焊工工藝學(xué)第八章氣體保護(hù)電弧焊

1、8-1氣體保護(hù)電弧焊的原理及特點氣體保護(hù)電弧焊的原理及特點8-2二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊8-3氬弧焊氬弧焊8-4熔化極活性混合氣體保護(hù)焊熔化極活性混合氣體保護(hù)焊8-5藥芯焊絲氣體保護(hù)電弧焊藥芯焊絲氣體保護(hù)電弧焊8-6氣電立焊氣電立焊8-1氣體保護(hù)電弧焊的原理及特點氣體保護(hù)電弧焊的原理及特點一、氣體保護(hù)電弧焊的原理及分類一、氣體保護(hù)電弧焊的原理及分類1. 氣體保護(hù)電弧焊的原理氣體保護(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， 簡稱氣體保護(hù)焊。氣體保護(hù)焊直接依靠從噴嘴中連續(xù)送出的氣流，在電弧周圍形成局部的氣體保護(hù)層，使電極端部、熔滴和熔池

2、金屬與周圍空氣機械地隔絕開來，以保證焊接過程的穩(wěn)定性，并獲得質(zhì)量優(yōu)良的焊縫。2. 氣體保護(hù)電弧焊的分類氣體保護(hù)電弧焊的分類（1）按所用的電極材料不同， 可分為非熔化極氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊示意圖1-送絲滾輪2-焊絲3-噴嘴4-導(dǎo)電嘴5-保護(hù)氣體6-焊縫金屬7-電弧8-送絲機非熔化極氣體保護(hù)焊示意圖1-噴嘴2-鎢極夾頭3-保護(hù)氣體4-鎢極-填充金屬6-焊縫金屬7-電弧熔化極氣體保護(hù)焊又可分為熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG）、熔化極活性氣體保護(hù)焊（MAG）、CO2氣體保護(hù)焊（CO2焊） 三種。（2）按照保護(hù)氣體的種類不同，可分為氬弧焊、氦弧焊、氮弧焊、氫原子焊、CO2 氣體保

3、護(hù)焊等。（3）按操作方式的不同，可分為手工氣體保護(hù)焊、半自動氣體保護(hù)焊和自動氣體保護(hù)焊等。二、氣體保護(hù)電弧焊的特點二、氣體保護(hù)電弧焊的特點1. 采用明弧焊，一般不必用焊劑， 沒有熔渣，熔池可見度好，便于操作。2. 焊接變形小、焊接裂紋傾向不大，尤其適用于薄板焊接。3. 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，可獲得高質(zhì)量的焊接接頭。4. 氣體保護(hù)焊不宜在有風(fēng)的地方施焊，在室外作業(yè)時須有專門的防風(fēng)措施。三、保護(hù)氣體的種類及應(yīng)用三、保護(hù)氣體的種類及應(yīng)用8-2二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊一、一、CO2氣體保護(hù)氣體保護(hù)焊的原理及特點焊的原理及特點1. CO2 氣體保

4、護(hù)焊的原理及分類氣體保護(hù)焊的原理及分類（1） CO2氣體保護(hù)焊的原理CO2 氣體保護(hù)焊焊接過程示意圖1-熔池2-焊件3-CO2 氣體4-噴嘴 5-焊絲6-焊接設(shè)備7-焊絲盤8-送絲機構(gòu) 9-軟管10-焊槍11-導(dǎo)電嘴12-電弧13-焊縫（2） CO2氣體保護(hù)焊的分類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1.2mm）及粗絲CO2 氣體保護(hù)焊（焊絲直徑1.6mm）。CO2焊按操作方式不同又可分為CO2半自動焊和CO2自動焊。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊2. CO2 氣體保護(hù)焊的特點氣體保護(hù)焊的特點（1） CO2 氣體保護(hù)焊的優(yōu)點1）焊接成本低。2）生產(chǎn)率高。3

5、）焊接質(zhì)量高。4）焊接變形和焊接應(yīng)力小。5）操作性能好。6）適用范圍廣。（2） CO2氣體保護(hù)焊的缺點1）使用大電流焊接時，焊縫表面成形較差，飛濺較多。2）不能焊接容易氧化的有色金屬材料。3）很難用交流電源焊接及在有風(fēng)的地方施焊。4）弧光較強， 特別是大電流焊接時，電弧的光熱輻射均較強。二、二、CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點氣體保護(hù)焊的冶金特點1. 合金元素的氧化與脫氧合金元素的氧化與脫氧（1）合金元素的氧化CO2在電弧高溫作用下， 易分解為一氧化碳和氧， 使電弧氣氛具有很強的氧化性。（2）脫氧CO2 焊通常的脫氧方法是采用具有足夠脫氧元素的焊絲。2. CO2焊的氣孔問題焊的氣孔問題（1）一氧化碳

6、氣孔 當(dāng)焊絲中脫氧元素不足，使大量的 FeO不能還原而溶于金屬中，在熔池結(jié)晶時發(fā)生 下列反應(yīng)：FeO CFe CO 若所生成的CO氣體若來不及逸出，就 會在焊縫中形成氣孔。（2）氫氣孔氫的來源主要是焊絲、焊件表面的鐵銹、水分、油污，以及CO2氣體中含有的水分。如果熔池金屬溶入大量的氫，就可能形成氫氣孔。（3）氮氣孔當(dāng)CO2氣流的保護(hù)效果不好，以及CO2 氣體純度不高，含有一定量的空氣時，空氣中的氮就會大量溶入熔池金屬內(nèi)。當(dāng)熔池金屬結(jié)晶凝固時，若氮來不及從熔池中逸出，便形成氮氣孔。三、三、 CO2氣體保護(hù)焊的熔滴過渡氣體保護(hù)焊的熔滴過渡1. 短路過渡短路過渡2. 滴狀過渡滴狀過渡CO2焊在采用粗

7、焊絲、較大電流和較高電壓時，會出現(xiàn)滴狀過渡。非軸線方向顆粒過渡示意圖四、四、 CO2氣體保護(hù)焊的飛濺問題氣體保護(hù)焊的飛濺問題1. CO2 焊飛濺對焊接造成的有害影響焊飛濺對焊接造成的有害影響（1） CO2焊時，飛濺增大會降低焊絲的熔敷系數(shù)，從而增加焊絲及電能的消耗量，降低焊接生產(chǎn)率，增加焊接成本。（2）飛濺金屬黏在導(dǎo)電嘴端面和噴嘴內(nèi)壁上， 容易使焊縫產(chǎn)生氣孔， 影響焊縫質(zhì)量。（3）焊接過程中飛濺出的金屬，還容易燒壞焊工的工作服，甚至燙傷焊工皮膚，惡化勞動條件。2. CO2焊產(chǎn)生飛濺的原因及防止飛濺的措施焊產(chǎn)生飛濺的原因及防止飛濺的措施（1）由冶金反應(yīng)引起的飛濺（2）由斑點壓力引起的飛濺（3）熔

8、滴短路時引起的飛濺（4）非軸向顆粒過渡造成的飛濺（5）焊接參數(shù)選擇不當(dāng)引起的飛濺采用CO2潛弧焊方法是采用較大的焊接電流、較小的電弧電壓，把電弧壓入熔池形成潛弧，使產(chǎn)生的飛濺落入熔池，從而使飛濺大大減少。這種方法熔深大、效率高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于厚板焊接。五、五、 CO2氣體保護(hù)焊的焊接材料氣體保護(hù)焊的焊接材料1. CO2 氣體氣體焊接用的CO2一般是將其壓縮成液體儲存于鋼瓶內(nèi)。液態(tài)CO2 在常溫下容易汽化。溶于液態(tài)CO2中的水分易蒸發(fā)成水汽混入CO2 氣體中， 影響CO2 氣體的純度。2. 焊絲焊絲（1）對焊絲的要求1） CO2 焊焊絲必須比母材含有較多的Mn和Si等脫氧元素，以防止焊縫產(chǎn)生氣孔

9、，減少飛濺，保證焊縫金屬具有足夠的力學(xué)性能。2）焊絲含碳量限制在1.10 以下，并控制硫、磷含量。3）焊絲表面鍍銅，鍍銅可防止生銹，有利于保存，并可改善焊絲的導(dǎo)電性及送絲的穩(wěn)定性。（2）焊絲型號及規(guī)格六、六、 CO2 氣體保護(hù)焊設(shè)備氣體保護(hù)焊設(shè)備CO2半自動焊設(shè)備1. 焊接電源焊接電源焊接電源外特性與電弧自身調(diào)節(jié)作用的關(guān)系平硬外特性曲線緩降外特性曲線 陡降外特性曲線2. 送絲系統(tǒng)及焊槍送絲系統(tǒng)及焊槍（1）送絲系統(tǒng)CO2 半自動焊送絲方式) 拉絲式) 推絲式) 推拉式1-焊絲盤2-焊絲3-送絲滾輪 4-減速器5-電動機6-焊槍 7-焊件（2）焊槍焊槍的作用是導(dǎo)電、導(dǎo)絲、導(dǎo)氣。鵝頸式焊槍噴嘴鵝頸管

10、焊把電纜扳機開關(guān)絕緣接頭導(dǎo)電嘴3. CO2 供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)CO2 供氣系統(tǒng)由氣瓶、預(yù)熱器、干燥器、減壓器、流量計和氣閥組成。瓶裝的液態(tài)CO2汽化時要吸熱，吸熱反應(yīng)可使瓶閥及減壓器凍結(jié)。所以， 在減壓器之前，需經(jīng)預(yù)熱器加熱，并在輸送到焊槍之前，應(yīng)經(jīng)過干燥器吸收CO2 氣體中的水分，使保護(hù)氣體符合焊接要求。4. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)CO2 半自動焊控制程序方框圖XC 系列CO2半自動焊機七、七、 CO2 氣體保護(hù)焊的焊接參數(shù)氣體保護(hù)焊的焊接參數(shù)1. 焊絲直徑焊絲直徑2. 焊接電流焊接電流3.電弧電壓電弧電壓電弧電壓必須與焊接電流配合恰當(dāng)， 否則會影響到焊縫成形及焊接過程的穩(wěn)定性，電弧電壓隨著焊接電流

11、的增大而增大，短路過渡焊接時，通常電弧電壓在16 24范圍內(nèi)，細(xì)滴過渡焊接時，對于直徑1230mm的焊絲， 電弧電壓可在2536 V范圍內(nèi)選擇。4. 焊接速度焊接速度在一定的焊絲直徑、焊接電流和電弧電壓條件下，隨著焊速增加，焊縫寬度與焊縫厚度減小。 焊速過快，不僅氣體保護(hù)效果變差，可能出現(xiàn)氣孔， 而且還易產(chǎn)生咬邊及未熔合等缺欠； 但焊速過慢，則焊接生產(chǎn)率降低，焊接變形增大。一般CO2半自動焊的焊接速度在15 30m/h范圍內(nèi)。5. 焊絲伸出長度焊絲伸出長度焊絲伸出長度取決于焊絲直徑， 一般約等于焊絲直徑的10倍，且不超過15mm。伸出長度過大，焊絲會成段熔斷，飛濺嚴(yán)重，氣體保護(hù)效果差；伸出長度

12、過小，不但易造成飛濺物堵塞噴嘴，影響保護(hù)效果，也影響焊工視線。6. CO2 氣體流量氣體流量CO2氣體流量應(yīng)根據(jù)焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長度及噴嘴直徑等選擇，過大或過小的氣體流量都會影響氣體保護(hù)效果。通常在細(xì)絲CO2 焊時， CO2氣體流量約為8 15L/min，粗絲CO2焊時， CO2氣體流量約為15 25 L/min。7. 電源極性與回路電感電源極性與回路電感為了減少飛濺，保證焊接電弧的穩(wěn)定性， CO2焊應(yīng)選用直流反接。焊接回路的電感值應(yīng)根據(jù)焊絲直徑和電弧電壓來選擇。8. 裝配間隙及坡口尺寸裝配間隙及坡口尺寸由于CO2 焊焊絲直徑較細(xì)，電流密度大，電弧穿透力強，電弧熱量集中，一般對于1

13、2mm 以下的焊件不開坡口也可焊透，對于必須開坡口的焊件，一般坡口角度可由焊條電弧焊的60左右減為3040，鈍邊可相應(yīng)增大2 3 ，根部間隙可相應(yīng)減少1 2mm。8-3氬弧焊氬弧焊一、氬弧焊的原理、特點和分類一、氬弧焊的原理、特點和分類1. 氬弧焊的原理氬弧焊的原理氬弧焊是使用氬氣作為保護(hù)氣體的一種氣體保護(hù)電弧焊方法。2. 氬弧焊的特點氬弧焊的特點（1）焊縫質(zhì)量高（2）焊接變形與應(yīng)力?。?）焊接范圍很廣3. 氬弧焊的分類氬弧焊的分類氬弧焊根據(jù)所用的電極材料不同，可分為鎢極（不熔化極）氬弧焊和熔化極氬弧焊。按其操作方式又可分為手工、半自動和自動氬弧焊。根據(jù)采用的電源種類，又可分為直流氬弧焊、交流

14、氬弧焊和脈沖氬弧焊等。二、鎢極氬弧焊二、鎢極氬弧焊1. 鎢極氬弧焊的焊接材料鎢極氬弧焊的焊接材料（1）鎢極鎢極氬弧焊要求鎢極具有電流容量大、損耗小、引弧和穩(wěn)弧性能好等特性。（2）氬氣氬氣是無色、無味的惰性氣體，不與金屬起化學(xué)反應(yīng)， 也不溶解于金屬。（3）焊絲鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊2. 鎢極氬弧焊設(shè)備鎢極氬弧焊設(shè)備手工鎢極氬弧焊設(shè)備示意圖填充金屬焊槍流量計氬氣瓶焊機開關(guān)焊件（1）焊機焊機包括焊接電源及高頻振蕩器、脈沖穩(wěn)弧器、消除直流分量裝置等控制裝置，若采用焊條電弧焊的電源，則應(yīng)配用單獨的控制箱。1）焊接電源2）引弧及穩(wěn)弧裝置（2）焊槍鎢極氬弧焊焊槍的作用是夾持電極、導(dǎo)電和輸送氬氣流。焊槍一般由槍

15、體、噴嘴、電極夾頭、電極帽、手柄和控制開關(guān)等組成。TIG焊焊槍（3）供氣系統(tǒng)鎢極氬弧焊的供氣系統(tǒng)由氬氣瓶、減壓器、流量計和電磁閥組成。（4）冷卻系統(tǒng)一般選用的最大焊接電流在150A以上焊接時，必須通水冷卻焊槍和電極。 冷卻水接通并有一定壓力后， 才能啟動焊接設(shè)備，通常在鎢極氬弧焊設(shè)備中用水壓開關(guān)或手動來控制水流量。（5）控制系統(tǒng)3. 鎢極氬弧焊工藝鎢極氬弧焊工藝（1）焊前清理1）機械清理法2）化學(xué)清理法3）化學(xué)機械清理法（2）焊接參數(shù)的選擇1）電源種類和極性直流反接陰極破碎作用示意圖) 直流反接) 直流正接直流正接 鎢極氬弧焊采用直流正接時（即鎢極為負(fù)極、焊件為正極）， 由于電弧在焊件陽極區(qū)產(chǎn)

16、生的熱量大于鎢極陰極區(qū)， 致使焊件的焊縫厚度增加， 焊接生產(chǎn)率高。 而且鎢極不易過熱與燒損， 使鎢極的許用電流增大， 電子發(fā)射能力增強，電弧燃燒穩(wěn)定性比直流反接時好。交流鎢極氬弧焊2）鎢極直徑及端部形狀常用的電極端部形狀) 直流小電流) 直流大電流) 交流3）焊接電流4）氬氣流量和噴嘴直徑對于一定孔徑的噴嘴，選用的氬氣流量要適當(dāng)，如果流量過大，不僅浪費，而且容易形成紊流，使空氣卷入，對焊接區(qū)的保護(hù)不利， 同時還會帶走電弧區(qū)的熱量， 影響電弧穩(wěn)定燃燒。 而流量過小也不好，氣流挺度差， 容易受到外界氣流的干擾，以致降低氣體保護(hù)效果。5）焊接速度在一定的鎢極直徑、焊接電流和氬氣流量條件下，焊速過快會

17、使保護(hù)氣流偏離鎢極與熔池，影響氣體保護(hù)效果，易產(chǎn)生未焊透等缺欠；焊速過慢時， 焊縫易咬邊和燒穿。因此， 應(yīng)選擇合適的焊接速度。6）電弧電壓 電弧電壓增加，焊縫厚度減小，熔寬顯著增加，且隨著電弧電壓的增加，氣體保護(hù)效果隨之變差。 當(dāng)電弧電壓過高時， 易產(chǎn)生未焊透、焊縫被氧化和氣孔等缺欠。 因此， 應(yīng)盡量采用短弧焊， 電弧電壓一般為10 24 。7）其他因素三、熔化極氬弧焊三、熔化極氬弧焊1. 熔化極氬弧焊的原理及特點熔化極氬弧焊的原理及特點（1）熔化極氬弧焊的原理熔化極氬弧焊采用焊絲作電極，在氬氣保護(hù)下，電弧在焊絲與焊件之間燃燒， 焊絲連續(xù)送給并不斷熔化。而熔化的熔滴也不斷向熔池過渡，與液態(tài)的焊

18、件金屬熔合，經(jīng)冷卻凝固后形成焊縫。（2）熔化極氬弧焊的特點1）一次焊接的焊縫厚度顯著增加。2）采用自動焊或半自動焊，具有較高的焊接生產(chǎn)率，并改善了勞動條件。3）不僅能焊薄板也能焊厚板，特別適用于中等和大厚度焊件的焊接。2. 熔化極氬弧焊的熔滴過渡形式熔化極氬弧焊的熔滴過渡形式當(dāng)采用短路過渡或顆粒過渡焊接時，由于飛濺較嚴(yán)重，電弧復(fù)燃困難，焊件金屬熔化不良及容易產(chǎn)生焊縫缺欠， 所以熔化極氬弧焊一般不采用短路過渡或顆粒過渡形式，而多采用噴射過渡形式。3. 熔化極氬弧焊設(shè)備熔化極氬弧焊設(shè)備熔化極半自動氬弧焊設(shè)備主要由焊接電源、供氣系統(tǒng)、送絲機構(gòu)、控制系統(tǒng)、半自動焊槍、冷卻系統(tǒng)等部分組成。熔化極自動氬弧

19、焊設(shè)備與半自動焊設(shè)備相比，多了一套行走機構(gòu)，并且通常將送絲機構(gòu)與焊槍安裝在焊接小車或?qū)Ｓ玫暮附訖C頭上，這樣可使送絲機構(gòu)更為簡單可靠。4. 熔化極氬弧焊的焊接參數(shù)熔化極氬弧焊的焊接參數(shù)四、脈沖氬弧焊四、脈沖氬弧焊脈沖焊接電流波形示意圖) 矩形波) 正弦波) 三角波T脈沖周期tp脈沖電流時間tb基值電流時間Ib基值電流Ib脈沖電流1. 鎢極脈沖氬弧焊的原理鎢極脈沖氬弧焊的原理鏈狀脈沖焊縫2. 鎢極脈沖氬弧焊的特點鎢極脈沖氬弧焊的特點（1）接頭質(zhì)量好（2）擴大了氬弧焊的使用范圍（3）適用于全位置焊3. 鎢極脈沖氬弧焊的焊接參數(shù)鎢極脈沖氬弧焊的焊接參數(shù)（1）脈沖電流和脈沖電流時間（2）基值電流（3）基

20、值電流時間（4）脈沖頻率8-4熔化極活性混合氣體保護(hù)焊熔化極活性混合氣體保護(hù)焊一、富氬混合氣體保護(hù)焊的特點一、富氬混合氣體保護(hù)焊的特點1. 與純氬氣體保護(hù)焊相比與純氬氣體保護(hù)焊相比（1）熔深大，焊縫厚度大，并且焊絲熔化速度快，熔敷效率高，有利于提高焊接生產(chǎn)率。（2）克服純氬氣保護(hù)時表面張力大、液態(tài)金屬黏稠、咬邊及斑點漂移等問題，同時， 改善了焊縫成形， 接頭的力學(xué)性能好。（3）降低焊接成本， 但易引起熔滴和熔池金屬的氧化及合金元素的燒損。2. 與純與純CO2氣體保護(hù)焊相比氣體保護(hù)焊相比（1）電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺減少，熔敷系數(shù)提高，節(jié)省焊接材料，焊接生產(chǎn)率提高。（2）對熔池的保護(hù)性能較好， 焊縫氣

21、孔產(chǎn)生概率下降，力學(xué)性能有所提高。（3）與純CO2 焊相比，焊縫成形好，焊縫平緩， 焊波細(xì)密，均勻美觀， 但經(jīng)濟方面不如CO2 焊，成本較CO2 焊高。二、二、MAG焊常用混合氣體及應(yīng)用焊常用混合氣體及應(yīng)用1. Ar O22. Ar CO23. Ar O2 CO2三、三、MAG焊設(shè)備焊設(shè)備富氬混合氣體保護(hù)焊設(shè)備組成示意圖Ar氣瓶CO2 氣瓶干燥器送絲小車焊接電源混合氣體配比器焊槍， 減壓流量計四、四、MAG焊的焊接參數(shù)焊的焊接參數(shù)1. 焊絲的選擇焊絲的選擇富氬混合氣體保護(hù)焊時，由于保護(hù)氣體有一定的氧化性，故必須使用含有Si、Mn 等脫氧元素的焊絲。焊接低碳、低合金鋼時常選用ER50- 3、 E

22、R50- 6、 ER49-1 焊絲。2. 焊接電流焊接電流3. 電弧電壓電弧電壓4. 焊絲伸出長度焊絲伸出長度焊絲伸出長度與CO2 氣體保護(hù)焊基本相同， 一般為焊絲直徑的10倍左右。5. 氣體流量氣體流量氣體流量也是一個重要的焊接參數(shù)，流量太小， 起不到保護(hù)作用；流量太大，由于紊流的產(chǎn)生，保護(hù)效果也不好， 而且氣體消耗太大，成本升高。6. 焊接速度焊接速度半自動焊焊接速度全靠施焊者自行確定。7. 電源種類和極性電源種類和極性富氬混合氣體保護(hù)焊與CO2 氣體保護(hù)焊一樣，為了減少飛濺， 一般均采用直流反極性焊接， 即焊件接負(fù)極， 焊槍接正極。8-5藥芯焊絲氣體保護(hù)電弧焊藥芯焊絲氣體保護(hù)電弧焊一、藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的原理及特點一、藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的原理及特點1. 藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的原理藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的原理藥芯焊絲氣體保護(hù)焊示意圖導(dǎo)電嘴噴嘴藥芯焊絲CO2 氣體電弧熔渣焊縫熔池2. 藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的特點藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的特點（1）采用氣渣聯(lián)合保護(hù)，保護(hù)效果好