工焊高,3,5,倍,电弧稳定焊缝成形美观，飞溅小，,适合全位置焊接,药芯焊丝的特点,药芯焊丝,2.1.1,药芯焊丝,药芯焊丝是由08,A,冷轧薄钢带光亮退火后经轧机纵向折迭加粉拉拔而成，其横截面有“,O”,形、“,T”,形、梅花形等多种形状。示意图如下：,“,O”,形,梅花形,“,T”,形,药芯焊丝的焊剂成分和焊条的药皮类似，含有稳弧剂、脱氧剂、造渣剂、和铁合金等，起着造渣保护溶池，掺合金，稳弧等作用。,药芯焊丝按焊剂成分可分为二氧化钛型和碱性型两种。直径有1.2,1.6,2.0,2.4,3.2,mm。,主要用于低碳钢和低合金钢的焊接。,药芯焊丝因钢性较差，丝体较软，所以对送丝机构要求严格，既要降低送丝压力，又要保证匀速送丝。,药芯焊丝的结构及使用中的注意事项：,2.1.1,药芯焊丝,表,1.CO,2,电弧焊焊接工艺参数,焊,丝,牌号,根据被焊材料的力学性能和化学成分选择相应牌 号的焊丝,常用焊丝：,H08Mn2SiA,；,H04Mn2SiTiA,规格,（丝径）,根据焊件厚度、焊缝空间位置及生产率要求选择,短路过渡：,：,0.61.6mm,；适于薄板、全位置焊接,滴状过渡：,：,1.6mm,；适于中厚板及厚板。,干伸长,一般为,10,；约在：,1020mm,范围内。,干伸长过大，电弧不稳，飞溅较大，熔深浅，气孔增多,干伸长过小，飞溅物易堵塞喷嘴；,直径越小或材料的电阻率越大，,干伸长影响越大。,2.1.1,药芯焊丝,焊接电流,作 用,决定焊缝的熔深、生产效率的主要因素。,选择原则,根据板厚、焊丝直径、施焊位置、熔滴过渡形式选择；,短路过渡：,50230A,；,滴状过渡：,300750A,。,电弧电压,作 用,决定焊缝宽度的主要因素，能否实现短路过渡的关键参数；,选择原则,根据焊丝直径、焊接电流协调匹配焊接电压；,2.1.1,药芯焊丝,焊接,速度,作 用,决定热输入量的主要参数之一；从而影响焊缝成型、接头的力学性能及气孔等缺陷的产生；,选择原则,一般为,1540 m/h,（半）,；,4060,m/h,（自）；,焊接速度过大，易引起焊缝两侧咬边，产生气孔；,焊接速度过小，易引起焊瘤，烧穿，焊缝组织变粗。,2.1.1,药芯焊丝,保护,气体,纯 度,CO,2,气体的纯度不低于,99.5%,；,流 量,一般短路过渡为：,1015L/min,；滴状过渡：,2550L/min,。,如果焊接电流较大，焊接速度较快，焊丝干伸长过长或在室外作业，气体流量应适当加大。,电源,极性,直 流,电 源,一般采用直流反极性；,堆焊及铸铁补焊时采用正极性。,焊接回路电感（短路过渡）,作 用,调节短路电流上升速度（,di/dt,）；调节电弧燃烧时间；,选 择,原 则,细焊丝，熔滴过渡周期短，,di/dt,较大，电感值较小；,电感值越小，电弧燃烧时间越短，熔深小。,一般焊接回路内的电感在,00.2mH,范围内调节。,2.1.1,药芯焊丝,坡口形状：细焊丝短路过渡的,CO,2,焊一般开,I,形坡,口；粗焊丝细滴过渡可以开较小的坡口。,开坡口的目的：主要为了熔透，同时要考虑到焊缝成形的形状及熔合比。,坡口角度过小易形成指状熔深，在焊缝中心可能产生裂纹。尤其在焊接厚板时，由于拘束应力大，这种倾向很强，必须十分注意。,3.CO,2,焊的焊接技术,3.1,焊前准备,表,2.CO,2,焊推荐坡口形状,坡口形状,板厚,/mm,有无垫板,坡口角度,根部间隙,钝边高度,I,形,12,无,02,有,03,单边,V,形,60,无,4560,02,05,有,2550,47,03,Y,形,60,无,4560,02,05,有,3560,06,03,K,形,100,无,4560,02,05,X,形,100,无,4560,02,05,3.1,焊前准备,坡口加工方法 加工坡口的方法主要有机械加工、气割和碳弧气刨等。,CO,2,焊时对坡口加工精度的要求比焊条电弧焊时更高。坡口加工精度对焊接质量影响很大。坡口尺寸偏差能造成未焊透和未填满等缺陷。,焊前清理,焊缝附近有污物时，会严重影响焊接质量。焊前应将坡口周围,10 20mm,范围内的油污、油漆、铁锈、氧化皮及其他污物清除干净。为了去除氧化皮、水分和油类，目前工厂常用的方法是用氧乙炔火焰烘烤。,3.1,焊前准备,定位焊,为了保证坡口尺寸，防止变形及焊道不规整。通常,CO,2,焊与焊条电弧焊相比要求更坚固的定位焊缝。定位焊缝易生成气孔和夹渣，认真焊接。,焊接薄板时定位焊缝应该细而短，长度为,3 l0mm,，间距为,3050mm,。,焊接中厚板时定位焊缝长度为,1550mm,，间距达,100150mm,。若为熔透焊缝时，点固处难以实现反面成形，应从反面进行点固。,3.1,焊前准备,(a),蹲位平焊,（,b,）坐位平焊,（,c,）立位平焊,（,d,）站位立焊,（,e,）站位仰焊,正确持枪姿势,3.1,焊前准备,引弧：半自动,CO,2,焊时，通常采用“短路引弧”法。引弧后焊工应迅速调整焊枪位置、焊枪角度，注意保持焊枪到焊件的距离。,3.2操作技术,3.2.1,引弧与收弧,左焊法操作优点：,1.,易观察焊接方向。,2.,电弧不直接作用于母材上，熔深较浅，焊道平而宽。,3.,抗风能力强，保护效果好。,3.2.1,引弧与收弧,收弧：焊道收尾处往往出现凹陷，它被称为弧坑。,CO,2,焊比一般焊条电弧焊用的焊接电流大，所以弧坑也大。弧坑处易产生火口裂纹及缩孔等缺陷。为此，应设法减小弧坑尺寸。,目前主要应用的方法如下：,1),采用带有电流衰减装置的焊机时，填充弧坑电流一般只为焊接电流的,5060,，易填满弧坑。,2),没有电流衰减装置时，在熔池未凝固之时，应在反复断弧、引弧几次，直至弧坑填满。,3),使用工艺板，把弧坑引到工艺板上，焊完之后去掉它。,3.2.1,引弧与收弧,收弧时不能抬高喷嘴，即使弧坑已填满，电弧已熄灭，也要让焊枪在弧坑处停留几秒钟后才能移开。若收弧时抬高焊枪，则容易因保护不良引起缺陷。,单面焊双面成形技术,从正面焊接，同时获得背面成形的焊道称为单面焊双面成形，常用于焊接薄板及厚板的打底焊道。,1),悬空焊接 无垫板的单面焊双面成形焊接时对焊工的技术水平要求较高，对坡口精度、装配质量和焊接参数也提出了严格要求。,坡口间隙 对单面焊双面成形的影响很大。坡口间隙小时，焊丝应对准熔池的前部，增大穿透能力，使焊缝焊透；坡口间隙大时，为防止烧穿，焊丝应指向熔池中心，并进行适当摆动。,3.2.2,平焊的焊接技术,坡口间隙为,0.2,1.4mm,时，一般采用直线式焊接或小幅,(,锯齿形,),摆动。,坡口间隙为,1.2,2.0mm,时，采用月牙形的小幅摆动，在焊缝中心稍快些移动，而在两侧作片刻停留,(0.5,秒,),。,坡口间隙更大时，摆动方式应在横向摆动的基础上增加前后摆动，这样可避免电弧直接对准间隙，防止烧穿。,3.2.2,平焊的焊接技术,不同板厚推荐的根部间隙值,板厚,根部间隙,板厚,根部间隙,0.8,0.2,4.5,1.6,1.6,0.5,6.0,1.8,2.3,1.0,10.0,2.0,3.2,1.6,3.2.2,平焊的焊接技术,2,）加垫板的焊接。加垫板的单面焊双面成形比悬空焊接容易控制，而且对焊接参数的要求也不十分严格。垫板材料通常为纯铜板。为防止铜垫板与焊件焊到一起，最好采用水冷铜垫板。,铜垫板,3.2.2,平焊的焊接技术,加垫板焊接的典型焊接参数,典型单面焊双面成形的焊接参数,3.2.2,平焊的焊接技术,操作要点,薄板对接焊一般都采用短路过渡，中厚板大都采用细滴过渡。坡口形状可采用,I,形、,Y,形、单边,V,形、,U,形和,X,形等。通常,CO,2,焊时的钝边较大而坡口角度较小。,在坡口内焊接时，如果坡口角度较小，熔化金属容易流到电弧前面去，而引起未焊透，所以在焊接根部焊道时，应该采用右焊法和直线式移动。当坡口角度较大时，应采用左焊法和小幅摆动焊接根部焊道。,3.2.2,平焊的焊接技术,平焊对接焊缝的典型焊接参数,3.2.2,平焊的焊接技术,CO,2,点焊的接头形式：,4.CO,2,焊的其他方法,图,:,CO,2,气电立焊,4.CO,2,焊的其他方法,