《汽車制造工藝技術(shù)》 教案 任務(wù)五 CO2氣體保護(hù)焊

編號(hào)：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元19授課時(shí)間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)五CO2氣體保護(hù)焊教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握CO2氣體保護(hù)焊的工作原理；了解CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)能力目標(biāo)：能正確使用CO2氣體保護(hù)焊焊接設(shè)備素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)動(dòng)腦、善于查資料的素質(zhì)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：CO2氣體保護(hù)焊的工作原理難點(diǎn)：正確使用CO2氣體保護(hù)焊焊接設(shè)備教學(xué)地點(diǎn)普通教室□一體化教室R多媒體教室R實(shí)訓(xùn)室□實(shí)驗(yàn)室□企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)□案例教學(xué)□問(wèn)題教學(xué)√項(xiàng)目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問(wèn)五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)五CO2氣體保護(hù)焊【復(fù)習(xí)】1.焊條電弧焊的定義、焊接原理？2.焊條焊接工藝參數(shù)的選擇？【導(dǎo)入】

基本的焊接方法通常分為3大類，即熔焊、壓焊及釬焊，每一大類又可按焊接熱源及其他明顯特點(diǎn)分為若干種。按照采用的電極分，電弧焊分為熔化極和非熔化極二類，其中熔化極電弧焊是利用金屬焊絲（或焊條）作電極同時(shí)熔化填充焊縫的電弧焊方法，它包括焊條電弧焊、埋弧焊、CO2焊等。非熔化極電弧焊是利用不熔化電極（如鎢棒、炭棒）進(jìn)行焊接的電弧焊，它包括TIG焊、等離子弧焊等方法。部分術(shù)語(yǔ)解釋如下：1）MIG焊：金屬極（熔化極）惰性氣體保護(hù)焊。2）TIG焊：鎢極（非熔化極）惰性氣體保護(hù)焊。3）MAG焊：金屬極（熔化極）活性氣體保護(hù)焊。4）CO2焊：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（簡(jiǎn)稱CO2焊）。在焊接過(guò)程中將工件接口處加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法，稱為熔化焊。進(jìn)行熔化焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，先熔化的部分冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。熔化焊也有多種不同的焊接方式，其中由于CO2氣體保護(hù)焊、混合氣體保護(hù)焊(MAG焊)的特點(diǎn)（表4-11）非常明顯，因此是眾多熔化焊接方式中在車身焊接工藝中用得最多的。【講授新課】一、CO2氣體保護(hù)焊的工作原理CO2氣體保護(hù)焊是一種熔化極氣體保護(hù)的電弧焊接，它利用焊絲與工件問(wèn)產(chǎn)生的電弧熱熔化填充料及工件接口處的金屬，采用CO2氣體作為保護(hù)氣體，金屬焊絲作為填充料。焊絲盤上的焊絲被送絲輥輪送入導(dǎo)電嘴，到達(dá)焊接區(qū)后在焊絲與被焊工件引燃電弧，氣瓶中的CO2氣體經(jīng)預(yù)熱、干燥和減壓后以一定的流量從噴嘴流出，將電弧和熔池與大氣隔離開(kāi)，以防止熔池中的金屬與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成有害的金屬氧化物而影響焊縫的強(qiáng)度。焊絲在高溫電弧的作用下不斷地熔化并過(guò)渡到熔池，從而形成連續(xù)的良好的金屬焊縫。CO2氣體保護(hù)焊機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-48所示。圖4-48

CO2氣體保護(hù)焊工作原理二、CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)1）焊接成本低。CO2氣體是釀造廠和化工廠的副產(chǎn)品，來(lái)源廣、價(jià)格低，其綜合成本約是焊條電弧焊的1/2。2）生產(chǎn)效率高。CO2焊可使用較大的電流密度(200A/mm2

左右)，比焊條電弧焊(10~20A/mm2左右)的高得多，因此熔深比焊條電弧焊的高2.2~3.8倍，焊接10mm以下的鋼板時(shí)可以不開(kāi)坡口，對(duì)于厚板可以減少坡口加大鈍邊進(jìn)行焊接，同時(shí)具有焊絲熔化快，不用清理焊渣等優(yōu)點(diǎn)，效率比焊條電弧焊可提高2.5~4倍。3）焊后變形小。CO2焊的電弧熱量集中，加熱面積小，CO2氣流有冷卻作用，因此焊件焊后變形小，特別是薄板的焊接更為突出。4）抗銹能力強(qiáng)。CO2焊和埋弧焊相比，具有較高的抗銹能力，所以焊前對(duì)焊件表面的清潔工作要求不高，可以節(jié)省生產(chǎn)中大量的輔助時(shí)間。5）缺點(diǎn)。由于CO2氣體本身具有較強(qiáng)的氧化性，因此在焊接過(guò)程中會(huì)引起合金元素?zé)龘p，產(chǎn)生氣孔和引起較強(qiáng)的飛濺。特別是飛濺問(wèn)題，雖然從焊接電源、焊絲材料和焊接工藝上采取了一定的措施，但至今未能完全解決，這是CO2焊的明顯不足之處，與焊條電弧焊相比也存在成形不夠美觀、抗風(fēng)能力差、設(shè)備較復(fù)雜等問(wèn)題。三、CO2氣體保護(hù)焊焊接設(shè)備1.設(shè)備構(gòu)成CO2焊焊機(jī)是焊裝車間使用較多的設(shè)備之一，其生產(chǎn)示意圖如圖4-49所示。焊機(jī)按結(jié)構(gòu)主要分為三大部分：電源部分、送絲機(jī)部分和工作部分，如圖4-50所示。圖4-49

CO2焊焊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（1）電源部分。CO2焊焊機(jī)的電源部分主要是一臺(tái)變壓器，它具有將380V的高壓電轉(zhuǎn)變?yōu)?6V安全電壓的功能。（2）送絲機(jī)部分。送絲機(jī)主要由一臺(tái)送絲電動(dòng)機(jī)組成，兩個(gè)送絲輪相互壓緊，焊絲被壓在兩個(gè)送絲輪之間，當(dāng)送絲電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)送絲輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，焊絲就被送絲輪強(qiáng)行帶動(dòng)，完成自動(dòng)送絲過(guò)程。送絲機(jī)部分還有兩個(gè)調(diào)節(jié)手柄，用于調(diào)節(jié)所需的電流和電壓。（3）工作部分。CO2焊焊機(jī)的工作部分主要是電纜(通氣、通焊絲)和焊槍。通氣電纜不僅通電，而且通氣。焊槍是直接用于生產(chǎn)操作的工具，通過(guò)焊槍將最終需要被焊接的焊件焊接起來(lái)。焊槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-51所示。圖4-51

焊槍結(jié)構(gòu)2.工作路線焊接工作時(shí)的線路有兩條：電路和氣路。（1）電路。首先是380V的電壓通過(guò)一次電纜進(jìn)入電源部分后，然后再經(jīng)過(guò)二次電纜到達(dá)焊槍，在焊接時(shí)就與地線形成了一條焊接回路。（2）氣路。CO2氣瓶?jī)?nèi)氣體送入管道，然后管路里的高壓CO2氣體到達(dá)每個(gè)工位的用氣點(diǎn)，每個(gè)工位的用氣點(diǎn)都有一個(gè)氣體調(diào)壓閥，根據(jù)需要調(diào)節(jié)氣體流量的大小，再通過(guò)軟管進(jìn)入電纜隨焊槍焊接時(shí)噴射出來(lái)，在焊接區(qū)形成氣體保護(hù)層，保證焊接熔池不產(chǎn)生氧化層。四、CO2氣體保護(hù)焊焊接質(zhì)量的影響因素合理地選擇焊接參數(shù)是保證焊接質(zhì)量、提高效率的重要條件。CO2氣體保護(hù)焊的焊接參數(shù)主要包括:焊接電流、焊接電壓、焊絲直徑、焊接速度、焊絲伸出長(zhǎng)度、氣體流量、電源極性、焊槍傾角、噴嘴高度等。下面分別介紹每個(gè)焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響及選擇原則。

1.焊絲直徑焊絲直徑應(yīng)根據(jù)焊件厚度、焊接位置及生產(chǎn)率的要求來(lái)選擇。焊接薄板或中厚板的立、橫、仰焊時(shí)，多采用1.6mm以下的焊絲；在平焊位置焊接中厚板時(shí)，可以采用直徑1.2mm以上的焊絲。焊絲直徑的選擇見(jiàn)表4-12。2.焊接電流焊接電流是重要的焊接參數(shù)之一，應(yīng)根據(jù)焊件厚度、材質(zhì)、焊絲直徑、施焊位置及熔滴過(guò)渡形式來(lái)確定焊接電流的大小。通常用直徑為0.8~1.6mm的焊絲。當(dāng)短路過(guò)渡時(shí)，焊接電流在50~230A內(nèi)選擇；在顆粒狀過(guò)渡時(shí)，焊接電流可在250~500A選擇。焊絲直徑與焊接電流的關(guān)系見(jiàn)表4-13。通常隨著焊接電流的增大，熔深顯著地增加，而熔寬略有增加。但應(yīng)注意:當(dāng)焊接電流過(guò)大時(shí)，容易引起燒穿、焊漏和產(chǎn)生裂紋等缺陷，且焊件的變形大，焊接過(guò)程中飛濺很大；而當(dāng)焊接電流過(guò)小時(shí)，容易產(chǎn)生未焊透、未熔合和夾渣以及焊縫成形不良等缺陷。在保證焊透、成形良好的條件下，盡可能地采用大電流，以提高生產(chǎn)率。焊接電流一旦確定，CO2氣體保護(hù)焊焊機(jī)的送絲速度亦隨之確定。焊機(jī)送絲速度隨焊接電流的變化規(guī)律如圖4-52所示。只有保證送絲速度與焊接電壓對(duì)焊絲的熔化能力一致，才能保證電弧長(zhǎng)度的穩(wěn)定，這就是CO2氣體保護(hù)焊焊機(jī)的焊接電流必須與焊接電壓相匹配的原因。

圖4-52

送絲速度隨焊接電流的變化規(guī)律3.電弧電壓焊接電孤電壓的變化影響焊接電弧的長(zhǎng)短，從而決定熔寬的大小。一般隨電弧電壓的增大，熔寬增大，而熔深略有減小。為了保證焊縫成形良好，電源電壓必須與焊接電流配合選取。通常在焊接電流小時(shí)，電孤電壓較低:焊接電流大時(shí)，電弧電壓較高。通常在短路過(guò)渡時(shí)，電弧電壓為16~24V；在細(xì)顆粒過(guò)渡時(shí)，電弧電壓為25~45V。但應(yīng)注意：電弧電壓必須與焊接電流配合適當(dāng)，電源電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響電源的穩(wěn)定性，使飛濺增大。

4.焊接速度

在一定的焊絲直徑、焊接電流和電弧電壓的條件下，焊接速度增加，將使焊縫寬度和度過(guò)快容易產(chǎn)生咬邊、未焊透及未熔合等缺陷，且氣體保護(hù)效果變差，可能出現(xiàn)氣孔:若速度過(guò)慢，則使焊接生產(chǎn)率降低，燼接接頭品粒相大，焊接變形增大，焊縫成形差。一般CO2半自動(dòng)焊的焊接速度為15-40mh。

5.焊絲伸出長(zhǎng)度

焊絲伸出長(zhǎng)度是指導(dǎo)電嘴端部到焊件的距離，而保持焊絲伸出長(zhǎng)度不變是保證焊接過(guò)程穩(wěn)定的基本條件之一，它主要取決于焊絲直徑，一般約為焊絲直徑的10-12倍。當(dāng)焊絲伸出長(zhǎng)度過(guò)大時(shí)，容易發(fā)生過(guò)熱而成段熔斷，使氣體保護(hù)效果變差，飛濺嚴(yán)重，焊接過(guò)程不穩(wěn)定；焊絲伸出長(zhǎng)度過(guò)小則會(huì)縮短噴嘴與焊件的距離，飛濺金屬容易堵塞噴嘴，影響氣體保護(hù)效果，且阻擋焊工視線。對(duì)于不同直徑、不同材料的焊絲，允許的焊絲伸出長(zhǎng)度不同。焊接時(shí)可參考表4-14選擇。

6.氣體流量CO2氣體流量應(yīng)根據(jù)對(duì)焊接區(qū)的保護(hù)效果來(lái)選取。焊接電流、電弧電壓、焊接速度、接頭形式及作業(yè)條件對(duì)流量都有影響。其流量過(guò)大過(guò)小都會(huì)影響氣體保護(hù)效果，容易產(chǎn)生焊接缺陷。通常焊接電流在200A以下時(shí)，氣體流量約為10~15L/min；焊接電流大于200A時(shí)，氣體流量約為15~25L/min。

7.電源極性CO2氣體保護(hù)焊一般采用直流反接。直流反接具有電弧穩(wěn)定性好、飛濺小及熔深大等特點(diǎn)。在粗絲大電流焊接時(shí)，也可采用直流正接。此時(shí)，焊接過(guò)程穩(wěn)定，焊絲熔化速度快、熔深淺、堆高大，主要用于堆焊及鑄鐵補(bǔ)焊。

8.焊槍的傾角焊槍的傾角也是不可忽視的因素。當(dāng)焊槍傾角小于10o時(shí)，不論是前傾還是后傾，對(duì)焊接過(guò)程及焊縫成形都沒(méi)有明顯的影響；但傾角過(guò)大(如前傾角大于25%)時(shí)，將增加熔寬并減小熔深，還會(huì)增加飛濺。

9.回路電感

焊接回路的電感值應(yīng)根據(jù)焊絲直徑和電弧電壓來(lái)選擇，不同直徑焊絲的合適電感值也不同。通常電感值隨焊絲直徑增大而增加，并可通過(guò)試焊的方法來(lái)判斷。若焊接過(guò)程穩(wěn)定，飛濺很少，則說(shuō)明電感值是合適的。

10.噴嘴與焊件間的距離噴嘴與焊件間的距離是根據(jù)焊接電流來(lái)選擇的。焊接電流越大，它們之間的距離就越大。一般當(dāng)焊接電流小于200A時(shí)，噴嘴與焊件間的距離為10~15mm。五、焊接設(shè)備的維護(hù)與故障排除1.CO2氣體保護(hù)焊機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)（1）要經(jīng)常注意送絲軟管的工作情況，以防被污垢堵塞。（2）應(yīng)經(jīng)常檢查導(dǎo)電嘴的磨損情況，及時(shí)更換磨損大的導(dǎo)電嘴，以免影響焊絲導(dǎo)向及焊接電流的穩(wěn)定性。（3）要及時(shí)清除噴嘴上的金屬飛濺物。（4）及時(shí)更換已磨損的送絲滾輪。（5）定期檢查送絲裝置、減速箱的潤(rùn)滑情況，及時(shí)加添或更換新的潤(rùn)滑油。（6）經(jīng)常檢查電氣接頭、氣管等連接情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以處理。（7）定期以干燥壓縮空氣清潔焊機(jī)。（8）定期更換干燥劑。（9）當(dāng)焊機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，應(yīng)將焊絲自軟管中退出，以免日久