二氧化碳气体保护焊的冶金特性
CO2焊焊接参数及对焊接质量的影响
JIU JIANG UNIVERSITY毕业设计题目：CO2焊焊接参数及对焊接质量的影响院系：机械与材料工程学院专业：焊接技术及自动化姓名：年级：指导教师：二零一零年十二月摘要二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种，是以二氧化碳气为保护气体，进行焊接的方法。
在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。
在焊接时不能有风，适合室内作业。
由于二氧化碳气体的热物理性能的特殊影响,使用常规焊接电源时,焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡,通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此,与MIG焊自由过渡相比,飞溅较多.但如采用优质焊机,参数选择合适,可以得到很稳定的焊接过程,使飞溅降低到最小的程度.由于所用保护气体价格低廉,采用短路过渡时焊缝成形良好,加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的质量焊接接头.因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。
本文主要是介绍二氧化碳气体保护焊的发展及前景。
分析二氧化碳焊的特点及在薄板厚板、工程机械、供水管道当中的应用。
介绍了二氧化碳焊焊接工艺参数对成形质量的影响及二氧化碳中飞溅问题的分析与处理。
通过实验研究得出实验前所设计工艺参数中最为合理的应用参数。
【关键词】：二氧化碳气体保护焊焊接参数缺陷成形质量目录第1章绪论 (1)1.1 焊接发展概况 (1)1.2 焊接方法分类及特点 (2)1.3 本课题研究的内容及意义 (4)第2章二氧化碳焊 (6)焊原理特点及应用 (6)2.1 CO22.1.1 CO2焊基本原理 (6)2.1.2 CO2焊基本特点 (6)2.1.3 CO2焊的一些应用 (7)焊设备 (7)2.2 CO2焊的焊接材料.......................................... ..92.3 CO22.3.1 CO2保护气体 (9)2.3.2 CO2焊焊丝 (9)焊缺陷及处理措施 (10)2.4 CO22.4.1合金元素的氧化 (10)2.4.2 CO2焊气孔 (10)2.4.3 CO2焊飞溅及处理措施 (11)第3章二氧化碳焊实验设计 (13)3.1 实验材料 (13)3.1.1 20R钢板成分及性能 (13)3.1.2 H08Mn2SiA焊丝 (14)3.1.3焊缝分布 (15)焊设备及工艺 (15)3.2 CO23.3 实验工艺参数 (16)第4章实验及数据 (18)4.1 焊接试样 (18)4.1.1 焊前准备 (18)4.1.2焊接过程 (18)4.1.3焊后处理 (19)4.2 外观无损检测 (20)4.3 形貌观察 (22)4.4 硬度 (25)第5章数据整理及分析 (26)5.1 数据整理 (26)5.1.1 焊接电流对焊缝质量影响 (26)5.1.2电弧电压对焊缝质量影响 (27)5.1.3接头性能分析 (27)5.2 工艺参数对比及分析 (28)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章绪论焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程。
二氧化碳气体保护焊的焊接方法及工艺)
二氧化碳气体保护焊的焊接方法及工艺一、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。
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H 08Mn2SiA H10Mn2Si等焊丝。
四、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、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。
CO2气体保护焊工艺简介
CO2气体保护焊工艺简介一、气体保护焊的特点：1）采用明弧焊接，熔池可见度好，操作方便，适宜于全位置焊接。
并且有利于焊接过程中的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。
2）电弧在保护气体的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池小，热影响区窄，焊件焊后的变形小，抗裂性能好，尤其适合薄板焊接。
3）用氩、氦等惰性气体焊接化学性质较活泼的金属和合金时，具有较好的焊接质量。
4）在室外作业时，必须设挡风装置才能施焊，电弧的光辐射较强，焊接设备比较复杂。
二、CO2气体保护焊工艺及设备1.特点：（1）焊接成本低 CO2气体是酿造厂和化工厂的副产品，来源广，价格低，其综合成本大概是手工电弧焊的1/2。
（2）生产效率高 CO2气体保护焊使用较大的电流密度（200A/mm2左右），比手工电弧焊（10-20A/mm2左右）高得多，因此熔深比手弧焊高2.2-3.8倍，对10mm以下的钢板可以不开坡口，对于厚板可以减少坡口加大钝边进行焊接，同时具有焊丝熔化快，不用清理熔渣等特点，效率可比手弧焊提高2.5-4倍。
（3）焊后变形小 CO2气体保护焊的电弧热量集中，加热面积小，CO2气流有冷却作用，因此焊件焊后变形小，特别是薄板的焊接更为突出。
（4）抗锈能力强CO2气体保护和埋弧焊相比，具有较高的抗锈能力，所以焊前对焊件表面的清洁工作要求不高，可以节省生产中大量的辅助时间。
缺点：由于CO2气体本身具有较强的氧化性，因此在焊接过程中会引起合金元素烧损，产生气孔和引起较强的飞溅，特别是飞溅问题，虽然从焊接电源、焊丝材料和焊接工艺上采取了一定的措施，但至今未能完全消除，这是CO2焊的明显不足之处。
2.CO2气体保护焊的分类 CO2气体保护焊按操作方法，可分为自动焊及半自动焊两种。
对于较长的直线焊缝和规则的曲线焊缝，可采用自动焊；对于不规则的或较短的焊缝，则采用半自动焊，目前生产上应用最多的是半自动焊。
CO2气体保护焊按照焊丝直径可分为细丝焊和粗丝焊两种。
CO2(二氧化碳)气体保护焊的原理、特点及应用
CO2（二氧化碳）气体保护焊的原理、特点及应用CO2气体保护焊是一种以CO2作为保护气体的熔化极电弧焊，简称CO2焊。
CO2气体密度较大，巨受电弧加热后体积膨胀较大，所以隔离空气、保护熔池的效果较好，但CO2是一种氧化性较强的气体，在焊接过程中会使合金元素烧损，产生气孔和金属飞溅，故需用脱氧能力较强的焊丝或添加焊剂来保证焊接接头的冶金质量。
CO2焊按焊丝可分为细丝（直径小于1.6mm）、粗丝（直径大于1.6mm）和药芯焊丝CO2焊三种。
按操作方法可分为半机械化和机械化CO2焊两种。
1、CO2焊的原理CO2气体保护焊是采用CO2作为保护气体，使焊接区和金属熔池不受外界空气的侵入，依靠焊丝和工件间产生的电弧热来熔化金属的一种熔化极气体保护焊，焊丝由送丝机构通过软管经导电嘴送出，而CO2气体从喷嘴内以一定的流量喷出，这样当焊丝与焊件接触引燃电弧后，连续送给的焊丝末端和熔池被CO2气流所保护，防止了空气对熔化金属的危害作用，从而保证获得高质量的焊缝。
CO2气体保护焊焊接原理如下图所示。
▲CO2气体保护焊焊接原理1—焊丝2—喷嘴3—电弧4—CO2气流5—熔池6—焊缝7—焊件2、CO2焊的特点（1）CO2焊的优点与其他电弧焊比较，CO2焊的优点如下：①焊接熔池与大气隔绝，对油、锈敏感性较低，可以减少焊件及焊丝的清理工作。
电弧可见性良好，便于对中，操作方便，易于掌握熔池熔化和焊缝成形。
①电弧在气流的压缩下使热量集中，工件受热面积小，热影响区窄，加上CO2气体的冷却作用，因而焊件变形和残余应力较小，特别适用于薄板的焊接。
①电弧的穿透能力强，熔深较大，对接焊件可减少焊接层数。
对厚10mm左右的钢板可以开①形坡口一次焊透，角焊缝的焊脚尺寸也可以相应地减小。
①焊后无焊接熔渣，所以在多层焊时就无需中间清渣。
焊丝自动送进，容易实现机械化操作，短路过渡技术可用于全位置及其他空间焊缝的焊接，生产率高。
①抗锈能力强，抗裂性能好，焊缝中不易产生气孔，所以焊接接头的力学性能好，焊接质量高。
二氧化碳一些基础知识1
二氧化碳一些基础知识1一、二氧化碳气体保护焊发展动态CO2气体保护焊是上世纪50年代发展起来的一种新的焊接技术。
半个世纪来，它已发展成为一种重要的熔焊方法。
广泛应用于汽车工业，工程机械制造业，造船业，机车制造业，电梯制造业，锅炉压力容器制造业，各种金属结构和金属加工机械的生产。
MIG（Ar保护气）气体保护焊焊接质量好，成本低，操作简便，取代大部分手工电弧焊和埋弧焊，已成定局。
二氧化碳气体保护焊装在机器手或机器人上很容易实现数控焊接，将成为二十一世纪初的主要焊接方法。
目前二氧化碳气体保护焊，使用的保护气体，分CO2和CO2+Ar 两种。
使用的焊丝主要是锰硅合金焊丝，超低碳合金焊丝及药芯焊丝。
焊丝主要规格有：0.5 0.8 0.9 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 4.0等。
二、二氧化碳气体保护焊特点1．焊接成本低——其成本只有埋弧焊和手工电弧焊的40~50%。
2．生产效率高——其生产率是手工电弧焊的1~4倍。
3．操作简便——明弧，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接。
4．焊缝抗裂性能高——焊缝低氢且含氮量也较少。
5．焊后变形较小——角变形为千分之五，不平度只有千分之三。
6．焊接飞溅小——当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝，或在CO2中加入Ar，都可以降低焊接飞溅。
三、二氧化碳气体保护焊焊接材料（一）CO2气体1．CO2气体的性质纯CO2气体是无色，略带有酸味的气体。
密度为本1.97kg/m3，比空气重。
在常温下把CO2气体加压至5~7Mpa时变为液体。
常温下液态CO2比较轻。
在0℃，0.1Mpa时，1kg的液态CO2可产生509L的CO2气体。
2．瓶装CO2气体采用40L标准钢瓶，可灌入25kg液态的CO2，约占钢瓶的80%，基余20%的空间充满了CO2气体。
在0℃时保饱和气压为3.63Mpa；20℃时保饱和气压为5.72Mpa；30℃时保饱和气压为7.48 Mpa，因此，CO2气瓶要防止烈日暴晒或靠近热源，以免发生爆炸。
CO2气体保护焊
CO2气体保护焊学习目的：了解CO2气体保护焊的冶金反应原理、焊接工艺特点和焊接设备，熟悉CO2气体保护焊的基本操作技术，掌握薄板对接CO2气体保护焊、立焊、横焊技术。
第一节CO2气体保护焊概述一、CO2气体保护焊工作原理CO2气体保护焊是采用CO2气体作为保护气体隔离空气，保护熔池的焊接方法。
CO2气体保护焊是活性气体保护焊，从喷嘴喷出的CO2气体，在高温下分解为CO并放出氧气。
二、CO2气体保护焊工艺特点（1）生产效率高，焊丝直径小，电流密度大，电流穿透能力强，熔深大焊丛熔化效率高；（2）焊接变形小，热量集中；（3）能耗少；（4）适应范围广，可进行全方位焊接；（5）抗锈能力强，含氢较低；（6）明弧操作；（7）飞测大；（8）弧光强；三、CO2气体保护焊冶金特点1．保护作用：保护熔池不跟空气的氧气、氮气接触，由于温度很高使焊件和焊丝中的合金元素烧损，同时生成氧化物。
2．脱氧作用：在焊丝中加入一定量的脱氧元素，如Si、AI，等。
3．焊缝金属合金化：药皮和焊丝中加入合金元素，提高焊缝的合金元素含量。
四、CO2气体保护焊熔滴过渡电弧燃烧的稳定性和焊缝成形的好坏取决于熔滴过渡形式。
过渡分三个形式。
1．短路过渡：当电流很小，电压很低时，弧长小于熔滴自由成形的直径，焊接时将不断发生短路，此时电弧稳定，飞溅小，焊弧成形好，这种过渡形式称短路过渡。
也就是说，短路的频率高，焊接过程越稳定。
最合适的电弧电压，对于直径0.8-1.2mm的焊丝,该值是20V左右,最高短路频率约100Hz，由于电弧不断地发生短路，可听见的“啪啪”声。
当电弧电压太低时，则弧长很短，短路频率很高，电弧燃烧时间短，焊丝端部来不及熔化就插入熔池，会发生固体短路，因短路电流很大，致使焊丝突燃爆断，产生严重的飞溅。
焊接过程不稳定。
2．射滴（颗粒）过渡当焊接电流较大，电弧电压较高时，会发生颗粒过渡。
（1）大颗粒过渡：当电弧电压较高，弧长较大但电接电流较小时，焊丝端部形成的熔滴不仅左右摆动，而且上下跳动，最后落入到熔池中，这种过渡形式称为大颗粒过渡。
二氧化碳焊接
H1Cr18Ni9Nb。 2．药芯焊丝 药芯焊丝用薄钢带卷成圆形管，其中填入一家成分的药粉，以拉制而成的焊 丝。采用药芯焊丝焊接，形成气渣联合保护，焊缝成形好，焊接飞溅小。常用的 药芯焊丝有：YJ502，YJ507，YJ507CuCr，YJ607，YJ707。 四、二氧化碳气体保护焊的保护效果 （一）二氧化碳气体保护焊的保护效果 CO2 气体保焊是利用 CO2 气体作为保护气体的一种电弧焊。CO2 气体本身是一 种活性气体，它的保护作用主要是使焊接区与空气隔离，防止空气中的氮气对熔 池金属的有害作用，因为一旦焊缝金属被氮化和氧化，设法脱氧是很容易实现的， 而要脱氮就很困难。CO2 气保焊在 CO2 保护下能很好地排除氮气。在电弧的高温作 用下（5000K 以上），CO2 气体全部分解成 CO+ O，可使保护气体增加一倍。同时 由于分解吸热的作用，使电弧因受到冷却的作用而产生收缩，弧柱面积缩小，所 以保护效果非常好。 （二）二氧化碳气体保护焊的冶金特点 CO2 气保焊时，合金元素的烧损，焊缝中的气孔和焊接时的飞溅，这三方面 是 CO2 气保焊的主要问题，而这些问题都与电弧气氛的氧化性有关。因为只有当 电弧温度在 5000K 以上时，CO2 气体才能完全分解，但在一般的 CO2 气保焊电弧气 氛中，往往只有 40~60%左右的 CO2 气体完全分解，所以在电弧气氛中同时存在 CO2、CO 和 O 气氛对熔池金属有严重的氧化作用。 1．合金元素的氧化问题 （1） 合金元素的氧化 CO2 气体和 O 对金属的氧化作用，主要有以下几种形式：
焊接培训教材
（气体保护焊）
一、二氧化碳气体保护焊发展动态 二氧化碳气体保护焊是 50 年代发展起来的一种新的焊接技术。半个世纪来，
CO2 气体保护焊基本常识及焊接工艺
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多台)中去。
要30（2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）两种。
+ O2+Ar）（CO2根CO2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。
二氧化碳气体保护焊
3）潜弧射滴过渡
需要注意： 潜弧射滴过渡的焊缝深而窄， 且余高大， 成形系数不够理想， 易产生裂纹。
（2）二氧化碳气体保护焊的冶金特点
1）焊接过程合金元素的氧化与脱氧 CO2电弧高温下会分解， 放出的原子态氧， 易与合金元素产生化学反应， 可能造成合金元素烧损。
（2）二氧化碳气体保护焊的冶金特点
2）焊缝金属中的气孔 对CO2气体保护焊过程来说．焊缝金属中的气孔可 能由于下述三种情况造成： ①焊丝中脱氧元素含量不足： 当焊丝金属中含脱氧元素不足时，焊接过程中就会 有较多的FeO溶于熔池金属中。随后在熔池冷凝时就会 发生如下的化学反应：
当熔池金属冷凝过快时，生成的CO气体来不及完全 从熔池中逸出，从而成为CO气孔。通常这类气孔常出现 在焊缝根部与表面，且多呈针尖状。 由此可见，为了防止生成CO气孔，对于焊丝的化学 成分应要求含碳量低和有足够数量的脱氧元素，以避免焊 接过程中Fe被大量氧化．以及FeO和C在熔池中产生化学 反应。
（2）二氧化碳气体保护焊的冶金特点
1）焊接过程合金元素的氧化与脱氧
一般常用的脱氧元素有Al、Ti、Si、Mn等。 在A1、Ti、Si、Mn四种元素中，各自单独作用时其脱氧 效果并不理想。 实践证明，用Si、Mn联合脱氧时其效果最好， 如目前最常用的H08Mn2SiA焊丝，就是采用Si、Mn联合 脱氧的焊丝。
1）滴状过渡
CO2焊在较粗焊丝(>φ1.6mm)、较大焊接电流和较高电弧 电压焊接时， 当电流在400A以上时，虽然仍为非轴向过渡，但飞溅减 小，电弧较稳定，焊缝成形较好，在生产中应用较广。
2）短路过渡
CO2焊时，在采用细焊丝、小电流，特别是较低电弧电 压的情况下，可获得短路过渡。
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（2）二氧化碳气体保护焊的冶金特点
2）焊缝金属中的气孔 对CO2气体保护焊过程来说．焊缝金属中的气孔可 能由于下述三种情况造成： ①焊丝中脱氧元素含量不足： 当焊丝金属中含脱氧元素不足时，焊接过程中就会 有较多的FeO溶于熔池金属中。随后在熔池冷凝时就会 发生如下的化学反应：
当熔池金属冷凝过快时，生成的CO气体来不及完全 从熔池中逸出，从而成为CO气孔。通常这类气孔常出现 在焊缝根部与表面，且多呈针尖状。 由此可见，为了防止生成CO气孔，对于焊丝的化学 成分应要求含碳量低和有足够数量的脱氧元素，以避免焊 接过程中Fe被大量氧化．以及FeO和C在熔池中产生化学 反应。
（2）二氧化碳气体保护焊的冶金特点
1）焊接过程合金元素的氧化与脱氧
生成FeO会使WM产生气孔及夹渣等缺陷。 其次，氧化生成SiO2与MnO减少了焊缝中Si、Mn的含量， 使焊缝金属的力学性能降低。 碳同氧化合生成的CO气体会增大金属飞溅，且可能 在焊缝金属中生成气孔。 另外，碳的大量烧损，也要降低焊缝金属的力学性能。
（2）二氧化碳气体保护焊的冶金特点
1）焊接过程合金元素的氧化与脱氧
一般常用的脱氧元素有Al、Ti、Si、Mn等。 在A1、Ti、Si、Mn四种元素中，各自单独作用时其脱氧 效果并不理想。 实践证明，用Si、Mn联合脱氧时其效果最好， 如目前最常用的H08Mn2SiA焊丝，就是采用Si、Mn联合 脱氧的焊丝。
C02气体保护焊金属飞溅问题之所以突出，是与这种焊接 方法的冶金特性及工艺特性有关的。因为引起金属飞溅的 因素很多，如冶金反应中生成了CO气体；作用在焊丝电 极斑点上的压力过大；不正常的熔滴过渡及焊接参数的选 择不当等，均可引起飞溅。 因此，要减少飞溅，需要根据实际情况进行具体分析，采 取有针对性的措施。 目前一种极少飞溅的CO2焊的新技术、新设备已成熟地 应用于实际生产。
焊接方法与设备——二氧化碳气体保护焊
一、基本要求 1、了解二氧化碳气体保护焊的特点及应用 2、掌握二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡特点 3 掌握二氧化碳气体焊主要工艺的特点及工艺参数的选择原则 4、掌握二氧化碳气体焊的冶金特点 5、掌握防止飞溅的措施 二、重点 1、短路过渡对电源动特性的要求 2、二氧化碳气体保护焊向熔滴中施加合金元素的方式。 3、飞溅的预防措施
§8-1 二氧化碳气体保护焊的特点
（一）
二氧化碳气体保护焊有如下工艺优点：
1、焊接成本低
CO2气体及CO2焊焊丝价格便宜，焊接能耗低，因此，二 氧化碳气体保护焊的使用成本很低，只有埋弧焊及手工电弧焊
的30%50%；
2、焊缝质量好
二氧化碳气体保护焊抗锈能力强，对油污不敏感，焊缝
含氢量低，抗裂性能好；
二氧化碳焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢。此外，还 用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的补焊以及电铆焊等方面。目 前，这种方法已广泛用于机车车辆、汽车、摩托车、船舶、 煤矿机械及锅炉制造行业中。
§8-2 二氧化碳焊的冶金特点
（一）二氧化碳电弧的氧化性 在电弧热量作用下，二氧化碳发生分解，放出氧气： 2CO2 2CO + O2 氧气又进一步分解为氧原子： O2 2O
2）慢送丝引弧
适用于粗丝，基本方法及原理与爆裂引弧类似，其不同点是 通过缓慢送丝使焊丝与工件接触，以保证引弧的可靠性。回 抽引弧主要用于埋弧焊，焊前首先使焊丝与工件接触，焊机 启动后，焊丝回抽将电弧引燃。
2、熄弧方式
1）焊丝返烧熄弧
反烧熄弧时，先停止送丝，电弧继续燃烧，弧长逐渐增大， 经过一定时间后切断电源，电弧熄灭，停止焊接。
2）电流衰减熄弧
首先使焊接电流及送丝速度衰减，填满弧坑后，再停止送丝 并切断电源。
二氧化碳气体保护电弧焊
GB/T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》采用型号表示法， 如E601T1-B3
注意：同是药芯焊丝，碳钢药芯焊丝和低合金钢药芯焊丝 型号表示的规则不同。
实芯焊丝的国内品牌较多，药芯焊丝的国内品牌不多。无 论是实芯焊丝或药芯焊丝，目前进口的质量比较好，品种比较 齐全，尤其是药芯焊丝。国内品牌中综合性能好、质量比较过 硬的是锦泰系列焊丝。
②有专业厂家专门生产焊枪易损件，同一种易损件可能有不同品牌的 选择（其寿命、价格不一）； ③ 喷嘴端部与导电嘴端部的距离会影响焊丝伸出长度，从而影响到 电弧的稳定性和焊接质量——此点初学者往往容易忽略。
（四）供气系统 由气瓶（铝白色）、预热器、减压／流量计、气管和电磁气阀组成， 必要时可加装干燥器。 通常将预热器、减压器、流量计做为一体，叫CO2减压流量计（通常 属于焊机的标准随机配备）。 不同气体的减压流量计按规定不能互换使用。
CO2焊机的型号编制请参见GB/T10249-1998《电焊机型号编制方 法》，如NBC-250等。
（二）送丝系统
送丝方式的变化主要在于细丝/平特性（等速送丝）焊机上，以适应 不同场合的要求。
1、送丝方式
⑴推丝式——焊枪简单、轻巧， 以鹅颈式焊枪多见，实际应用较 多；送丝距离有限（通常≤5M）， 送细丝效果欠佳。
焊丝伸出长度l≈10Φ，气体流量一般取9～15L/min。
这是CO2焊产生飞溅的主要原因。过去的焊机采用改变回路接入电感来 调节，效果非常有限。美国林肯公司建立在逆变焊机基础上的表面张力过 渡（STT）专利技术使这一问题基本得以解决。
CO2焊熔滴过渡的最新成果：STT（Surface Tension Transfer 表面张力过渡） （美国林肯公司专利／已 有商品焊机） • 能在微秒级内产生过渡和改变电流
二氧化碳气体保护焊论文
二氧化碳气体保护焊论文本论文简单介绍了二氧化碳保护焊的概念、发展过程、分类，探讨了二氧化碳保护焊的优缺点，并深入阐述了二氧化碳保护焊的冶金特点和工艺参数，从而深入了解二氧化碳保护焊。
一、概述：二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）是以二氧化碳气为保护气体，进行焊接的方法。
（有时采用CO2+Ar的混合气体）。
在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。
焊接时抗风能力差，适合室内作业。
由于它成本低，二氧化碳气体易生产，广泛应用于各大小企业。
由于二氧化碳气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。
但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。
由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量焊接接头。
因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。
二、发展过程：早在20世纪30年代就有人提出用CO2及水蒸气作为保护气体，但试验结果发现焊缝金属严重氧化，气孔很多，焊接质量得不到保证。
因此氩气、氦气等惰性气体保护焊首先应用于焊接生产，解决了当时航空工业中有色金属的焊接问题，气体保护焊的优越性也逐渐被人们认识和重视。
但是氩气、氦气为稀有气体，价格较贵，应用上受到一定的限制。
为此，到20世纪50年代。
人们又重新研究CO2气体保护焊，并逐步应用于焊接生产。
三、分类：CO2气体保护焊按操作方法，可分为自动焊及半自动焊两种。
对于较长的直线焊缝和规则的曲线焊缝，可采用自动焊；对于不规则的或较短的焊缝，则采用半自动焊，目前生产上应用最多的是半自动焊。
CO2气体保护焊按照焊丝直径可分为细丝焊和粗丝焊两种。
细丝焊采用直径小于1.6mm,工艺上比较成熟，适宜于薄板焊接；粗丝焊采用的直径大于或等于1.6mm，适用于中厚板的焊接。
二氧化碳气体保护电弧焊详解——有图有实例
二氧化碳气体保护电弧焊一CO气体保护焊2１、CO焊原理2§定义：二氧化碳气体保护焊是作为焊接保护气的一种利用CO2熔化极、气体保护的电弧焊方法。
§为何要用CO作为焊接保护气？2／工业生①焊条药皮造气剂的造气结果就是CO2产中产生大量廉价的CO。
2②与焊条电弧焊相比，熔化极气体保护焊效率高。
２、CO焊的特点2优点：⑴焊接生产率高：比MMA高2～4倍⑵焊接成本低：是MMA或SAW的40～50%⑶焊接变形小：尤适于薄板焊接⑷焊接质量高：对铁锈不敏感，焊缝含氢量低⑸适用范围广; 操作简便.缺点：⑴不能焊接有色金属，不锈钢；⑵焊接设备较“复杂”；⑶抗风能力差；⑷飞溅较大。
3. CO2气体保护电弧焊的分类n按焊丝粗细分类：细丝CO2焊ds≤1.6mm Vf=C 自身调节粗丝CO2焊ds> 1.6mm Vf≠C自动调节n按焊丝类型分：实芯焊丝CO2焊药芯焊丝CO2焊n按自动化程度分：半自动CO2焊适用于焊缝不够规则的场合自动CO2焊适用于焊缝长而且规则的场合二CO2焊的冶金特性和焊接材料221O CO +=CO 2Me （Fe 、Si ）+CO 2=MeO+CO （合金元素与C02 作用）Me +0 = Me0（合金元素与0 作用）Mn+FeO=MnO+Fe （合金元素与Fe0作用）（可能参加反应的金属元素：Fe 、C 、Si 、Mn ）结果：①合金元素烧损；②可能造成气孔、飞溅和夹渣。
解决之道：冶金脱氧，Mn-Si 联合脱氧CO2焊专用焊丝H08Mn2Si&H08Mn2SiA脱氧剩下的Mn 、Si 用于补充碳和合金元素的损失１问题：如何解决C02气体保护焊中合金元素烧损、飞溅及气孔等质量潜在问题？1）、相应的焊接冶金措施在焊材中加入Al 、Ti 、Si 、Mn 等强脱氧剂，通过脱氧去除FeO 。
通常采用Si 、Mn 联合脱氧。
FeSiO FeO Si FeMnO FeO Mn 222+=++=+脱氧反应式如下：2）、CO 2气体保护焊中的气孔问题气孔是因焊丝脱氧元素不足而造成CO 的形成，即FeO + C =Fe + CO正常焊接条件下，CO 2焊并不容易产生气孔。
二氧化碳气体保护
2 二氧化碳气体保护焊教学目的：通过对二氧化碳气体保护焊的学习，使学生把握二氧化碳气体保护的焊接方法。
重点：把握二氧化碳焊的相关根底学问及电流和电压的匹配。
难点：CO 焊冶金原理。
教学内容：1、CO2气体保护焊的概念及特点。
2、CO2气体保护焊的冶金原理及焊接材料的选择。
3、焊机及二次回路接线、焊接工艺参数。
一、概述：CO2 气体保护焊是利用CO2作为保护气体的气体保护电弧焊，简称CO2焊。
CO2 = CO﹢1／2 O2--Q 放热反响上式反响有利于对熔池的冷却作用二、特点1、优点：①生产效率高和节约能量。
②焊接本钱低。
③焊接变形小。
④对油、锈的敏感度较低。
⑤焊缝中含氢量少，提高了低合金高强度钢抗冷裂纹的力气。
⑥电弧可见性好，短路过渡可用于全位置焊接。
2、缺点：①设备简洁，易消灭故障。
②抗风力气差及弧光较强。
三、CO2焊冶金原理在进展焊接时，电弧空间同时存在CO2、CO、O2和O 原子等几种气体，其中CO 不与液态金属发生任何反响，而CO2、O2、O 原子却能与液态金属发生如下反响：Fe+CO2→FeO+CO〔进入大气中〕Fe+O →FeO (进入熔渣中)C+O →CO 〔进入大气中〕CO 气孔问题：由上述反响式可知，CO2 和O2对Fe 和C 都具有氧化作用，生成的FeO 一局部进入渣中，另一局部进入液态金属中，这时FeO 能够被液态金属中的C 所复原，反响式为：FeO+C →Fe+CO这时所生成的CO 一局部通过沸腾散发到大气中去，另一局部则来不及逸出，滞留在焊缝中形成气孔。
针对上述冶金反响，为了解决CO 气孔问题，需使用焊丝中参与含Si 和Mn 的低碳钢焊丝，这时熔池中的FeO 将被Si、Mn 复原：2FeO+Si →2Fe+SiO2〔进入渣中〕FeO+Mn →Fe+MnO 〔进入渣中〕反响物SiO2、MnO 它们将生成FeO 和Mn 的硅酸盐浮出熔渣外表，另一方面，液态金属含C 量较高，易产生CO 气孔，所以应降低焊丝中的含C 量，通常不超过0.1％。
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二氧化碳气体保护焊的冶金特性
常温下，CO2气体的化学性质呈中性，但在电弧高温下，CO2气体被分解呈很强的氧化性，能使合金元素氧化烧损，降低焊缝的力学性能，还能成为产生气孔和飞溅的根源。
因此，CO2焊的焊接冶金具有特殊性。
1、合金元素的氧化与脱氧
（1）合金元素的氧化
在电弧热量作用下，二氧化碳发生分解，放出氧气：
2CO2⇔ 2CO + O2
氧气又进一步分解为氧原子：
O2⇔ 2O
因此，二氧化碳电弧具有很强的氧化性，使铁及合金元素（Si、Mn、Cr、Ni、Ti、C等）发生氧化。
氧化反应的不利后果：合金元素大量烧损，降低力学性能；
溶入液态金属的FeO与C反应，生成CO气体，使熔滴和熔池金属发生爆破，产生飞溅，也易于导致CO气孔。
（2）脱氧
在焊丝中加入适量的脱氧剂，脱氧剂与O的亲和力比Fe 及C强，因此可阻止Fe、C等与O发生不利的反应。
脱氧剂在完成脱氧任务之余，所剩余的量作为合金元素留在焊缝中，起着提高焊缝机械性能的作用。
常用的脱氧元素有： Mn、Si、Al、Ti等。
二氧化碳焊焊丝一般采用Mn、Si联合脱氧，有些焊丝中还加少量的Ti。
采用Mn、Si联合脱氧生成的MnO、SiO2可以形成复合物浮出熔池，形成一层微薄的渣壳。
2、CO2焊的气孔问题
CO2焊可能产生的气孔有以下三种：
（1）CO气孔：
一氧化碳气孔产生的主要原因脱氧剂不足时，发生以下反应：
FeO + C = Fe + CO
该反应通常发生于熔池尾部，此处的液态金属温度接近结晶温度，反应很强烈且CO没有时间逸出，因此，CO易残留于熔池中形成气孔。
但只要选择的焊丝正确，焊丝中的脱氧元素就会抑制FeO生成，产生CO气孔的可能性很小。
（2）氢气孔：
氢气主要来源于焊丝、焊件表面的铁锈、水分、油污和CO2气体中的水分。
二氧化碳电弧中有大量的氧原子，氧原子可与焊接区的氢结合成不溶于熔池的羟基，因此CO2焊对氢气孔不敏感。
只要是CO2气体中的水分含量不超过规定值，工件及焊丝上的铁锈及油污不很严重，一般不会产生氢气孔。
（3）氮气孔：
氮气主要来源于空气，当CO2气流量太小、焊速过快、喷嘴被飞溅的金属堵塞时，会导致保护效果不好，使空气侵入，或CO2气体纯度不高，而形成气孔。
氮气孔是CO2焊焊缝中出现几率最大的一种气孔。
但只要保证良好的保护效果，这种气孔一般也不会产生。
3. CO2焊的熔滴过渡
CO2焊的熔滴过渡主要有两种形式：短路过渡和滴状过渡。
一般不会出现喷射过渡。
（1）短路过渡：细焊丝、小电流、低电弧电压焊接时获得。
短路过渡频率高，电弧非常稳定，飞溅小，焊缝成形良好，由于热输入小，适用于薄板及全位置焊接。
（2）滴状过渡：
CO2焊采用粗焊丝、较大电流和较高电压时，会出现滴状过渡。
滴状过渡有两种形式：
①大颗粒过渡：电流电压比短路过渡稍高，电流一般在400A 以下，熔滴大且不规则，过渡频率低，易形成偏离焊丝轴线方向的非轴向过渡，（如图所示）电弧不稳定，飞溅很大，成形差，不宜采用。
②细颗粒过渡：电流电压进一步加大，电流在400A以上时，电磁收缩力加强，熔滴细化，过渡频率增加，虽仍为非轴向
过渡，但飞溅减少，电弧较稳定，成形良好，应用广泛。
粗焊丝、滴状过渡，电流大电弧穿透力强，多用于中、厚板的焊接。
4. CO2焊的飞溅
飞溅CO2焊的主要缺点，滴状过渡的飞溅比短路过渡严重得多。
一般金属飞溅损失约占焊丝熔化金属的10%左右，严重时可达30%～40%，最佳情况下，可控制在2%～4%以内。
（1）CO2焊飞溅对焊接造成的有害影响：
①飞溅大，降低焊丝的熔敷系数，增加焊丝和电能的消耗，降低生产率，增加成本。
②飞溅金属会粘在导电嘴断面、喷嘴内壁和焊件表面上，使送丝不畅，降低保护效果，易产生气孔，影响焊接质量，焊后需清理。
③飞溅金属易烧坏工作服，烫伤皮肤，使劳动条件恶化。
（2）CO2焊产生飞溅的原因及防止飞溅的措施
①由冶金反应引起的飞溅：由CO造成。
熔滴和熔池中的碳氧化成CO，高温下CO急剧膨胀，压力迅速增大，使熔滴和熔池金属产生爆破，造成大量飞溅。
减少这种飞溅的方法是采用含有锰、硅脱氧元素的焊丝，并降低焊丝中的含碳量。
②由极点压力产生的飞溅：这种飞溅主要取决于焊接时的极
性。
正极性焊接时，正离子飞向焊丝端部的熔滴，机械冲击力大，形成大颗粒飞溅；
反极性焊接时，电子飞向焊丝端部的熔滴，机械冲击力小，飞溅较小。
所以CO2焊应直流反接。
③熔滴短路时引起的飞溅：这种飞溅发生在短路过渡过程中，当焊接电源的动特性不好时，则更严重。
当熔滴与熔池接触时，若短路电流增长过快，或者短路电流最大值过大时，会使熔滴缩颈处的液态金属发生爆破，产生较多的细颗粒飞溅；
若短路电流增长过慢，不能及时增大到要求的电流值，缩颈处就不能迅速被拉断，使伸出导电嘴的焊丝在电阻热的长时间加热下，成段软化和断落，并伴随着较多的大颗粒飞溅。
减少这种飞溅的方法，主要是通过调节焊接回路中的电感来调节短路电流的增长速度。
④非轴向颗粒过渡造成的飞溅：在颗粒过渡时，由于电弧的斥力而产生。
熔滴在极点压力和弧柱中气流的压力共同作用下，被推到焊丝端部的一边，抛到熔池外面，形成大颗粒飞溅。
⑤焊接工艺参数选择不当引起的飞溅：由焊接电流、电弧电压和回路电感等工艺参数选择不当引起。
随着电弧电压的增加，电弧拉长，熔滴容易长大，且在焊丝末端产生无规则摆动，致使飞溅增大。
焊接电流增大，熔滴体积变小，熔敷率增大，飞溅减少。
潜弧焊可大大减少飞溅：采用较大电流、较小电弧电压，把电弧压入熔池形成潜弧，使飞溅落入熔池可大大减少飞溅。
这种方法熔深大、效率高，广泛用于厚板焊接。
提示：CO2焊的主要问题是飞溅较大，焊接前，可使用飞溅防粘剂涂抹在焊缝两侧；用喷嘴防堵剂涂在喷嘴内壁和导电嘴端部。