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C02气体保护焊教学大纲
二氧化碳气体保护焊发展动态
氧化碳气体保护焊是50年代发展起米的一种新的焊接技术。半个世纪来,它已发展成
为一种重要的熔焊方法。广泛应用于汽车工业,工程机械制造业,造船业,机车制造业,电
梯制造业,锅炉压力容器制造业,各种金属结构和金属加工机械的生产。
MTG气体保护焊焊接质量好,成本低,操作简使,取代大部分于工电弧焊和埋弧焊,已成定
局。二氧化碳气体保护焊装在机器手或机器人上很容易实现数控焊接,将成为二十一世纪初
的主要焊接方法。
目前二氧化碳气体保护焊,使用的保护气体,分CO2和CO2+Ar两种。使用的焊丝主要是锰硅
合金焊丝,超低碳合金焊丝及药芯焊丝。焊丝主要规格有:
0.50.80.91.01.21.62.02.53.04.0等。
二、二氧化碳气体保护焊特点
1.焊接成本低一一其成本只有埋弧焊和手工电弧焊的40~50%。
2.生产效率高一其生产率是手工电弧焊的14倍。
3.操作简便一明弧,对工件厚度不限,可进行全位置焊接而且可以向下焊接
4.焊缝抗裂性能高焊缝低氧且含氮量也较少。
5.焊后变形较小一角变形为千分之五,不平度只有千分之:。
6.焊接飞溅小一当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝,或在C0O2中加入Ar,都可以降低焊接
飞溅。
二氧化碳气体保护焊焊接材料
(一)CO2气体
1.CO)气体的性质
纯CO2气体是无色,略带有酸味的气体。密度为本1.97kg/m,比空气重。在常温下把CO2气
体加压至ぶ7Mpa时变为液体。常温下液念CO比较轻。在O℃,0.IMpa时,kg的液CO2可产
生509儿L的C0气体
瓶装CO2气体
采用4L标准钢瓶,可灌入25kg液态的C02,约占钢瓶的80%,基余20%的空间充满了C02
体。在0C时保饱各气压为3.63Mpa:20℃时保饱各气压为5.72Mpa:30℃时保饱各气压为
7.48Mpa,因此,CO2气瓶要防止烈口暴晒或靠近热源,以免发生爆炸。
3.C02气体纯度对焊接质量的影响
CO2气体纯度对焊缝金属的致密性和塑性有很人影响。CO2气体中的主要杂质是I10和N2,其
中HB20的危害较人,易产生H气孔,甚至产生冷裂缝。焊接用C02气体纯度不应低于99.8%(体
积法),其含水量小于0.005%(重量法)。
4.泥合气体
般混合气体是在Ar气(无色、无味、密度为1.78kg/m)中加入20%左右的CO2气体制成,
主要用来焊接重要的低合金钢强度钢。
(二)焊丝
1.实心焊丝
为了防止气孔,减少飞溅和保证焊缝具有一定的力学性能,要求焊丝中含有足够的合金元
素,一般采用限制含碳量(0.1%以下),硅锰联合脱氧。焊丝直径常用的有:
0.8mm0.9mmp1.Om1,2m小1.6m,焊丝直径允许偏差+0.01,-0.04。以下
介绍儿种常用的焊丝。
①用于焊接低碳低合金钢的焊丝有:HO8 Vnsia,HO8MnSi,H0 Mnsy'1si MOA
②用于焊接低合金钢强度钢的焊丝有:IO8Mn2SiA, IIOMNSI Mo,II0Mn
③用于焊接贝氏体钢的焊丝有:I08Cr3Mhn2MoA
①用于焊接抗微气孔焊缝低长溅的焊丝有:HCrl8Ni9,HCrI8Ni9, HCRI8Ni9Ti。
用于焊接不锈钢薄板的焊丝有:IOCr18Ni9,ICr18Ni9,IICr18Ni9Ti,I1Cr18Ni9b。
2.药心焊丝
药芯焊丝用薄钢带卷成圆形管,其中填入一家成分的药粉,以拉制而成的焊丝。采用药芯
焊丝焊接,形成气渣联合保护,焊缝成形好,焊接长溅小。常用的药心焊丝有:YJ502,YJ507,
YJ507CuCr,YJ607,Y、J707。
四、二氧化碳气体保护焊的保护效果
(一)二氧化碳气体保护焊的保护效果
CO2气体保焊足利用CO2气体作为保护气体的一种电弧焊。COの气体本身是一种活性气体,它
的保护作用主要是使焊接区与空气隔离,防止空气中的氮气对熔池金属的有害作用,因为
旦焊缝金属被氮化和氧化,设法脱氧是很符易实现的,而要脱氮就很困难。CO2气保焊在CO2保
护下能很好地排除氮气。在电弧的高温作用下(500KX以上:),CO2气体全部分解成CO+0,可
使保护气体増加一倍。同时由于分解吸热的作用,使电弧因受到冷却的作用而产生收缩,弧
柱面积缩小,所以保护效果非常好
(二)二氧化碳气体保护焊的治金特点
CO2气保焊时,合金元素的烧损,焊缝中的气孔和焊接时的く溅,这三方面是CO2气保焊的
主要问题,而这些问题都与电弧气氛的氧化性有关。因为只有当电弧温度在5000K以上:时,
CO2气体オ能完全分解,但在一般的C0の气保焊电弧气氛中,往往只有4060%左右的C02气体完
全分解,所以在电弧气氛中同时存在C02、C0和0气氛对熔池金属有严重的氧化作用。
1.合金元素的氧化问题
(1)合金元素的氧化
CO2气体和0对金属的氧化作用,主要有以下几种形式
Fe+ CO, =Fe0+CO
Si+2C0=Si0, +2C0
Mn+ CO, =ino+CO
Si+20=Si02
Mn+O=Mno
这些氧化反应既发生在熔滴中,也发生于深池中。氧化反应的程度取決于合金元素的浓度
和对氧的杀和力的大小,由于铁的浓度最人,固铁的氧化最强烈,Si、Mn、C的浓度虽然较
低但与氧的亲和力比铁大,所以大部分数量被氧化。
上:氧化反应的产物Si02TMn0结合成为熔点较低的硅酸盐熔渣,浮于熔池上:面,使熔池金
属受到良好的保护。反应生成的C0气体,从熔池中逸到气相中,不会引起焊缝气孔,只是使
焊缝中的Si、Mn元素烧损。在CO气保焊中,与氧亲和力较弱的元素Ni、Cr、Mo其过渡系数最
高,烧损最少。与氧亲和力较人的元素Si和Mn,其过渡系数较低,因为它们当中有相当数量
用于脱氧。而与氧的杀和力最人的元素AI、Ti1、Nb的过渡系数更低,烧损比Si、Mh还要多。
反应生成的Fe将继续与C作用产生C0气体,如果此时气体不能析出熔池,则在焊缝中生成CO
气孔。反应生成的C0气体在电弧高温下急剧膨胀,使熔藺爆破而引起金属く长溅,因此必须采
取措施,尽量减少铁的氧化。
(2)脱氧措施
由上述合金元素的氧化情况可知,Si、Mn元素的氧化结果能生成硅酸盐熔渣,因此在CO2气
保焊中的脱氧措施主要是在焊丝或药心的药中加Si、Mn作为脱氧剂。有时加入一些A1、Ti
但是A1加入太多会降低金属的抗热裂纹能力,而Ti极易氧化,不能单独作为脱氧剂。利用Si、
Mn联合脱氧时,对Si、Mn的含量有一家的比例要求。Si过高也会降低抗热裂纹能力,Mn过高
会使焊缝金属的抗冲击值下降,一般控制焊丝含Si量为1%左右,含Mn量为12%左右。
气孔问题
(1)CO气孔
CO2气保焊时,由于熔池受到C02气流的冷却,使熔池金属凝固较快,若治金反应生成的C0
气体是发生在熔池快凝固的时候,则很容易生成C0)气孔,但是只要焊丝选择合理,产生C0气
孔的可能性很小。