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        9. 二氧化碳氣體保護焊機的應用和主要特點

          文/ 發布于2017-11-20 瀏覽次數:3701

            二氧化碳氣體保護焊是利用二氧化碳(CO2)作保護氣體的熔化極氣體保護電弧焊,簡稱CO2焊。是目前焊接黑色金屬材料重要熔焊方法之一,CO2焊是優質、高效、低成本的焊接方法。在許多金屬結構的生產中已逐漸取代了焊條電弧焊和埋弧焊。

            下面我們先掌握二氧化碳氣體保護焊的設備特點:

            我們所用的焊機,是山大奧太高性能通用半自動數字化NBC350III逆變式 CO2氣體保護焊機。它具備逆變焊機的小型輕便、動態相應快、節約能源的特點外,還具備以下優點。

            1 儲存功能:可以把你調試好的焊接規范存儲到焊機中,供以后需要時調用,包括焊接電壓、焊接電流、收

            弧電壓、收弧電流、焊絲直徑、焊絲種類、保護氣體的狀態數據。

            2 一元化功能:用遙控器上的電流調整旋鈕設定焊接電流值時,焊機會自動設定適應的焊接電壓,(這時電

            壓旋鈕還可以電壓微調)

            送絲機構:目前我們使用是推絲式送絲機。送絲機構主要由送絲軟管送絲滾輪減速機構和遙控器等組成。

            焊槍:CO2焊用焊槍操作方式分為半自動焊槍和自動焊槍;按冷卻方式分為空冷和水冷;按結構形式可分為鵝頸式和手槍式。

            我們使用的就是鵝頸式空冷半自動焊槍。

            焊槍是由導電嘴、錐噴嘴、槍頸、前槍殼、開關、接頭鎖母、后槍殼、進氣接頭、控制線插頭等組成。

            導電嘴由紫銅或銅合金制成,由它給焊絲導電和焊絲給送,焊接時應定期檢查導電嘴,如發現導電嘴內孔因磨損變大和飛濺而堵塞,就應立即更換。

            噴嘴焊接時要應經常清理,以利保護氣體正常流動保護熔池,避免因噴嘴堵塞造成氮氣孔的產生。 供氣系統:由CO2氣瓶、電磁氣閥、預熱器、高壓干燥器、減壓閥、低壓干燥器、流量計組成。

            CO2氣體的使用:供焊接用的CO2氣體,通常容量為40升標準氣瓶,可灌入25Kg的液態CO2, 25Kg液態CO2約占氣瓶容積的80%,其余20%左右的空間充滿氣化了的CO2氣。氣瓶壓力表上所指的壓力大小與環境溫度有關,該壓力并不反映液態CO2的儲量。

            一瓶裝25Kg液態CO2,每公斤液態CO2可釋放509升氣體,一瓶液態二氧化碳可釋放15000升左右氣體,約可使用1016小時。流量:小于350A焊機:氣體流量為1520升/分大于350A焊機:氣體流量為2025升/分 CO2氣瓶外表涂黑色(有些廠家涂呂白色)并標有CO2的字樣。氣體純度為995%。

            瓶裝液態CO2可溶解約占005%質量的水,這些水分在焊接過程中隨CO2一起揮發,以水蒸氣混入CO2氣體中,影響氣體純度。其余的水則成自由狀態沉于瓶底,故當瓶壓低于1Mpa時,就不宜繼續使用,防止產生氣孔。 由于CO2氣體由液態轉為氣態時要吸收大量的熱量,使氣體溫度下降,因而以使減壓器出現白霜發生凍結,造成氣路堵塞,故必須使用帶預熱器的減壓流量計。

            焊絲干伸長度的控制:焊接過程中,保持焊絲干伸長度不變是保證焊接過程穩定性的重要因素之一。 過長時:

            氣體保護效果不好,易產生氣孔,引弧性能差,電弧不穩,飛濺加大,溶深變淺,成形變壞。 過短時:

            看不清電弧,噴嘴易被飛濺物堵塞,飛濺大,溶深變深,焊絲易與導點咀粘連。

            焊接電流一定時,干伸長度的增加,會使焊絲溶化速度增加,但電弧電壓下降,電流降低,電弧熱量減少。 熱量=干伸長度熱量+電弧熱量

            在焊接過程中,焊槍的高度(干伸長度)和角度,自始至終保持一致。 小于300A時:

            L=(1015)倍焊絲直徑。 大于300A時:

            L=(1015)倍焊絲直徑+5mm

            焊槍操作基礎

            前進法特點:電弧推著熔池走,不直接作用在工件上,焊道平而寬,不容易觀察焊縫,氣體保護效果好,溶深小,飛濺較小。

            后退法特點:電弧躲著熔池走,直接作用在工件上,溶深大,飛濺較小,容易觀察焊縫,焊道窄而高,氣體保護效果不太好。

            CO2焊一般采用前進法焊接。

            電弧電壓:電弧電壓是熔滴過渡、金屬飛濺、短路頻率、電弧燃燒時間及焊縫寬度的重要影響因素。提高(或降低)電弧電壓,則焊縫寬度相應增加(或減少)。電弧電壓過大時,短路頻率減小、熔滴變大,金屬飛濺增加,焊縫的氧化性加劇,弧長變長,飛濺顆粒變大,易產生氣孔,焊道變寬,熔深和余高變小,焊縫邊緣不齊、成形不良。電弧電壓過小時,焊絲插向母材,飛濺增加,焊道變窄,熔深和余高增大。一般細絲焊接電弧電壓為16~25V,粗絲為25~45。

            焊接電流:焊接電流與電弧燃燒時間是決定熔透深度的主要因素。隨著焊接電流的增大(或減?。┘半娀∪紵龝r間的延長(或縮短),熔透深度和焊縫寬度都相應增大(或減?。?。送絲速度主要根據焊接電流發生變化,調節電流實際上是在調整送絲速度。

            熔滴過度的形式:

            所謂熔滴過渡就是指熔滴從焊絲末端過渡到焊接熔池的過程,焊接過程中的穩定性、焊縫質量以及金屬的飛

            濺,很大程度上與熔滴過渡特性有關。

            熔滴過渡有三種形式,即短路過渡、滴狀過渡(粗滴過渡)和噴射過渡。

            實芯焊絲焊接時一般都是短路過渡。藥芯焊絲或實芯焊絲使用混合氣,小電流時也是短路過渡,當電流達到

            臨近電流值時,就會出現噴射過渡。全位置焊接時一般采用短路過渡,是利用短弧、小電流,在電磁力、表面張力和金屬蒸汽爆破力的作用下,促使熔滴從焊絲末端“浸入”熔池。在短路時,要求有個合適的短路電流增長速度,短路時要求有足夠大的空載電壓恢復速度,這樣才有利于保證電弧的穩定燃燒。 焊接電流和電弧電壓的匹配:

            根據所需焊件先調節焊接電流,然后把電流的數據(小于300A)乘以005加14,(大于300A)再加2,就得出匹配的電弧電壓。

            CO2焊噴嘴距離與氣體流量

            CO2氣體流量與風速界限

            二氧化碳氣體保護焊的優點: 3 CO2電弧的穿透力強,厚板焊接時可增加坡口的鈍邊和減小坡口,焊接電流密度大(通常為100~300A/mm2),

            故焊絲溶化率高,焊后一般不須清渣,所以CO2焊的生產率比焊條電弧焊高約3~5倍。 4 可用于全位置焊接,而卻對薄壁結構件焊接質量高,焊接變形小。因為電弧熱量集中,受熱面積小,焊接速

            度快,且CO2氣流對焊件起到一定冷卻作用,故可防止焊薄件燒穿和減少焊接變形。 5 抗銹能力強,焊縫含氫量低,焊接低合金高強度鋼時冷裂紋的傾向小。

            6 CO2氣體價格便宜,焊前對焊件清理可從簡,焊接成本只有埋弧焊和焊條電弧焊的40%~50%。

            二氧化碳氣體保護焊的缺點:

            1 很難用交流電源進行焊接,與手弧焊相比設備較復雜,工藝參數調整要具備一定的經驗。 2 焊接過程中金屬飛濺較多,特別是當焊接工藝參數匹配不當時,更為嚴重。

            3 抗風能力較差,室外作業需要有防風措施。電弧氣氛有很強的氧化性,不能焊接易氧化的金屬材料。 4 二氧化碳氣體保護焊的弧光較強,操作人員做好防弧光輻射工作。

            CO2氣體保護焊的缺點可以通過提高技術水平和改進焊接材料、焊接設備加以解決,而其優點確是其它焊接方法所不能比的。因此可以認為CO2焊是一種高效率、低成本的節能焊接方法。二氧化碳氣體保護焊產生氣孔原因和防止措施:

            CO2焊時氣流對焊縫有冷卻作用,又無熔渣覆蓋,故熔池冷卻快,所用的電流密度大,氣體逸出路程長,當這些氣體來不及從熔池中逸出時,便隨熔池的結晶凝固,而留在焊縫內形成氣孔。 二氧化碳氣體保護焊時可能產生以下三種氣孔: 1

            一氧化碳氣孔

            產生一氧化碳氣孔的主要原因是焊絲中脫氧元素不足,使熔池中熔入較多的FeO,它和C發生強烈的碳還原鐵的反應,便產生一氧化碳氣體。

            措施:選擇含有足夠脫氧素Si和Mn的焊絲,以及限制焊絲中C含量,就能有效的防止一氧化碳氣孔 目前國內外廣泛應用H08Mn2Si焊絲。 2

            氫氣孔

            產生氫氣孔主要原因是CO2保護不良或CO2純度不夠,

            措施:檢查氣體流量是否過小,噴嘴是否被金屬飛濺堵塞及時清理,噴嘴距工件不要過大,一般工件距導電嘴的距離是焊絲直徑的10~15倍,控制電弧不要過長,室外做好防風措施。 3

            氮氣孔

            產生氮氣孔主要原因是由于在高溫時熔入了大量H2,結晶過程中不能充分排出,而留在焊縫金屬中,電弧區的H2主要來自焊絲、工件表面的油污和鐵銹以及CO2氣體中所含的水分。

            措施:藥芯焊絲在使用前才能把外密封包裝打開,嚴禁受潮。受潮的焊絲使用前要經過100C°烘干后使用。 清除焊件表面的油污和鐵銹。

            當CO2氣體含水量較高時,減少水分的方法是將氣瓶倒立靜置1~2小時,然后開啟閥門,把沉積 在瓶口部的自由狀態水排出,可防水2~3次,每次間隔30分鐘,放后,將氣瓶正回來,使用前先 打開閥門放掉瓶內上部純度低的氣體,然后使用。

            二氧化碳氣體保護焊產生飛濺的原因:

            金屬飛濺是CO2焊接的主要問題,特別粗絲大電流焊接飛濺更為嚴重,飛濺增加了焊絲的消耗,降低焊接生產

            率和增加 焊接成本。飛濺粘到導電嘴和噴嘴內壁上,會造成送絲暢而影響電弧穩定和降低保護作用,惡化焊縫成形。

            引起金屬飛濺的原因有下列幾個方面: 1

            由冶金反應引起,焊接過程中的碳被氧化生成CO氣體,隨著溫度升高,CO氣體膨脹引起爆破,產生細顆粒飛濺。 2 3 4

            作用在焊絲末端電極斑點上的壓力過大。

            由于熔滴過渡不正常而引起,在短路過渡時由于焊接電源的動特性選擇與調節不當而引起金屬飛濺。 由于焊接工藝參數選擇不當而引起,主要是因為電弧電壓升高,電弧變長,易引起焊絲末端熔滴長大,產生無規則的晃動,而出現飛濺。 減少飛濺的措施:

            選用含碳量低的焊絲,減少焊接過程中產生CO氣體。盡量選用藥芯焊絲,藥芯中加入脫氧劑、穩弧劑及造氣劑等,造成氣渣聯合保護?;蛘邔嵭竞附z焊接時,使用混合氣,使過渡熔滴變細,甚至得到射流過渡,改變過渡特性。在短路過渡焊接時,合理選擇焊接電源特性,并匹配合適的可調電感,調得合適的短路電流增長速度。采用直流反接進行焊接。

            當采用不同熔滴過渡形式焊接時,要合理選擇焊接工藝參數,以獲得最小的飛濺。

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