CO2氣體保護焊的工藝參數選擇

fjybhk 2012-02-24

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CO2氣體保護焊的工藝參數選擇

2012-02-20 14:09

CO₂氣體保護焊以其速度快、操作方便、焊接質量高、適用范圍廣和成本低廉等諸多優勢，逐漸取代了傳統的手工焊條電弧焊。在焊接生產中，焊接工藝參數對焊接質量和焊接生產率有很大的影響，正確選擇焊接工藝參數是獲得質量優良的焊接接頭和提高生產率的關鍵。本文主要對CO₂氣體保護焊中各種相關的工藝參數對CO₂氣體保護焊的影響及其焊接工藝的參數選擇進行了比較詳細的分析。

隨著科學技術的飛速發展，焊接設備也在不斷的更新換代。CO₂氣體保護焊的出現和發展對于傳統的手工焊條電弧焊就是一次技術性的革命。它以其速度快、操作方便、焊接質量高、適用范圍廣和低成本等諸多優勢，逐漸取代了傳統的手工焊條電弧焊。在實際生產中，廣泛用于機車車輛、汽車、摩托車、船舶、煤礦機械及鍋爐制造行業，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。為了充分發揮CO₂氣體保護焊的效能，在焊接時必須正確選擇焊接工藝參數。

焊接工藝參數就是焊接時，為保證焊接質量而選定的各項參數的總稱。CO₂氣體保護焊焊接工藝參數主要包括焊絲直徑、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，我根據多年的工作經驗，把CO₂氣體保護焊各焊接工藝參數對其焊接的影響及其選擇的膚淺認識整理出來，供大家參考、探討：

1、 CO₂氣體保護焊各工藝參數對其焊接的影響

焊接工藝參數對焊接質量和焊接生產率有很大的影響。為了獲得優質的焊接接頭，必須先搞清楚各焊接工藝參數對焊接的影響。

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）則熔滴下落速度相應減?。ɑ蛟龃螅浑S著焊絲直徑的加粗（或減細），則相應減慢（或加快）送絲速度，才能保證焊接過程的電弧穩定。隨著焊絲直徑加粗,焊接電流、焊接電壓、飛濺顆粒等都相應增大，焊接電弧越不穩定，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。但是當焊接電流太大時，金屬飛濺會相應增加，并容易產生燒穿及氣孔等缺陷。反之，若焊接電流太小時，電弧不能連續燃燒，容易產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氣體保護焊接電流的大小是由送絲速度來調節的。

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。其中細焊絲的熔化速度增大更快些，這是因為細絲產生的電阻熱較大。

圖1 焊接電流與熔化速度關系

圖2 電弧電壓與焊縫成形的關系

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，氣體保護效果會越差，這樣就易產生氣孔。電弧電壓與氣孔的關系，如圖3所示。

1.4焊接速度

焊接速度對焊縫內部與外觀的質量都有重要影響。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，在焊接趾部易出現咬邊。進一步提高焊接速度時出現駝峰焊道。相反焊速過低，熔池中液態金屬將流到電弧前面，電弧在液態金屬上面燃燒，從而使焊縫熔合不良，形成未焊透。

通常半自動焊時，當焊速低于15cm/min時，焊槍移動不易均勻。而在焊速達60cm/min～70cm/min時，焊槍難以對準焊接線，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電嘴與焊件間的距離。焊絲伸出長度對焊接過程的穩定性影響比較大。當焊絲伸出長度增加時，焊絲的熔化速度加快，可以使生產率提高。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加快，將引起電弧不穩，飛濺增加，焊縫外觀不良和產生氣孔；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、熔深的關系，如圖5所示。恒電壓電源和等速送絲系統，當改變焊絲伸出長度時，焊接電流與熔深均發生變化。當伸出長度增大時，焊絲熔化的速度加快。而焊縫熔深及焊接電流減少，根據這一特點，在半自動焊接時焊工可以通過調節焊槍高度來調節輸入。

焊絲伸出長度/mm

圖5 焊絲伸出長度與焊接電流、熔深的關系

1.6氣體流量

CO₂氣體保護焊利用CO₂氣體的屏蔽作用實現保護的，氣體流量、焊絲伸出長度及風的大小都是影響保護的主要因素。氣體流量的大小與電流有關，在大電流時氣體的流量則要大，為20-25L/min。在工作環境有風時，應適當增大噴嘴直徑，以便在大流量時仍可獲得穩定的電弧。CO₂氣體流量和風速上限的關系，見表1。通常實芯焊絲CO₂焊時，為得到可靠的保護效果，風速上限為4m/s，如果風速超過這一上限值，則應采取必要的防風措施。

表1——CO₂氣體流量和風速上限的關系

噴嘴直徑/mm	16	16	16	22	22	22
CO₂流量L/min	25	30	36	25	30	35
風速上限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，當噴嘴與工件垂直時，飛濺都很大，電弧不穩。其主要原因是運條時產生空氣阻力，使保護氣流后偏吹。

1.8電源極性

CO₂氣體保護焊時，電源極性對焊縫熔深、電弧穩定都有重要影響。為保證電弧的穩定燃燒，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定。

2、 CO₂氣體保護焊接工藝參數的選擇

CO₂氣體保護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，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

根據焊件情況，首先應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	2.0～12.0
≥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之一，主要根據母材厚度，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系，見表2。

2.3電弧電壓

確定焊接電流的范圍后，調整電弧電壓。使電弧電壓與焊接電流形成良好的匹配。焊接過程中電弧穩定，飛濺小，能聽到沙、沙的聲音，能看到焊機的電流表、電壓表的指針穩定，擺動小，焊接電流和電弧電壓也就達到了最佳匹配。最佳的電弧電壓一般在16V～24V之間，粗滴過渡時，電壓為25V～45V，所以電弧電壓應細心調試。

2.4 焊接速度

隨著焊接速度增大（或減小），則焊縫熔寬，熔深和堆積高度都相應減小（或增大）。當焊接速度過快時，會使氣體保護的作用受到破壞，易使焊縫產生氣孔。同時焊縫的冷卻速度也會相應提高，也降低了焊縫金屬的塑性的韌性，并會使焊縫中間出現一條棱，造成成形不良。當焊接速度過慢時，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。因此焊接速度應根據焊縫內部與外觀的質量選擇。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，電流越大，伸出長度越長。焊絲伸出長度與焊接電流的關系，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，飛濺嚴重焊接過程不穩定；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量，一般根據焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長度及噴嘴直徑來選擇。當焊接電流越大，焊接速越快，焊絲伸出長度越長時，氣體流量應大些。氣體流量太大或太小時，都會造成成形差，飛濺大，產生氣孔。一般經驗公式是，數量為焊絲直徑的十倍，既Φ1.2mm焊絲選擇12L/min。當采用大電流快速焊接，或室外焊接及仰焊時，應適當提高氣體流量。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，當噴嘴與工件垂直時，飛濺都很大，電弧不穩。其主要原因是運條時產生空氣阻力，使保護氣流后偏吹。為了避免這種情況的出現，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，焊接過程穩定。

2.8電源極性

CO₂氣體保護焊電源極性應采用直流反接焊接，因為直流反接時熔深大，飛濺小，電弧穩定，焊縫成形好。

CO₂氣體保護焊在實際生產中，選擇焊接工藝參數時，應做到以下幾點：（1）根據母材先確定焊絲直徑和焊接電流；（2）根據選擇的焊接電流，在試板上試焊，細心調整出相匹配的電弧電壓；（3）根據試板上焊縫成形情況，細調整焊接電流，焊接電壓，氣體流量，達到最佳的焊接工藝參數；（4）在工件上正式焊接過程中，應注意焊接回路，接觸電阻引起的電壓降低，及時調整焊接電壓。有了一定的理論基礎，再加上我們勤于思考，相信我們每一名焊接操作者通過，不斷的調整，最終都能獲得最佳的焊接工藝參數。正確使用焊接工藝參數，可以避免各種焊接缺陷，提高操作技能、為保證焊接質量奠定良好的基礎，同時也增加了工時利用率，提高了生產效率。