二氧化碳气体保护焊

李春磊

摘要：本论文是对毕业设计——二氧化碳保护焊和飞溅所采用的方案以及所使用的硬件、软件技术和所能达到的效果的描述。由于二氧化碳气体的热物理性能的特殊影响。使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔满缩颈爆断。因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合话，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度

关键词:二氧化碳；气体保护焊；飞溅

引言

二氧化碳气体保护电弧焊的保护气体是二氧化碳，由于二氧化碳气体本身所具有的物理性质，在运用常规焊接电源的过程中，焊丝端头熔化金属很难形成平衡的轴向自由过渡。在这种情况下，要采取有效措施对于焊接过程进行稳定，也要根据具体情况使用保护气体。有关方面对于这一领域展开了深入研究和分析，得出相应结论。

1我国焊接材料的发展现状

我国目前焊接材料生产企业约600多家，但具有一定生产规模和竞争能力的有100多家左右。近30年来，我国焊接材料产品结构发生了很大的变化，1972年有206个品种1995.年增加到576个，产品包括各种电焊条、焊丝(c02焊、埋弧焊药芯焊丝等).焊剂、料、合金粉末、焊带等，特别是 co2 焊丝和药芯焊丝发展较快。目前我国焊接材料年生产能力超过150吨，其中电焊条年生产能力超过100万吨，002焊年生产能力为5万吨，理强自动焊焊剂年生产能力在10万吨以上，埋强焊焊丝年生产能力约10万吨舒焊材科年生产能力约5万吨

1.1电焊条的发展现状

我国的焊接材料工业是建国后发展起来的，在焊接材料行业中，生产电焊条的企业最多，约有500 多家(其中具备完管的生产条件、检测于段和合理的质保体亲的近 300家)年生产能力超过100万吨。近几年我国电焊条年产量大约在8090万吨左右(其中出大约56万吨)，占整个焊接材料产量的 85%90%左右。我国生产的电焊条以铁钙型《药皮中含氧化30%以上，碳酸盐2%以下)和低型《药皮这含、的碳和石》为主自1980年以来，我国焊条行业有20多家企业和科研单先后引进了士奥利康瑞典伊萨、德国方沙、日本神银等公司的焊条生产线、压涂设备、先进配方和检测仪器等。通过技术引进、消化和企业技术改造，焊条质量、品种取得了长足的进步，有约50个厂家的产品取得了中国CCS的认可，有30多个广家的产品取得了英国LR、美国ABS挪成NV、日本K等国际上权威船级社饿认可。我国还以独创的“先涂后切”工艺成批生产出了直径为(0.8~1.8))的特细焊条，并发明了具有良好冶特性、优质高品位的焊条如全位置立向下焊条、高效铁粉焊条、高纤维索焊条优质不锈钢和耐热钢焊条等)十分短缺，每年仍需大量进口。1997年列入我国《焊接材料产品样本》中的产品有368种。

1.2焊剂的发展现状

埋弧自动焊在我国应用较早，但发展缓慢。长期以来，我国以生产和使用熔炼焊剂为主，生产企业有 20余家。近年来，由于烧结焊接市场不断扩大，专门生产烧结焊接的企业不断增加:目前生产焊剂的企业有10多家。随着各种自动和半自动焊接方法的广泛应用，焊剂的品种逐渐增多，使用量也逐年扩大。我国目前有埋弧自动焊焊剂生产企业40多家，年生产能力在10万吨以上。但埋弧焊焊剂仍以熔炼型为主，约占焊剂总产量的 85%，其中HJ431 占熔炼焊剂的90%上。目前我国一些高性能的焊剂仍主要靠进口。

我国近年来烧结焊剂的用量也在逐增多，自锦州电焊条厂1986年引进瑞士奥利康公司烧结焊剂生产线和配方以来，我国烧结焊剂生产有了较快发展。根据国家焊接材料质量监督检验中心的统计，我国1987 年烧结焊剂的消耗量（不包括进口的烧结焊剂）仅0.03万左右，而1991年已接近0.3万吨，1996年烧结焊剂的消耗量已接近0.8万吨，约占全部焊剂消耗量的 20%左右：2000 年烧结焊剂的产量为1万多吨，仍低于欧美、日本等工北发达国家的水平。

由于埋弧焊接材料在整个焊接材料产量中仅占10%~12%这样低的比例，因此烧结焊剂10多年来的发展速度还是相当快的。

目前国内广泛使用的高猛型熔炼焊剂并不符合我国的资源条件，应大力发展节能、调整万分方便、符合我国资源条件的非熔炼型烧结焊剂。烧结焊剂的生产成本可比熔炼焊剂降低30%－50%。在焊剂生产中，目前美国的烧结焊剂占50%，日木占70%，西欧占90%，我国仅占15％左右。我国除发展烧结焊剂外，目前熔炼焊剂品种需要更新换代，焊剂生产工艺及设备有待改进，而且要在改进质量的同时向节能低耗方向发展。

2二氧化碳气体保护焊的优缺点及操作

2.1二氧化碳气体保护焊优点：

首先，焊接成本低。二氧化碳气体是酿造厂和化工厂的副产品，价格低来源广，其焊接成本约为手弧焊和埋弧焊的40%~50%。其次，接生产率高。由于焊丝自动送进，焊接时焊接电流密度大，焊丝的熔化效率高，所以熔敷速度高，焊接生产率比手弧焊高2~3倍。再者，应用范围广。可以焊机薄板、厚板以及全位置的焊接等。最后，抗锈能力强。二氧化碳焊对焊件上的铁锈、油污及水分等，不像其他焊接方法那样敏感，具有良好的抗气孔能力。

操作性好，具有手弧焊那样的灵活性。

2.2二氧化碳气体保护焊缺点

在电弧空间中，二氧化碳气体氧化作用强，因而需对焊接熔池脱氧，要使用含有较多脱氧元素的焊丝。其次，飞溅大。不论采用什么措施，也只能使二氧化碳焊接飞溅减少到一定程度，但仍比手弧焊、氩弧焊大的多。

3二氧化碳气体保护焊的飞溅

3.1飞溅产生的原因

二氧化碳气体保护焊最大缺点是飞溅大严重时达到30%-40%，短路过度飞溅主要发生在初期和末期。短路初期：熔滴和熔池的接触面积小，此时斑点压力将阻碍熔滴的过度，若此时电流过大飞溅焊丝容易产生粗大的熔滴，斑点力会将熔滴顶偏产生非轴向过度，从而出现大颗粒的飞溅金属，短路末期液桥发生缩颈。在短路电流作用下，缩颈液桥金属被迅速加热，最后导致液桥金属发生气化爆炸。

产生飞溅引起原因很多，从电源动特性分析不仅短路电流速度会影响飞溅同时焊接过程中的短路峰值电流过大、电弧重燃和灭弧、瞬间短路、断路跳弧以及短路时间的分布情况等都会引起飞溅只有当弧焊电源的动特性合适才能获得良好的焊缝的质量。

3.2二氧化碳气体保护焊工艺特点

逆变二氧化碳气体保护焊焊机动特性可塑性强，为实现低飞溅和良好的焊缝成形。先针对短路过渡过程，在短路初期，熔滴和熔池之间会形成小桥。由于其直径很小电磁收缩力的作用将阻碍溶滴过度，所以应抑制电流上升。使其保持一个较低值，以利于溶滴在熔池表面摊开。如果此时电流上升太快将会使溶滴排开或小桥爆断，形成瞬时短路产生大滴飞溅。下一阶段当溶滴摊开后，是电流迅速上升，以加速形成缩颈。此时减小短路飞溅。应使短路峰值尽可能小。所以后期的电流上升速度减小，而在燃弧期间。为了改善焊缝成形，应当提高燃弧能力。

3.3逆变二氧化碳气体保护焊焊机控制方案

好的电源动特性，主要为了配合所需的短路电流上升速度率。在适当的短路峰值电流下实现过度，而这两个指标都是由回路电感决定的。

如果回路电感很大短路电流上升速率过慢，所能达到的短路峰值较小，短路液柱上的颈缩不能及时形成熔滴就不能顺利过渡到熔池中。情况严重时也会造成固体短路。如果回路电感过小，由于短路电流上升速率过大和短路峰值电流过大，会使液柱在未形成颈缩就从内部爆断引起大量飞溅。此外，从焊接线能量和焊接成形方面也要求焊接电源有合适的回路电感。使焊接有合适的燃弧时间和短路相配合通常整流焊机的直流电感根据焊接额定电流选择。

结语

综上所述，在小电流时短路电流上升速度是影响飞溅的主要原因。电压恢复速度也较大，随短路电流上升速度的增加飞溅量减少，且在适当的短路电流上升速度和电压恢复速度越大飞溅量越小，短路电流峰值影响越小。在中等电流焊接时飞溅量则由电流上升速度、电压恢复速度和短路电流峰值综合影响。较大焊接电流时，由于存在着瞬时短路过渡。随着电流增大，瞬时短路越来越明显飞溅量急剧增大。

参考文献

[1] 孙炎;陆琪.二氧化碳气体保护焊双面成型焊接技术应用分析[J].现代制造技术与装备,2020(10)

[2] 刘健华.二氧化碳气体保护焊技术及焊接质量控制[J].科技创新导报,2019(08)

[3] 陈妍.二氧化碳气体保护焊中产生飞溅和气孔的原因及防止措施[J].轻工科技,2019(11)