关于CO2气体保护焊在现场安装中的应用

关于CO2气体保护焊在现场安装中的应用

刘全忠 ,赵侠 ,张泽宇

中车大同电力机车有限公司 车体车间    山西大同  037000

摘要：CO2气体保护焊（GMAW）是一种利用电弧的高温使工件熔化，同时液态金属在焊缝中自然凝固的焊接方法，又称自动焊、埋弧自动焊、等离子弧焊、气保焊。该方法的特点是焊接过程中不需要焊条引弧，全位置焊接，速度快，生产效率高，劳动强度低，生产率是手工电弧焊的3倍以上。主要应用于碳钢、不锈钢、铜、铝等材料的薄板对接和角接接头。

关键词：CO2气体保护焊；推广；应用

CO2气体保护焊其优点是：（1）由于没有电弧及熔化金属的流动，所以熔深大；（2）由于焊缝中没有熔渣和氧化物等有害杂质，所以焊件表面干净；（3）焊接过程中电弧燃烧稳定，飞溅小；（4）焊缝无裂纹、气孔、夹渣等缺陷；（5）焊接时采用小电流、短电弧，能提高生产率；（6）CO2气体保护焊设备结构简单，操作维护方便。因此，CO2气体保护焊在国内被广泛应用于汽车、船舶、铁道、建筑、机械制造等行业。该方法的缺点是焊接参数较多，焊接参数的选择比较困难。CO2气体保护焊工艺参数主要有：电流强度P；电弧电压U；焊接速度v；熔滴过渡频率f。它主要应用于各种碳钢及不锈钢的板材对接和角接接头的焊接，且大多采用埋弧焊工艺。CO2气体保护焊焊缝成形美观，焊缝熔深大，余高小，生产率高，且节能环保。

1.焊接材料及焊丝

（1）焊丝种类。CO2气体保护焊主要用的是药芯焊丝，也可采用钨极氩弧焊专用焊丝。对于普通碳钢，可采用钨极氩弧焊专用焊丝。如果所焊的材料具有较高的熔敷效率，则可采用钨极氩弧焊专用焊丝。（2）焊接材料。CO2气体保护焊焊丝成分应根据母材材质和焊接工艺参数进行选择，一般碳钢选择WC6~WC8,不锈钢选用S30435~S30446或S6121。如采用钨极氩弧焊工艺，则选用成分为WC6~WC8的焊丝。在CO2气体保护焊工艺中，常采用堆焊工艺，其目的是为了提高焊缝质量和焊接生产率，提高焊缝的力学性能及耐腐蚀性能。在堆焊时应根据母材的材质、厚度及焊接工艺参数来确定堆焊层厚度，一般选择最小堆焊层厚度。同时根据工件的外形尺寸及位置要求，确定填充、盖面焊丝直径公差。

2.焊接工艺参数

焊接电流是影响焊接质量的主要因素，通常用焊接电流来表示。影响焊接质量的主要因素有：（1）电弧电压是指焊炬与工件之间的电弧长度。在焊接时，由于电弧的长短影响熔深和飞溅，所以也是重要的工艺参数。（2）焊接速度越大，飞溅越小，焊缝质量越高。一般情况下，当焊接速度超过40m/min时，飞溅已不是主要问题。（3）熔滴过渡频率越高，焊缝成形越好，但容易产生气孔。所以CO2气体保护焊有一定的焊接规范范围。一般情况下，熔滴过渡频率应小于50次/min。（4）焊丝伸出长度过大时会产生弧坑，也会增加飞溅。一般情况下，焊丝伸出长度不超过6mm。

2.1焊接电流

通常情况下，CO2气体保护焊焊接电流不应低于80A。但对于厚度较大的焊件，焊接电流不宜过小，否则易引起熔透不良、熔合不良等问题。在相同的工艺条件下，焊接电流越大，熔深越小。如果焊缝过宽、过深或过短，则熔深将会增加；如果焊缝收缩过小或收缩过大，则将会引起缩孔、夹渣和裂纹等缺陷。

2.2电弧电压

电弧电压是指焊炬与工件之间的电弧长度，单位为V，主要影响焊缝的熔深、熔宽和成形。当焊接电流较大时，电弧电压变小，焊缝熔深较大；当焊接电流减小到一定程度时，电弧电压又变小，焊接熔深减小。在焊接过程中，由于电弧的变化，必然会引起熔滴和熔池的变化。焊接过程中熔池表面的张力会随着电弧电压的减小而减小，使熔池表面张力减小。焊缝成形能力相应增加；如果焊接过程中出现飞溅，则会影响熔池与母材之间的过渡。因此，在焊接过程中必须合理选择电弧电压，使之达到最佳的焊缝成形性能。为了减少飞溅，在进行CO2气体保护焊时，一般采取低电压（即焊接电流为正常值的1/2~1/3）或小电流（即焊接电流为正常值的1/4~1/3）。

3.质量控制

（1）CO2气体保护焊的质量控制：CO2气体保护焊是一种熔化极气体保护焊，其焊接质量取决于熔池、焊缝、填充金属和散热情况。为了保证焊缝的质量，应严格控制焊接电流和电弧电压，并控制熔池温度不低于1500℃。在焊接时，首先要观察焊丝或焊枪与工件的角度，保证电弧始终保持垂直于工件表面，防止电极旋转或偏斜；其次要根据具体情况选择合适的焊接电流、电弧电压、焊接速度等焊接参数；最后要控制好焊丝伸出长度，防止出现熔池飞溅和未焊透。根据焊前准备的情况，确定好送丝速度、焊接电流、电弧电压等工艺参数后，就可以进行CO2气体保护焊的施焊了。施焊时，应注意以下几点：（1）焊缝成形良好。焊缝表面光滑平整、无咬边、凹陷等缺陷。熔池大小适中，无气孔、夹渣等缺陷。焊缝外观成形美观，无夹渣和气孔等缺陷。（3）焊接过程中应保持连续送丝，在熔池边缘熔合良好时可适当减少送丝速度，使熔池停留时间延长一些；同时应注意控制焊丝伸出长度。（4）对于坡口两侧20mm范围内的薄板对接和角接接头的焊接，要特别注意控制送丝速度和电弧电压等参数；同时应注意避免坡口边缘出现死区。（5）CO2气体保护焊在焊接过程中容易出现飞溅过大的现象，可以适当地降低焊接速度来改善飞溅状况。为了防止飞溅过大而引起焊缝气孔、夹渣等缺陷，在施焊时可采取以下措施：（6）CO2气体保护焊在焊接过程中产生的有害气体主要是CO和CO2两种。CO主要来自焊丝及周围空气中的氧气或其它可燃气体；CO2则是在高温下由金属与焊丝之间的化学反应生成的，它能溶解部分金属和合金元素，对钢的组织和性能影响很大。因此必须采取措施尽量避免CO及CO2气体的产生。焊丝应采用与母材相同材料、相同直径及形状尺寸的焊丝；焊接所用工具及设备要严格进行检查和维护。（7）由于CO2气体保护焊焊接过程中产生的热量比较少，所以一般不需进行预热处理；但在焊接薄板时应适当预热以改善焊接过程中的冷却状态。

结束语：

综上所述，CO2气体保护焊具有电弧稳定、飞溅小、熔深大、余高小，对母材的适应性强，操作方便等优点，特别适合薄板焊接，适用于各种规格的碳钢和不锈钢的焊接，如汽车、船舶、铁道、建筑、机械制造等行业。近几年来，随着CO2气体保护焊的不断发展和应用，其应用范围日益广泛。由于CO2气体保护焊具有熔点高、焊接热输入量小、焊接变形小等优点，因此，可以广泛地用于汽车工业和船舶工业。

参考文献：
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[3]祝国胜.CO_2气体保护焊在电站安装中的推广应用价值分析[J].焊接技术,2006(01):57-59.