1、气体保护电弧焊气体保护电弧焊 定义：气体保护电弧焊利用气体作为保护定义：气体保护电弧焊利用气体作为保护介质的电弧焊。介质的电弧焊。原理：在焊接过程中，保护气体在电弧周原理：在焊接过程中，保护气体在电弧周围造成气体保护层，将电弧、熔池与空气围造成气体保护层，将电弧、熔池与空气隔开，防止有害气体的影响，并保证电弧隔开，防止有害气体的影响，并保证电弧稳定燃烧。稳定燃烧。早在早在2020世纪世纪3030年代就有人提出用年代就有人提出用COCO2 2及水蒸及水蒸气作为保护气体，但试验结果发现焊缝金属严重气作为保护气体，但试验结果发现焊缝金属严重氧化，气孔很多，焊接质量得不到保证。因此氩氧化，气孔很多，焊
2、接质量得不到保证。因此氩气、氦气等惰性气体保护焊首先应用于焊接生产气、氦气等惰性气体保护焊首先应用于焊接生产，解决了当时航空工业中有色金属的焊接问题，解决了当时航空工业中有色金属的焊接问题，气体保护焊的优越性也逐步被人们认识和重视。气体保护焊的优越性也逐步被人们认识和重视。但是氩气、氦气为稀有气体，价格较贵，应用上但是氩气、氦气为稀有气体，价格较贵，应用上受到一定的限制。为此，到受到一定的限制。为此，到2020世纪世纪5050年代。人们年代。人们又重新研究又重新研究COCO2 2气体保护焊，并逐步应用焊接生气体保护焊，并逐步应用焊接生产。产。历史历史 钨极惰性气体保护电弧焊始于本世纪钨极惰性气
3、体保护电弧焊始于本世纪3030年代，是最早的气体保护电弧焊方法，年代，是最早的气体保护电弧焊方法，它是为了适应活泼金属它是为了适应活泼金属(铝、锰、钛等铝、锰、钛等)的的要求而产生的。熔点较高的钨棒作为电极要求而产生的。熔点较高的钨棒作为电极，只起发射电子、产生电弧的作用，电极，只起发射电子、产生电弧的作用，电极本身不熔化，焊接时填充金属从一侧送入本身不熔化，焊接时填充金属从一侧送入，电弧热将填充金属与工件熔融在一起，电弧热将填充金属与工件熔融在一起，形成焊缝。保护气体主要是氩气，氦气因形成焊缝。保护气体主要是氩气，氦气因为费用过高而较少使用。为费用过高而较少使用。二、分类：二、分类：气体保护
4、焊，可以按电极的状态、操作方式、气体保护焊，可以按电极的状态、操作方式、保护气体种类、电特性、极性、适用范围等不同加保护气体种类、电特性、极性、适用范围等不同加以分类，常用气体保护焊分类见表以分类，常用气体保护焊分类见表非熔化电极非熔化电极 1)1)非熔化极气体保护焊对电极材料的要求非熔化极气体保护焊对电极材料的要求 耐高温，在焊接过程中本身不熔化耐高温，在焊接过程中本身不熔化。电极要有较高的电子发射能力，要电极要有较高的电子发射能力，要易于引弧及维持电弧的稳定燃烧。易于引弧及维持电弧的稳定燃烧。从这些要求来看，钨是比较理想的电从这些要求来看，钨是比较理想的电极材料。极材料。(2)(2)常用钨
5、极材料的特点常用钨极材料的特点 钨极氩弧焊用的钨极氩弧焊用的非熔化极材料有纯钨极、钍钨极、铈钨极、非熔化极材料有纯钨极、钍钨极、铈钨极、镧钨极、锆钨极、钇钨极等。其中前三种是镧钨极、锆钨极、钇钨极等。其中前三种是最常见的。最常见的。纯钨极纯钨极 是使用历史最长的一种非熔是使用历史最长的一种非熔化电极。但其有一些缺点：一是电子发射能化电极。但其有一些缺点：一是电子发射能力较差，要求电源有较高的空载电压；二是力较差，要求电源有较高的空载电压；二是抗烧损性差，使用寿命较短，需要经常更换抗烧损性差，使用寿命较短，需要经常更换重磨钨极端头。目前主要用于交流电焊接铝重磨钨极端头。目前主要用于交流电焊接铝、
6、镁及其合金时，利用其破碎氧化膜的作用、镁及其合金时，利用其破碎氧化膜的作用好的特点。好的特点。钍钨极钍钨极 在钨中加入一定量的氧化钍在钨中加入一定量的氧化钍(ThO(ThO2 2)后就成为钍钨极。其电子发射能力高后就成为钍钨极。其电子发射能力高，所需电弧电压低，引弧容易而且稳定，所需电弧电压低，引弧容易而且稳定，大大延长钨极的使用寿命。但氧化钍大大延长钨极的使用寿命。但氧化钍(THO(THO2 2)有微量放射性。有微量放射性。铈钨极铈钨极 在钨中加入在钨中加入2 2以下的氧化以下的氧化铈铈(CeO)(CeO)，就制成了铈钨极。其主要特点是，就制成了铈钨极。其主要特点是：没有放射性，许用电流增大
7、，热电子发：没有放射性，许用电流增大，热电子发射能力强，电弧稳定，热量集中，使用寿射能力强，电弧稳定，热量集中，使用寿命长，端头形状易于保持命长，端头形状易于保持。二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊 利用CO2作保护气体的熔化极气体保护电弧焊为CO2气体保护焊，简称气体保护焊，简称CO2焊。焊。它是目前焊接黑色金属材料重要熔焊方法之它是目前焊接黑色金属材料重要熔焊方法之一，在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条一，在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条电弧焊和埋弧焊。电弧焊和埋弧焊。1.CO2焊的特点及应用1.1 CO2焊的基本原理一、一、CO2焊的特点焊的特点（一）工艺特点（一）工艺特点1
8、)CO2电弧的穿透力强，厚板焊接时可增加坡口的钝边和减小坡口；焊接电流密度大，焊丝熔化率高；焊后一般不需清渣，所以CO2焊的生产率比焊条电弧焊高约13倍。2)纯CO2焊在一般工艺范围内不能达到射流过渡，常用：短路过渡、滴状过渡常用：短路过渡、滴状过渡，加入混合气体后才有可能获得射流过渡。3)采用短路过渡短路过渡可以用于全位置焊接，而且对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小。因为电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，且CO2气流对焊件起到一定冷却作用，可防止焊薄件烧穿和减少焊接变形。4)抗锈能力强，焊缝含氢量低，焊接低合金高强度钢时冷裂纹的倾向小。5)CO2气体价格便宜价格便宜，焊前对焊件清理可从简，
9、其焊接成本只有埋弧焊和焊条电弧焊的4050。6)焊接过程中金属飞溅较多飞溅较多，特别是当焊接工艺参匹配不当时，更为严重。7)电弧气氛有很强的氧化性氧化性，不能焊接易氧化的金属材料。抗风能力较弱、室外作业需有防风措施。8)焊接弧光较强弧光较强，特别是大电流焊接时，要注意对操作人员防弧光辐射保护。（二）（二）冶金特点冶金特点 CO2是一种氧化性气体，在高温时进行分解，具有强烈的氧化作用v 氧化烧损合金元素氧化烧损合金元素v 气孔气孔v 飞溅飞溅 1、CO2的氧化性的氧化性 CO2气体高温分解：三者同时存在，CO气体在焊接中不熔于金属，也不与之发生作用，CO2和O2则使Fe和其他元素氧化烧损。在熔滴
10、过渡或在熔池中的氧化反应：与高温分解的氧原子作用：与高温分解的氧原子作用：Fe+O=(FeO)Si+2O=(SiO2)Mn+O=(MnO)C+O=CO 在液态金属中的反在液态金属中的反应物；应物；()在熔渣中的反应物在熔渣中的反应物 FeO可熔于液体可熔于液体金属内成为杂质或与金属内成为杂质或与其他元素发生反应，其他元素发生反应，SiO2和和MnO成为熔渣成为熔渣能浮出，生成的能浮出，生成的CO从液体金属中逸出。从液体金属中逸出。(2)间接氧化间接氧化 与氧结合能力比Fe大的合金元素把Fe从FeO中置换出来而自身被氧化，其反应如下：Si+2(FeO)=(SiO2)+2Fe Mn+(FeO)=(
11、MnO)+Fe C+(FeO)=CO +Fe 生成的SiO2和MnO成熔渣浮出，其结果是液体金属中Si和Mn被烧损而减少。一般CO2焊接时，焊丝中约有w(Mn)=50和w(Si)=60被氧化烧损。生成的CO在电弧高温下急剧膨胀，使熔滴爆破而引起金属飞溅飞溅 在熔池中的CO，若逸不出来，便成为焊缝中的气孔气孔 直接和间接氧化的结果造成了：焊缝金属焊缝金属力学性能降低，产生气孔和金属飞溅力学性能降低，产生气孔和金属飞溅 解决CO2焊氧化性的措施：脱氧脱氧 具体做法：在焊丝中（或在药芯焊丝的芯料中）加入一定量的脱氧剂脱氧剂，它们是与氧的亲和力比Fe大的合金元素，如：A1TiSiMnCrMo。实践表明
12、，采用Si-Mn联合脱氧效果最好，可以焊出高质量的焊缝，目前国内外广泛应用H08Mn2Si焊丝。2、气孔问题、气孔问题 在熔池金属内部存在有溶解不了的或过饱和的气体，当这些气体来不及从熔池中逸出时，便随熔池的结晶凝固，而留在焊缝内形成气孔。CO2焊时气流对焊缝有冷却作用，又无熔渣覆盖，故熔池冷却快。此外，所用的电流密度大，焊缝窄而深，气体逸出路程长，于是增加了产生气孔的可能性。可能产生的气孔主要有3种：CO气孔气孔 氢气孔氢气孔 氮气孔氮气孔（1）CO气孔气孔 焊丝中脱氧元素不足，使熔池中熔入较多的FeO，它和C发生强烈的碳还原铁的反应，便产生CO气体。故只要焊丝中有足够脱氧元素Si和Mn，以
13、及限制焊丝中C含量，就能有效地防止CO气孔。（2）N2气孔气孔 CO2保护不良或CO2纯度不高。只要加强CO2的保护和控制CO2的纯度，即可防止。造成保护效果不好的原因一般是过小的气体流量，喷嘴被堵塞、喷嘴距工件过大，电弧电压过高(即电弧过长)，电弧不稳或作业区有风等。（3）H2气孔气孔 在高温时熔入了大量H2，结晶过程中不能充分排出，而留在焊缝金属中。电弧区的H2主要来自焊丝、工件表面的油污和铁锈以及CO2气体中所含的水分，前者易防止和消除，故后者往往是引起H2气孔的主要原因，因此对CO2气体进行提纯与干燥是必要的，但因CO2气体只有氧化性，H2和CO2会化合，故出现H2气孔的可能性相对较小
14、，这就是被认为CO2焊是低氢焊接的方法。3、飞溅问题、飞溅问题 金属飞溅是金属飞溅是CO2焊接的主要问题焊接的主要问题，特别粗粗丝大电流焊接丝大电流焊接飞溅更为严重，有时飞溅损失达焊丝熔化量的3040。危害：危害：飞溅增加了焊丝及电能消耗，降低焊接生产率和增加焊接成本。飞溅金属粘到导电嘴和喷嘴内壁上，会造成送丝和送气不畅而影响电弧稳定和降低保护作用，恶化焊缝成形。粘到焊件表面上又增加焊后清理工序。引起金属飞溅的原因：引起金属飞溅的原因：1）由冶金反应引起由冶金反应引起。焊接过程中熔滴和熔池中的碳被氧化生成CO气体，随着温度升高，CO气体膨胀引起爆破，产生细颗粒飞溅。2）作用在焊丝末端电极斑点上
15、的压力过大。作用在焊丝末端电极斑点上的压力过大。当用直流正接长弧焊时，焊丝为阴极，受到电极班点压力较大，焊丝末端易成粗大熔滴和被顶偏而产生非轴向过渡，从而出现大颗粒飞溅。3）由于熔滴过渡不正常而引起由于熔滴过渡不正常而引起。在短路过渡时由于焊接电源的动特性选择与调节不当而引起金属飞溅。减小短路电流上升速度或减少短路峰值电流都可以减少飞溅。一般是在焊接回路内串入较大的不饱和直流电感即可减少飞溅。4）由于焊接工艺参数选择不当而引起由于焊接工艺参数选择不当而引起。主要是因为电弧电压升高，电弧变长，易引起焊丝末端熔滴长大，产生无规则的晃动，而出现飞溅。斑点压力：焊接电弧中的带电微粒（电子和正离子），在
16、电场的作用下分别向阳极和阴极运动，撞击在两极的斑点上而产生的机械压力，称为斑点压力。焊接动特性：焊接电流、电弧电压是随着电弧长度，焊接速度的变化而变化，当保持一定的弧长，一定的焊接速度焊接时，焊接电流、电弧电压迅速变化的瞬间数据称作电弧动特性。对CO-2-气体保护焊来说，由于存在金属熔滴的短路过渡，使负载状态常在燃弧和短路之间切换。并且，从燃弧到短路以及从短路到燃弧的过渡过程，造成输出电流和电压的瞬时变化，对焊接飞溅和焊缝成形都存在着重大的影响 焊接飞溅受到电源动特性直接影响的原因是：短路电流峰值的高低和增长率的快慢直接受焊机动态反应快慢的影响。若动态响应太快，则短路电流峰值过高，增长率过快，
17、在短路液桥形成之前，就引起爆断和飞溅，而形不成短路过渡形式，这种飞溅的特点是频率较高、颗粒小；若动态响应太慢，则短路电流增长率慢，峰值小，电流生产的磁收缩力不足以保证短路液桥的顺利过渡，短路过渡时间长，产生的飞溅特点是：频率较低，颗粒粗大。因此，要求焊接电源要具有恰当的短路电流增长速度，以避免较大的飞溅减少飞溅的措施：减少飞溅的措施：1)选用合适的焊丝材料或保护气体。例如选用含碳量低的焊丝，减少焊接过程中产生CO气体；选用药芯焊丝，药芯中加入脱氧剂、稳弧剂及造渣剂等，造成气渣联合保护；长弧焊时，加入Ar的混合气体保护，使过渡熔滴变细，甚至得到射流过渡，改善过渡特性。2)在短路过渡焊接时，合理选
18、择焊接电源特性，并匹配合适的可调电感，以便当采用不同直径的焊丝时，能调得合适的短路电流增长速度。3)采用直流反接进行焊接。4)当采用不同熔滴过渡形式焊接时，要合理选择焊接工艺参数，以获得最小的飞溅。二、二、CO2焊用的气体和焊丝焊用的气体和焊丝（一）保护气体（一）保护气体(CO2)CO2气钢瓶外表涂铝白色，并写有黑色“液态二氧化碳”字样。（二）（二）焊丝焊丝 CO2焊用的焊丝对化学成分有特殊要求，主要是：1)焊丝内必须含有足够数量的脱氧元素，以减少焊缝金属中的含氧量和防止产生气孔。2)焊丝的含碳量要低，通常要求w(C)0.10，以减少气孔和飞溅。3)要保证焊缝具有满意的力学性能和抗裂性能。三、
19、三、药芯焊丝药芯焊丝CO2气体保护焊气体保护焊 药芯焊丝CO2气体保护电弧焊的基本原理与普通CO2焊一样，是以可熔化的药芯焊丝作为电极（通常接正极），焊件作为另一极。采用CO2或CO2Ar混合气体作为保护气体。与普通熔化极气体保护焊的主要区别，在与焊丝内部装有焊剂混合物。焊接时，在电弧热的作用下，熔化状态的焊剂材料、焊丝金属、焊件金属和保护气体相互之间发生冶金反应，同时形成一层薄的液态熔渣包覆熔滴并覆盖熔池，对熔化金属又形成了一层保护。气渣联合保护气渣联合保护 药芯焊丝电弧焊优点药芯焊丝电弧焊优点 药芯焊丝电弧焊综合了手工电弧焊和普通熔化极气体保护焊的优点。其主要优点是：(1)采用气渣联合保护
20、，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细小。C2焊丝熔敷速度快，熔敷效率（大约为85-90）和生产率都较高（生产率比手工焊高35倍）。(3)焊接各种钢材的适应性强，通过调整焊剂的成分与比例可提供所要求的焊缝金属化学成分。药芯焊丝电弧焊缺点药芯焊丝电弧焊缺点(1)焊丝制造过程复杂。(2)送丝较实心焊丝困难，需要采用降低送丝压力的送丝机构等。(3)焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此，需要对焊丝的保弃严加管理。药芯焊丝电弧焊的应用药芯焊丝电弧焊的应用 药芯焊丝电弧焊既可用于半自动焊，又可用于自动焊，但通常用于半自动焊。采用不同的焊丝和保护气体相配合可以进行平焊、仰焊和全位置焊。与普通熔化极气体保
21、护焊相比，可采用较短的焊丝伸出长度和较大的焊接电流。与手工电弧焊相比，焊接角焊缝时决可得到焊角尺寸较大的焊缝，这种焊接方法通常用于焊接碳钢、低参合金钢、不锈钢和铸铁。由于上述特点，这种方法是焊接钢材时代爵替普通手弧焊实现自动化和半自动化焊接最有前途的焊接方热药芯焊丝外皮是由低碳钢或低合金钢钢皮制成的。焊丝的制脉过程是将钢皮（通常为08A)首先轧制成U形断面，然后将计量粉材料的U形钢带限成且右不同麟而，闻二。焊剂材料压实、最后诵付粉扮渡粉始擂。药芯焊丝气体保护焊通用常气体作为保护气体。使用中应采用相应的保护气。螺柱焊螺柱焊:是将螺柱一端与板件（或管件）表面接触，通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一
22、定压力完成焊接的方法。电弧螺柱焊用圆柱头焊钉适用高层钢骨结构建筑、工业厂房建筑、公路、铁路、桥梁、塔架、汽车、能源、交通设施建筑、机场、车站、电站、管道支架、起重机械及其它钢结构等。焊件极性的选择原则：焊件极性的选择原则：1 1、焊条电弧焊使用、焊条电弧焊使用碱性低氢焊条时，一律采用反接。若采用碱性低氢焊条时，一律采用反接。若采用正接，则电弧燃烧不稳定电弧声音很暴燥正接，则电弧燃烧不稳定电弧声音很暴燥，发出强烈的嘶嘶声飞溅很大，并且极容，发出强烈的嘶嘶声飞溅很大，并且极容易产生气孔。使用酸性焊条时，极性对电易产生气孔。使用酸性焊条时，极性对电弧的稳定燃烧影响不大。弧的稳定燃烧影响不大。同样道理
23、，埋弧同样道理，埋弧焊若使用直流电源施焊时，一般也采用反焊若使用直流电源施焊时，一般也采用反接。接。2 2、钨极氩弧焊焊接钢、黄铜时，一律采用、钨极氩弧焊焊接钢、黄铜时，一律采用正接。因为阴极的发热量远小于阳极，所正接。因为阴极的发热量远小于阳极，所以用直流正接电源时，钨极接负极，发热以用直流正接电源时，钨极接负极，发热量小，不易过热，钨极寿命长，同样直径量小，不易过热，钨极寿命长，同样直径的钨极可以采用较大的焊接电流。同时正的钨极可以采用较大的焊接电流。同时正接时，焊件为阳极发热量大，因此熔深大接时，焊件为阳极发热量大，因此熔深大，生产率高。，生产率高。1)1)推丝式推丝式 推丝式是焊丝被送
24、丝轮推送经过推丝式是焊丝被送丝轮推送经过软管而达到焊枪，是半自动熔化极气保护软管而达到焊枪，是半自动熔化极气保护焊的主要送丝方式。这种送丝方式的焊枪焊的主要送丝方式。这种送丝方式的焊枪结构简单、轻便、操作维修都比较方便，结构简单、轻便、操作维修都比较方便，但焊丝送进的阻力较大。随着软管的加长但焊丝送进的阻力较大。随着软管的加长，送丝稳定性变差，一般送丝软管长为，送丝稳定性变差，一般送丝软管长为3 35 54m4m左右。左右。(2)(2)拉丝式拉丝式 拉丝式可分为三种形式。一种是拉丝式可分为三种形式。一种是将焊丝盘和焊枪分开，两者通过送丝软管将焊丝盘和焊枪分开，两者通过送丝软管连接。另一种是将焊
25、丝盘直接安装在焊枪连接。另一种是将焊丝盘直接安装在焊枪上。这两种都适用于细丝半自动焊，但前上。这两种都适用于细丝半自动焊，但前一种操作比较方便。还有一种是不但焊丝一种操作比较方便。还有一种是不但焊丝盘与焊枪分开，而且送丝电动机也与焊枪盘与焊枪分开，而且送丝电动机也与焊枪分开，这种送丝方式可用于自动熔化极气分开，这种送丝方式可用于自动熔化极气体保护焊。体保护焊。3)3)推拉丝式推拉丝式 这种送丝方式的送丝软管最长这种送丝方式的送丝软管最长可以加长到可以加长到15m15m左右，扩大了半自动焊的操左右，扩大了半自动焊的操作距离。焊丝前进时既靠后面的推力，又作距离。焊丝前进时既靠后面的推力，又靠前边的
26、拉力，利用两个力的合力来克服靠前边的拉力，利用两个力的合力来克服焊丝在软管中的阻力。推拉丝两个动力在焊丝在软管中的阻力。推拉丝两个动力在调试过程中要有一定配合，尽量做到同步调试过程中要有一定配合，尽量做到同步，但以拉为主。焊丝送进过程中，始终要，但以拉为主。焊丝送进过程中，始终要保持焊丝在软管中处于拉直状态。这种送保持焊丝在软管中处于拉直状态。这种送丝方式常被用于半自动熔化极气体保护焊丝方式常被用于半自动熔化极气体保护焊。导电嘴导电嘴 导电嘴：焊接设备易损件，导电嘴：焊接设备易损件，焊枪最尾端部分，导送焊丝的金属嘴，叫焊枪最尾端部分，导送焊丝的金属嘴，叫导电嘴。导电嘴。一般用紫铜或紫铜合金（铬
27、锆铜，弥一般用紫铜或紫铜合金（铬锆铜，弥散强化铜，铍铜等）制造。曾经日本用陶散强化铜，铍铜等）制造。曾经日本用陶瓷制作导电嘴，后来因为性能等问题被淘瓷制作导电嘴，后来因为性能等问题被淘汰了。汰了。导电嘴按规格用图分类。常用的有导电嘴按规格用图分类。常用的有co2co2焊机用导电嘴，埋弧焊导电嘴焊机用导电嘴，埋弧焊导电嘴。喷嘴:接在喷射管的端部，呈锥形束口管节，以提高喷射程的喷出管嘴。1、药芯焊丝气体保护焊特点、药芯焊丝气体保护焊特点 药芯焊丝气体保护电弧焊药芯焊丝气体保护电弧焊综合了焊条电弧综合了焊条电弧焊和焊和COCO2 2焊的工艺特点：焊的工艺特点：1)1)由于药芯成分改变了纯由于药芯成分
28、改变了纯COCO2 2电弧气氛的物理、电弧气氛的物理、化学性质，因而飞溅少，且颗粒细，易于消除。化学性质，因而飞溅少，且颗粒细，易于消除。又因熔池表面覆盖有熔渣，焊缝成形类似于焊又因熔池表面覆盖有熔渣，焊缝成形类似于焊条电弧焊，焊缝外观比实心焊丝条电弧焊，焊缝外观比实心焊丝COCO2 2焊的美观。焊的美观。2)2)与焊条电弧焊相比，热效率高，电流密度比焊与焊条电弧焊相比，热效率高，电流密度比焊条电弧焊大条电弧焊大(可达可达100A/mm100A/mm2 2)，生产率为焊条电，生产率为焊条电弧焊的弧焊的3 35 5倍。既节省了填充金属又提高了焊接倍。既节省了填充金属又提高了焊接速度。速度。3)3
29、)与实心焊丝与实心焊丝COCO2 2焊相比，通过调整药芯的成焊相比，通过调整药芯的成分就可以焊接不同钢种，适应性强，若研制分就可以焊接不同钢种，适应性强，若研制适用同样钢种的实心焊丝在技术上将遇到许适用同样钢种的实心焊丝在技术上将遇到许多困难。多困难。4)4)对焊接电源无特殊要求，交流和直流均可使对焊接电源无特殊要求，交流和直流均可使用，平特性和陡降特性都适应，因为药芯成用，平特性和陡降特性都适应，因为药芯成分能改变电弧特性。分能改变电弧特性。缺点：缺点：送丝比实心焊丝困难，芯料易吸潮，须送丝比实心焊丝困难，芯料易吸潮，须对药芯焊丝严加保存和管理。对药芯焊丝严加保存和管理。药芯焊丝：药芯焊丝：
30、药芯焊丝是将薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，在其中填满一定成分的药粉，经拉制而成的一种焊丝，又称粉芯焊丝或管状焊丝。焊丝的断面结构可以有不同的形式：1、电磁力、电磁力 由电工学可知，在两根相距不远的平行导线中，通过同方向的电流时，则产生相互吸引的力；反之，通过相反方向的电流时，则产生相互排斥的力。如图6所示。当电流从一个导体中流过时，整个电流可当电流从一个导体中流过时，整个电流可看成是许多平行的电流线组成，这些电流看成是许多平行的电流线组成，这些电流线之间也产生相互吸引力，则导体断面有线之间也产生相互吸引力，则导体断面有收缩的倾向。如果导体是固态不能自由变收缩的倾向。如果导体是固态不能自由
31、变形，此收缩力不能改变导体的外形；如果形，此收缩力不能改变导体的外形；如果导体是可以自由变形的液态和气态，导体导体是可以自由变形的液态和气态，导体将发生收缩，如图将发生收缩，如图7 7中液态段中液态段四、CO2气体保护焊工艺参数 1 1.熔滴过渡熔滴过渡 以短路过渡和滴状过渡为主。以短路过渡和滴状过渡为主。2.CO2.CO2 2气体保护焊工艺参数气体保护焊工艺参数 （1 1）电弧电压及焊接电流）电弧电压及焊接电流低电压、小电流；低电压、小电流；（2 2）焊接速度）焊接速度 （3 3）焊丝伸出长度）焊丝伸出长度 L L（10101212）d d；一般为；一般为101020mm20mm。（4 4）
32、气体流量）气体流量 a a、小线能量焊接时，为、小线能量焊接时，为5 515L/min15L/min；b b、中等规范为、中等规范为20L/min20L/min；c c、大线能量焊接时，为、大线能量焊接时，为252550L/min50L/min。（5 5）电源极性）电源极性直流反接直流反接nextreturnCO2气体保护焊焊接缺陷及防止2 2、气孔、气孔 (图图6-10)6-10)焊后残留在焊缝中的气体形成的孔穴。焊后残留在焊缝中的气体形成的孔穴。形成气孔的气体来源形成气孔的气体来源:1)1)外界空气；外界空气；2)2)水分；水分；3)3)油污杂质。油污杂质。3 3、焊接件中最常见的一种严重
33、缺陷。在焊、焊接件中最常见的一种严重缺陷。在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特尖锐的缺口和大的长宽比的特4 4、咬边：焊接咬边是指由于焊接参数选择不、咬边：焊接咬边是指由于焊接参数选择不恰当，或操纵方法不正确，沿焊趾的母材恰当，或操纵方法不正确，沿焊趾的母材部位产生沟槽或缺陷，它是由于焊接时由部位产生沟槽或缺陷，它是由于焊接时由于熔敷金属未完全覆盖在母材的已熔化部于熔敷金属未完全覆盖在母
34、材的已熔化部分，在焊趾处产生的低于母材表面的沟槽分，在焊趾处产生的低于母材表面的沟槽。是焊接电弧把焊件边沿熔化后，没有得。是焊接电弧把焊件边沿熔化后，没有得到焊条熔化金属的补充所留下的缺口。到焊条熔化金属的补充所留下的缺口。危害：超出焊接工艺质量标准要求的咬边将削弱接头强度，导致结构件的破坏。5、夹渣与夹杂物夹渣与夹杂物 焊后残留在焊缝中的熔渣或非金属杂质。焊后残留在焊缝中的熔渣或非金属杂质。（1 1）.夹渣的分类夹渣的分类a.a.金属夹渣金属夹渣:指钨、铜等金指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中属颗粒残留在焊缝之中,习惯上称为夹钨、习惯上称为夹钨、夹铜。夹铜。b.b.非金属夹渣非金属夹渣:指未熔
35、的焊条药皮或指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金反应不完全缝之中。冶金反应不完全,脱渣性不好。脱渣性不好。(2)(2)夹渣的分布与形状有单个点状夹渣夹渣的分布与形状有单个点状夹渣,条状条状夹渣夹渣,链状夹渣和密集夹渣链状夹渣和密集夹渣 。(3)(3)夹渣产生的原因夹渣产生的原因:a.a.坡口尺寸不合理坡口尺寸不合理;b.b.坡口有污物坡口有污物;c.c.多层焊时多层焊时,层间清渣不彻底层间清渣不彻底;d.d.焊接线能量小焊接线能量小;e.e.焊缝散热太快焊缝散热太快,液态金属凝固过快液态金属凝固过快;f.f.焊条药皮焊条药皮,焊
36、剂化学成分不合理焊剂化学成分不合理,熔点过高熔点过高；g.g.钨极惰性气体保护焊时钨极惰性气体保护焊时,电源极性不当电源极性不当,电电、流密度大、流密度大,钨极熔化脱落于熔池中。钨极熔化脱落于熔池中。h.h.手工焊时手工焊时,焊条摆动不良焊条摆动不良,不利于熔渣上浮不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生止夹渣的产生 4)4)夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中,尖端尖端还会发展为裂纹源还会发展为裂纹源,危害较大危害较大。烧穿是指焊接过程中
37、,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。熔化极混合气体保护焊熔化极混合气体保护焊 原理与定义原理与定义 熔化极混合气体保护焊是采用在惰性熔化极混合气体保护焊是采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如氩气加气体中加入一定量的活性气体，如氩气加二氧化碳气体二氧化碳气体,氩气加氧气氩气加氧气(Ar(Ar十十Oz)Oz)，氩气氩气加氧气和二氧化碳气体加氧气和二氧化碳气体(Ar-OZ-CO2(Ar-OZ-CO2）等等作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方法。焊
38、方法。应用范围应用范围 熔化极混合气体保护焊可采用短路过熔化极混合气体保护焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，且能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊且能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头，接接头，适用于平焊、立焊、横焊和仰焊以及全位适用于平焊、立焊、横焊和仰焊以及全位置焊等，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈置焊等，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属材的焊接。尤其结合脉冲电钢等黑色金属材的焊接。尤其结合脉冲电源后，焊接电源的输出电流以一定的频率源后，焊接电源的输出电流以一定的频率和幅值变化来控制熔滴有节奏的过渡到熔和幅值变化来控制熔滴有节奏的
39、过渡到熔池；池；熔化极混合气体保护焊特点 采用混合气体作为保护气体可具有下列作采用混合气体作为保护气体可具有下列作用：用：(1)(1)提高熔滴过渡的稳定性。提高熔滴过渡的稳定性。(2)(2)稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定 性。性。(3)(3)改善焊缝熔深形状及外观成形。改善焊缝熔深形状及外观成形。(4)(4)增大电弧的热功率。增大电弧的热功率。(5)(5)控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷 (6)(6)降低焊接成本。降低焊接成本。氩气加二氧化碳气体氩气加二氧化碳气体(Ar+CO(Ar+CO2 2)这种混合气体被用来焊接低碳钢与低合
40、金这种混合气体被用来焊接低碳钢与低合金钢，常用的混合比为钢，常用的混合比为ArAr70708080，COCO2 220203030。(若若COCO2 2含量大于含量大于2525，熔滴过渡失去氩弧的特征而呈现熔滴过渡失去氩弧的特征而呈现COCO2 2电弧的电弧的特征特征)。例如：氩气中加入例如：氩气中加入2020二氧化碳气体所形二氧化碳气体所形成的混合气体，既具有氩弧的特点成的混合气体，既具有氩弧的特点(电弧燃电弧燃烧稳定，飞溅小，容易获得轴向喷射过渡烧稳定，飞溅小，容易获得轴向喷射过渡等等)，又具有氧化性，克服了氩气焊接时表，又具有氧化性，克服了氩气焊接时表面张力大，液体金属粘稠，斑点易飘移等
41、面张力大，液体金属粘稠，斑点易飘移等问题，同时对焊缝蘑菇形熔深有所改善。问题，同时对焊缝蘑菇形熔深有所改善。这种混合气体可用于喷射过渡电弧、短路这种混合气体可用于喷射过渡电弧、短路过渡电弧和脉冲过渡电弧。过渡电弧和脉冲过渡电弧。氩气加氧气(Ar+O2)氩气中加入氧气所形成的混合气体的常用氩气中加入氧气所形成的混合气体的常用混合比为：混合比为：ArAr95959999，O O2 21 15 5。可用于碳钢、不锈钢等高合金钢和高强。可用于碳钢、不锈钢等高合金钢和高强钢的焊接。可以克服纯氩气保护焊接不锈钢的焊接。可以克服纯氩气保护焊接不锈钢时存在的液体金属粘度大、表面张力大钢时存在的液体金属粘度大、
42、表面张力大、易产生气孔、焊缝金属润湿性差、易引、易产生气孔、焊缝金属润湿性差、易引起咬边、阴极斑点飘移而产生电弧不稳等起咬边、阴极斑点飘移而产生电弧不稳等问题。采用问题。采用ArArO O2 2为为80802020的混合气的混合气体焊接低碳钢和低合金钢，焊接接头的性体焊接低碳钢和低合金钢，焊接接头的性能比采用能比采用ArArCOCO2 2为为80802020的混合气体的混合气体焊接时要好。焊接时要好。3 3氩气加二氧化碳气体和氧气氩气加二氧化碳气体和氧气(Ar+CO(Ar+CO2 2+O+O2 2)采用采用Ar+COAr+CO2 2+O+O2 2混合气体作为保护气体混合气体作为保护气体焊接低碳
43、钢、低合金钢比采用上述两种混焊接低碳钢、低合金钢比采用上述两种混合气体作为保护气体焊接的焊缝成形、接合气体作为保护气体焊接的焊缝成形、接头质量、金属熔滴过渡和电弧稳定性好。头质量、金属熔滴过渡和电弧稳定性好。工艺参数工艺参数 影响焊缝成形和工艺性能的参数主要有：影响焊缝成形和工艺性能的参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、焊丝的倾角、焊丝直径、焊接位出长度、焊丝的倾角、焊丝直径、焊接位置、极性等。此外，保护气体的种类和流置、极性等。此外，保护气体的种类和流量大小也会影响熔滴过渡、焊缝的形状和量大小也会影响熔滴过渡、焊缝的形状和焊接质量焊接质
44、量 1)1)焊接电流和电弧电压焊接电流和电弧电压 通常根据工件的厚度通常根据工件的厚度选择焊丝直径，然后再确定焊接电流和熔滴选择焊丝直径，然后再确定焊接电流和熔滴过渡类型。焊接电流增加，焊缝熔深和余高过渡类型。焊接电流增加，焊缝熔深和余高增加，而熔宽则几乎保持不变，电弧电压增增加，而熔宽则几乎保持不变，电弧电压增加，焊缝熔宽增加，而熔深和余高略有减小加，焊缝熔宽增加，而熔深和余高略有减小。若其他参数不变，在任何给定的焊丝直径。若其他参数不变，在任何给定的焊丝直径下，增大焊接电流，焊丝熔化速度增加，因下，增大焊接电流，焊丝熔化速度增加，因此就需要相应地增加送丝速度。同样的送丝此就需要相应地增加送
45、丝速度。同样的送丝速度，较粗的焊丝需要较大的焊接电流。焊速度，较粗的焊丝需要较大的焊接电流。焊丝的熔化速度是电流密度的函数。同样的电丝的熔化速度是电流密度的函数。同样的电流值，焊丝直径越小，电流密度即越大，焊流值，焊丝直径越小，电流密度即越大，焊丝熔化速度就越高。丝熔化速度就越高。不同材料的焊丝具有不同的熔化速度特性。不同材料的焊丝具有不同的熔化速度特性。焊丝直径一定时，焊接电流焊丝直径一定时，焊接电流(即送丝速度即送丝速度)的选的选择与熔滴过渡类型有关。电流较小时，熔滴为择与熔滴过渡类型有关。电流较小时，熔滴为滴状过渡滴状过渡(若电弧电压较低，则为短路过渡若电弧电压较低，则为短路过渡)；当电
46、流达到临界电流值时，熔滴为喷射过渡。当电流达到临界电流值时，熔滴为喷射过渡。焊接电流一定时，电弧电压应与焊接电流相匹焊接电流一定时，电弧电压应与焊接电流相匹配；以避免气孔、飞溅和咬边等缺陷配；以避免气孔、飞溅和咬边等缺陷。2.2.焊接速度焊接速度 焊接速度是焊枪沿焊缝中心线方焊接速度是焊枪沿焊缝中心线方向的移动速度。其他条件不变时，熔深随焊速向的移动速度。其他条件不变时，熔深随焊速增加，并有一个最大值。当焊速再增大时，熔增加，并有一个最大值。当焊速再增大时，熔深和熔宽会减小。焊速减小时，单位长度上填深和熔宽会减小。焊速减小时，单位长度上填充金属的熔敷量增加，熔池体积增大，由于这充金属的熔敷量增
47、加，熔池体积增大，由于这时电弧直接接触的只是液态熔池金属，固态母时电弧直接接触的只是液态熔池金属，固态母材金属的熔化是靠液态金属的导热作用实现的材金属的熔化是靠液态金属的导热作用实现的，故熔深减小，熔宽增加；焊接速度过高，单，故熔深减小，熔宽增加；焊接速度过高，单位长度上电弧传给母材的热量显著降低，母材位长度上电弧传给母材的热量显著降低，母材的熔化速度减慢。焊接速度过高有可能产生咬的熔化速度减慢。焊接速度过高有可能产生咬边。边。(3)(3)焊丝伸出长度焊丝伸出长度 焊丝的伸出长度越长，焊丝焊丝的伸出长度越长，焊丝的电阻热越大，焊丝的熔化速度即越快。焊丝的电阻热越大，焊丝的熔化速度即越快。焊丝伸
48、出长度一般为焊丝直径伸出长度一般为焊丝直径1010倍左右。焊丝伸出倍左右。焊丝伸出长度过长会导致电弧电压下降，熔敷金属过多长度过长会导致电弧电压下降，熔敷金属过多，焊缝成形不良，熔深减小，电弧不稳定，焊，焊缝成形不良，熔深减小，电弧不稳定，焊丝伸出长度过短，电弧易烧导电嘴，且金属飞丝伸出长度过短，电弧易烧导电嘴，且金属飞溅易堵塞喷嘴溅易堵塞喷嘴。(4)(4)焊丝位置焊丝位置 焊丝向前倾斜焊接时，称为前倾焊法；向焊丝向前倾斜焊接时，称为前倾焊法；向后倾斜时称为后倾焊法。当其他条件不变，后倾斜时称为后倾焊法。当其他条件不变，焊丝由垂直位置变为后向焊法时，熔深增加焊丝由垂直位置变为后向焊法时，熔深增
49、加，而焊道变窄且余高增大，电弧稳定，飞溅，而焊道变窄且余高增大，电弧稳定，飞溅小。倾角为小。倾角为2525的后向焊法常可获得最大熔的后向焊法常可获得最大熔深。宇般倾角在深。宇般倾角在5 51515范围，以便良好范围，以便良好地控制焊接熔池。地控制焊接熔池。(5)(5)焊接位置焊接位置 喷射过渡可适用于平焊、立焊、喷射过渡可适用于平焊、立焊、仰焊位置。平焊时，工件相对于水平面的斜度仰焊位置。平焊时，工件相对于水平面的斜度对焊缝成形、熔深和焊接速度有影响，若采用对焊缝成形、熔深和焊接速度有影响，若采用下坡焊下坡焊(通常工件相对于水平面夹角通常工件相对于水平面夹角1515)，焊缝余高减小，熔深减小，
50、焊接速度可以提高焊缝余高减小，熔深减小，焊接速度可以提高，有利于焊接薄板金属；若采用上坡焊，重力，有利于焊接薄板金属；若采用上坡焊，重力使焊接金属后流，熔深和余高增加，而熔宽减使焊接金属后流，熔深和余高增加，而熔宽减小。小。短路过渡焊接可用于薄板材料的平焊和全位短路过渡焊接可用于薄板材料的平焊和全位置焊。置焊。(6)(6)气体流量气体流量 从喷嘴喷出的保护气体为层流时从喷嘴喷出的保护气体为层流时，有较大的有效保护范围和较好的保护作用。，有较大的有效保护范围和较好的保护作用。因此，为了得到层流的保护气流，加强保护效因此，为了得到层流的保护气流，加强保护效果，需采用结构设计合理的焊枪和合适的气体果
