第九章 埋弧自動(dòng)焊(焊工工藝學(xué)電子教案)

1、第九章 埋弧自動(dòng)焊(焊工工藝學(xué)電子教案) 第九章 埋弧自動(dòng)焊 埋弧自動(dòng)焊是焊接生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械化、高效率焊接方法。本章主要講述埋弧自動(dòng)焊的實(shí)質(zhì)與特點(diǎn)，自動(dòng)調(diào)節(jié)基本原理，及有關(guān)的焊接設(shè)備、焊接材料、焊接工藝方法等內(nèi)容。 第一節(jié)： 埋弧自動(dòng)焊概述 一、電弧焊接過(guò)程自動(dòng)化的基本概念 電弧焊接過(guò)程一般包括引燃電弧、正常焊接和熄弧收尾三個(gè)階段，并要求電弧及焊接過(guò)程始終保持穩(wěn)定，即具有一定的調(diào)節(jié)作用，以達(dá)到電弧焊接的預(yù)定目的。 手工電弧焊的焊接過(guò)程與穩(wěn)定，是依靠焊工用手工控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是一種人工調(diào)節(jié)作用。自動(dòng)焊實(shí)質(zhì)是機(jī)械化程度高的焊接，以相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用取代人工調(diào)節(jié)作用。為此，自動(dòng)電弧焊不僅要

2、完成各個(gè)階段的機(jī)械化操作，還要求自動(dòng)地調(diào)節(jié)有關(guān)的焊接工藝參數(shù)，才能保證電弧及焊接過(guò)程的穩(wěn)定，滿足電弧焊接的需求。 自動(dòng)電弧焊分為埋?。ê竸酉拢┳詣?dòng)焊和明弧焊（氣體保護(hù)）兩種。 埋弧自動(dòng)焊與手工電弧焊的根本區(qū)別，在于焊絲的給送和電弧沿著焊接方向移動(dòng)都是自動(dòng)的，并且有相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。 二、埋弧自動(dòng)焊的實(shí)質(zhì)與特點(diǎn) 埋弧自動(dòng)焊實(shí)質(zhì)是一種電弧在顆粒狀焊劑下燃燒的熔焊方法。焊絲送入顆粒狀的焊劑下，與焊件之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和焊件熔化形成熔池，熔池金屬結(jié)晶為焊縫；部分焊劑熔化形成熔渣，并在電弧區(qū)域形成一封閉空間，液態(tài)熔渣凝固后成為渣殼，覆蓋在焊縫金屬上面。隨著電弧沿焊接方向移動(dòng)，焊絲不斷地送進(jìn)并熔化，

3、焊劑也不斷地撒在電弧周?chē)?，使電弧埋在焊劑層下燃燒，由此進(jìn)行自動(dòng)的焊接過(guò)程。 埋弧自動(dòng)焊與手工電弧焊相比具有以下的特點(diǎn)： 、焊接生產(chǎn)率高 埋弧自動(dòng)焊可采用較大的焊接電流，同時(shí)因電弧加熱集中，使熔深增加，可一次焊透14以下不開(kāi)坡口的鋼板。而且埋弧自動(dòng)焊的焊接速度也比手工焊快，從而提高了焊接生產(chǎn)率。 、焊接質(zhì)量好 因熔池有熔渣和焊劑的保護(hù)，使空氣中的氮、氧難以侵入，提高了焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性。同時(shí)由于焊接速度快，線能量相對(duì)減小，故熱影響區(qū)的寬度比手弧焊小，有利于減小焊接變形及防止近縫區(qū)金屬過(guò)熱。另外，焊縫表面光潔、平整。 、改善焊工的勞動(dòng)條件 由于實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程機(jī)械化，操作較簡(jiǎn)便，而且沒(méi)有弧光的有害

4、影響，放出煙塵也少，因此焊工的勞動(dòng)條件得到改善。 但是，埋弧自動(dòng)焊在實(shí)用上也受到一定的限制，因?yàn)楹附舆^(guò)程是依靠焊劑堆積及熔化后形成保護(hù)作用的，所以僅適用于水平面焊縫的焊接，并對(duì)焊件邊緣的加工和裝配質(zhì)量要求較高。而且埋弧自動(dòng)焊的設(shè)備比手弧焊復(fù)雜，維修保養(yǎng)的工作量也較大。埋弧自動(dòng)焊主要適用于低碳鋼及合金鋼中厚板的焊接，是大型焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中常用的一種焊接技術(shù)。 三、電弧長(zhǎng)度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)途徑 、影響焊接電流和電弧電壓穩(wěn)定的因素 合理地選擇焊接工藝參數(shù)，并保證預(yù)定的工藝參數(shù)在焊接過(guò)程中穩(wěn)定，是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的重要條件。 焊接電流和電弧電壓在外界干擾下，將會(huì)引起較大變化。埋弧自動(dòng)焊要求焊接電流和電 弧電壓的

5、波動(dòng)分別不超過(guò)士與士2，否則會(huì)影響焊縫尺寸，以致破壞焊接過(guò)程的穩(wěn)定。電弧的穩(wěn)定工作點(diǎn)，是由電源的外特性曲線和電弧靜特性曲線的交點(diǎn)所確定的。因此，凡是使電源外特性和電弧靜特性發(fā)生變化的外界因素，都會(huì)影響焊接電流和電弧電壓的穩(wěn)定。 （）電弧長(zhǎng)度的變化 由于焊件表面不平整和裝配質(zhì)量不良及有定位焊縫等原因，使電弧長(zhǎng)度經(jīng)常發(fā)生變化，因而電弧靜特性曲線位臵也相應(yīng)變化，造成對(duì)焊接電流和電弧電壓的影響。 （）網(wǎng)路電壓的波動(dòng) 網(wǎng)路電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，電源外特性曲線的位臵也發(fā)生變化，從而影響了焊接電流。 上述兩個(gè)影響因素中，由于弧長(zhǎng)變化對(duì)焊接電流和電弧電壓的影響最為嚴(yán)重，因此埋弧自動(dòng)焊的自動(dòng)調(diào)節(jié)是以消除電弧長(zhǎng)度變化的

6、干擾作為主要目標(biāo)。 電弧長(zhǎng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)的途徑 焊接過(guò)程中，當(dāng)弧長(zhǎng)變化時(shí)希望能迅速得到調(diào)整，恢復(fù)到原來(lái)長(zhǎng)度。而電弧長(zhǎng)度是由焊絲送給冷度和焊絲熔化速度決定的，只有使焊絲送給速度等于焊絲熔化速度時(shí)，電弧長(zhǎng)度才有可能保持穩(wěn)定不變。為此可通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，一是調(diào)節(jié)焊絲送給速度；二是調(diào)節(jié)焊絲熔化速度，從而達(dá)到穩(wěn)定電弧長(zhǎng)度的目的。 所謂焊絲送給速度是指在單位時(shí)間送入焊接區(qū)的焊絲長(zhǎng)度，而焊絲熔化速度是指單位時(shí)間內(nèi)熔化送入焊接區(qū)的焊絲長(zhǎng)度。 目前按電弧長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)原理，即焊絲送給的方式，埋弧自動(dòng)焊有兩種型式：一為焊絲送給速度在焊接過(guò)程中恒定不變的等速送絲式，焊機(jī)型號(hào)有1000型；二為焊絲送給速度隨電弧電壓變化而變

7、化的變速送絲式，焊機(jī)型號(hào)有1000型。 第二節(jié)： 等速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī) 一、等速送絲式埋弧焊機(jī)的工作原理 等速送絲式埋弧焊機(jī)的特點(diǎn)是：選定的焊絲送給速度，在焊接過(guò)程中恒定不變，當(dāng)電弧長(zhǎng)度變化時(shí)，依靠電弧的自身調(diào)節(jié)作用，來(lái)相應(yīng)地改變焊絲熔化速度，以保持電弧長(zhǎng)度的不變。 等熔化速度曲線 等速送絲式埋弧焊機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)性能，關(guān)鍵在于焊絲熔化速度，而焊絲熔化速度直接與焊接電流和電弧電壓有關(guān)，其中又以焊接電流的影響為大些。當(dāng)焊接電流增大時(shí)，焊絲熔化速度顯著地增快；當(dāng)電弧電壓升高時(shí)，焊絲熔化速度略有減慢，因而焊接電流和電弧電壓的變化，使焊絲熔化速度發(fā)生相應(yīng)變化。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，所選定的焊絲送給速度和焊接

8、工藝條件相同，僅調(diào)節(jié)焊接電源外特性， 并分別測(cè)出電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)的焊接電流和電弧電壓，以及相應(yīng)的電弧長(zhǎng)度，連接這幾個(gè)電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，可得到一條曲線。這條曲線近似看作是一條直線，稱(chēng)作等熔化速度曲線。 等熔化速度曲線表明，在曲線的每一點(diǎn)上，不同的焊接電流與電弧電壓相配合，電弧均保持一定的長(zhǎng)度穩(wěn)定燃燒，而且焊絲熔化速度是相等的，并等于已選定的焊絲送給速度。 等熔化速度曲線略微向右傾斜，說(shuō)明隨著電弧電壓的升高，焊接電流則相應(yīng)增大，因?yàn)殡娀‰妷荷呤购附z熔化速度減慢，需增大焊接電流來(lái)補(bǔ)償，以達(dá)到焊絲熔化速度與送給速度之間的平衡。等熔化速度曲線平行右移或左移，說(shuō)明焊絲送給速度的變化，必須利用焊接電流的變化，

9、來(lái)改變焊絲熔化速度，才能達(dá)到與焊絲送給速度的相互平衡，從而保持電弧長(zhǎng)度的穩(wěn)定。 電弧自身調(diào)節(jié)作用 根據(jù)等熔化速度曲線的含義，等速送絲式焊機(jī)的電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，應(yīng)是電源外特性曲線、 電弧靜特性曲線和等熔化速度曲線的三線相交點(diǎn)。 當(dāng)電弧長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，假定電弧穩(wěn)定燃燒，由于某種外界的干擾，使電弧長(zhǎng)度突然從拉長(zhǎng)，此時(shí)，電弧燃燒點(diǎn)下移，焊接電流減小，電弧電壓增大。然而電弧燃燒是不穩(wěn)定的，因?yàn)楹附与娏鞯臏p小和電弧電壓的升高，都減慢了焊絲熔化速度，而焊絲送給速度是恒定不變的，其結(jié)果使電弧長(zhǎng)度逐漸縮短，電弧燃燒點(diǎn)將沿著電源外特性曲線，回到原來(lái)的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，這樣又恢復(fù)至平衡狀態(tài)，保持了原來(lái)的電弧長(zhǎng)度。反之，如果

10、電弧長(zhǎng)度突然縮短時(shí)，由于焊接電流隨之增大，加快焊絲熔化速度，而送絲速度仍不變，這樣也會(huì)恢復(fù)至原來(lái)的電弧長(zhǎng)度。 在受到外界的干擾使電弧長(zhǎng)度發(fā)生改變時(shí)，會(huì)引起焊接電流和電弧電壓的變化，尤其是焊接電流的顯著變化，從而引起焊絲熔化速度的自行變化，使電弧恢復(fù)至原來(lái)的長(zhǎng)度而穩(wěn)定燃燒，這稱(chēng)為電弧自身調(diào)節(jié)作用。 、影響電弧自身調(diào)節(jié)性能的因素 （）焊接電流 電弧長(zhǎng)度改變后，焊接電流變化越顯著，則電弧長(zhǎng)度恢復(fù)得越快。當(dāng)電弧長(zhǎng)度改變的條件相同時(shí)，選用大電流焊接的電流變化值，要大于選用小電流焊接的電流變化值。因而，采用大電流焊接時(shí)，電弧自身調(diào)節(jié)作用就強(qiáng)烈，即電弧自行恢復(fù)到原來(lái)長(zhǎng)度的時(shí)間就短。 （）電源外特性 當(dāng)電弧長(zhǎng)

11、度改變相同時(shí)，較為平坦的下降電源外特性曲線的電流變化值，要比陡降的電源外特性曲線的電流變化值大些。這說(shuō)明下降的電源外特性曲線越平坦，焊接電流變化就越大，電弧自身調(diào)節(jié)作用就越好。所以，等速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)的焊接電源，要求具有緩降的電源外特性。 、焊接電流和電弧電壓調(diào)節(jié)方法 等速送絲式埋弧焊機(jī)的焊接電流和電弧電壓調(diào)節(jié)方法，可以通過(guò)改變焊絲送給速度和電源外特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電源外特性不變時(shí)，改變焊絲送給速度，使等熔化速度曲線平行移動(dòng)，于是，焊接電流變化值較大，電弧電壓變化值較小。反之，焊絲送給速度固定，調(diào)節(jié)電源外特性，因等熔化速度曲線近似垂直，所以電弧電壓變化值較大。 為此，需調(diào)節(jié)焊接電流，改變焊絲送

12、給速度；需調(diào)節(jié)電弧電壓，改變電源外特性。由于電弧穩(wěn)定工作點(diǎn)，要求焊接電流和電弧電壓的相互配合，當(dāng)焊接電流調(diào)節(jié)時(shí)，電弧電壓也要相應(yīng)調(diào)節(jié)，所以需要同時(shí)改變焊絲送給速度和電源外特性。 二、型埋弧自動(dòng)焊機(jī)的組成 型是典型的等速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)，根據(jù)電弧自身調(diào)節(jié)原理設(shè)計(jì)的。這種焊機(jī)的電氣控制線路比較簡(jiǎn)單，外形尺寸不大，焊接小車(chē)結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，使用方便，可選用交流和直流焊接電源，主要用于焊接水平位臵及傾斜小于的對(duì)接和角接焊縫，也可以焊接直徑較大的環(huán)形焊縫。 型埋弧自動(dòng)焊機(jī)由焊接小車(chē)、控制箱和焊接電源三部分組成。 、焊接小車(chē) 焊接小車(chē)的交流電動(dòng)機(jī)為送絲機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)共同使用，電動(dòng)機(jī)兩頭出軸，一頭經(jīng)送絲機(jī)構(gòu)減

13、速器送給焊絲，另一頭經(jīng)行走機(jī)構(gòu)減速器帶動(dòng)焊車(chē)。 焊接小車(chē)的前輪和主動(dòng)后輪與車(chē)體絕緣，主動(dòng)后輪的軸與行走機(jī)構(gòu)減速器之間，裝有摩擦離合器，脫開(kāi)時(shí)，可以用手推動(dòng)焊車(chē)。焊接小車(chē)的回轉(zhuǎn)托架上裝有焊劑斗、控制板、焊絲盤(pán)、焊絲校直機(jī)構(gòu)和導(dǎo)電嘴等。焊絲從焊絲盤(pán)經(jīng)校直機(jī)構(gòu)、送給輪和導(dǎo)電嘴送入焊接區(qū)，所用的焊絲直徑為 1.65。 焊接小車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)中有兩對(duì)可調(diào)齒輪，通過(guò)改換齒輪的方法，可調(diào)節(jié)焊絲送給速度和 焊接速度。焊絲送給速度調(diào)節(jié)范圍為0.876.7，焊接速度調(diào)節(jié)范圍為16126。 控制箱 控制箱內(nèi)裝有電源接觸器、中間繼電器、降壓變壓器、電流互感器等電氣元件，在外殼上裝有控制電源的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、接線板及多芯插座等。

14、 焊接電源 常見(jiàn)的埋弧自動(dòng)焊交流電源采用型同體式弧焊變壓器。 第三節(jié)：變速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī) 一、變速送絲式埋孤自動(dòng)焊機(jī)的工作原理 變速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)的特點(diǎn)是；通過(guò)改變焊絲送給速度來(lái)消除對(duì)弧長(zhǎng)的干擾，焊接過(guò)程中電弧長(zhǎng)度變化時(shí)，依靠電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，來(lái)相應(yīng)改變焊絲給送速度，以保持電弧長(zhǎng)度的不變。 1電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線 變速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理，主要是引入電弧電壓的反饋，用電弧電壓來(lái)控制焊絲送給速度，而原來(lái)選定的焊絲送給速度，是由決定送絲的給定電壓來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于焊接過(guò)程中的電弧電壓直接與焊絲送給速度有關(guān)，當(dāng)電弧電壓升高時(shí)，焊絲送給速度就增快，反之電弧電壓降低時(shí)，則焊絲

15、送給速度減慢，因此保持了電弧長(zhǎng)度的不變。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，在確定的焊接工藝條件下，所選定的送絲給定電壓不變，然后調(diào)節(jié)焊接電源外特性，并分別測(cè)出電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)的焊接電流和電弧電壓，連接這幾個(gè)電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，可得到一條曲線。這條曲線基本上可看作是一條直線，稱(chēng)為電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線。 電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線與等熔化速度曲線一樣，是反映建立穩(wěn)定焊接過(guò)程中焊接電流和電弧電壓關(guān)系的曲線，表明電弧在曲線的每一點(diǎn)上燃燒時(shí)，其焊絲熔化速度等于焊絲送給速度。但是，變速送絲式的焊絲送給速度不是恒定不變的，因而在曲線上的各個(gè)不同點(diǎn)，都有不同的焊絲送給速度，對(duì)應(yīng)著不同的焊絲熔化速度，使電弧在一定的長(zhǎng)度下穩(wěn)定燃

16、燒。 電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線稍微上升，說(shuō)明隨著焊接電流的增大，電弧電壓需相應(yīng)升高，因?yàn)楹附与娏髟龃髸r(shí)，使焊絲熔化速度增快，這需要加快焊絲送給速度來(lái)配合，以達(dá)到焊絲送給速度與熔化速度之間的平衡。電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線的平行上移或下移是通過(guò)電位器的調(diào)節(jié)來(lái)改變給定電壓的大小而達(dá)到的。當(dāng)其它條件相同時(shí)，如給定電壓通過(guò)電位器調(diào)節(jié)而增大測(cè)電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線上移，反之則下移，但斜率不變。 電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)作用 按照電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線的含義，變速送絲式焊機(jī)的電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，必定是電源外特性曲線，電弧靜特性曲線和電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線的三線相交點(diǎn)。 當(dāng)電弧長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)

17、而恢復(fù)到原來(lái)弧長(zhǎng)的過(guò)程，當(dāng)受到某種外界干擾時(shí)，便電弧長(zhǎng)度突然從已拉長(zhǎng)，這時(shí)，電弧燃燒點(diǎn)從上移，電弧電壓增大，因電弧電壓的反饋?zhàn)饔茫购附z送給速度加快；而焊接電流減小到穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，引起焊絲熔化速度減慢。由于焊絲送給速度的加快，同時(shí)焊絲熔化速度又減慢，因此，電弧長(zhǎng)度迅速縮短，電弧從不穩(wěn)定燃燒的點(diǎn)，回到原來(lái)的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，于是又恢復(fù)至平衡狀態(tài)，保持了原來(lái)的電弧長(zhǎng)度。反之，如果電弧長(zhǎng)度突然縮短時(shí)，由于電弧電壓隨之減小。使焊絲送給速度減慢，同時(shí)焊接電流的增大，引起焊絲熔化速度加快，結(jié)果也是恢復(fù)到原來(lái)的電弧長(zhǎng)度。 從上述的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程中，存在著電弧自身調(diào)節(jié)作用，不過(guò)，電弧長(zhǎng)度的自動(dòng)恢復(fù)，主要是由電弧電壓的變

18、化，依靠焊絲送給速度的變化，也就是電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)作用所決定的。 在受到外界的干擾，造成電弧長(zhǎng)度改變時(shí)，即電弧電壓引起變化，使焊絲送給速度隨著電弧電壓的變化而相應(yīng)改變，以達(dá)到恢復(fù)原來(lái)的電弧長(zhǎng)度而穩(wěn)定燃燒的目的，這稱(chēng)為電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。 、影響電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)性能的因素 主要的影響因素是網(wǎng)路電壓波動(dòng)，當(dāng)網(wǎng)路電壓升高時(shí)，電源外特性曲線亦相應(yīng)上移。 控制線路較為復(fù)雜?？墒褂媒涣骱椭绷骱附与娫矗饕糜谄胶肝慌Z的對(duì)接焊，也可用于船形位臵的角接焊。 1000型埋弧自動(dòng)焊機(jī)由三部分組成：焊接小車(chē)、控制箱和焊接電源。 焊接小車(chē) 焊接小車(chē)，小車(chē)的橫臂上懸掛著機(jī)頭、焊劑斗、焊絲盤(pán)和控制盤(pán)。機(jī)頭的功能是送給焊

19、絲，它由一只直流電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和送給輪組成，焊絲從滾輪中送出，經(jīng)過(guò)導(dǎo)電嘴進(jìn)入焊接區(qū)，焊絲送給速度可在0.52范圍內(nèi)調(diào)節(jié)?？刂票P(pán)和焊絲盤(pán)安裝在橫臂的另一端，控制盤(pán)上有電流表、電壓表，用來(lái)調(diào)節(jié)小車(chē)行走速度和焊絲送給速度的電位器，控制焊絲上下的按鈕、電流增大和減小按鈕等。 焊接小車(chē)由臺(tái)車(chē)上的直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器及離合器來(lái)帶動(dòng)焊接速度可在 1570加 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。為適應(yīng)不同形式的焊縫，焊接小車(chē)在結(jié)構(gòu)上可在一定的方位上轉(zhuǎn)動(dòng)。 控制箱 控制箱內(nèi)裝有電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組，還有接觸器、中間繼電器、降壓變壓器、整流器、電流互感器等電氣元件。 焊接電源 一般選用1000型弧焊變壓器，或選用具有陡降外特性的弧焊發(fā)電機(jī)和

20、弧焊整流器。 三、1000型埋弧自動(dòng)焊機(jī)基本電氣原理 1000型埋弧自動(dòng)焊機(jī)的焊絲送給和電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本電氣原理是他激式直流電動(dòng)機(jī)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)送絲滾輪，即進(jìn)行焊絲送給。而電動(dòng)機(jī)由他激式直流發(fā)電機(jī)供電，因此，直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓高低，控制了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就控制了焊絲送給速度的快慢。還有，直流發(fā)電機(jī)的極性，決定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，即使焊絲下送或上抽。當(dāng)直流發(fā)電機(jī)的電壓為零時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)不旋轉(zhuǎn)，焊絲也停止送給。 由此可知，焊絲下送或上抽及送給速度的變化，是與直流發(fā)電機(jī)輸出的極性和電壓高低有關(guān)。直流發(fā)電機(jī)有兩個(gè)激磁線圈，激磁線圈所產(chǎn)生磁通量的方向相反。其中激磁線圈；由網(wǎng)路經(jīng)降壓、整流后再經(jīng)給

21、定電壓調(diào)節(jié)電位器供電，因而初級(jí)磁通的大小取決于給定電壓；激磁線圈是引入焊接回路中電弧電壓的反饋，則次級(jí)磁通的大小由電弧電壓的高低決定。因此，作用于直流發(fā)電機(jī)的合成磁通方向和大小，取決于激磁線圈所產(chǎn)生的磁通的變化。 如果激磁線圈的磁通向大干激磁線圈的磁通則合成磁通的方向與一致，這時(shí)直流發(fā)電機(jī)的極性使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，焊絲即下送，而且，當(dāng)電弧電壓越高，反饋到激磁線圈所產(chǎn)生的磁通量也越大，致使直流發(fā)電機(jī)的電壓增高，電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)速度增快，因此焊絲下送的速度加快。反之，當(dāng)電弧電壓越低，使焊絲下送的速度減慢。如果只有激磁線圈兒所產(chǎn)生磁通的作用，而沒(méi)有激磁線圈的磁通隊(duì)的作用，則合成磁通的方向必定與一致，這時(shí)直流發(fā)

22、電機(jī)的極性使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，焊絲就上抽。 在正常的焊接過(guò)程中，激磁線圈們的磁通向總是大于激磁線圈的磁通向，以保證焊絲不斷地向下給送。然而，形成的合成磁通大小不是恒定的，它將隨著弧長(zhǎng)變化使電弧電壓反饋的內(nèi)磁通也相應(yīng)變化，從而引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，使焊絲送給速度發(fā)生變化，達(dá)到利用電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本目的。 焊接啟動(dòng)時(shí)，在焊絲與焊件之間在接觸短路的條件下，電弧電壓為零，因而激磁線圈不起作用，直流發(fā)電機(jī)只受到激磁線圈的作用，所以焊絲上抽，電弧被引燃。隨著電弧的逐漸拉長(zhǎng)，電弧電壓不斷增高，激磁線圈的作用也不斷增強(qiáng)，當(dāng)?shù)拇磐ǖ拇磐繒r(shí)，則直流發(fā)電機(jī)的極性改變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向也相應(yīng)改變，焊絲就下送，直至焊絲送給

23、速度等于焊絲熔化速度時(shí)，電弧燃燒趨向穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)入正常的焊接過(guò)程。 第四節(jié)： 埋弧焊的焊接材料 埋弧自動(dòng)焊的焊接材料有焊絲和焊劑。 一、焊絲 焊絲在埋弧焊中作為填充金屬，對(duì)焊縫金屬質(zhì)量有直接的影響。目前，埋弧焊的焊絲與手工電弧焊焊條的鋼芯，同屬一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。按照焊絲的成分和用途，可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼三大類(lèi)。 對(duì)埋弧焊所用焊絲的要求，與焊條的鋼芯基本相同。常用的焊絲直徑為、和。焊絲在使用時(shí)，表面要清潔，不應(yīng)有氧化皮、鐵銹及油污等雜質(zhì)。 二、焊劑 焊劑的作用及對(duì)焊劑的要求 焊劑的主要作用是： （）焊接時(shí)覆蓋焊接區(qū)，防止空氣中氮、氧等有害氣體侵入熔池，焊后熔渣覆蓋在焊縫上，減緩了焊縫

24、金屬的冷卻速度，改善焊縫的結(jié)晶狀況及氣體逸出的條件，從而減少氣孔。 （）對(duì)焊縫金屬滲合金，改善焊縫的化學(xué)成分和提高力學(xué)性能。焊接低碳鋼和普通低合金鋼時(shí)，焊縫的力學(xué)性能主要是通過(guò)焊劑和焊絲的滲合金來(lái)獲得（滲合金元素是錳和硅）。為此，焊劑中應(yīng)含有足夠數(shù)量的氧化錳和二氧化硅。 （）防止焊縫中產(chǎn)生氣孔和裂紋。焊劑中含有一定數(shù)量的螢石，它有去氫作用，防止焊縫中產(chǎn)生氫氣孔。另外，焊劑中的螢石和氧化錳對(duì)熔池金屬有去硫作用，可防止焊縫中產(chǎn)生裂紋。 對(duì)焊劑的主要要求是： （ 1）與焊絲配合，能保證焊縫金屬的化學(xué)成分及力學(xué)性能都符合要求。 （）應(yīng)有良好的焊接工藝性，即電弧能穩(wěn)定燃燒，脫渣容易，焊縫成形美觀。 （）

25、應(yīng)有一定的物理性能，且不易吸潮。 焊劑的分類(lèi) 焊劑是根據(jù)制造方法和化學(xué)成分而分類(lèi)。 （）按制造方法分類(lèi) 有熔煉型焊劑和燒結(jié)型焊劑。 熔煉型焊劑是由各種礦物原料混合后，在電爐中經(jīng)過(guò)熔煉，再倒入水中?；?。熔煉型焊劑呈玻璃狀，顆粒強(qiáng)度高，化學(xué)成分均勻，但需經(jīng)過(guò)高溫熔煉，因而不能加入用于滲合金的鐵合金粉。目前，熔煉型焊劑應(yīng)用最多。 燒結(jié)型焊劑是用礦石、鐵合金粉和粘結(jié)劑（水玻璃）等，按一定比例制成顆粒狀的混合物，并加熱到一定溫度燒結(jié)而成。燒結(jié)型焊劑可任意加入鐵合金粉，有補(bǔ)充和添加合金的作用，但顆粒強(qiáng)度較低，且容易吸潮。 （）按化學(xué)成分分類(lèi) 有高錳焊劑、中錳焊劑、低錳焊劑和無(wú)錳焊劑等，并以焊劑中氧化錳

26、、二氧化硅和氟化鈣的含量高低，分成不同的焊劑類(lèi)型。 焊劑牌號(hào) 焊劑牌號(hào)格式為：“焊劑”，“焊劑”后面有三位數(shù)字，具體表示是： （）第一位數(shù)字表示焊劑中氧化錳的平均含量。 （）第二位數(shù)字表示焊劑中二氧化硅、氟化鈣的平均含量。 （）第三位數(shù)字表示同一類(lèi)型焊劑的不同牌號(hào)。對(duì)同一種牌號(hào)焊劑生產(chǎn)兩種顆粒度，則在細(xì)顆粒產(chǎn)品后面加一“細(xì)”字。 例如“焊劑細(xì)”表示為： 焊劑使用應(yīng)注意事項(xiàng) （）焊劑應(yīng)妥善運(yùn)輸防止破損，應(yīng)存放在干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)，并防止受潮。 （）使用前焊劑均應(yīng)在250300烘焙2。 （）焊前焊接處應(yīng)清除鐵銹及油污。 （）使用中回收的焊劑，應(yīng)清除其中的渣殼、碎粉及其它雜物，并與新焊劑混勻后使用。 （）

27、使用直流電源時(shí)，一般均采用直流反接。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)529385碳素鋼埋弧焊用焊劑的焊劑型號(hào)劃分方法。 （）焊劑型號(hào)劃分原則 根據(jù)埋弧焊焊縫金屬的力學(xué)性能來(lái)劃分焊劑的型號(hào)。 （）焊劑型號(hào)的表示方法及內(nèi)容 焊劑型號(hào)的表示方法如下 : ）在焊劑型號(hào)中，“”后面的第一位數(shù)字有 3、4或 5，各位數(shù)字代表的焊縫金屬拉伸性能 ）第二位數(shù)字有或，表示拉伸試樣和沖擊試樣的狀態(tài)。 2 ）第三位數(shù)字有 、或 ，它們表示焊縫金屬?zèng)_擊值不小于 34.3J/cm 2（3.5kg/cm）時(shí)的最低試驗(yàn)溫度。 例如：40108型號(hào)表明此焊劑與08焊絲配合使用，按所規(guī)定的母材及焊接工藝焊接試板，在焊態(tài)取力學(xué)性能試樣測(cè)試，b4105

28、50；s330；5 222；在0時(shí)沖擊值34.3cm，均能滿足529385的要求。 三、焊劑與焊絲的選配 根據(jù)被焊材料來(lái)選用焊劑，并要配以合適的焊絲，方可得到化學(xué)成分和力學(xué)性能符合要求的焊縫金屬，所以必須正確的選配焊劑與焊絲。 在一般的低碳鋼、普通低合金鋼焊接中，為保證焊縫的綜合力學(xué)性能良好，并不要求其化學(xué)成分與焊件金屬完全相同，通常要求焊縫金屬的含碳量降低，且含有適量的錳、硅等元素，以達(dá)到焊件所需的機(jī)械性能。 焊接實(shí)踐證明，較為理想的焊縫金屬化學(xué)成分，其含碳量為0.10.13；含錳量為0.6 0.9；含硅量為0.150.30，這需要依靠焊劑與焊絲的選配來(lái)實(shí)現(xiàn)。 焊接低碳鋼、普通低合金鋼時(shí)，采

29、用熔煉型焊劑，有兩種不同的焊劑與焊絲配合方式： 1、 選用高錳高硅焊劑（如焊劑430、焊劑431），配合低錳焊絲（08）或含錳焊絲（ 08）。 2、 選用無(wú)錳高硅或低錳高硅焊劑（如焊劑130、焊劑230），配合高錳焊絲（10n2）。 第一種選配方式：焊縫所需的錳和硅，主要通過(guò)焊劑來(lái)過(guò)渡，因而過(guò)渡量比較小，有效過(guò)渡到焊縫的比例不高。由于焊劑中的氧化錳和二氧化硅的含量較多，因此能保證焊縫金屬的質(zhì)量要求。而且熔渣的氧化性強(qiáng)，抗氫氣開(kāi)性能較好，熔渣中的氧化錳又能去硫，提高了焊縫抗裂性能。同時(shí)熔池中碳的燒損較多，使焊縫金屬的含碳量降低。 第二種選配方式：主要由焊絲來(lái)直接過(guò)渡合金元素，以滿足焊縫中的含錳量

30、，因而有效過(guò)渡至焊縫的比例較高，合金元素過(guò)渡過(guò)程的損耗少。由于熔渣的氧化性弱，因此脫渣性較好，但焊縫的抗氫氣孔和抗裂性能較差。 這兩種選配方式均可得到滿意的焊接結(jié)果，目前，低碳鋼及普通低合金鋼的埋弧自動(dòng)焊 時(shí)，多選用第一種的焊劑與焊絲配合方式。 第五節(jié)：埋弧自動(dòng)焊工藝 一、焊縫形狀和尺寸 埋弧自動(dòng)焊時(shí)，焊絲與焊件金屬在電弧熱量的作用下，形成了一個(gè)熔池，隨著電弧熱源向前移動(dòng)，熔池中的液態(tài)金屬逐漸冷卻凝固而成為焊縫。焊縫形狀不僅關(guān)系到表面的成形，還會(huì)直接影響焊縫金屬的質(zhì)量。 焊縫形狀可用焊縫寬度、焊縫有效厚度和焊縫余高的尺寸來(lái)表示。合理的焊縫形狀、要求各尺寸之間有恰當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系。 焊縫形狀系數(shù)表示

31、焊縫形狀的特征，由焊縫寬度與焊縫有效厚度之比決定： c/s 焊縫形狀系數(shù)值的大小，對(duì)焊縫質(zhì)量具有重要意義。值過(guò)小時(shí)，焊縫形狀窄而深，容易產(chǎn)生氣孔、夾渣、裂紋等缺陷；值過(guò)大時(shí)，使熔寬過(guò)大，熔深淺。則浪費(fèi)焊接材料，甚至于會(huì)造成未焊透。因而，必須把焊縫形狀系數(shù)控制在合理的數(shù)值內(nèi)，埋弧自動(dòng)焊的焊縫形狀系數(shù)一值在1.32之間較為適宜。 埋弧自動(dòng)焊的焊縫形狀由焊接工藝參數(shù)和工藝因素決定，因此，正確的選擇焊接工藝參數(shù)，是保證焊縫質(zhì)量的重要措施。 二、焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響 埋弧自動(dòng)焊的焊接工藝參數(shù)是：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑和工藝因素等。 、焊接電流 焊接過(guò)程中，當(dāng)其它因素不變，增加焊接

32、電流則電弧吹力增強(qiáng)，使焊縫有效厚度增大，但電弧的擺動(dòng)小，所以焊縫寬度變化不大。另外，由于焊接電流增大，焊絲的熔化速度也相應(yīng)增快，因此焊縫余高稍有增加。 、電弧電壓 在其它因素不變的條件下，如增加電弧長(zhǎng)度，則電弧電壓增加。電弧電壓對(duì)焊縫形狀的影響：隨著電弧電壓增加，焊縫寬度顯著增大，而焊縫有效厚度和余高略有減小。這是因?yàn)殡娀‰妷涸礁撸娀【驮介L(zhǎng)，則電弧的擺動(dòng)作用加劇，使焊件被電弧加熱而面積增大，以致焊縫寬度增大。此外，由于焊絲熔化速度不變，而熔滴金屬被分配在較大的面積上，故使余高相應(yīng)減小。同時(shí)，電弧吹力對(duì)焊件金屬的作用變?nèi)?，因而焊縫有效厚度有所減小。 、焊接速度 焊接速度對(duì)焊縫形狀的影響。當(dāng)其它

33、條件不變時(shí)，焊接速度增大，開(kāi)始時(shí)焊縫有效厚度略有增加，而焊縫寬度相應(yīng)減小，當(dāng)速度增加到一定值以后，焊縫有效厚度和焊縫寬度都隨速度增大而減小。焊接速度過(guò)大，則焊件與填充金屬容易產(chǎn)生未熔合的缺陷。 焊接實(shí)踐證明，焊速在 40/h以內(nèi)時(shí)，焊縫有效厚度通常隨焊速增大而略有增加，焊速超過(guò)40/h以后，焊縫有效厚度與焊縫寬度都隨焊速增大而減少。 、焊絲直徑 當(dāng)焊接電流不變時(shí)，隨著焊絲直徑的增大，電流密度減小，電弧吹力減弱，電弧的擺動(dòng)作用加強(qiáng)，使焊縫寬度增加而焊縫有效厚度稍減??；焊絲直徑減小時(shí)，電流密度增大，電弧吹力加大，使焊縫有效厚度增加。故用同樣大小的電流焊接時(shí)，小直徑焊絲可獲得較大的焊縫有效厚度。 工

34、藝因素 （）焊絲傾斜的影響 埋弧自動(dòng)焊的焊絲位臵通常垂直于焊件，但有時(shí)也采用焊絲傾斜方式。焊絲傾斜對(duì)焊縫形狀的影響:：焊絲向焊接方向傾斜稱(chēng)為后傾，反焊接方向傾斜則為前傾。焊絲后傾時(shí)，電弧吹力對(duì)熔池液態(tài)金屬的作用加強(qiáng)，有利于電弧的深入，故焊縫有效厚度和余高增大，而焊縫寬度明顯減小。焊絲前傾時(shí)，電弧對(duì)熔池前面的焊件預(yù)熱作用加強(qiáng)，使焊縫寬度增大，而焊縫有效厚度減小。 （）焊件傾斜的影響 焊件有時(shí)因處于傾斜位臵，因而有上坡焊和下坡焊之分。 上坡焊與焊絲后傾作用相似，焊縫有效厚度和余高增加，焊縫寬度減小，形成窄而高的焊縫，甚至于出現(xiàn)咬邊的缺陷。下坡焊與焊絲前傾作用相似、焊縫有效厚度和余高都減小，而焊縫寬

35、度增大，且熔池內(nèi)液態(tài)金屬容易下淌，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成未焊透的缺陷。所以，無(wú)論是上坡焊或下坡焊，焊件的傾角都不得超過(guò)，否則會(huì)破壞焊縫成形及引起焊接缺陷。 （）焊絲伸出長(zhǎng)度的影響 當(dāng)焊絲伸出長(zhǎng)度增加時(shí)，則電阻熱作用增大，使焊絲熔化速度增快，以致焊縫有效厚度稍有減少，余高略有增加。一般要求焊絲伸出長(zhǎng)度的變化不超過(guò)510m。 （）裝配間隙與坡口大小 當(dāng)其它焊接工藝條件不變時(shí)，焊件裝配間隙與坡口角度的增大，使焊縫有效厚度增加，而余高減少，但焊縫有效厚度加上余高的焊縫總高度大致保持不變。為了保證焊縫的質(zhì)量，埋弧自動(dòng)焊對(duì)焊件裝配間隙與坡口加工的工藝要求較嚴(yán)格。 第十章 氣體保護(hù)電弧焊 氣體保護(hù)電弧焊適用于絕大多數(shù)

36、金屬材料的焊接，目前在焊接生產(chǎn)中應(yīng)用極其廣泛。本章主要介紹氣體保護(hù)電弧焊的概念，以及常用的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和鎢極氬弧焊的基本知識(shí)。 第一節(jié)： 氣體保護(hù)電弧焊概述 氣體保護(hù)電弧焊屬于以電弧為熱源的熔化焊接方法。在熔焊過(guò)程中，為得到質(zhì)量?jī)?yōu)良的焊縫，必須有效地保護(hù)焊接區(qū)，防止空氣中有害氣體的侵入，以滿足焊接冶金過(guò)程的需要。但電弧熔焊過(guò)程的保護(hù)形式有所區(qū)別，手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊是采用渣氣聯(lián)合保護(hù)，而氣體保護(hù)電弧焊是采用氣保護(hù)的形式。 隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種有色金屬、高合金鋼、稀有金屬的應(yīng)用日益增多，對(duì)于這些金屬材料的焊接，以渣保護(hù)為主的電弧熔焊方法很難適應(yīng)，然而，使用氣保護(hù)形式的氣

37、體保護(hù)電弧焊，能夠可靠地保證焊接的質(zhì)量，以彌補(bǔ)手工電弧焊和埋弧自動(dòng)焊的局限性。同時(shí)，氣體保護(hù)電弧焊在薄板、高效焊接方面，還具備獨(dú)特的優(yōu)越性，因此在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛。 一、氣體保護(hù)電弧焊的原理 氣體保護(hù)電弧焊是用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法，簡(jiǎn)稱(chēng)氣體保護(hù)焊。 氣體保護(hù)焊直接依靠從噴嘴中連續(xù)送出的氣流，在電弧周?chē)斐删植康臍怏w保護(hù)層，使電極端部、熔滴和熔池金屬處于保護(hù)氣罩內(nèi)，機(jī)械地將空氣與焊接區(qū)隔絕，以保證焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，并獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的焊縫。 氣體保護(hù)焊接所用的電極材料，有兩類(lèi)不同的方式：一是采用一根不熔化電極（鎢極）的電弧焊，稱(chēng)為不熔化極氣體保護(hù)焊；二是采用一根

38、或多根熔化電極（焊絲）的電弧焊，稱(chēng)為熔化極氣體保護(hù)焊。 二、氣體保護(hù)電弧焊的特點(diǎn) 氣體保護(hù)焊與其它電弧焊方法比較的特點(diǎn)是： 采用明弧焊，一般不必用焊劑，故熔池可見(jiàn)度好，便于操作。而且，保護(hù)氣體是噴射的，適宜進(jìn)行全位臵焊接，不受空間位臵的限制，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化。 由于電弧在保護(hù)氣流的壓縮下熱量集中，焊接熔池和熱影響區(qū)很小，因此焊件變形及裂紋傾向不大，尤其適用于薄板焊接。 采用氬、氦等惰性氣體保護(hù)，焊接化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬或合金時(shí)，具有很高的焊接質(zhì)量。 在室外作業(yè)須有專(zhuān)門(mén)的防風(fēng)措施，否則會(huì)影響保護(hù)效果；電弧的光輻射較強(qiáng)；焊接設(shè)備較復(fù)雜。 三、保護(hù)氣體的種類(lèi)及用這 氣體保護(hù)焊時(shí)，要

39、依靠保護(hù)氣體在焊接區(qū)形成保護(hù)層，同時(shí)電弧又在氣體中放電，因此，保護(hù)氣體的性質(zhì)對(duì)焊接狀態(tài)和質(zhì)量有著密切的關(guān)系。 焊接用的保護(hù)氣體主要有：氬氣（）、氦氣（）、氮?dú)猓?）、氫氣（2）、二氧化碳?xì)怏w（2）等。在氣體保護(hù)焊的初期，使用的大多是單一氣體。以后，在不斷的焊接實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)在一種氣體中加入一定比例的另一種氣體，可以提高電弧穩(wěn)定性和改善焊接效果。因此，現(xiàn)在采用混合氣體保護(hù)的方法也很普遍。， 常用保護(hù)氣體的選擇，根據(jù)這些保護(hù)氣體的化學(xué)性質(zhì)和物理特征，各自適用范圍有所區(qū) 別。 氦氣、氦氣是用性氣體，對(duì)化學(xué)性質(zhì)活潑而易與氧起反應(yīng)的金屬，是非常理想的保護(hù)氣體，故常用于鋁、鎂、鈦等金屬及其合金的焊接。由于氦

40、氣的消耗量很大，而且價(jià)格昂貴，所以很少用單一的氦氣，常和氬氣等混合起來(lái)使用。 氮?dú)?、氫氣是還原性氣體。氮可以同多數(shù)金屬起反應(yīng)，是焊接中的有害氣體，但是對(duì)于銅，實(shí)際上是惰性的，它不溶于銅，所以，可作為銅及銅合金焊接的保護(hù)氣體。氫氣主要用于氫原子焊，目前這種方法已很少應(yīng)用。另外氮?dú)?、氫氣也常和其它氣體混合起來(lái)使用。 二氧化碳?xì)怏w是氧化性氣體。由于二氧化碳?xì)怏w來(lái)源豐富，而且成本低，因此值得推廣應(yīng) 用，目前主要用于碳素鋼及低合金鋼的焊接。 四、氣體保護(hù)電弧焊的分類(lèi) 根據(jù)所用的電極材料，可分為不熔化極氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊。 按照焊接保護(hù)氣體的種類(lèi)有；氖弧焊、氦弧焊、氮弧焊、氫原子焊、二氧化碳?xì)怏w

41、保護(hù)焊等方法。并且按操作方式的不同，又分為手工、半自動(dòng)和自動(dòng)氣體保護(hù)焊。 本章重點(diǎn)敘述常用的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和鎢極氬弧焊。 第二節(jié)： 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 一、CO2氣體保護(hù)焊概述 CO2氣體保護(hù)焊是用CO2作為保護(hù)氣體，依靠焊絲與焊件之間產(chǎn)生的電弧來(lái)熔化金屬的一種氣體保護(hù)焊方法，簡(jiǎn)稱(chēng)CO2焊。 CO2氣體保護(hù)焊的過(guò)程 。焊的焊接過(guò)程：電源的兩輸出端分別接在焊槍和焊件上。盤(pán)狀焊絲由送絲機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，經(jīng)軟管和導(dǎo)電嘴不斷地向電弧區(qū)域送給；同時(shí)，CO2氣體以一定的壓力和流量送入焊槍?zhuān)ㄟ^(guò)噴嘴后，形成一股保護(hù)氣流，使熔池和電弧不受空氣的侵入。隨著焊槍的移動(dòng)，熔池金屬冷卻凝固而成焊縫，從而將被焊的焊件連成一

42、體。 CO2焊按所用的焊絲直徑不同，可分為細(xì)絲CO2氣體保護(hù)焊（焊絲直徑為0.51.2）及粗絲CO2氣體保護(hù)焊（焊絲直徑為1.65）。按操作方式又可分為CO2半自動(dòng)焊和CO2自動(dòng)焊。主要區(qū)別在于：CO2半自動(dòng)焊用手工操作焊槍完成電弧熱源移動(dòng)，而送絲、送氣等同CO2自動(dòng)焊一樣，由相應(yīng)的機(jī)械裝臵來(lái)完成。CO2半自動(dòng)焊的機(jī)動(dòng)性較大，適用不規(guī)則或較短的焊縫；CO2自動(dòng)焊主要用于較長(zhǎng)的直線焊縫和環(huán)縫等焊縫的焊接。 CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn) （1）焊接成本低 CO2氣體來(lái)源廣、價(jià)格低，而且消耗的焊接電能少，因而CO2焊的成本低。 （）生產(chǎn)率高 因CO2焊的焊接電流密度大，使焊縫有效厚度增大；焊絲的熔化率提高

43、熔敷速度加快；另外，焊后沒(méi)有焊渣，特別是多層焊接時(shí)，節(jié)省了清渣時(shí)間。所以生產(chǎn)率比手弧焊高14倍。 （）抗銹能力強(qiáng) CO2焊對(duì)鐵銹的敏感性不大，因此焊縫中不易產(chǎn)生氣孔，而且焊縫含氫量低，抗裂性能好。 （）焊接變形小 由于電弧熱量集中，焊件加熱面積小，同時(shí)CO2氣流具有較強(qiáng)的冷卻作用，因此，焊接熱影區(qū)和焊件變形小，特別宜于薄板焊接。 （）操作性能好 因是明弧焊，可以看清電弧和熔池情況，便于掌握與調(diào)整，也有利于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化。 （）適用范圍廣CO2焊可進(jìn)行各種位臵的焊接，不僅適用焊接薄板，還常用于中、厚 板的焊接，而且也用于磨損零件的修補(bǔ)堆焊。 但是CO2焊也存在一些缺點(diǎn)，如使用大電流

44、焊接時(shí)，焊縫表面成形較差，飛濺較多；不能焊接容易氧化的有色金屬材料；很難用交流電源焊接及在有風(fēng)的地方施焊。 由于CO2焊的優(yōu)點(diǎn)顯著，而其不足之處，隨著對(duì)CO2焊的設(shè)備、材料和工藝的不斷改進(jìn)，將逐步得到完善與克服。因此，CO2焊是一種值得推廣應(yīng)用的高效焊接方法。所以目前CO2焊技術(shù)已在焊接生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用，有取代手弧焊的發(fā)展趨勢(shì)。 二、CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點(diǎn) 在常溫下，CO2氣體的化學(xué)性能呈中性，在電弧高溫下，CO2氣體被分解而呈很強(qiáng)的氧化性，能使合金元素氧化燒損，降低焊縫金屬的力學(xué)性能，還可成為產(chǎn)生氣孔和飛濺的根源。為此CO2焊的焊接冶金具有特殊性。 1、合金元素的氧化及脫氧措施 CO2在

45、電弧高溫下作用，分解為一氧化碳與氧。而且，CO2的分解程度與溫度有關(guān)，溫度越高，分解程度越大，反應(yīng)進(jìn)行得越激烈，致使電弧氣氛具有很強(qiáng)的氧化性。 CO2C 其中CO在焊接條件下不溶于金屬，也不與金屬發(fā)生反應(yīng)。而原子狀態(tài)的氧使鐵及合金元素迅速氧化，其化學(xué)反應(yīng)式如下： e e i2 C十O CO 以上氧化反應(yīng)既發(fā)生于熔滴過(guò)渡過(guò)程中，也發(fā)生在熔池內(nèi)，其反應(yīng)的結(jié)果，使鐵氧化生成，能大量溶于熔池內(nèi)，將導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生氣孔。同時(shí)，錳、硅氧化生成和i2成為熔渣浮出，使合金元素大量氧化燒損，焊縫金后力學(xué)性能降低。此外，溶入金屬的與元素作用產(chǎn)生的CO氣體，能使熔滴和熔池金屬發(fā)生爆破，從而產(chǎn)生大量的飛濺。這些問(wèn)題都與電

46、弧氣氛的氧化性有關(guān)，因此，必須采取有效的脫氧措施。 在CO2悍的冶金過(guò)程中，通常的脫氧方法是增加焊絲中脫氧元素含量。常用的脫氧元素是錳、硅、鋁、鈦等，這些元素與氧的結(jié)合能力比鐵強(qiáng)，可降低液態(tài)金屬內(nèi)的濃度，抑制碳及合金元素的氧化，從焊接冶金方面解決合金元素的嚴(yán)重?zé)龘p、氣孔和飛濺問(wèn)題。 一般對(duì)于低碳鋼及低合金鋼的焊接，主要采用錳、硅聯(lián)合脫氧的方法，也就是說(shuō)，必須采用含有足夠脫氧元素的錳、硅焊絲，才能滿足焊接質(zhì)量要求。當(dāng)錳和硅脫氧后生成和i2，它們復(fù)合成熔渣，易浮出熔池，形成一層微薄的渣殼覆蓋在焊縫表面。 氣孔的產(chǎn)生與防止途徑 CO2焊時(shí)，如果焊絲中的脫氧元素不足，CO2氣體純度不符合要求，焊接工藝

47、參數(shù)選用不當(dāng)，則焊縫中就可產(chǎn)生氣孔。 同時(shí)，選擇合適的焊接電流和電弧電壓，也是維持短路過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定的重要條件。 CO2焊的短路過(guò)渡形式由于短路頻率很高，所以電弧非常穩(wěn)定，飛濺小，焊縫成形良好。細(xì)絲CO2焊多采用短路過(guò)渡形式，適宜于薄板焊接及全位臵的焊接。 顆粒狀過(guò)渡 （）顆粒狀過(guò)渡過(guò)程 當(dāng)采用的焊接電流和電弧電壓高于短路過(guò)渡條件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)顆粒狀過(guò)渡形式。 由于電弧長(zhǎng)度增大，焊絲熔化加快，使熔滴的顆粒增大，形成顆粒狀的熔滴過(guò)渡。CO2焊顆粒狀過(guò)渡的特點(diǎn)是：電弧比較集中，而且電弧總是在熔滴的下方產(chǎn)生，熔滴較大且不規(guī)則，過(guò)渡頻率較低，并易形成偏離焊絲軸線方向的過(guò)渡。CO2顆粒狀過(guò)渡形式，其過(guò)渡過(guò)程的

48、穩(wěn)定性較差，以致焊縫成形較粗糙，飛濺較大。粗絲CO2焊時(shí)，常發(fā)生顆粒狀過(guò)渡形式， 多用于中、厚板的焊接。 （）顆粒狀過(guò)渡的穩(wěn)定性 通常用熔滴體積和每秒過(guò)渡的滴數(shù)，來(lái)衡量顆粒狀過(guò)渡過(guò)程的穩(wěn)定性，其主要影響因素是焊接電流和電弧電壓。 焊接電流對(duì)顆粒狀過(guò)渡過(guò)程的穩(wěn)定性有顯著的影響。當(dāng)焊接電流增大（電弧電壓也相應(yīng)增大）時(shí)，會(huì)使顆粒狀過(guò)渡的熔滴體積減小，顆粒細(xì)化，且熔滴過(guò)渡頻率增加，可見(jiàn)，隨著焊接電流的增大，熔滴呈現(xiàn)小顆粒的過(guò)渡形式，焊接過(guò)程的穩(wěn)定性得到改善。同時(shí)，非軸線方向的熔滴過(guò)渡大為減少，也使飛濺減少。因此，采用顆粒狀過(guò)渡形式時(shí)，應(yīng)盡量選用較大的焊接電流。但是，焊接電流的提高會(huì)曾到許多條件的限制。

49、 四、CO2氣體保護(hù)焊的飛回問(wèn)題 CO2氣體保護(hù)焊時(shí)容易產(chǎn)生飛濺，這是由CO2氣體的性質(zhì)所決定的，問(wèn)題在于應(yīng)把CO2焊的飛濺減少到最低的程度。通常顆粒狀過(guò)渡過(guò)程的飛濺程度，要比短路過(guò)渡過(guò)程時(shí)嚴(yán)重得多。當(dāng)使用顆粒狀過(guò)渡形式焊接，飛濺損失應(yīng)控制在焊絲熔化量的以下，短路過(guò)渡形式的飛濺量則在范圍內(nèi)。 CO2焊時(shí)的大量飛濺，不僅增加了焊絲的損耗，并使焊件表面被金屬熔滴濺污，影響外觀及增加輔助工作量。更主要的是容易造成噴嘴堵塞，使氣體保護(hù)效果變差，導(dǎo)致焊縫容易形成氣孔。如果金屬熔滴沾在導(dǎo)電嘴上，還會(huì)破壞焊絲的正常給送，引起焊接過(guò)程不穩(wěn)定，使焊縫成形變差或產(chǎn)生焊接缺陷。為此，CO2焊必須重視飛濺問(wèn)題，應(yīng)盡量

50、降低飛濺的不利影響，才能確保CO2焊的生產(chǎn)率和焊縫質(zhì)量。 CO2焊產(chǎn)生飛濺的原因及減少飛濺的措施主要有以下幾方面： 由冶金反應(yīng)引起的飛濺 這種飛濺主要由CO氣體造成。CO在電弧高溫作用下，體積急速膨脹，壓力迅速增大，使熔滴和熔池金屬產(chǎn)生爆破，從而產(chǎn)生大量飛濺。應(yīng)采用含有錳硅脫氧元素的焊絲，并降低焊絲中的含碳量，這種飛濺可大為減少。 由極點(diǎn)壓力產(chǎn)生的飛濺 這種飛濺主要取決于電弧的極性。當(dāng)使用正極性焊接時(shí)（焊件接正極、焊絲接負(fù)極），正離子飛向焊絲端部的熔滴，機(jī)械沖擊力大，形成大顆粒飛濺。而反極性焊接時(shí)，飛向焊絲端部的電子撞擊力小，致使極點(diǎn)壓力大為減小，因而飛濺較少。所以CO2焊應(yīng)選用直流反接。 熔

51、滴短路時(shí)引起的飛濺 這種飛濺發(fā)生在短路過(guò)渡過(guò)程中，當(dāng)焊接電源的動(dòng)特性不好時(shí)，則更顯得嚴(yán)重。短路電流增長(zhǎng)速度過(guò)快，或者短路最大電流值過(guò)大時(shí)，當(dāng)熔滴剛與熔池接觸，由于短路電流強(qiáng)烈加熱及電磁收縮力的作用，結(jié)果使縮頸處的液態(tài)金屬發(fā)生爆破，產(chǎn)生較多的細(xì)顆粒飛濺。如果短路電流增長(zhǎng)速度過(guò)慢側(cè)短路電流不能及時(shí)增大到要求的電流值，此時(shí)，縮頸處就不能迅速斷裂，使伸出導(dǎo)電嘴的焊絲在電阻熱的長(zhǎng)時(shí)間加熱下，成段軟化和斷落，并伴隨著較多的大顆粒飛濺。減少這種飛濺的方法，主要是調(diào)節(jié)焊接回路中的電感值，若串入焊接回路的電感值合適，則爆聲較小，過(guò)渡過(guò)程比較穩(wěn)定。 非軸向顆粒狀過(guò)渡造成的飛濺 這種飛濺發(fā)生在顆粒狀過(guò)渡過(guò)程時(shí)，由于

52、電弧的斥力作用而產(chǎn)生的。當(dāng)熔滴在極點(diǎn)壓力和弧柱中氣流的壓力共同作用下，熔滴被推到焊絲端部的一邊，并拋到熔池外面去，產(chǎn)生大顆粒飛濺。 焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)引起的飛濺 這種飛濺是因焊接電流、電弧電壓和回路電感等焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)而引起的。只有正確地選擇CO2焊的焊接工藝參數(shù)才會(huì)減少產(chǎn)生這種飛濺的可能性。 五、CO2氣體保護(hù)焊的焊接材料 CO2氣體保護(hù)焊所用的焊接材料有：CO2氣體和焊絲。 CO2氣體 焊接用的CO2一般是將其壓縮成液體貯存于鋼瓶?jī)?nèi)，以供使用。CO2氣瓶的涂色標(biāo)記為鋁白色，并標(biāo)有“液化二氧化碳”的字樣。 容量為的氣瓶，可裝k的液態(tài)CO2，滿瓶壓力約為a。氣瓶?jī)?nèi)的壓力與外界溫度有關(guān)，

53、其壓力隨著外界溫度的升高而增大，因此，CO2氣瓶不準(zhǔn)靠近熱源或臵于烈日下爆曬，以防發(fā)生意外事故。 液態(tài)CO2在大氣壓力下的沸點(diǎn)為一，所以在常溫下容易汽化，液態(tài)CO2可汽化成9氣態(tài)的CO2。液態(tài)CO2在溫度高于一時(shí)比水輕，可溶解占重量約0.0的水。溶于液態(tài)CO2中的水分，蒸發(fā)成水汽混入CO2氣體中，影響CO2氣體的純度。 氣瓶?jī)?nèi)汽化的CO2氣體中的含水量，與瓶?jī)?nèi)的壓力有關(guān)，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，瓶?jī)?nèi)壓力降低，水汽增多。當(dāng)壓力降低到時(shí)，CO2氣體中含水量大為增加，便不能繼續(xù)使用。 焊接用CO2氣體的純度應(yīng)大于99.5，含水量、含氮量均不應(yīng)超過(guò)0.1，否則會(huì)降低焊縫的力學(xué)性能，焊縫也易產(chǎn)生氣孔。如果CO2氣體的純度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行提純處理。 焊絲 為了保證焊縫金屬具有足夠的力學(xué)性能，并防止焊縫產(chǎn)生氣孔，CO2焊所用的焊絲必須比母材含有更多的Mn和Si等脫氧元素。此外，為了減少飛濺，焊絲含C量必須限制在0.10以下。 082i是用得最普遍的一種焊絲，它具有較好的工藝性能和較高的力學(xué)性能，適用于焊接重要的低碳鋼和普通低合金鋼（如錳鋼）結(jié)構(gòu)，能獲得滿意的焊縫質(zhì)量。 CO2焊所用的焊絲直徑在0.55范圍內(nèi)，CO2半自動(dòng)焊常用的焊絲有0.、1.0、 1.2、1.6等幾種，CO2自動(dòng)焊大多采用2.0、2.5、3.0、4.0、5.0的焊絲。焊絲表面有鍍銅和不鍍銅兩種，鍍銅可防止生銹，