關(guān)于CO2氣體保護(hù)焊在大型結(jié)構(gòu)件焊接中的應(yīng)用研究

鄧?yán)? 祁亞川 張強(qiáng)

摘 ?要：CO2氣體保護(hù)焊具有很多優(yōu)點(diǎn)，如自動(dòng)化水平高、適應(yīng)性強(qiáng)、效率高等等，不僅具有抗銹作用，而且能夠全方位的焊接，所以被廣泛用在許多領(lǐng)域當(dāng)中。同時(shí)CO2氣體保護(hù)焊還能體現(xiàn)出一個(gè)國(guó)家的焊接自動(dòng)化程度發(fā)展情況，所以提升CO2氣體保護(hù)焊非常重要。

關(guān)鍵詞：焊接自動(dòng)化;CO2氣體;焊接設(shè)計(jì)

一、CO2氣體保護(hù)焊的應(yīng)用機(jī)理和技術(shù)特性

（一）應(yīng)用機(jī)理

CO2氣體保護(hù)焊的應(yīng)用機(jī)理為：焊件和焊絲是其兩個(gè)電極，首先借助電弧熱量讓焊件金屬熔化，然后借助CO2氣體來(lái)保護(hù)電弧，并增強(qiáng)焊接的質(zhì)量。CO2氣體保護(hù)焊對(duì)CO2氣體純度具有一定的要求，要求必須在99.5%之上。

（二）技術(shù)特性

CO2氣體保護(hù)焊的技術(shù)特性非常多，主要包括六個(gè)，分別為：（1）穿透力強(qiáng)。因?yàn)镃O2氣體保護(hù)焊的穿透力很強(qiáng)，就使得焊接件輕易不會(huì)發(fā)生形變，這樣焊接的效率就比傳統(tǒng)的焊接技術(shù)大1-3倍。（2）成本低。因?yàn)镃O2氣體的成本比較少，所以就使焊接的成本顯著變少，與傳統(tǒng)焊接成本相比可降低45%。（3）低氫。因?yàn)镃O2氣體保護(hù)焊的氫含量極少，就使發(fā)生冷裂紋的情況很少，由此焊縫的抗銹性能就變得很好。（4）抗風(fēng)能力差。因?yàn)榭癸L(fēng)不佳，所以在野外作業(yè)的時(shí)候，必須做好防風(fēng)防護(hù)。（5）焊接過(guò)程金屬容易發(fā)生飛濺情況。（6）光輻射較強(qiáng)。

二、CO2氣體保護(hù)焊的應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)

（一）CO2氣體保護(hù)焊的應(yīng)用范圍

通常CO2氣體保護(hù)焊的應(yīng)用范圍包括：碳鋼、低合金鋼、不銹鋼以及耐熱鋼等范圍，能夠全方位的焊接，并且對(duì)焊縫形狀的要求很少，直線、曲線以及點(diǎn)都能焊接。

（二）CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)

首先，CO2氣體保護(hù)焊可采用整盤的焊絲，而最大程度地保障了對(duì)焊縫較長(zhǎng)的連續(xù)焊接工作。第二，CO2氣體保護(hù)焊在焊接過(guò)程中熔渣產(chǎn)生量較小。第三，焊絲熔敷速度相對(duì)相高，溶深大。第四，CO2氣體保護(hù)焊，變形相對(duì)較小，冷裂傾向得到了有效的控制。第五，焊接過(guò)程中，CO2氣體分解，具有較強(qiáng)的氧化性;對(duì)焊接件上的銹蝕等臟物的敏感度相對(duì)較小且穿透性強(qiáng)。第六，CO2氣體成本相對(duì)較低，促使焊接成本大幅降低，僅為傳統(tǒng)焊條電弧焊的45%左右。

（三）CO2氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn)

CO2氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn)比較多，主要包括六個(gè)方面，分別為：存在氣孔、容易產(chǎn)生咬邊、焊縫成型不佳、電弧不穩(wěn)、容易發(fā)生金屬飛濺以及很可能存在未焊透的情況。造成這些缺點(diǎn)的原因主要如下：對(duì)于氣孔問(wèn)題來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因就是由于焊接過(guò)程中有較多的空氣進(jìn)入，使得氣體無(wú)法有效保護(hù)，同時(shí)還有很多其他因素影響，如預(yù)熱器沒(méi)有發(fā)揮作用、噴嘴不通暢、焊接件距離較大、電弧過(guò)長(zhǎng)、焊絲的Si-Mn含量較少等等，所以要想解決氣孔問(wèn)題，就必須準(zhǔn)確找到影響原因，并加以解決。對(duì)于咬邊問(wèn)題來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因包括：電弧過(guò)長(zhǎng)、電弧的電壓較高、焊接速度太快、操作人員擺動(dòng)不定等等，其中影響最大的因素就是焊接速度太快以及操作人員擺動(dòng)不定，所以要想有效解決咬邊問(wèn)題，就必須充分增強(qiáng)焊接人員的技術(shù)水平，以顯著增強(qiáng)焊接的質(zhì)量。對(duì)于焊縫成型不佳的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致此現(xiàn)象的主要原因?yàn)椋杭夹g(shù)參數(shù)不適當(dāng)、導(dǎo)電嘴發(fā)生松動(dòng)、送絲輪中心發(fā)生偏移以及焊絲矯正機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)鹊龋@些問(wèn)題嚴(yán)重造成了焊縫成型不佳，所以要想有效解決焊縫成型不佳的問(wèn)題，就必須選取適當(dāng)?shù)膮?shù)，并讓送絲輪的中心保持準(zhǔn)確，一旦出現(xiàn)偏移，就立即調(diào)整，這樣能很大程度的防止焊縫成型不佳問(wèn)題出現(xiàn)。對(duì)于電弧不穩(wěn)的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致此問(wèn)題的主要原因包括：電網(wǎng)電壓不穩(wěn)、導(dǎo)電嘴發(fā)生松動(dòng)、參數(shù)調(diào)整不對(duì)、送絲輪中心發(fā)生偏移等等，這些問(wèn)題均會(huì)造成電弧不穩(wěn)情況，要想有效解決此問(wèn)題，就必須加大對(duì)電壓以及送絲輪中心的檢測(cè)力度，一旦發(fā)現(xiàn)存在誤差，便立即調(diào)整。對(duì)于金屬飛濺問(wèn)題來(lái)說(shuō)，造成此問(wèn)題的原因主要包括：參數(shù)調(diào)整不到位、CO2氣體的流量較大、焊件表面粗糙和焊絲過(guò)長(zhǎng)等等，要想有效解決該問(wèn)題，就必須對(duì)參數(shù)展開(kāi)核對(duì)，并讓焊槍垂直于焊件，其前后傾角不能大于20度。

三、CO2氣體保護(hù)焊在數(shù)控碾環(huán)機(jī)床身焊接中的應(yīng)用

（一）焊接前的準(zhǔn)備工作

在焊接前應(yīng)先把作業(yè)部位和周圍20mm范圍內(nèi)的雜物都清理干凈，然后涂上防飛濺液，以防止焊接發(fā)生飛濺情況，并在焊槍的保護(hù)嘴上涂抹防堵劑，以避免噴嘴發(fā)生堵塞，影響作業(yè)效率。另外，還要把氣瓶倒置1-2h，以讓水分下沉，并隔0.5h就放一下氣，一共放2-3次，然后把氣瓶正放2h，再放2-3min的氣，這樣就能去除瓶中液態(tài)CO2上的雜氣，顯著降低CO2氣體里的水蒸氣，可有效解決氣孔問(wèn)題。對(duì)于焊機(jī)和焊絲來(lái)說(shuō)，焊機(jī)應(yīng)選用500逆變式的直流焊機(jī);焊絲應(yīng)選取φ1.2mm的焊絲。

（二）焊接參數(shù)

因?yàn)镃O2氣體保護(hù)焊的熔深很大，所以當(dāng)板的厚度在12mm之內(nèi)時(shí)，應(yīng)選用I形坡口，并采用雙面單道焊接方式;當(dāng)板的厚度在12mm之上時(shí)，如果是開(kāi)坡口的對(duì)接接頭，并且坡口比較窄，則可采用多層單道焊方式，如果坡口比較寬，則可采用多層多道焊方式。如果是焊腳長(zhǎng)為6-8mm的角焊縫，則可采用單層單道焊方式;如果是焊腳長(zhǎng)在10-12mm時(shí)，則應(yīng)采用2道焊道;如果焊腳高在12～14mm時(shí)，則應(yīng)采用3道焊道。

（三）焊接時(shí)的技術(shù)要點(diǎn)

焊接時(shí)的技術(shù)要點(diǎn)非常多，首先，在焊接的時(shí)候，應(yīng)采取整裝整焊的形式進(jìn)行，也就是把工件整個(gè)組點(diǎn)起來(lái)，以整體實(shí)施焊接。但在焊接之前，還需要先把全部的焊縫都焊接一次，以起到加固的作用，如果是較長(zhǎng)的焊縫，還應(yīng)采用分中分段退焊的方法，先在中間分開(kāi)，然后讓兩名焊工分別向兩邊退焊，這樣能讓熱量良好的分散，以免集中過(guò)熱，產(chǎn)生變形。通常CO2氣體保護(hù)焊的工程量非常大，所以應(yīng)投入多名焊工，并將他們分散，以對(duì)稱的焊接，同時(shí)在焊接的時(shí)候，還應(yīng)依據(jù)先主后次、先內(nèi)后外和先短后長(zhǎng)的原則，這樣能夠顯著降低焊接應(yīng)力，避免變形。其次，在焊接對(duì)接坡口焊縫的時(shí)候，應(yīng)依據(jù)坡口實(shí)際寬度，再選擇焊接方式，是采取單道焊還是多道焊，如果坡口較窄時(shí)，則應(yīng)選擇多層單道焊的方式，此方式的實(shí)施過(guò)程為：每層僅焊一道，等到最后一道蓋面的時(shí)候，焊槍需要橫向擺動(dòng)，并且擺動(dòng)幅度和速度應(yīng)一致，以確保均勻，同時(shí)還要注意坡口兩邊的熔化問(wèn)題，通常焊絲擺至坡口棱邊的時(shí)候，需要稍微停一下，這樣做的目的是為了熔化坡口兩邊，以使焊縫的寬均勻，讓焊縫更加美觀;如果坡口較寬時(shí)，則應(yīng)選擇多層多道焊的方式，此方式的實(shí)施過(guò)程為：每層焊多道焊縫，焊槍需要適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)，并保證每道焊縫和前道焊縫的重疊不低于前道焊縫的1/3，這樣做的目的是為了降低焊縫未熔合的情況。最后，在焊接角焊縫的時(shí)候，應(yīng)良好控制焊絲角度，讓其和水平板的夾角保持在40-50度。

四、總結(jié)

通過(guò)上述內(nèi)容可知，CO2氣體保護(hù)焊在大型結(jié)構(gòu)件焊接中的應(yīng)用效果非常好，不僅生產(chǎn)效率非常高，而且適用范圍非常廣泛，同時(shí)焊接質(zhì)量很好，尤其是變形控制方面，基本不會(huì)發(fā)生變形。由此可見(jiàn)，CO2氣體保護(hù)焊能夠良好用于大型結(jié)構(gòu)件焊接當(dāng)中，應(yīng)加大此方法的推廣力度。

參考文獻(xiàn)

[1]毛惠琳. 半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊機(jī)送絲系統(tǒng)的改進(jìn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（9）：36.

[2]朱維民. CO2氣體保護(hù)焊焊接技術(shù)的幾點(diǎn)思考[J].民營(yíng)科技，2012（8）：58.

[3]趙維艷，張敏，崔志峰. 焊接工藝參數(shù)對(duì)CO2氣體保護(hù)焊焊接質(zhì)量的影響[J].焊接技術(shù)，2013（9）：74-75.

[4]孫英達(dá)，甘偉，曾祥文.大厚度Z向鋼CO2氣體保護(hù)焊的立焊工藝[J].熱加工工藝，2012（41）：189-191.