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论CO2气体保护电弧焊的应用

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/3/21 16:27:27   

 关键词:  电弧焊 co2


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co2气体电孤焊是在50年代初出现的一种熔化焊方法,现已被迅速的推广使用,已经成为一种重要的熔化焊方法,在我国,从1964年开始批量生产co2焊机,自推广应用以来,在机车车辆制造、汽车制造、船舶制造及采煤机械制造等方面应用的十分普遍。
在采用co2气保焊的初期,co2气体保护焊之所以得不到广泛的应用和推广,主要有以下几个方面的原因:a.由于co2气体的氧化性问题,难以保证焊接质量.b.在我单位生产实践过程中,在对整台油箱焊缝施焊时容易产生气孔,易造成变压器油箱焊缝的渗漏油。c.由于当时经验不多,在用co2气体保护焊施焊时,飞溅较大,焊缝表面粗糙,造成焊缝成形不好,影响焊缝质量。
发现问题后,我与同事们经过反复实验,不断的进行观察分析,我摸索出了以下几点经验:
一、在焊接黑色金属时,采用含有一定量脱氧剂的焊丝或采用带有脱氧剂成份的药芯焊丝,使脱氧剂在焊接过程中参与冶金反应进行脱氧,就可以消除co2气体氧化作用的影响。加之co2气体还能够分隔空气中氮对熔化金属的作用,更能促使焊缝金属获得良好的冶金质量。因此,co2目前除不适于焊接容易氧化的有色金属及其合金外,可以焊接碳钢和合金结构钢构件,甚至用来焊接不锈钢也取得了较好的效果。
二、气孔的产生主要是氢气孔的产生,氢气孔产生的原因主要是高温时有杂质和有害气体熔入熔池,在熔池凝固时来不及溢出而产生氢气孔,氢气孔的来源是多方面的,一是co2气体中含有水份。二是工件表面上的油、水、漆、绣等杂质。三是焊丝与焊道的角度不合理等。为克服氢气孔,我首先将co2气瓶倒立一段时间后打开阀门先将co2气体中的水份去除,在焊接前我尽可能的将工件上的油污、漆、水、铁锈等杂质清理干净,焊接时选用合理的焊接规范和焊接角度。如焊枪喷嘴与工件保持10mm左右,焊枪与焊件垂直方向形成10°—20°角,当焊接收尾时打开焊枪上的微动开关,焊枪不要立即离开焊缝,使之在熔池凝固前仍有保护气体流出等。通过采取对氢气防护措施后,使气孔大大的减少,从而减轻了渗漏油的现象。
三、改变co2气体保护焊焊缝成形,我主要是通过选择合适的电流、电压、电孤和焊丝外伸长度等工艺参数。通过调整焊接规范得出来的经验是:焊接电流在300a,电孤电压在30v时,看不到焊丝表端有熔滴存在,在送丝稳定时,焊接过程相对稳定,熔滴过渡频率高,声音清脆飞溅少,焊缝成形中间稍凸。为了降低焊缝余高,使焊缝两侧与母材更好的熔合,我把电压提高1伏,这时可见焊丝末端有比焊丝稍大的熔滴,熔滴过度的频率有一些降低,调整焊枪角度,焊接厚板时将焊丝作适当横向摆动,用减少作度和增加熔宽等手段来获取外形美观的焊道。
co2气体电孤焊到后期之所以得到广泛的应用和推广,主要也是由它自身所具有的特点决定,其主要特点有以下几个方面:
(1)co2气体保护焊是一种高效节能的焊接方法。例如:水平对接焊10mm厚的低碳钢板时,co2气体保护焊的耗电量比手工电弧焊低2/3左右,就是与埋弧自动焊相比也略低些。同时考虑到高生产率和材料价格低廉等特点,co2气体保护焊的经济性是很高的。
(2)用粗丝(焊丝直径>ф1.6mm)焊接时可以使用较大的电流,实现射滴过渡,电流密度可高达100-300a/mm2,所以焊丝的熔化系数大,可达15-26ɡ/(ah).ojf焊件的熔深也很大,可以不开或开小坡口。另外,该法基本上没有熔渣,焊后不需要清渣,节省了许多工时,因此可以较大地提高焊接生产率。
用细丝(焊丝直径≤1.6mm)焊接时可以使用较小的电流,实现短路过渡方式。这时电弧对焊件是间断加热,电弧稳定,热量集中,焊接线能量小,适合于焊接薄板。同时变形也很小,甚至不需要校正工序,还可以用于全位置焊接,适用性很高。
(3)co2气体保护焊是一种低氢型焊接方法,抗锈能力较强,焊缝的含氢量极低,所以焊接低合金钢时,不易产生冷裂纹,同时也不易产生氢气孔。
(4)co2气体保护焊所使用的气体和焊丝价格便宜,来源广泛。焊接设备在国内已定型生产,为该法的推广应用创造了十分有利的条件。
(5)co2气体保护焊是一种明弧焊接法,这样,就便于监视和控制电弧和熔池,有利于实现焊接过程的机械化和自动化。用半自动焊来焊接曲线焊缝和空间位置焊缝十分便利。
此外co2气体保护电弧焊的冶金特性也十分显著:
1.在co2气保焊中,co2是保护气。它在高温时要分解,具有强烈的氧化作用,会使合金元素烧损,同时,氧化性也是co2气保焊产生气孔和飞溅的一个重要原因。co2气体在电弧的高温作用下进行如下分解:
co2co﹢o2
在高温的焊接电弧荡区域里,因co2分解,上述的三种气体(co2、co和o2)往往同时存在。随着温度的增高,co2气体的分解也就越激烈。
在这三种气体当中,co气体在焊接条件下,不溶解于金属,也不与金属发生作用。但是,co2和o2却能与铁和其他合金元素发生化学反应而使金属烧损。焊接时,尽管作用的时间很短,但液体金属与气体相互作用也发生强烈的化学反应。这是因为焊接区域处于高温,且气体与金属有较大的比接触表面积(单位体积的金属与气体所具有的接触表面积),尤其是焊丝端头的熔滴的比接触表面积更大,增加了合金元素的氧化烧损。
从上述可见,co2及其在高温下分解出的o2都具有很强的氧化性。随着温度提高,氧化性增强。当温度为3000k时,co2分解出近20的o2,这时的氧化性已超过了空气。由于氧化作用生成的氧化铁能大量熔于熔池金属中,会使得焊缝金属产生气孔及夹渣等缺陷。其次,锰、硅等元素氧化生成的sio2与mno虽然可以形成熔渣浮到熔池表面,但却减少了焊缝中这些合金元素的含量,使焊缝金属的力学性能下降。因而在co2气保焊时,为了防止大量生成feo和合金元素的烧损,避免焊缝金属产生气孔和降低力学性能,通常要在焊丝中加入足够数量的脱氧元素。由于脱氧元素与氧的亲合力比铁强,在焊接过程中可阻止铁被大量的氧化,从而可以消除或削弱上述有害影响。
当然co2气体保护焊同其它的焊接方法相比也有一定的局限性,例如:co2气体保护焊和手工电弧焊及埋弧焊相比,也存在一些不足之处:一是焊接过程中金属飞溅较多,焊缝外形较为粗糙,特别是当焊接参数规范匹配不当时,飞溅就更严重;二是不能焊接易氧化的金属材料,且不适于在有风的地方施焊;三是焊接过程弧光较强,尤其是采用大电流焊接时,电弧的辐射较强,故要特别要重视对操作人员的劳动保护;四是设备比较复杂,需有专业队伍负责维修。
co2气体保护焊通常是按采用的焊丝直径来分类。当焊丝直径小于或等于1.6mm时,称为细丝焊,主要用短路过渡形成焊接薄板材料。常用这种焊接方法焊接厚度小于3mm的低碳钢和低合金结构钢。当焊丝直径>1.6mm时,称为粗丝co2焊,一般采用大的焊接电流和高的电弧电压来焊接中厚板,熔滴以颗粒形式过渡。
按操作方法,co2焊可分为自动焊及半自动焊两种。对于较长的直线焊缝和规则的曲线焊缝,可采用自动焊。而对于不规则的或较短的焊缝,则采用半自动焊,也是现在生产中用得最多的形式。
通过这些年的实践使我认识到,保障co2气体保护焊质量的关健是:co2气体的纯度是否能够达到焊接用气的要求,选择的焊接规范是否合理,焊前的准备措施是否到位,焊丝的质量是否达到标准等。这些对于co2气体保护焊的焊接质量起着至关重要的作用。
综上所述,可见co2气体保护电弧焊应用前景十分广阔。未来的发展没有任何一种焊接方法能像co2焊那样在工业界得到如此迅速的发展。

来源:电气商情网
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