CO2气体保护焊完全知识

CO2气体保护焊完全知识

CO2气保护焊接 一、基本原理

CO2气体保护焊是以可熔化的金属焊丝作电极，并有CO2气体作保护的电弧焊。是焊接黑色金属的重要焊接方法之一。 CO2焊接工艺的由来

CO2焊接工艺的最初构想源于20世纪20年代，然而由于焊缝气孔问题没有解决，而使得CO2焊无法使用。直到50年代初，焊接冶金技术的发展解决了CO2焊接的冶金问题，研制出Si-Mn系列焊丝，才使得CO2焊接工艺获得了实用价值。在这之后，根据结构材料的性能，相继出现了不同组元成分的焊丝，满足了CO2焊接多样化的需求。

CO2焊接工艺的实用化为社会带来了巨大的财富，一方面是因为CO2气体价格低廉，易于获得，另一方面是由于CO2焊接的金属熔敷效率高，以半自动CO2焊接为例，其效率为手工电弧焊的3～5倍。但是由于CO2焊接熔滴过渡多为短路过渡，对CO2焊接工艺稳定性提出了更高的要求，另外CO2焊接的飞溅大，成为从20世纪50年代开始至今制约CO2焊接工艺推广的主要技术问题之一。 二、工艺特点

1.CO2焊穿透能力强，焊接电流密度大（100-300A/m2），变形小，生产效率比焊条电弧焊高1-3倍

2.CO2气体便宜，焊前对工件的清理可以从简，其焊接成本只有焊条电弧焊的40%-50% 3.焊缝抗锈能力强，含氢量低，冷裂纹倾向小。

4.焊接过程中金属飞溅较多，特别是当工艺参数调节不匹配时，尤为严重。

5.不能焊接易氧化的金属材料，抗风能力差，野外作业时或漏天作业时，需要有防风措施。 6.焊接弧光强，注意弧光辐射。 三、冶金特点

CO2焊焊接过程在冶金方面主要表现在：

1.CO2气体是一种氧化性气体，在高温下分解，具有强烈的氧化作用，把合金元素烧损或造成气孔和飞溅等。解决CO2氧化性的措施是脱氧，具体做法是在焊丝中加入一定量脱氧剂。实践表明采用Si-Mn脱氧效果最好，所以目前广泛采用H08Mn2SiA/H10Mn2Si等焊丝。

2 CO2气体保护焊的冶金特性 2.1 合金元素的氧化

CO2 → CO + 1/2 O2 O2→2O

CO2气体在高温时有强烈的氧化性，要氧化金属，烧损合金元素 Fe + O →FeO Si + 2O → SiO2 Mn + O → MnO FeO + C → Fe + CO

CO在电弧高温下急剧膨胀，使熔滴爆破而引起金属飞溅。

合金元素烧损、CO气孔、飞溅是CO2气保焊中三大主要问题，其都和CO2气体的氧化性有关。 2.2 脱氧及焊缝金属的合金化 FeO { 产生CO→气孔和飞溅 焊缝[O]↑→焊缝力学性能↓

脱氧和渗合金：在焊丝中加入一定量的脱氧剂（如Al、Ti、Si、Mn等），常采用Si、Mn联合脱氧。

2FeO + Si → 2Fe + SiO2Mn + FeO → Fe + MnO

Si和Mn一部分用于脱氧，另一部分充当合金元素，完成渗合金。

现在，焊接低碳钢时常采用H08MnSiA焊丝，焊接低合金钢时常采用H08Mn2SiA焊丝。 2.3 气孔

（1）一氧化碳气孔： FeO + C → Fe + CO

焊丝中加入足够的脱氧剂和限制焊丝的含碳量，就可有效地防止CO气孔产生。 （2）氢气孔

氢主要来源于焊丝、工件表现的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。CO2气体的氧化性可约制氢的危害-------- H2 + CO2 → H2O + CO

CO2气保焊对铁锈和水分的敏感性没有埋弧焊和氩弧焊高，除非在钢板表面已锈蚀一层黄锈外，焊前一般不必除锈， 但焊丝表面的油污必须用汽油等溶剂擦干净。 （3）氮气孔

N2的来源：①空气侵入焊接区；②CO2气体不纯（可能性不大）

焊缝中产生N气孔的主要原因是由于保护气层遭破坏，大量空气侵入焊接区所致。造成保护气层失效的因素有：过小的CO2气流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大；焊接场地有侧向风等。保证气层稳定、可靠是防止焊缝中N气孔的关键。 2.4 熔滴过渡方式：

CO2气保焊中，为获得稳定的焊接过程，正常采用短路过渡和细颗粒过渡两种过渡形式。 短路过渡的特点：电弧稳定，飞溅较小，熔滴过渡频率高，焊缝成形较好；适合于焊接薄板及进行全位置焊接；短路过渡焊接主要采用细焊丝，一般为φ0.6～1.4mm。

细颗粒过渡特点：电弧穿透力强，母材熔深大，适合于焊接中等厚度及大厚度工件，主要采用较粗的焊丝，一般为φ1.6和φ2.0mm焊丝。

CO2气保焊一般都采用直流反接，因反接时飞溅小，电弧稳定，成形较好，而且焊缝金属含氢量低，熔深大。 四、焊接材料 1.保护气体CO2

用于焊接的CO2气体，其纯度要求≥99.5%，通常CO2是以液态装入钢瓶中，容量为40L的标准钢瓶可灌入25Kg的液态CO2，? 25Kg的液态CO2约占钢瓶容积的80%，其余20%左右的空间充满气化的CO2。气瓶压力表上所指的压力就是这部分饱和压力。该压力大小与环境温度有关，所以正确估算瓶内CO2气体储量是采用称钢瓶质量的方法。（备注：1Kg的液态CO2可汽化509LCO2气体） CO2气瓶外表漆黑色并写有黄色字样?

市售CO2气体含水量较高，焊接时候容易产生气孔等缺陷，在现场减少水分的措施为：? 1)将气瓶倒立静置1-2小时，然后开启阀门，把沉积在瓶口部的水排出，可放2-3次，每次间隔30分钟，放后将气瓶放正。

2)倒置放水后的气瓶，使用前先打开阀门放掉瓶上面纯度较低的气体，然后在套上输气管。 3)在气路中设置高压干燥器和低压干燥器，另外在气路中设置气体预热装置，防止CO2气中水分在减压器内结冰而堵塞气路。 2.焊接材料（焊丝） 1.）焊丝要有足够的脱氧元素

2.）含碳量Wc≤0.11%，可减少飞溅和气孔。 3.）要有足够的力学性能和抗裂性能。

焊丝直径及其允差（GB/T8110-1995） 焊丝直径mm 允许偏差 φ0.5；φ0.6 +0.01，-0.03 φ0.8，φ1.0

φ1.2，φ1.6， +0.01，-0.04 φ3.0；φ3.2 +0.01，-0.07 五．焊接设备（略） 六．焊接工艺

序号 型号 牌号 规格 适用范围

1 ER49-1 H08Mn2SiA φ1.2 Q235.20#.20g.2OR、16MnR间焊接

2 ER50-6 / φ1.2 Q345.16MnR等间焊接 3 ER49-1 H08Mn2SiA φ1.2 Q235.20#.20g.2OR Q345.16MnR间焊接 对接平焊(I型坡口)

板厚mm 焊丝直径 焊接电流A 焊接电压V 焊接速度Cm/min 焊丝干伸长mm 气流量L/min 层数

6 φ1.2 120-140 20-22 50-60 10-12 10-15 2

8 φ1.2 130-150 21-23 45-50 10-12 10-15 2

10 φ1.2 200-250 24-26 45-50 10-12 10-15 3

14 φ1.2 280-320 28-34 35-45 10-12 12-18 5

20 φ1.2 360-400 34-38 35-40 10-12 15-20 7

角焊板厚mm 焊丝直径 焊接电流A 焊接电压V 焊接速度Cm/min 焊丝干伸长mm 气流量