CO2氣體保護(hù)焊實(shí)訓(xùn)中的問(wèn)題淺析

祝春蘭

（南通職業(yè)大學(xué)技師學(xué)院，江蘇 南通 226007）

CO2氣體保護(hù)焊作為一種重要的焊接方法，具有高效、節(jié)能、節(jié)材、操作方便、適用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，逐漸取代了傳統(tǒng)的手工焊條電弧焊。焊接質(zhì)量的好壞，與焊接設(shè)備的性能、焊接材料的選用、焊接工藝的確定、環(huán)境因素的改變有直接關(guān)系。影響焊接的因素多種多樣，作者針對(duì)焊接電流在100～400 A范圍內(nèi)，對(duì)于其外在因素（主要指使用過(guò)程），結(jié)合實(shí)際情況，作了很多試驗(yàn)，總結(jié)一些焊接工藝及方法，對(duì)提高焊縫質(zhì)量，糾正焊接中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行歸類、整理。對(duì)學(xué)生焊接實(shí)訓(xùn)階段有一定幫助，現(xiàn)歸納如下：

1 焊接過(guò)程穩(wěn)定性與規(guī)范匹配的關(guān)系

在保證外圍系統(tǒng)良好的前提下，焊接電流與電弧電壓之間關(guān)系如下：

焊接電流小于200 A時(shí)，U＝（14＋0.05I）±2 V。

焊接電流大于200 A時(shí)，U＝（15＋0.05I）±2 V，特別是在電纜加長(zhǎng)的情況下，電壓略配高些。

對(duì)不同焊接電流與穩(wěn)定焊接電壓值見(jiàn)圖1，從圖中可以看出，隨著焊接電流的增加電弧電壓值有所增加。

焊接電流應(yīng)根據(jù)母材厚度、接頭形式以及焊絲直徑等，正確選擇焊接電流。短路過(guò)渡時(shí)，在保證焊透的前提下，盡量選擇小電流，因?yàn)楫?dāng)電流太大時(shí)，易造成溶池翻滾，不僅飛濺大，成型也非常差。焊接電壓必須與電流形成良好的配合。焊接電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)造成飛濺，焊接電壓應(yīng)伴隨焊接電流增大而提高，伴隨焊接電流減小而降低，最佳焊接電壓一般范圍在1～2 V之間，所以焊接電壓應(yīng)細(xì)心調(diào)試。

電流過(guò)大：弧長(zhǎng)短、飛濺大，有頂手感覺(jué)，兩邊熔合不好。

電壓過(guò)高：弧長(zhǎng)長(zhǎng)、飛濺稍大，電流不穩(wěn)，焊縫寬，引弧易燒導(dǎo)電嘴。

最佳焊接規(guī)范的主要特征如下：焊縫成形好、外形美觀，沒(méi)有燒穿、咬邊、氣孔、裂紋等缺陷，熔深控制在合適的范圍內(nèi)。焊接過(guò)程穩(wěn)定，飛濺小。焊接時(shí)能夠聽(tīng)到清脆的聲音，電焊機(jī)的電壓表、電流表的指針?lè)€(wěn)定、擺動(dòng)小。

圖1 焊接電流與電弧電壓關(guān)系圖

2 最佳焊接規(guī)范的調(diào)整步驟

（1）根據(jù)工件厚度，焊縫位置，選擇適當(dāng)?shù)暮附z直徑、焊接電流、電弧電壓。不同直徑焊絲應(yīng)選用相應(yīng)的焊接電流、電弧電壓、干伸長(zhǎng)度的匹配。

（2）在試板上試焊，根據(jù)選擇的焊接電流，細(xì)心調(diào)整焊接電壓和電弧推力，最佳的焊接電壓范圍一般在1～2 V之間。

（3）根據(jù)試板上焊縫成形情況，適當(dāng)調(diào)整焊接電流，焊接電壓，氣體流量，達(dá)到最佳焊接規(guī)范。

（4）氣體流量的調(diào)節(jié)。不同的接頭形式、其他焊接參數(shù)及作業(yè)條件對(duì)氣體流量的選擇都有影響。

（5）焊接速度。應(yīng)針對(duì)焊件材料的性質(zhì)與厚度來(lái)確定。一般半自動(dòng)焊時(shí)，焊接速度在15～40 m/h的范圍內(nèi)，自動(dòng)焊時(shí)在15～30 m/h。

（6）電源極性。CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，主要是采用直流反極性連接，焊接過(guò)程穩(wěn)定，飛濺小。而正極性連接時(shí)，因?yàn)楹附z是陰極，焊件為陽(yáng)極，焊絲熔化速度快；在電流相同的情況下，熔深較淺，余高較大、飛濺也較多。

（7）回路電感量。應(yīng)根據(jù)焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓來(lái)選擇。不同的焊絲直徑應(yīng)選用對(duì)應(yīng)的電感量，通過(guò)試焊選擇電感量，若焊接過(guò)程穩(wěn)定，飛濺小，說(shuō)明電感量是合適的。

（8）在工件上正式焊接過(guò)程中，應(yīng)注意焊接回路，接觸電阻引起的電壓下降，及時(shí)調(diào)整焊接電壓，確保焊接過(guò)程穩(wěn)定。

3 焊接過(guò)程中匹配不良等原因引起的焊縫缺陷現(xiàn)象及排除

3.1 焊接飛濺

焊接過(guò)程中，大部分焊絲熔化金屬過(guò)渡到熔池，而一部分焊絲熔化金屬飛向熔池之外，飛到熔池之外的金屬稱為飛濺。因各種條件的不同，飛濺量也明顯不同。

3.1.1 焊接飛濺產(chǎn)生的原因

（1）由于焊絲和工件中都含有碳，CO2氣保焊電弧氣氧化性強(qiáng)，熔滴中發(fā)生FeO＋C＝Fe＋CO↑，熔滴爆炸，產(chǎn)生飛濺。

（2）CO2氣保焊細(xì)絲焊時(shí)，一般采用短路過(guò)渡焊接，當(dāng)電弧短路期間，電弧空間逐漸冷卻，當(dāng)電弧再次引燃時(shí)，電流較大，電弧熱量突然增大，較冷的氣體瞬間產(chǎn)生體積膨脹而引起較大的沖動(dòng)功，由此引起較大的飛濺。

（3）當(dāng)焊機(jī)的特性不太好時(shí)，短路電流的增長(zhǎng)速度太慢，使熔滴過(guò)渡頻率降低，短路時(shí)間增長(zhǎng)，焊絲伸出部分在電阻熱的作用下，會(huì)發(fā)紅軟化，形成大顆粒成段斷落，爆斷，使電弧熄滅，造成焊接過(guò)程不穩(wěn)。短路電流增長(zhǎng)太快時(shí)，一旦發(fā)生短路，熔滴立即爆炸，產(chǎn)生大量的飛濺。

3.1.2 減小焊接飛濺的措施

（1）應(yīng)選擇合理的焊接電流與焊接電壓參數(shù)，避免使用大滴排斥過(guò)渡形式；同時(shí)，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)焊接材料，如選用含C量低、具有脫氧元素Mn和Si的焊絲H08Mn2SiA等，避免由于焊接材料的冶金反應(yīng)導(dǎo)致氣體析出或膨脹引起的飛濺。

（2）在CO2氣體中加入少量的Ar氣，改善電弧的熱特性和氧化性，減少飛濺。

（3）采用直流反接，使焊絲端部的極點(diǎn)壓力較小。

（4）把焊絲及工件上的油污仔細(xì)清理干凈。

（5）檢查送絲輪和送絲軟管，看送出焊絲是否均勻、順暢。

（6）調(diào)節(jié)回路中的電感量，使焊接穩(wěn)定。

（7）在噴嘴上涂一層硅油或防堵劑，可有效地防止噴咀堵塞。使用焊接飛濺清除劑，噴涂在工件上，可以阻止飛濺物與母材直接接觸，飛濺物用鋼絲刷輕輕一刷就能清除。

（8）一般采用左向焊法焊接，焊縫成形好，飛濺小，便于觀察熔池，焊接過(guò)程穩(wěn)定。當(dāng)采用右向焊法焊接時(shí)，飛濺大，焊縫成形差，焊接過(guò)程不穩(wěn)定。

3.2 氣孔

在CO2氣體保護(hù)焊接過(guò)程中，由于熔池表面沒(méi)有熔渣蓋覆，CO2氣流又有較強(qiáng)的冷卻作用，因而熔池金屬凝固較快，但其中氣體來(lái)不及逸出時(shí)，就容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔?？赡墚a(chǎn)生的氣孔主要有3種：一氧化碳?xì)饪?、氫氣孔和氮?dú)饪住?/p>

3.2.1 焊接過(guò)程中氣孔產(chǎn)生的原因

（1）焊接參數(shù)或焊接材料選擇不當(dāng)。

（2）焊絲和被焊金屬坡口表面上的鐵銹、油污或其他雜質(zhì)。

（3）噴嘴與工件距離過(guò)大，焊接區(qū)域未得到充分的保護(hù)。

（4）CO2氣體流量過(guò)小，或氣體純度不夠。

（5）氣體加熱器不能正常工作。

（6）噴嘴被飛濺物堵塞，引起氣體保護(hù)不暢。

3.2.2 減少氣孔的解決辦法

（1）根據(jù)焊接的情況，選擇適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范，保證氣路的正常通暢。

（2）徹底清除焊絲和被焊金屬表面上的水、銹、油污和其他雜質(zhì)。

（3）調(diào)整好焊槍與焊件的距離和角度，使焊接熔池得到充分的保護(hù)。

（4）使用合格的焊接材料及保護(hù)氣體。

（5）確保氣體加熱器的完好，保證能正常工作。

（6）經(jīng)常清理噴嘴內(nèi)堵塞的飛濺物。

（7）在外界風(fēng)速≥2 m/s，可加大CO2氣流量或采取擋風(fēng)措施。

3.3 裂紋

在焊接過(guò)程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的裂紋叫熱裂紋。焊接接頭冷卻到較低溫度下產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋。焊縫裂紋將使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，甚至引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的突然破壞，因此是完全不允許的。

3.3.1 裂紋產(chǎn)生的原因

（1）焊絲和工件表面不清潔，有過(guò)量的油、銹和水等。

（2）電流和電壓配合不當(dāng)，熔深過(guò)大。

（3）母材焊縫含碳、硫量過(guò)高而含錳量過(guò)低。

（4）多層焊第一道焊縫過(guò)?。缓附禹樞虿划?dāng)，使焊件產(chǎn)生很大的拘束力時(shí)容易引起裂紋。

3.3.2 裂紋解決方案

（1）檢查工件和焊絲的化學(xué)成分，更換合格材料。

（2）焊前仔細(xì)清理焊絲和工件表面鐵銹、油污或其他雜質(zhì)。

（3）多層焊焊接第一道焊縫時(shí)增加焊道厚度。

（4）調(diào)整焊接規(guī)范，控制熔深。

4 結(jié)束語(yǔ)

學(xué)生在焊接實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，容易出現(xiàn)的焊接質(zhì)量問(wèn)題多種多樣，相信通過(guò)一定時(shí)間的學(xué)習(xí)實(shí)踐，經(jīng)過(guò)以上的措施與途徑，通過(guò)師生的共同努力，同學(xué)們的焊接水平一定能夠得到較快的提高。