CO2气体保护焊接(MAG—C焊)工艺简介

CO2气体保护焊接（MAG—C焊）工艺简介

1.定义

CO2气体保护焊接是采用纯度在99.8%（体积法）以上的CO2气体作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方法。可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，可用于点焊、立焊、横焊和仰焊以及全位置焊等。尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属材料的焊接。

2.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，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。二氧化碳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。且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。

3.特点

3.1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，其成本只有埋弧焊和手工电弧焊的40~50%。

3.2生产率高，CO2电弧的穿透力强，熔深大而且焊丝的熔化率高，熔敷速度快，其生产率是手工电弧焊的1~4倍。

3.3适用范围广，薄板、中厚板甚至厚板都能焊接，薄板焊接时变形小，并能进行全位置施焊。

3.4抗锈能力强，焊缝含氢量低，抗裂性好。

3.5焊后不需清渣。

3.6由于是明弧，焊接过程中便于监视和控制。

4.CO2焊接材料

4.1 CO2气体

4.1.1CO2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。

4.1.2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℃时饱和气压为3.63Mpa；20℃时饱和气压为5.72Mpa；30℃时饱和气压为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。

4.1.3 CO2气体纯度对焊接质量的影响

CO2气体纯度对焊缝金属的致密性和塑性有很大影响。CO2气体中的主要杂质是H2O和

N2，其中H2O的危害较大，易产生H气孔，甚至产生冷裂缝。焊接用CO2气体纯度不应低于99.8%（体积法），其含水量小于0.005%（重量法）。

4.1.4混合气体

一般混合气体是在Ar气（无色、无味、密度为1.78kg/m3）中加入20%左右的CO2气体制成，主要用来焊接重要的低合金钢强度钢。

4.2焊丝

4.2.1实心焊丝

为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝具有一定的力学性能，要求焊丝中含有足够的合金元素，一般采用限制含碳量（0.1%以下），硅锰联合脱氧。焊丝直径常用的有：

φ0.8mmφ0.9mmφ1.0mmφ1.2mmφ1.6mm，焊丝直径允许偏差+0.01，

-0.04。以下介绍几种常用的焊丝。

①用于焊接低碳钢低合金钢的焊丝有：H08MnSiA，H08MnSi，H10MnSi。

②用于焊接低合金钢强度钢的焊丝有：H08Mn2SiA，H10MnSiMo，H10Mn2SiMoA。

③用于焊接贝氏体钢的焊丝有：H08Cr3Mn2MoA。

④用于焊接抗微气孔焊缝低飞溅的焊丝有：H0Cr18Ni9，H1Cr18Ni9，H1Cr18Ni9Ti。

⑤用于焊接不锈钢薄板的焊丝有：H0Cr18Ni9，H1Cr18Ni9，H1Cr18Ni9Ti，

H1Cr18Ni9Nb。

4.2.2药芯焊丝

药芯焊丝用薄钢带卷成圆形管，其中填入一定成分的药粉，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，

注: 焊机使用直流恒电压特性的电源(极性:焊丝正极)

5. CO 2电弧焊的保护效果

CO 2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。CO 2气保焊在CO 2保护下能很好地排除氮气。在电弧的高温作用下（5000K 以上），CO 2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。

6. CO 2电弧焊存在的主要问题及解决措施

6.1合金元素烧损问题

CO 2电弧可以从两个方面使Fe 及其它合金元素氧化。一种是与CO 2直接作用: 如:

CO Fe FeO CO CO Si SiO CO CO Mn MnO CO CO C CO

22222222+⇔++⇔++⇔++⇔ 另一种是和高温分解出的原子氧作用:

Fe O FeO Si O SiO Mn O MnO C O CO

+⇔+⇔+⇔+⇔22 第一种反应一般认为是在低于金属熔点温度下进行的，在金属氧化中不占主要地位。合金元素的氧化烧损主要是产生于第二种反应。反应产物MnO 、SiO 2成为熔渣浮于熔池表面。生成的CO 2气体逸出到大气中去，不会引起焊缝气孔。而FeO 则熔入液态金属，并进一步和熔池及熔滴中的合金元素发生反应使其氧化。

在CO 2电弧焊中，合金元素的烧损与合金元素与氧的亲合力成正比。Ni 、Cr 、Mo 过渡系数最高，烧损最少。Si 、Mn 的过渡系数则较低，因为它们中的相当一部分要耗于熔池中的脱氧。Al 、Ti 、N 2等元素的过渡系数更低，烧损比Si 、Mn 还要多。合金元素的烧损主要与电弧气氛的氧化性有关，因此必须在冶金上采取措施。目前，在焊丝设计中加入一定量的脱氧剂(如Al 、Ti 、Si 、Mn 等)，脱氧剂在完成脱氧任务之余，所剩余的量便作为合金元素留在焊缝中

6.2气孔问题

CO 2电弧焊，由于熔池凝固比较快，容易在焊缝中产生气孔。可能产生的气孔主要有：CO 气孔、H 2气孔和N 2气孔三种。 6.2.1.CO 气孔

产生CO 气孔的原因主要是熔池中的FeO 和C 反应 FeO C Fe CO +⇔+

这个反应在熔池中处于结晶温度时，进行得比较剧烈，由于这时熔池已开始凝固，CO 气体不易逸出，于是在焊缝中形成气孔。 如果焊丝中有足够的脱氧元素Si 和Mn ，以及限制焊丝中的含碳量就可以抑制上述的氧化反应，有效地防止CO 气孔的产生。 6.2.2.H 2气孔

电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污、铁锈以及CO 2气体中所含的水份。其中CO 2