发布时间 : 星期三 文章CO2气体保护焊设计说明书 - 图文更新完毕开始阅读89ae65a7284ac850ad02426a
都能分解出氢气。减少熔池中氢的溶解量，不仅可防止氢气孔，而且可提高焊缝金属的塑性。所以，一方面焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。
另外，氢是以离子形态溶解于熔池的。直流反极性时，熔池为负极，它发射大量电子，使熔池表面的氢离子又复合为原子，因而减少了进入熔池的氢离子的数量。所以直流反极性时，焊缝中含氢量为正极性时的1/3～1/5，产生氢气孔的倾向也比正极性时小。 3）、氮气孔
氮气的来源：一是空气侵入焊接区；二是CO2气体不纯。试验表明：在短路过渡时CO2气体中加入φ（N2）=3%的氮气，射流过渡时CO2气体中加入φ（N2）=4%的氮气，仍不会产生氮气孔。而正常气体中含氮气很少，φ（N2）≤1%。由上述可推断，由于CO2气体不纯引起氮气孔的可能性不大，焊缝中产生氮气孔的主要原因是保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。造成保护气层失效的因素有：过小的CO2气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大，以及焊接场地有侧向风等。因此，适当增加CO2保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、可靠，是防止焊缝中氮气孔的关键。
另外，工艺因素对气孔的产生也有影响。电弧电压越高，空气侵入的可能性越大，就越可能产生气孔。焊接速度主要影响熔池的结晶速度。焊接速度慢，熔池结晶也慢，气体容易逸出；焊接速度快，熔池结晶快，则气体不易排出，易产生气孔。 1.6 CO2焊的冶金特点是什么
由于CO2气体的氧化性，在电弧高温下将发生强烈的氧化反应，为避免由此带来的CO气孔等问题，必须在焊丝中加入合金成分，达到脱氧的目的。因此，CO2焊的冶金特点，主要表现为以下两点： 1）、CO2气体的分解及氧化反应
CO2气体在电弧高温下可按下式分解： CO2==CO+1/2 O2
分解度与温度有关，如图2所示。实际上在电弧区中只有40%～60%左右的CO2气体分解，因此在电弧气氛中同时有CO2、O2和CO存在。在高温下O2进一步分解为氧原子：
O2==2O
所以CO2气体在高温时有强烈的氧化性。
CO2电弧可以从两个方面使Fe氧化： 1）与CO2直接作用：
CO2+Fe==FeO+CO
2）与高温分解出的原子氧作用： O+Fe==FeO
上述氧化反应既发生在熔滴中，也发生在熔池中。反应生成物CO气体因具有表面性质（这时C的气体反应是在液体金属的表面进行的）而逸出到气相中去，不会引起焊缝气孔，只是使C受到烧损。至于FeO则按分配律：一部分成杂质浮于熔池表面；另一部分溶入液态金属中，与液态金属中的C发生还原反应： FeO+C==FeCO
这时生成的CO若不及时逸出，则留在焊缝金属中成为气孔。溶入熔滴的FeO与碳元素作用生成的CO气体，则在电弧高温下急剧膨胀，使熔滴爆破而引起金属飞溅。
2）、脱氧反应及焊缝金属的合金化
从上述可以看出，在CO2电弧中，溶入液态金属中的FeO是引起气孔、飞溅的主要因素。同时，FeO残留在焊缝金属中将使焊缝金属的含氧量增加而降低力学性能。因此，应在焊丝中加入一定量的脱氧剂，即和氧的亲和力比Fe大的合金元素，使FeO中的Fe还原。常用的脱氧元素有Si和Mn。Si和Mn脱氧的反应方程式如下：
2FeO+Si==2Fe+SiO2 FeO+Mn==Fe+MnO
SiO2和MnO还能结合成复合化合物MnO·SiO2（硅酸盐），其熔点只有1543K，密度也较小（3.6g/cm3），且能凝聚成大块，易浮出熔池，凝固后成为渣壳覆盖在焊缝表面。
加入到焊丝中的Si和Mn，在焊接过程中一部分被直接氧化掉和蒸发掉，另一部分消耗于FeO的脱氧，其余部分则剩余留在焊缝金属中充做合金元素。
1.7 为什么CO2电弧焊有时要和O2或Ar混合使用
CO2气体保护气氛具有很强的氧化性，但焊接过程还不够稳定。在CO2中加入一定量O2，将进一步增强保护气氛的氧化性，通过放热反应产生较大热量，降低液态金属的表面张力，改善其流动性。同时，O2的加入使得冶金反应更加强烈，使焊缝中含氢量更低，从而提高了焊接接头的抗裂纹能力。
通常在CO2气体中加入φ（O2）=15%～20%的O2为宜，加入O2过多时，将使飞溅大、气孔多和恶化焊缝成形。
CO2+O2混合气体的氧化性比纯CO2更强，必然使合金元素大量烧损，为此焊丝中必须加入足够的脱氧元素。通常在CO2焊用的焊丝基础上，还需加入较多的Mn和少量的Ti等合金元素。
CO2气体在电弧温度区间热导率较高，加上分解吸热，消耗电弧大量热能，从而引起弧柱及电弧斑点强烈收缩。即使增大电流，弧柱和斑点直径也很难扩展，从而容易产生飞溅，这是由CO2气体本身物理性质决定的。在CO2气体中加入Ar后，改变了纯CO2气体的上述物理性质和化学性质，使弧柱和斑点直径得到扩展，从而降低了飞溅量。在短路过渡焊中，一般采用50%CO2+50%Ar，非短路过渡焊中，一般采用30%CO2+70%Ar。CO2+Ar混合气体除降低飞溅外，还改善了焊缝成形，使焊缝熔宽增加、余高降低，但熔深也稍为减少。
二 电源的选择
2.1对电源特性的要求
CO2焊是熔化极气体保护电弧焊方法之一，熔化极气体保护焊一般采用直流电源。直流弧焊发电机和各种类型的弧焊整流器均可采用。通常焊接电流在15-500A之间，特种应用达1500A。空载电压在55-80V范围，负载持续率在60%-100%范围。