二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接參數(shù)的研究

劉放 武國(guó)瑞 趙鵬 丑永恒 齊天宇

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)，焊接工藝已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要金屬加工技術(shù)，直接限制了其他行業(yè)的發(fā)展。丹麥學(xué)者系統(tǒng)地總結(jié)了焊接過程的影響因素，并認(rèn)為焊接領(lǐng)域會(huì)影響許多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，例如自動(dòng)化技術(shù)、材料科學(xué)、環(huán)境、無損檢測(cè)、機(jī)械和腐蝕以及斷裂力學(xué)。焊接自動(dòng)化是焊接領(lǐng)域的重要組成部分，本文對(duì)二氧化碳保護(hù)焊的參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，為我國(guó)的焊接技術(shù)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：二氧化碳;保護(hù)焊;參數(shù)研究

前言

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊在焊接過程中使用廉價(jià)的二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)氣體。氣體通過專用焊槍送入焊接區(qū)域，以除去焊接區(qū)域中的其他氣體，并覆蓋熔融金屬池以實(shí)現(xiàn)保護(hù)。保護(hù)作用受保護(hù)氣體的熱和物理特性，焊槍的尺寸和結(jié)構(gòu)，焊槍與工件之間的距離，焊接工藝參數(shù)以及周圍環(huán)境等因素的影響。目前，在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，焊接金屬結(jié)構(gòu)件的比例日益增加，其中用于二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的焊接金屬材料的重量約占五成以上，經(jīng)過多年的努力，我國(guó)的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊技術(shù)在金屬結(jié)構(gòu)制造的推廣和應(yīng)用方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

一、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接優(yōu)缺點(diǎn)闡釋

（一）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接優(yōu)點(diǎn)

1.成本低

二氧化碳來源廣泛，在多種生產(chǎn)渠道中都可以獲得，例如釀酒等，而且成本很低，其焊接成本約為其他電焊的百分之四十左右。

2.生產(chǎn)率高

由于焊絲自動(dòng)送進(jìn)，焊接時(shí)焊接電流密度大，焊絲的熔化效率高，所以熔敷速度高。焊接生產(chǎn)率比手孤焊高2-3倍。

3.應(yīng)用范圍廣

該種氣體保護(hù)焊接方式可以焊接薄板、厚板以及全位置的焊接等。

4.能夠有效抗繡

（二）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接缺點(diǎn)

1.氧化作用強(qiáng)

在電弧空間中，二氧化碳?xì)怏w具有很強(qiáng)的氧化作用，因此有必要對(duì)焊接的熔池進(jìn)行脫氧，并使用包含更多脫氧元素的焊絲。

2.飛濺大

無論在焊接過程中采取什么措施，二氧化碳焊接的飛濺只能在某種程度上減少，但仍然比手動(dòng)電弧焊和氣體電弧焊大得多。

二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的參數(shù)選擇

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的參數(shù)主要有：焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長(zhǎng)度、二氧化碳?xì)怏w流量、裝配間隙、破口尺寸等。焊接電流的大小應(yīng)根據(jù)焊件厚度、焊絲直徑、焊接位置、熔滴過渡形式來確定[1]。

（一）電弧電壓應(yīng)于焊接電流配合恰當(dāng)

電弧電壓必須與焊接電流正確匹配。否則會(huì)影響焊機(jī)的焊接工藝穩(wěn)定性。電弧電壓隨著電流的增加而增加。在短路傳輸焊接中，電弧電壓通常在16-24V范圍內(nèi)。對(duì)于細(xì)滴傳輸，電弧電壓可以在25-36V范圍內(nèi)。焊絲直徑1.2-3.0mm可選。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常使用經(jīng)驗(yàn)公式來確定電弧電壓。焊接電流小于250A時(shí)電弧電壓V=0.04I + 161.5，焊接電流大于250A時(shí)電弧電壓V=0.04I + 202.0。

（二）選擇合適的焊接速度

在焊絲直徑，焊接電流和電弧電壓的特定條件下，隨著焊接速度的增加，焊縫的寬度和厚度會(huì)減小。如果焊接速度過快，不僅會(huì)降低氣體保護(hù)效果，而且會(huì)出現(xiàn)氣孔，并且容易發(fā)生咬邊和熔合等缺陷;如果焊接速度太慢，則焊接生產(chǎn)率降低并且焊接變形增加，通常二氧化碳半自動(dòng)焊接速度為15-30m/h。

（三）二氧化碳?xì)怏w流量選擇

二氧化碳?xì)怏w的流量應(yīng)根據(jù)焊接電流、焊接速度、焊絲延伸長(zhǎng)度、噴嘴直徑等來選擇，氣體流量太大或太小都會(huì)影響氣體保護(hù)效果[2]。通常，當(dāng)使用細(xì)線（0.6-1.2mm）二氧化碳焊接時(shí)，流量為8-15L/min。對(duì)于粗焊絲二氧化碳焊接，流速為15-25L/min。裝配間隙和斷裂的尺寸是二氧化碳焊絲細(xì)，電流密度大，電弧穿透力強(qiáng)，電弧熱集中。通常，小于12毫米的焊件可以穿透而不會(huì)產(chǎn)生倒角。對(duì)于需要倒角的焊件，用電極進(jìn)行電弧焊可以將正常的倒角從60度減小到30-40度，并相應(yīng)地增加鈍邊，根部間距可減小至1-2mm。

三、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接調(diào)整策略

影響二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的工藝參數(shù)很多，但是焊機(jī)只能自行調(diào)整焊接電壓，焊接電流，焊絲直徑，氣體流量和焊絲延伸長(zhǎng)度。焊接工藝參數(shù)參考值：常用的焊絲直徑為1.2mm和1.0mm，也有1.6mm和0.8m。不同直徑的焊絲具有不同的參考參數(shù)。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊采用短路開關(guān)，因此每根直徑焊絲的焊接規(guī)格范圍很寬，在該區(qū)域內(nèi)焊接電流和焊接電壓必須匹配。調(diào)整焊接規(guī)范的操作步驟。焊接機(jī)的電流和電壓根據(jù)以下步驟進(jìn)行調(diào)整。

首先，打開保護(hù)氣瓶閥門，檢查氣瓶壓力是否正常，打開焊接機(jī)的電源，檢查加熱和減壓流量計(jì)是否工作，然后繼續(xù)加熱5分鐘。加熱后，拆開焊絲的包裝，將焊絲卷盤安裝在送絲機(jī)的卷盤上，打開壓縮手柄，然后用鉗子將焊絲頭切成平頭。焊絲頭必須水平插入。在焊絲卷軸的底部，插入焊絲送入軟管，送絲輥的凹槽輪。隨后，合上壓縮手柄，將焊炬平整至地面，將其完全平整，按下遙控器盒上的白色高速送絲按鈕，然后送入焊絲，直到露出接觸頭。如果是舊的焊炬，請(qǐng)先取下觸點(diǎn)，按下微型開關(guān)以送入焊絲，然后在裸露后安裝。用鉗子以45度的銳角切割焊絲的末端。在焊接過程中，要注意焊絲長(zhǎng)度，焊絲長(zhǎng)度有時(shí)候可以直接決定焊接效果，因?yàn)楹附z長(zhǎng)度是二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊來說是一個(gè)非常重要的參數(shù)。焊絲適當(dāng)?shù)难由扉L(zhǎng)度可以使焊絲得到足夠的電阻加熱，從而更方便地實(shí)現(xiàn)焊絲末端熔滴的形成和過渡。如果焊絲的延伸長(zhǎng)度太短，則飛濺通常很大，并且長(zhǎng)焊絲不僅傾向于飛濺大的液滴，而且還會(huì)降低保護(hù)性能[3]。

（二）焊縫層數(shù)

厚板的焊接通常需要開槽，應(yīng)采用多層焊接或多層多道次焊接。多層焊接和多層多層焊接接頭的微觀組織更細(xì)，熱影響區(qū)域更窄。前一個(gè)焊縫預(yù)熱后者，而后者則加熱前一個(gè)。因此，接頭的延展性和韌性得以改善，并且焊縫的回火效果得以改善，特別是在鋼容易硬化的情況下。對(duì)于低合金高強(qiáng)度鋼等鋼種，焊接層數(shù)對(duì)粘結(jié)性能有重要影響。如果焊接層的數(shù)量少并且每個(gè)焊接層的厚度太厚，則焊接接頭的延展性和韌性將由于晶粒粗糙度而降低[4]。

（三）調(diào)整焊接參數(shù)時(shí)注意事項(xiàng)

首先，降低送絲速度。然后需要根據(jù)焊接基材的厚度調(diào)整焊接電壓并控制焊接電流[5]。將焊絲進(jìn)給速度調(diào)整到正確的值（電弧可以熔化焊絲，熔化起來非常舒適）。聽到聲音并看到飛濺。當(dāng)它融化時(shí)，聲音非常順滑，沒有乒乓聲音，而且沒有爆裂聲。如果保證焊縫熔深（這并不意味著焊縫熔深到對(duì)穿的程度），請(qǐng)選擇低電流焊接。這是因?yàn)?，?dāng)電流太大時(shí)，不僅飛濺，而且熔池也容易翻滾。焊接速度：它對(duì)焊縫的內(nèi)部和外部質(zhì)量有重大影響。如果焊接速度太快，則氣體保護(hù)作用會(huì)很弱，會(huì)出現(xiàn)諸如氣孔之類的缺陷，同時(shí)焊接的冷卻速度會(huì)增加，從而降低了焊接金屬的塑性韌性。如果焊接速度太慢，熔池會(huì)變大，焊縫會(huì)變寬，并且由于過熱，焊縫金屬結(jié)構(gòu)可能會(huì)變粗糙或燒毀。噴嘴與工件之間的角度：當(dāng)噴嘴垂直于工件時(shí)，飛濺較大，電弧不穩(wěn)定。為避免這種情況，可將噴嘴向后傾斜10-15度（不同的焊接位置，焊槍角度也不同）。確保焊縫形成良好，焊接過程穩(wěn)定。

結(jié)語

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊技術(shù)具有較高的電弧熱、更大的電流、更少的焊渣，可有效提高雙面成型產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。另外，在實(shí)際的焊接操作中，焊接工藝受人為因素和焊絲材料質(zhì)量等因素的影響，因此也必須控制焊接接頭的處理和電弧的處理，這種方法僅是二氧化碳保護(hù)焊的兩倍，是表面成形焊接技術(shù)的有效性。

參考文獻(xiàn)

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沈陽航空航天大學(xué)