二氧化碳气体保护焊在薄板焊接中的运用

二氧化碳气体保护焊在薄板焊接中的运用 李晓东 潍柴雷沃重工股份有限公司 山东省潍坊市 261200

摘要：二氧化碳气体保护焊在当前工业生产中的运用越来越广泛，现阶段运用主要集中在钢结构焊接方面，钢结构在大型钢结构焊接施工中运用广泛，取得理想效果。现阶段也将该技术运用在农机零部件焊接生产中，取得可喜效果。

关键词：二氧化碳气体保护焊；薄板；焊接

最近几年焊接技术受到了人们的重视。根据目前所调查资料来看薄板钢用量增大，除了在工业方面，农业方面的运用也非常广泛，钢板连接使用手工电弧焊效率较低，且质量不稳定，出现这种情况的主要原因是目前并没有适合运用在复杂施工环境下的焊接设备，本文结合该需要对其进行探究。

1. 工艺分析

1.1 工艺特征

二氧化碳气体保护焊是一种高效率焊接方式，很容易实现自动焊、全方位焊接，在各种应用领域内都得到了推广使用。在焊接钢板方面这种焊接类型主要集中于6m以上钢板，一般人们很少将其运用在6mm以下钢板的焊接中。该工艺在实际使用中，具体包括几点：①焊接成本比较低，在一般情况的下焊接焊丝不需要清渣，可以直接焊接，而且焊丝价格与二氧化碳气体价格都比较低，和其他焊接方式相比成本可以降低40~60%左右；②生产效率比较高，而且节能效果也比较好。在焊接过程中电流密度比较大，能量相对集中可以取得更好的焊接效果。在焊接的时候融透性也比较强，可以达到电弧焊的1~3倍。二氧化碳气体保护焊形成的焊缝具备良好性能，抗裂性能优良、抗锈蚀性能强，更主要是在这个过程中可以实现全方位的焊接。

1.2工艺运用要点

（1）焊接工艺

在焊接的时候尽可能使用简单端面来处理，焊枪与焊接小车设计成一个体系且可以实现一键控制。焊接夹具可以使用专门用具来进行，最大夹持可以满足500mm宽钢板的焊接。 比如当中厚脱碳钢板和不锈钢薄板焊接的时候，使用二氧化碳气体含糊含的时候两块钢板为T形空接，可以直接焊接。但是在焊接的时候需要注意层间的温度控制，避免因为温度或者其他原因出现焊接变形与裂纹的情况。在焊接之前需要对焊缝附近的位置进行预热，因为碳钢板比较厚，通过预热可提高焊接的整体效果。在具体焊接的时候，提前将碳钢板上面的油污、水分、锈蚀清理干净，避免后期对焊接造成影响。在焊接之前需要打磨接头部位，进行打磨处理。组对、焊接，将钢板夹放在夹具轨道上，两者之间需保持2mm的间隙，随后通过爆丝引弧。焊接之后还需要进行处理工作，不需要进行另外的处理，只需要等待温度下降之后将工件拆卸即可。

（2）焊接参数控制

在日常焊接中，常用的方式有平焊、立焊、横焊，因此在施工中需要控制好二氧化碳保护焊从焊接参数。首先需要确定电流、电压、气压等方面的内容，比如焊接件厚度为10mm，确定焊件坡口的尺寸、电流，可以根据实际电压来合理控制。二氧化碳的气体保护焊渗透性能良好，因此在作业的时候尽量使用手平稳部件保证稳定，控制速度保证速度均匀。其次二氧化碳气体保护焊焊焊角参数的选择都应该以评定合格焊接工艺为主。

2. 二氧化碳气体保护焊的运用

   1. 设备与工艺

本次实验中，使用NBC-350F设备，薄板焊接需要设计专用的焊接夹具，其规则应满足最大夹持500mm宽钢板；焊接小车与焊枪为整体可以一键控制。薄板的焊接不适合开坡口，尤其是在焊接施工中尽可能使用简单断面处理工艺，使用I形坡口，将端面打磨平整，窄间隙情况下焊接。在焊接中为保证焊缝的强度，满足机械性能等，因此选择φ1.2mm焊丝镀铜低合金气保焊丝。

1. 2. 焊接步骤

1. 焊接之前的准备工作，工作人员需要打磨焊接位置的两张钢板接头位置，保证端面的平整，同时积极去除油污、锈蚀、水分等影响焊接的物质。（2）组对，将钢板夹放在间隔2mm的轨道上；（3）引弧焊接位置在焊丝接触钢板之前使用爆丝短路引弧；（4）焊接后等待温度下降之后拆卸即可^[1]。

上述步骤是焊接操作中的常规作业形式，在实际研究中发现薄钢板在焊接小车自动焊接的时候存在几个缺陷：其一，焊缝存在气孔缺陷；其二，焊缝没有焊透；其三，焊接变形比较大。针对实际需，改进焊接工艺与设备，首先改进焊接夹具，使用焊缝全位置夹持的形式，拆卸比较方便，而且尽可能靠近焊缝位置。其次使用大电流来焊接I形坡口的窄间，人们意识到只有使用大电流焊接才可以焊接透彻，保证熔化金属的流动性与成型。其三，在夹具焊接缝下面增加铜板来作为焊垫，利用焊缝背面的作用。在焊接中对铜板有厚度要求，改变焊缝的热量输入情况。其四，焊丝的伸出长度应为1.5mm左右，距离工件表面10mm。

1. 3. 焊接参数

在实验中发现焊接电流可以适当加大，保护气体温度应在20℃左右。

表1 焊接参数

3. 薄板焊接中使用二氧化碳保护焊的注意事项

二氧化碳气体保护焊也可以运用在农机零部件焊接中，比如收割机、部分联合收割机均可以实现。收割机焊接结构部件形状复杂，对尺寸公差、行位公差等各方面都有非常严格要求，由于二氧化碳气体保护焊具备高效、节能、优质等特征被运用在收割机的焊接中，收割机有150多种焊接结构件，大部分使用薄钢板，结构复杂，焊接形状和位置各异，二氧化碳气体保护焊焊接可以满足收割机零部件焊接需要。除此以外农机部件中使用该技术的范围也比较广。在焊接作业中，需要注意事项如下：

1. 1. 岗前培训

作为一项比较先进的焊接技术，在焊接的时候对焊接人员的要求比较高，因此焊接人员需要具备专业理论知识、掌握具体焊接步骤和方法来可以完成。因此薄板焊接之前，首先对焊接人员进行岗前培训工作，当焊接人员全面了解详细焊接方式、具体方法，掌握焊接设备性能、理解理论基础知识的要求之后，才可以开始二氧化碳气体保护焊接操作工艺^[2]。如此不仅仅可以提高焊接人员的技能和水平，提升专业熟练度，而且在焊接中也要保证尽可能降低安全隐患，避免出现意外事故。

1. 2. 注意要点

使用二氧化碳气体保护焊进行薄板焊接的时候应选择短路过渡的熔滴过渡方式，因为这种技术在使用过程中的电流与电压都比较小，这样过渡的频率和速度都会提高。实际使用过程中熔滴过渡的颗粒比较小，在正常情况下保持300L/s，可以保证焊缝美观性能良好，飞溅性能也会降低。二氧化碳气体保护焊之前要调试、检测设备的性能，以及保证焊接钢板的平整，不能出现杂物的情况。焊接之前需要对钢板进行处理降低二氧化碳中含有的水分，避免形成焊缝金属中的氮气孔，进而提高焊接的质量^[3]。二氧化碳气体是氧化性气体，在高温作用下会产生氧气、一氧化碳，根据相关实践证明二氧化碳保护焊中的气体大部分会被分解，分解而形成的原子态氧化性比较强，因此别的元素也会被氧化从而降低性能。因此在焊接的时候需要使用脱氧剂，比如锰硅铝等，在焊接操作过程中如果一种脱氧剂不能取得理想效果，那么可以同时使用两种脱氧物质。在焊接中会产生焊接烟尘，这是因为金属和非金属物质在过热条件下氧化和冷凝而形成的，因此 电焊烟尘中的化学成分由焊接材料与被焊接材料被蒸发的可能性，不同成分的材料会形成不同成分的烟尘，在焊接中需要控制要焊接烟尘。

结语：

综上，随着社会经济的快速发展工业等不同领域对焊接方面的要求也不断提升，使用二氧化碳保护焊的时候需做好提前培训等工作，全面掌握焊接参数与方式，重视细节处理如此才可以提高焊接的质量。

参考文献：

[1]逯世杰， 郑颖， 王虎，等. SUS304不锈钢薄板激光焊与惰性气体保护焊的焊接变形和残余应力的比较[J]. 激光杂质， 2019.40.266(11):148-153.

[2]陈涛， 薛松柏， 孙子建. CO_2气体保护焊短路过渡控制技术的研究现状与展望[J]. 材料导报， 2019.33(09):7-18.

[3]林鹏敏. 二氧化碳气体保护焊在钢结构施工中的应用探讨[J]. 山东工业技术， 2019, 000(007):24.