CO2 气体保护焊基本常识及焊接工艺

我叫唐元生，我们这次受公司领导的安排，来和大家交流一下CO2 气体保护焊方面的常识和工艺，我给大家准备了点材料，大家抽时间看一下，最后还要理论、实践考试，这次王经理非常重视，成绩要交到领导那去，希望大家认真对待。

一、公司对这次培训的意义

公司已经购买了一批 CO2 多台) 准备投入到施工中去，公司领导非常重视这次的推广和应用，决心也很大。王存庭经理有指示，（做好这次培训很重要，对提高焊接效率，降低成本，会有一个质的认识和收益）鉴于CO2 气体保护焊在我们公司原先很少使用，对它的工艺不太了解，安排刘部长和我来和大家交流交流。希望尽快把CO2 气体保护焊投入到施工中去。（这次轮训如果到焊培培训，每人费用约为3600元，全公司108名焊工，就要30多万，所以领导安排我们带机器来各个工地现场交流。）

我们已经辗转了东营、上海、宁波三个项目部，领导和学员都发表了很多不同意见，我们也和领导做了汇报。

（1） 有些焊工感觉艺不压身，能多学点就多学点，以后发展的新技术、新工艺很多，有机会就多学，在以后的收入上才有机会增加。

（2） 飞溅大，容易烧坏衣服、烫伤，劳保护品要可靠。

一些问题要通过一些办法解决，我们也会反映，但总起来说领导推广CO2 气体保护焊的决心很大。宁波时有的焊工也焊出了优质的管道焊缝。宁波时有个焊工只训练一天，就让他试验了一个管道焊口，成型非常漂亮，经拍片6张片全是一级无缺。

宁波时三菱公司监理说日本早就普及这种工艺，而且很成熟，日本人并不抵制这种工艺，只是要经过工艺评定和现场考试合格后，可以在现场使用。 我参加过三次全国性焊工比赛，实际焊接操作有三项项目，其中两项是常规项

目，总有一项为开发性项目，这三次全为气保焊。全国性焊工比赛的选手来自全国各个单位的焊工精英、焊接高手。通过他们，目的主要是专家研究出一些新的焊接方法、焊接工艺。一个是通过全国性焊工比赛来了解这种焊接工艺方法的实用性和焊接工艺掌握程度。再一个是让全国认可和推广这种焊接工艺。所以这次推广的意义也是让公司的广大焊工认识到这个趋势，社会的发展必须要接受新生事物，公司、个人的生存就是要和科技同步发展，否则就要被淘汰，就要吃不上饭。 理一气就和刘家奇部长要了26台焊机，并催赶紧落实。

优点：CO2 气体保护焊由于焊接速度快、生产率平焊时比普通的焊条电弧焊高2~5倍，其他位置的焊接时，约为焊条电弧焊的3~5倍；操作简单容易掌握；

用廉价的CO2 气体和焊丝代替焊剂和焊条，成本是焊条电弧焊的40%过计算焊条成本为5.5元/kg，焊丝成本为7.2元/ kg，但焊条熔敷率为43.2%，焊丝熔敷率为98%。）电能消耗小 ，所以成本较低；

还有它的熔深浅、热影响区小，焊接应力小，焊接变形小；对油、锈等不敏感：适用于全位置焊等优点。在别的单位已经得到广泛应用和推广。

二 、CO2 气体保护焊也存在一定的缺点

（1） 很难用交流电源进行焊接，与手弧焊相比设备较复杂，工艺参数调整要具备一定的经验

（2） 抗风能力差,给室外焊接作业带来一定困难.所以室外作业时要求加强防风措施。不能焊接容易氧化的有色金属。

（3） 飞溅大,焊缝成型掌握不好不美观,而且容易烫伤,所以焊接时要求劳保护品要可靠。

三、工作原理

CO2 气体保护焊就是利用CO2 气体作为保护气体的一种溶化极气体保护焊的

焊接方法，简称CO2焊。由于CO2气比空气重，因此从喷嘴中喷出的CO2气可以在电弧区形成有效的保护层，防治空气进入熔池，特别是空气中氮的有害影响。溶化电极（焊丝）通过送丝滚轮不断地送进，与工件之间产生电弧，在电弧热的作用下，溶化焊丝和工件形成溶池，随着焊枪的移动，溶池凝固形成焊缝。

四、分类

1、 按焊丝直径分细丝CO2焊（焊丝直径≤1.2mm≥）由于工艺比较成熟这是目前国内常用的，也是这次我们要掌握的，粗丝CO2焊（焊丝直径≥1.6mm）两种。

2、 按操作方法分自动焊和半自动焊，他们的区别在于半自动焊是手工操作完成热源的移动，送丝、送气等都有焊机、送丝机等来完成，操作灵活、方便，适用于各种焊缝的焊接，这次我们公司也是买的半自动焊，我们主要介绍半自动焊。

3、 按气体分纯CO2气体保护焊、和混合气体保护焊（CO2+ O2）（CO2+ O2+Ar）（CO2+Ar）等。我们采用纯CO2气体保护焊工艺。

4、 按焊丝形式又分为实心焊丝和药芯焊丝，我们采用的是实心焊丝。根据需要以后可能也会上药芯焊丝。

五、应用范围

CO2焊主要应用在碳钢、低合金钢、耐热钢等材料的焊接，也适用于薄板焊件的点焊和定位焊。由于CO2气体高温时分解出C能降低不锈钢元素中的Cr，致使产生晶间腐蚀，产生热裂纹，须采用混合气体保护焊（CO2+Ar），和采用药芯焊丝。

六、焊接特性

（1） 冶金特点：CO2焊是利用CO2气体保护熔池，从而防止空气的危害作用，CO2气体是氧化性气体，在电弧的高温作用下，生成CO和O，在高温作用下烧损有些元素，从而降低焊缝的力学性能。并产生气孔，主要是 CO气孔（一般在表面成条虫状，又叫虫孔），氮气孔（呈蜂窝状，密集气孔），氢气孔（密集或单个气

孔，一般在焊缝内部）

（2） 焊接电源特性：CO2焊一般采用直流反接电源，一般要求采用平硬或上升外特性的电源和等速送丝（电弧燃烧时焊丝送进速度不变，依靠焊接电弧的自身调节特性，将弧长自动恢复到原先值，当弧拉长时，（焊件表面由弧坑）电流减小，焊丝熔化速度减慢，但焊丝送进速度不变，弧长逐渐缩短，恢复到原先值。）

（3） 熔滴过渡特性：所谓熔滴过渡就是熔滴从焊丝末端过渡到焊接溶池的过程。焊接过程中的稳定性、焊缝质量以及金属的飞溅，很大程度上与熔滴过渡特性有关。

飞溅和熔滴过渡有很大关系的原因：焊接时，CO气急剧膨胀，发生爆炸，又一个它是吸热反应，对电弧产生强烈的冷却作用，会引起弧柱收缩，使弧柱对溶滴产生较大的排斥，加上焊丝端头的溶滴由于受到电弧的排斥作用，溶滴尺寸大而不规则，并在偏离轴线的位置过渡。造成飞溅较大的原因。

熔滴过渡有三种形式，即短路过渡、滴状过渡（粗滴过渡）和喷射过渡。一般常用的是短路过渡、喷射过渡。

1） 全位置焊接时一般采用短路过渡，是利用短弧、小电流，在电磁力、表面张力和金属蒸汽爆破力的作用下，促使熔滴从焊丝末端“浸入”熔池。

2） 在短路时要求有个合适的短路电流增长速度，开路时要求有足够大的空载电压恢复速度，这样才有利于保证电弧的稳定燃烧。这样采取在焊接回路中串联电感器的方法，（这就和我们普通焊机增加调节电感参数的原因）电感值增大时，短路电流增长慢，反之，短路电流增长快。

3）粗丝CO2焊或电流电压较高时，采用喷射过渡，一般不适用于全位置焊，平焊平角焊采用比较多。同时，电感值几乎不起作用。

七、气体和焊丝

焊接CO2气是由瓶装的液态CO2气化而来，容量40L、25kg，瓶内压力随室温

增加而升高，瓶涂黑色（也有铝白色），并标有“二氧化碳”字样 。纯度为99.5%。瓶内气体不能全部用完，由于CO2气中水汽的含量与气体压力有关，压力越低，其气体内水气的含量越大,出气孔缺陷的几率越大，所以要求瓶内压力不小于1Mpa。 实心焊丝：主要有H08Mn2Si和H08Mn2SiA，是目前常用的，这次我们要练习的是天津金桥JQ MG50--6。

药芯焊丝：由于这次主要是熟悉一下实心焊丝，就简单介绍一下，药芯焊丝又叫管状焊丝，由于它焊接工艺好、飞溅小、焊缝成型优良，且通过调整药芯成分来焊接各种类型的钢材，在世界发达国家得到广泛应用，是一种很有发展前途的焊接材料。

八、焊接设备

CO2焊机分为半自动焊机和自动焊机两种，这次主要介绍半自动焊机。焊机主要由焊接电源、送丝机构、焊枪和行走机构（自动焊）、控制系统，以及供气系统和水冷系统（自动焊）等部分组成，

（1） 焊接电源：通常采用直流电源，反接极性。空载电压为55~85V，焊接电流为50~500A，负载持续率为50%~60%。

（2） 送丝机构：目前焊丝送进方式有拉丝式、推丝式、和推拉式 。我们公司购进焊机为推丝式焊枪。

推丝式焊枪轻便、离焊机送丝机2~4米内操作，设备简单，操作方便，应用比较普遍。

拉丝式焊枪比较笨重，推拉丝式焊枪结构复杂，但输送距离10米左右范围内操作。 送丝机构主要由软管、送丝滚轮、减速机构和遥控器等组成。

（3） 焊枪：CO2焊用焊枪操作方式分为半自动焊枪和自动焊枪；按冷却方式分为空冷和水冷；按结构形式可分为鹅颈式和手枪式。我们用的就是鹅颈式空冷半自

动焊枪， 焊枪是由导电嘴、喷嘴、弹簧管、到电管、导电杆，开关、手把、进气管等组成。

导电嘴由铜合铜合金制成，由它给焊丝导电和焊丝给送，焊接时应定期检查导电嘴，如发现导电嘴内孔因磨损变大和飞溅而堵塞，就应立即更换。

喷嘴焊接时也应及时清理，以利保护气体正常流动保护熔池。

（4） 供气系统：有气瓶、（带预热器）减压流量计、以及电磁气阀、皮管组成。（有的还带高压预热器、低压预热器）的热量，使气体温度下降，因而以使减压器出现白霜发生冻结，造成气路堵塞，故须用带预热器的减压流量计。 九、焊接工艺 丝伸出长度、焊丝直径、导电嘴孔径以及气体流量等参数。

（1）电弧电压：电弧电压是熔滴过渡、金属飞溅、短路频率、电弧燃烧时间及焊缝宽度的重要影响因素。提高（或降低）电弧电压，则焊缝宽度相应增加（或减少）。电弧电压过大时，短路频率减小、熔滴变大，金属飞溅增加，焊缝的氧化性加剧，焊缝边缘不齐、成形不良。反之对焊接也不利。一般细焊丝的电弧电压为16~ （2）焊接电流：焊接电流与电弧燃烧时间是决定熔透深度的主要因素。随着焊接电流的增大（或减小）及电弧燃烧时间的延长（或缩短），熔透深度和焊缝宽度都相应增大（或减小）。焊接电流主要根据送丝速度的变化来调整，它与电弧电压的匹配也十分重要。

上述电弧电压和焊接电流不是一个单纯可调的参变量，而是从属于其他规范参数的，它取决于送丝速度、焊丝直径、焊丝材料、焊丝伸出长度以及电感值等参数。

需要多积累经验。

（3）送丝速度：随着送丝速度的增大（或减小），则焊接电流也相应增大（或减小）。

（4） 焊接速度：随着焊接速度的增大（或减小），焊缝高度、熔透深度以及焊缝的宽度都相应减小（或增大）。当焊接速度太快时，则气体保护作用受到破坏。

（5） 电感值：当电感值太大时，短路电流增长速度太慢，短路次数减少，引起大颗粒的飞溅以及熄弧，电感值太小时，短路电流增长速度太快，会造成很细的颗粒飞溅，焊缝边缘不齐，成形不良。

（6） 电源极性：直流反接比直流正接熔深大，飞溅小。

（7） 焊丝伸出长度：细焊丝的焊丝伸出长度约为8~14mm，粗焊丝的焊丝伸出长度约为10~20mm。

（8） 导电嘴孔径：焊丝与导电嘴的摩擦,使其孔径磨损扩大，引起焊丝和导电嘴之间接触不良，并使焊丝导向失控，引起电弧不稳定。导电嘴孔径过小时，会引起焊丝给送阻力过大。

（9） 气体流量：细丝焊时, CO2气体流量的使用范围约为8~25L/min，通常采用10~15 L/min。室外焊接时可适当增加气体流量。

十、练习焊机简要介绍

我们所用焊机，为唐山松下微电脑焊接波形控制 CO2/MAG焊机EA1---500型，它具备逆变焊机的小型轻便、动态相应快、节约能源的特点外，还具备以下优点。

（1） 可以把你调试好的焊接规范存储到焊机中，供以后需要时调用，包括焊接电压、焊接电流、收弧电压、收弧电流、焊丝直径、焊丝种类、保护气体的状态数据。

（2） 一元化功能，用遥控器上的电流调整旋钮设定焊接电流值时，焊机会自动设定适应的焊接电压，（这时电压旋钮还可以电压微调）

（3） 波形控制：CO2焊及MAG焊接电弧的现象是短路与电弧在焊丝与母材间重复交替发生的过程，焊丝和母材间短路时，有波形急剧上升的短路电流通过。 该焊机以微电脑为控制中心，对短路和电弧的电流变化速度进行精确控制，称为波形控制。通过微电脑实现焊接波形控制，实现焊接电弧稳定、溶滴过渡均匀，电弧力适中。

通常立焊和全位置焊接时，要求电弧挺度好，向弱方向调整。飞溅情况突出时，向强方向调整。

理想调整范围以标准为中心，一般在钟表的11~2之间调整。

以上是总结的一点小经验，和大家交流交流，有不足之处，在座的很多老师傅，都有几十年的经验，多指导。实践上的经验咱们现场施工中再共同探讨。

CO2焊的焊接缺陷及其防止措施

(4) 焊丝端头有球时起弧不好 (1) 飞溅多 (2) (3) 焊接规范不合适 输入电压不平衡 磁偏吹

剪掉熔球 焊接规范是否合适，电弧电压是否过高 一侧有无断相(保险丝等) 改变地线位置 焊丝盘是否圆滑旋转、送丝轮是否打滑、导向 管的阻可能太大 须更换合适的导电嘴 有过大负载、电源变压器容量不够 电弧电压是否过高，焊速是否过快 焊接方向、焊枪角度、焊枪指向位置是否正确 改变焊接方法 电流是否太小、电压太高、焊速太低，焊丝干 伸长太大 焊枪角度、焊枪指向位置是否正确 坡口角度和根部间隙太小，焊接方法要正确 电弧电压是否过低，焊速是否过慢，焊丝伸出 过长 焊枪角度、焊枪指向位置是否正确，改变焊枪 摆动方法 电流太大、电压太低，坡口角度是否太大 钝边小、根部间隙是否太大，坡口是否均匀

(1) 送丝不均匀 电弧周期的变 化

(2) 导电嘴不合适 (3) 一次输入电压变动大 (1) 焊接规范不合适

咬边 (2) 焊枪操作不合理

(1) 焊接规范不合适 (2) 未焊透 (3) 焊枪操作不合理 (4) 接头形状不良 (1)焊接规范不合适 焊瘤 (2)焊枪操作不合理 (1) 焊接规范不合适 (2) 坡口不正确

烧穿

夹渣

焊接规范不合适

正确选择焊接规范，摆动宽度是否太大 焊丝伸出是否太长