2012-02-20 14:09
CO2氣體保護(hù)焊以其速度快、操作方便、焊接質(zhì)量高、適用范圍廣和成本低廉等諸多優(yōu)勢，逐漸取代了傳統(tǒng)的手工焊條電弧焊。在焊接生產(chǎn)中，焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率有很大的影響，正確選擇焊接工藝參數(shù)是獲得質(zhì)量優(yōu)良的焊接接頭和提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵。本文主要對CO2氣體保護(hù)焊中各種相關(guān)的工藝參數(shù)對CO2氣體保護(hù)焊的影響及其焊接工藝的參數(shù)選擇進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，焊接設(shè)備也在不斷的更新?lián)Q代。CO2氣體保護(hù)焊的出現(xiàn)和發(fā)展對于傳統(tǒng)的手工焊條電弧焊就是一次技術(shù)性的革命。它以其速度快、操作方便、焊接質(zhì)量高、適用范圍廣和低成本等諸多優(yōu)勢，逐漸取代了傳統(tǒng)的手工焊條電弧焊。在實際生產(chǎn)中，廣泛用于機(jī)車車輛、汽車、摩托車、船舶、煤礦機(jī)械及鍋爐制造行業(yè)，主要用于焊接低碳鋼、低合金鋼、耐磨零件的堆焊、鑄鋼件的補焊等方面。為了充分發(fā)揮CO2氣體保護(hù)焊的效能，在焊接時必須正確選擇焊接工藝參數(shù)。
焊接工藝參數(shù)就是焊接時，為保證焊接質(zhì)量而選定的各項參數(shù)的總稱。CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝參數(shù)主要包括焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、氣體流量、焊絲伸出長度、焊槍傾角和電源極性等。在這里，我根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，把CO2氣體保護(hù)焊各焊接工藝參數(shù)對其焊接的影響及其選擇的膚淺認(rèn)識整理出來，供大家參考、探討：
1、 CO2氣體保護(hù)焊各工藝參數(shù)對其焊接的影響
焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率有很大的影響。為了獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，必須先搞清楚各焊接工藝參數(shù)對焊接的影響。
1.1焊絲直徑
焊絲直徑對焊接過程的電弧穩(wěn)定、金屬飛濺以及熔滴過渡等方面有顯著影響。隨著焊絲直徑的加粗（或減細(xì)）則熔滴下落速度相應(yīng)減小（或增大）；隨著焊絲直徑的加粗（或減細(xì)），則相應(yīng)減慢（或加快）送絲速度，才能保證焊接過程的電弧穩(wěn)定。隨著焊絲直徑加粗,焊接電流、焊接電壓、飛濺顆粒等都相應(yīng)增大，焊接電弧越不穩(wěn)定，焊縫成形也相對較差。
1.2焊接電流
焊接電流除對焊接過程的電弧穩(wěn)定、金屬飛濺以及熔滴過渡等方面有影響外，還對焊縫寬度、熔深、加強高有顯著影響。通常隨著焊接電流的增加，電弧電壓會相應(yīng)增加一些。因此隨著電流的增加，焊縫熔寬和余高會隨之增大一些，而熔深增大最明顯。但是當(dāng)焊接電流太大時，金屬飛濺會相應(yīng)增加，并容易產(chǎn)生燒穿及氣孔等缺陷。反之，若焊接電流太小時，電弧不能連續(xù)燃燒，容易產(chǎn)生未焊透及焊縫表面成形不良等缺陷。
焊接電流與送絲成正比，也就是說送絲速度越快則焊接電流也越大。CO2氣體保護(hù)焊接電流的大小是由送絲速度來調(diào)節(jié)的。
焊接電流對焊絲的熔化影響也大。焊接電流與熔化速度關(guān)系，如圖1所示。圖中表明隨著焊接電流的增大，焊絲熔化速度也增大。其中細(xì)焊絲的熔化速度增大更快些，這是因為細(xì)絲產(chǎn)生的電阻熱較大。
圖1 焊接電流與熔化速度關(guān)系
圖2 電弧電壓與焊縫成形的關(guān)系
B—熔寬 H—余高 R—熔深
1.3電弧電壓
電弧電壓是影響熔滴過渡、金屬飛濺、電弧燃燒時間以及焊縫寬度的主要因素。在一般情況下，電弧電壓越高，電弧籠罩也越大。于是熔寬增加，而熔深、余高卻減小，焊接趾部易出現(xiàn)咬邊；電弧電壓過低，則電弧太短，焊絲容易伸入熔池，使電弧不穩(wěn)定，焊縫易造成熔合不良（焊道易成為凸形）。電弧電壓與焊縫成形的關(guān)系，如圖2所示。
電弧電壓也反映了弧長的大小。電弧電壓越高，弧長也越長，則焊槍噴嘴到焊件的距離也越大，氣體保護(hù)效果會越差，這樣就易產(chǎn)生氣孔。電弧電壓與氣孔的關(guān)系，如圖3所示。
1.4焊接速度
焊接速度對焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量都有重要影響。在保持焊接電流和電弧電壓一定的情況下，焊接速度加快則焊縫的熔深、熔寬和余高都會減小，焊道會成為凸形。焊接速度對焊縫成形的影響，如圖4所示。焊接速度再加快，在焊接趾部易出現(xiàn)咬邊。進(jìn)一步提高焊接速度時出現(xiàn)駝峰焊道。相反焊速過低，熔池中液態(tài)金屬將流到電弧前面，電弧在液態(tài)金屬上面燃燒，從而使焊縫熔合不良，形成未焊透。
通常半自動焊時，當(dāng)焊速低于15cm/min時，焊槍移動不易均勻。而在焊速達(dá)60cm/min～70cm/min時，焊槍難以對準(zhǔn)焊接線，所以通常焊接速度多為30-50cm/min。
圖3 電弧電壓與氣孔的關(guān)系
圖4 焊接速度對焊縫成形的影響
B—熔寬 H—余高 R—熔深
1.5焊絲伸出長度
焊絲伸出長度是指焊接時導(dǎo)電嘴與焊件間的距離。焊絲伸出長度對焊接過程的穩(wěn)定性影響比較大。當(dāng)焊絲伸出長度增加時，焊絲的熔化速度加快，可以使生產(chǎn)率提高。焊絲伸出長度過大時，由于電阻熱的作用，使焊絲的熔化速度相應(yīng)加快，將引起電弧不穩(wěn)，飛濺增加，焊縫外觀不良和產(chǎn)生氣孔；反之，焊絲伸出長度太短時，則焊接電流增大，并縮短了噴嘴與焊件間的距離，這樣使噴嘴極易過熱，容易堵塞噴嘴，從而影響氣體流通。
焊絲伸出長度的大小還影響母材的熱輸入。焊絲伸出長度與焊接電流、熔深的關(guān)系，如圖5所示。恒電壓電源和等速送絲系統(tǒng)，當(dāng)改變焊絲伸出長度時，焊接電流與熔深均發(fā)生變化。當(dāng)伸出長度增大時，焊絲熔化的速度加快。而焊縫熔深及焊接電流減少，根據(jù)這一特點，在半自動焊接時焊工可以通過調(diào)節(jié)焊槍高度來調(diào)節(jié)輸入。
焊絲伸出長度/mm
圖5 焊絲伸出長度與焊接電流、熔深的關(guān)系
1.6氣體流量
CO2氣體保護(hù)焊利用CO2氣體的屏蔽作用實現(xiàn)保護(hù)的，氣體流量、焊絲伸出長度及風(fēng)的大小都是影響保護(hù)的主要因素。氣體流量的大小與電流有關(guān)，在大電流時氣體的流量則要大，為20-25L/min。在工作環(huán)境有風(fēng)時，應(yīng)適當(dāng)增大噴嘴直徑，以便在大流量時仍可獲得穩(wěn)定的電弧。CO2氣體流量和風(fēng)速上限的關(guān)系，見表1。通常實芯焊絲CO2焊時，為得到可靠的保護(hù)效果，風(fēng)速上限為4m/s，如果風(fēng)速超過這一上限值，則應(yīng)采取必要的防風(fēng)措施。
表1——CO2氣體流量和風(fēng)速上限的關(guān)系
噴嘴直徑/mm
16
16
16
22
22
22
CO2流量L/min
25
30
36
25
30
35
風(fēng)速上限m/s
2.1
2.5
3.0
1.1
1.4
1.7
1.7焊槍傾角
無論是自動焊還是半自動焊，當(dāng)噴嘴與工件垂直時，飛濺都很大，電弧不穩(wěn)。其主要原因是運條時產(chǎn)生空氣阻力，使保護(hù)氣流后偏吹。
1.8電源極性
CO2氣體保護(hù)焊時，電源極性對焊縫熔深、電弧穩(wěn)定都有重要影響。為保證電弧的穩(wěn)定燃燒，一般采用直流反接。采用正接時，焊絲熔化速度加快、焊縫熔深淺、余高增加，電弧燃燒沒有反接穩(wěn)定。
2、 CO2氣體保護(hù)焊接工藝參數(shù)的選擇
CO2氣體保護(hù)焊廣泛用于各種位置、不同坡口形式和各種厚度焊件的焊接。如果不能正確選擇焊接參數(shù)，將引起各種焊接缺陷，增加工時和降低工作效率。
2.1 焊絲直徑
根據(jù)焊件情況，首先應(yīng)選擇合適的焊絲直徑。常用焊絲直徑為φ0.6mm～φ1.2mm,各種直徑的焊絲都有其通用的電流范圍、適合的焊接位置，見表2。從表中可以看到，小于φ1.2mm的焊絲，適合于全位焊。大于φ1.2mm的焊絲主要適用于平焊。
表2——焊絲直徑、焊接電流、焊接位置的關(guān)系
焊絲直徑/mm
焊接電流/A
適合焊件厚度
適合焊接位置
0.6
40～90
1.0～4.0
全位置
0.8
50～120
0.9
60～150
1
70～80
2.0～12.0
1.2
80～350
≥1.6
300～500
≥6
平焊位置
2.2 焊接電流
焊接電流是焊接的主要參數(shù)之一，主要根據(jù)母材厚度，接頭形式以及焊絲直徑等正確選擇。在保證焊透的前提下，盡量選擇小電流，因為當(dāng)電流太大時，易造成熔池翻滾，不僅飛濺大，焊縫成形也非常差。焊絲直徑與焊接電流的關(guān)系，見表2。
2.3電弧電壓
確定焊接電流的范圍后，調(diào)整電弧電壓。使電弧電壓與焊接電流形成良好的匹配。焊接過程中電弧穩(wěn)定，飛濺小，能聽到沙、沙的聲音，能看到焊機(jī)的電流表、電壓表的指針穩(wěn)定，擺動小，焊接電流和電弧電壓也就達(dá)到了最佳匹配。最佳的電弧電壓一般在16V～24V之間，粗滴過渡時，電壓為25V～45V，所以電弧電壓應(yīng)細(xì)心調(diào)試。
2.4 焊接速度
隨著焊接速度增大（或減?。?，則焊縫熔寬，熔深和堆積高度都相應(yīng)減?。ɑ蛟龃螅?。當(dāng)焊接速度過快時，會使氣體保護(hù)的作用受到破壞，易使焊縫產(chǎn)生氣孔。同時焊縫的冷卻速度也會相應(yīng)提高，也降低了焊縫金屬的塑性的韌性，并會使焊縫中間出現(xiàn)一條棱，造成成形不良。當(dāng)焊接速度過慢時，熔池變大，焊縫變寬，易因過熱造成焊縫金屬組織粗大或燒穿。因此焊接速度應(yīng)根據(jù)焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量選擇。 一般自動焊速度為15m/h～30m/h。
2.5 焊絲伸出長度
焊絲伸出長度一般為焊絲直徑的10～20倍。焊絲伸出長度與電流有關(guān)，電流越大，伸出長度越長。焊絲伸出長度與焊接電流的關(guān)系，見表3。焊絲伸出長度太長時，焊絲的電阻熱越大，焊絲熔化速度加快，易造成成段焊絲熔斷，飛濺嚴(yán)重焊接過程不穩(wěn)定；焊絲伸出長度太短時，容易使飛濺物堵住噴嘴，有時飛濺物熔化到熔池中，造成焊縫成形差。一般經(jīng)驗公式是，伸出長度為焊絲直徑的十倍，既Φ1.2mm焊絲選擇伸出長度為12 mm左右。
表3——焊絲伸出長度與焊接電流的關(guān)系
焊接電流/A
焊絲伸出長度/mm
<250
6-15
>250
15-25
2.6氣體流量
氣體流量會直接影響焊接質(zhì)量，一般根據(jù)焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長度及噴嘴直徑來選擇。當(dāng)焊接電流越大，焊接速越快，焊絲伸出長度越長時，氣體流量應(yīng)大些。氣體流量太大或太小時，都會造成成形差，飛濺大，產(chǎn)生氣孔。一般經(jīng)驗公式是，數(shù)量為焊絲直徑的十倍，既Φ1.2mm焊絲選擇12L/min。當(dāng)采用大電流快速焊接，或室外焊接及仰焊時，應(yīng)適當(dāng)提高氣體流量。CO2氣體純度不低于99.5%。
2.7焊槍傾角
無論是自動焊還是半自動焊，當(dāng)噴嘴與工件垂直時，飛濺都很大，電弧不穩(wěn)。其主要原因是運條時產(chǎn)生空氣阻力，使保護(hù)氣流后偏吹。為了避免這種情況的出現(xiàn)，一般采用左向焊法焊接，可將噴嘴前傾10°~15°，不僅能夠清楚觀察和控制熔池，而且能夠保證焊縫成形良好，焊接過程穩(wěn)定。
2.8電源極性
CO2氣體保護(hù)焊電源極性應(yīng)采用直流反接焊接，因為直流反接時熔深大，飛濺小，電弧穩(wěn)定，焊縫成形好。
CO2氣體保護(hù)焊在實際生產(chǎn)中，選擇焊接工藝參數(shù)時，應(yīng)做到以下幾點：（1）根據(jù)母材先確定焊絲直徑和焊接電流；（2）根據(jù)選擇的焊接電流，在試板上試焊，細(xì)心調(diào)整出相匹配的電弧電壓；（3）根據(jù)試板上焊縫成形情況，細(xì)調(diào)整焊接電流，焊接電壓，氣體流量，達(dá)到最佳的焊接工藝參數(shù)；（4）在工件上正式焊接過程中，應(yīng)注意焊接回路，接觸電阻引起的電壓降低，及時調(diào)整焊接電壓。有了一定的理論基礎(chǔ)，再加上我們勤于思考，相信我們每一名焊接操作者通過，不斷的調(diào)整，最終都能獲得最佳的焊接工藝參數(shù)。正確使用焊接工藝參數(shù)，可以避免各種焊接缺陷，提高操作技能、為保證焊接質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)，同時也增加了工時利用率，提高了生產(chǎn)效率。
1、
焊接方法的分類2、
各種焊接方法的比較3、
最小電壓原理4、
熔滴過渡主要形式及其特點5、
焊接應(yīng)力與焊接變形6、
焊接變形的影響因素及預(yù)防措施7、
焊接電弧力及其影響因素8、
焊接電弧的穩(wěn)定性及其影響因素9、
埋弧焊10、
等離子焊11、
電子束焊接12、
電渣焊工藝13、
氬弧焊14、
鎢極氬弧焊工藝及參數(shù)選擇15、
TIG焊中產(chǎn)生氣孔的因素及其防止措施16、
CO2氣體保護(hù)焊17、
CO2焊的冶金特性與焊接材料18、
CO2氣體保護(hù)焊的工藝參數(shù)選擇
