二氧化碳半自動焊焊接技術在金屬結構焊接行業(yè)中的應用

1、二氧化碳焊接技術發(fā)展史

二氧化碳焊接技術發(fā)展與金屬結構制造狀況密不可分。上世紀50年代初期，二氧化碳氣保焊技術一經(jīng)開發(fā)，就應用于金屬結構制造，并伴隨著焊接結構設計、制造技術水平的不斷提高，逐漸成為金屬結構焊接的主要方法。其高效、優(yōu)質、自動化的技術特點，具有良好的應用條件，并且極大地推動了金屬結構焊接技術的發(fā)展，在焊接技術發(fā)展史上書寫了輝煌的一頁。

2、二氧化碳氣保焊技術的主要特點

通過多年研究與應用實踐，二氧化碳氣保焊技術的主要特點概述為以下幾點:

2.1 生產(chǎn)效率高

二氧化碳氣保焊能夠實現(xiàn)較大的焊接電流，采用Oslash:1.2mm實心焊絲，焊接電流最大可達到350A，Oslash:1.6mm藥芯焊絲的焊接電流可達到500A，電流密度通常為100-300A/mm 2，電弧熱量集中、焊絲熔化速度快、熔敷系數(shù)高，而且保持連續(xù)焊接，從而提高焊接生產(chǎn)效率，二氧化碳氣保焊可比手工電弧焊提高工作效率1-5倍。

2.2 焊接質量好

二氧化碳氣保焊的自動化程度高，電弧自身調節(jié)作用強，焊接過程中電弧穩(wěn)定性好，人為干擾因素少。電弧可持續(xù)燃燒，整條接頭少，金屬組織致密，焊接質量穩(wěn)定。同時二氧化碳氣保焊電弧氣氛氧化性強，對焊件表面油，銹敏感性低，焊縫金屬擴散氫含量低，大大提高了焊接頭力學性能和抗裂性能。

2.3 二氧化碳氣保焊技術改良了焊接接頭形式

二氧化碳氣保焊技術改良了焊接接頭形式和焊接坡口形式。二氧化碳氣保焊接的焊接熔深較大，在T形接頭形式設計時，當熔深增大時，在保證焊縫金屬承載面積保持不變時，焊腳尺寸往往可以減少。在對按接頭設計時，二氧化碳氣保焊與手工電弧焊相比，焊接坡口角度一般可以減少5°-10°，當采用單邊V形坡口對接焊時，坡口角度為45°，采用錐形噴嘴，就可以使根部焊透，并使焊縫熔合很好，從而有效地減少填充金屬量，減少焊接作業(yè)時間和焊接材料消耗。

2.4 能源利用率高

二氧化碳氣保焊的電弧密度高，電弧能量大多有效地用于焊接材料熔化及母材金屬的熔合，獲得每千克熔敷金屬的耗電量較低，Oslash:1.2mm-Oslash:1.6mm實心焊絲約為1.8-2.0為kWh/kg;Oslash:1.2mm-Oslash:2，4mm藥芯焊絲為2.1-2.4KWh/kg，能源利用率高，因此，二氧化碳氣保焊推廣應用有利于節(jié)省能源，可比手工電弧焊節(jié)電50%-60%，從而減少了能源浪費。

2.5 焊接規(guī)范參數(shù)調節(jié)范圍大

二氧化碳氣保焊同一規(guī)格尺寸的焊絲可采用焊接規(guī)范參數(shù)變化范圍較大，如Oslash;1.2mm實心焊絲，其焊接電流調節(jié)范圍可以為60-350A，從而使二氧化碳焊接設備、材料具備較好的適應金屬結構產(chǎn)品的變化能力，減少了儲備焊接材料規(guī)格和重量，有利干焊接質量控制和管理。

3、二氧化碳氣保焊技術應用狀況

二氧化碳氣保焊技術在大型金屬結構制造企業(yè)中廣泛使用，在中、小型企業(yè)中局部使用，制造的金屬結構種類大大增加。

隨著機械行業(yè)骨干企業(yè)焊接技術改造，二氧化碳氣保焊技術在大型金屬結構制造中廣泛采用。如:太原重型機械(集團)有限公司、第一重型機械有限公司、大連重工集團有限公司等企業(yè)，二氧化碳氣保焊完成的焊接金屬結構已占其重量的50%-80%，在大型金屬結構企業(yè)中發(fā)揮著不可替代的骨干作用。

在中、小型企業(yè)中推廣應用與所在地區(qū)、所處行業(yè)、產(chǎn)品結構特點等因素有較大關系，在焊接技術較為發(fā)達的地區(qū)、焊接結構較多的企業(yè)、技術含量較高的產(chǎn)品，二氧化碳氣保焊推廣使用情況較好。雖然中、小企業(yè)中應用情況差別較大，但通過多年宣傳、引導，二氧化碳氣保焊技術已逐漸成為企業(yè)技術改造中主要選擇的焊接技術裝備。

3.1 二氧化碳氣保焊設備應用狀況

在二氧化碳氣保焊技術推廣的起步階段，主要由國外進口焊接設備或引進國外技術設備生產(chǎn)，引進焊機有松下電器公司、日本大坂變壓器、美國米勒公司等品牌機型;國內(nèi)主要有天津電焊機廠、唐山電子設備廠、牡丹江無線電六廠、上海電焊機廠、四平電焊機廠等企業(yè)，焊機額定電流大多500A。因為國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的焊機功能和生產(chǎn)規(guī)模與國外廠商有一定的差距，所以大型企業(yè)在技術改造中大部分選用價格較高、功能好的進口設備。

在二氧化碳氣保焊技術推廣的發(fā)展階段，經(jīng)過焊接設備制造廠商的合資或獨資開發(fā)，額定電流350A、500A的二氧化碳氣保焊半自動焊機，基本實現(xiàn)國內(nèi)組裝制造，其中北京時代集團公司、天津電焊機廠、唐山松下產(chǎn)業(yè)機器有限公司等一批企業(yè)生產(chǎn)的主要機型，都具有較好使用功能和可靠性，并陸續(xù)在金屬結構企業(yè)中成為主要選擇的二氧化碳氣保焊機型，占有一定數(shù)量和市場份額，從而改變了大批量進口設備的狀況。

目前也有一些金屬結構企業(yè)使用一批二氧化碳氣保焊專業(yè)設備及焊接機器人工作站，但總體規(guī)模和應用數(shù)量比較小。這既與金屬結構企業(yè)中成為主要選擇的二氧化碳氣保焊機型，占有一定數(shù)量和市場份額，從而改變了大批量進口設備的狀況。

目前也有一些金屬結構企業(yè)使用一批二氧化碳氣保焊專業(yè)設備及焊接機器人工作站，但總體規(guī)模和應用數(shù)量比較小。這既與金屬結構產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模及加工精度有直接聯(lián)系，也與專用設備設計、制造水平有關。二氧化碳氣保焊專用設備多用于金屬零件形狀簡單、規(guī)格相近，生產(chǎn)批量較大的金屬結構產(chǎn)品生產(chǎn)線，如汽車、摩托等產(chǎn)品零件的焊接。

3.2 二氧化碳氣保焊焊接材料的應用狀況

80年代初至80年代中期，我國針對當時Q235、16Mn等主要結構鋼生產(chǎn)的490MPa級二氧化碳氣保焊實心焊絲，在引進設備、引進技術、開發(fā)試制的努力中，已實現(xiàn)部分自給，但是處于供不應求狀態(tài)，而且藥芯焊絲基本處于開發(fā)研制、試生產(chǎn)狀態(tài)，大部分二氧化碳氣保焊焊按材料主要依靠從歐美、日本等國家進口。國產(chǎn)焊接材料與進口焊接材料相比在工藝性能、力學性能方面存在著一定差距。

目前我國二氧化碳氣保焊實心焊絲已經(jīng)形成一定生產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)量和質量也有很大提高。針對Q235、Q345及16Mn等結構鋼的二氧化碳氣保焊焊絲，能夠滿足金屬結構制造的要求，使用最多的實心焊絲主要有ER49-l(H08Mn2SiA)及ER50-6等牌號，規(guī)格主要有Oslash;1.2mm、Oslash:1.6mm兩種，國內(nèi)生產(chǎn)狀態(tài)處于供大于求的狀況，但國內(nèi)備焊絲生產(chǎn)廠家的質量也有較大差別，特別是在焊絲化學成分穩(wěn)定性、焊絲表面鍍銅質量、焊絲剛度等主要參數(shù)方面仍有明顯差異，焊絲質量優(yōu)良的廠家有天津電焊條廠、上海電力電焊條廠、四川大西洋電焊條廠等廠家。

3.3 金屬結構行業(yè)二氧化碳氣保焊技術推廣的人才狀況

金屬結構行業(yè)中二氧化碳氣保焊技術推廣工作是在中國焊接協(xié)會和中國機械工程學會焊接分會倡導下，結合金屬結構行業(yè)自身發(fā)展要求，逐步推廣應用的。其中金屬結構行業(yè)中焊接技術人員及焊接工人本著對企業(yè)技術進步無私奉獻發(fā)揮著積極作用。

隨著市場經(jīng)濟逐步延伸，金屬結構行業(yè)的經(jīng)濟效益普遍滑坡，焊接技術人才嚴重流失，早期從事二氧化碳氣保焊研究及推廣的具有相當經(jīng)驗的技術人員也有許多離開這項工作，新的技術人員補充不上，使得此項工作受到影響。這就引發(fā)了金屬結構行業(yè)以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術改造中技術人才的隱患，以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技改機制，人才激勵機制等問題，影響了二氧化碳氣保焊技術推廣速度和相應新型技術的開發(fā)。而這種機制問題還將影響金屬結構行業(yè)的其它技術改造及技術革新工作的開展。