气体保护焊焊丝中杂质对焊接质量的影响

CO2气体保护焊焊丝中杂质对焊接质量的影响

第1章绪论

1.1 引言

焊接技术是随着铜铁等金属的冶炼生产、各种热源的应用而出现的。古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊、锻焊、铆焊古代焊接技术长期停留在铸焊、锻焊、钎焊和铆焊的水平上，使用的热源都是炉火，温度低、能量不集中，无法用于大截面、长焊缝工件的焊接，只能用以制作装饰品、简单的工具、生活器具和武器。

19世纪初，英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源；1885～1887年,俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳；1900年又出现了铝热焊。

20世纪初，碳极电弧焊和气焊得到应用，同时还出现了薄药皮焊条电弧焊，电弧比较稳定，焊接熔池受到熔渣保护，焊接质量得到提高，使手工电弧焊进入实用阶段。电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。也成为现代焊接工艺的发展开端。在此期间，美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成为焊接机械化、自动化的开端。1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊接机械化得到进一步发展。40年代，为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。

1953年，苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护电弧焊的应用和发展，如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。

截至到目前二氧化碳气体保护焊依旧应用在我们现在生产生活中。

1.2 预防和控制焊丝中杂质对焊接质量的影响的意义

焊接生产中对于焊接质量的影响主要分为客观主观两个方面，主观上在于人为操作流程上，通过学习和培训，可以做到有效避免，即使发生不良影响，也相对更容易解决，影响范围也相对小一些。但是客观上焊丝中的杂质对于焊接质量的影响可就不是简单的培训与学习就能解决的，它所带来的影响也不仅仅是小范围的失误，往往都是批量上的生产损失，而且由于材料上的不合格或焊丝杂质含量过大，所带来的技术上的问题，已不是一朝一夕从头再来就能解决的，相对应的技术上的瓶颈也往往束缚着企业乃至行业的发展。

1.3 本文的主要研究内容

本文主要介绍了焊接的发展历史、二氧化碳气体保护焊（一下简称二保焊）的应用优势。介绍论述了二保焊中焊丝杂质的主要成分，通过对二氧化碳气体保

护焊焊丝中成分的论述分析，找出影响焊接质量的各类杂质，做到有效消除和尽量避免焊丝中杂质对焊接质量的影响。最后论述了预防或消除焊丝中杂质对焊接质量的影响的防治措施。

第2章二氧化碳气体保护焊的概述

2.1 二氧化碳气体保护焊的简介

二氧化碳气体保护焊,它是一种熔化极气体保护电弧焊技术。气体保护电弧焊是采用气体保护焊接区域内的金属,使之不受空气(空气主要成分有79%氮、21%氧)的危害,这种工艺方法简称气电焊。它是在手工电孤焊,埋弧自动焊广泛应用的基础上发展起来的。二氧化碳气体保护焊是迄今为止成本最低的气电焊工艺方法之一,CO2气体价廉易得、生产率高、适应范围大[1]。

二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用CO2+Ar的混合气体）。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。

2.1.1二氧化碳气体保护焊的优点

1．焊接成本低。其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊的40~50%。 2．生产效率高。其生产率是焊条电弧焊的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。

2.2二氧化碳气体保护焊的分类

（1）按机械化程度

可分为自动化和半自动化（2）按焊丝直径

可分为细丝1.0~1.2 中丝1.2~1.4 粗丝 1.4~1.6 （3）按焊丝分类

可分为药芯和实心焊丝两种

2.3二氧化碳气体保护焊中焊丝的要求

2.3.1二氧化碳气体保护焊对焊丝化学成分的要求：

（1）焊丝必须含有足够数量的脱氧元素以减少焊缝金属中的含氧量和防止产生气体

（2）焊丝的含碳量要低，通常要求<0.11%，这样可减少气孔和飞溅。

（3）保证焊缝金属具有满意的机械性能和抗裂性能。

（4）所用原材料为焊丝钢盘条完全符合国家标准，主要化学成分（%）c0.06-0.15、mn1.40-1.85、si0.80-1.15、p≤0.025、s≤0.035、cu≤0.50. [2]

2.3.2二氧化碳气体保护焊对焊丝物理方面的要求：

产品质量完全符合国家GB/T8110-1995标准即：焊丝表面光滑平整，无毛刺、划痕、锈蚀和氧化反映，镀铜均匀牢固，翘距≤25mm，挺度适中，使焊丝均匀连续送进焊枪内，抗拉强度≥930mpa，松弛直径≥250mm。

目前生产中应用最广的焊丝为H08Mn2SiA焊丝，该焊丝有较好的工艺性能、机械性能及抗热裂纹能力，适用于焊接低碳钢、屈服极限<500Mpa的低合金钢和经焊后热处理抗拉强度<1200Mpa的低合金高强钢[3]。焊丝表面的清洁程度影响到焊缝金属中含氢量。焊接重要结构应采用机械、化学或加热办法清除焊丝表面的水分和污染物。

2.4本章小结

二氧化碳气体保护焊是目前黑色金属材料最为重要的一种焊接方式。并且在我国以及全世界范围内应用。二氧化碳气体保护焊中焊丝是其技术关键所在，标准中对其有着详细的化学成分要求和物理性质要求。焊丝中杂质对焊接质量起到至关重要的作用了，而且焊丝中的杂质不仅仅包括焊丝中内部的超标金属和非金属物质，也包含后期运输，储存过程中附在焊丝表层的其他物质。

第3章二氧化碳气体保护焊焊丝中杂质对焊

接质量的影响

3.1 二氧化碳气体保护焊焊丝中的主要成分

3.1.1 焊丝中杂质主要分类

二保焊焊丝中杂质主要分为金属杂质和非金属杂质和金属杂质。金属杂质主要包括：Si、Mn、S、P、Cr、AI、Ti、Mo、V等合金元素。非金属杂质则包括C 以及焊接过程中产生的氧化物、硫化物等。

因为金属杂质在生产过程中无可避免，少量杂质不会对焊接质量产生影响，但是超过国家规定的数值就会对焊接效果，焊接质量产生巨大影响[4]。