CO2氣體保護焊技術淺析

郭金霞 康 梟 劉子健 孟祥峰

（遼寧工程職業學院，遼寧 鐵嶺 112000）

1 焊接工藝參數

1.1 焊接電流

焊接電流的選擇應根據焊件厚度、焊絲直徑、施焊的空間位置及熔滴過渡形式確定。一般短路過渡的焊接電流為40～230A，細滴過渡的焊接電流為250～500A,焊絲直徑與焊接 電流的關系見表1.

表1 焊絲直徑與焊接電流的關系表

1.2.1 電弧電壓

電弧電壓的調整一般可根據經驗公式進行估算。

當焊接電流在300A以下時，

U=0.04I+16±1.5（V）

當焊接電流在300A以上時，

U=0.04I+20±2（V）

式中I表示焊接電流

算出一個大概的電弧電壓，然后在鋼板上進行試焊，直至調整確定合適的電弧電壓。

1.2.2 電弧電壓大小的經驗判斷

焊接電流，電弧電壓確定之后，先試焊一下，如果弧光很大卻沒有鋼水也就是熔滴，那就是焊接電流太小，要調大一點；如果弧光不是很大，只是聽到啪啪聲，那就是電弧電壓太小要調高一點；直至聽到好聽的咝咝聲時，說明焊接電流和電弧電壓的匹配適當。

1.3 焊接速度

在一定的焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓條件下，隨著,焊接速度增加，焊縫寬度與焊縫厚度減小，焊速過快，氣體保護效果變差，容易產生氣孔，咬邊、未融合等缺陷；速度過慢，生產率低，變形增大。一般CO2半自動焊的速度為15～30m/h.

1.4 氣體的流量

CO2氣體的流量與焊接電流、焊絲伸出長度、焊接速度等均有關系。氣體流量過小會導致電弧不穩，有密集氣孔產生，焊縫表面易被氧化成深褐色；氣體流量過大會會出現氣體紊流，也會產生氣孔，焊縫表面呈深褐色。通常粗絲焊接時氣體流量為10～20L/min，細絲焊接時氣體流量為6～15L/min.

1.5 焊絲的伸出長度

焊絲伸出長度是指導電嘴到焊絲端頭的距離，一般約等于焊絲直徑的10倍，且不超過15mm。伸出長度過小，熔深較大，影響焊工操作視線，還容易造成飛濺物堵塞噴嘴，影響保護效果；焊絲伸出過大，熔深淺，焊絲會成段熔斷，飛濺嚴重，影響氣體保護效果。

1.6 電源的極性

為了減小飛濺，保證焊接電弧的穩定性，CO2焊應選用直流反接。

2 CO2氣體保護焊飛濺的危害及防止措施

2.1 CO2氣體保護焊飛濺的危害

在焊接過程中,大部分焊絲轉熔為熔化金屬過渡到熔池中,但有一部分焊絲隨熔化金屬飛向熔池之外的金屬稱之為飛濺.焊絲的轉熔率為99.1%～99.7%,一般在進行焊接熔敷率計算時,均取95%的系數來進行計算。正常飛濺率一般為6%～9%，當飛濺率達到30%以上時就不能進行正常焊接了。CO2氣體保護焊飛濺的危害還表現在：降低焊接熔敷效率，降低焊接生產率；飛濺物易粘附在焊件和噴嘴上，使焊接不穩定，影響焊接質量。

2.2 減少飛濺的措施

2.2.1 顆粒過渡焊接時在氣體中加入Ar

CO2氣體在電弧溫度區間熱導率較高，加上分解吸熱，消耗電弧大量熱能，從而弧柱及電弧斑點強烈收縮，即使增大電流，弧柱和斑點直徑也很難擴展。也就是說，斑點壓力阻止了熔滴的過渡，導致CO2焊產生較大的飛濺。在氣體中加入Ar后，改變了純CO2氣體的物理性質和化學性質，隨著Ar比例增大，飛濺率將逐漸減少，實踐表明 80%Ar+20%CO2是最為理想的配比，飛濺率最低。所以在CO2氣體中加入Ar是減少焊接飛濺產生的有效途徑。

2.2.2 采用低飛濺率焊絲

在保證力學性能的前提下，應盡可能降低焊絲的含碳量，應選用優質焊接材料，具有足夠脫氧元素Mn和Si的焊絲HO8Mn2SiA等，避免由于焊接材料的冶金反應導致氣體析出或膨脹引起的飛濺。

2.2.3 選擇合適的焊接電流區域

在CO2電弧氣氛中,對于每種直徑焊絲的飛濺率和焊接電流之間都存在著一定的規律:在小電流區（短路過渡區）飛濺率也較小,進入大電流區（細顆粒過渡區）飛濺率也較小,而中間區飛濺率最大.所以在選擇焊接電流時,應盡可能避開飛濺率高的電流區域.

2.2.4 使用先進的焊接材料可減少焊接飛濺。

（1）金屬焊接防飛濺劑。

金屬焊接防飛濺劑是多種成膜助劑、穩定劑、推進劑及能量吸收劑經高溫反應冷卻過濾而成，不含苯、二甲苯、亞硝酸鈉等有害物質。用于防飛濺時，噴涂在金屬表面的油劑會很快形成均勻薄膜，焊接過程中飛濺物減少，焊后的飛濺物易于清理，解決了手工方法清除焊接飛濺物，有效地改善焊縫的內在和外觀質量。

（2）無鍍銅實芯焊絲。

無鍍銅實芯焊絲采用先進的表面工藝（ASC）技術，能提高用戶的生產效率，降低焊接成本，并優化了工作環境。無鍍銅實芯焊絲在焊接過程中飛濺少、送絲流暢、焊縫成形美觀，且在高速送絲與大焊接電流狀態下依然能提供穩定的電弧，進而提高焊接生產力。

2.2.5 電源極性選擇直流反接。

焊絲接陰極，焊槍接陽極，受到的電極斑點壓力較小，焊接過程穩定，飛濺小。

2.2.6 焊槍傾角

焊槍傾角也是一個不容忽視的因素，焊槍傾角過大（如前傾角大于25°）并時，加大熔寬減小熔深還會增加飛濺。當焊槍與焊件成后傾角時（電弧指向已焊焊縫），焊縫窄，熔深較大，余高較高。

通常焊工習慣用右手持槍，左向焊法，采用前傾角（焊件的垂線與焊槍軸線 的夾角）為10°～15°，不僅能夠清楚地觀察和控制熔池，而且還可得到較好的焊縫成形。從上面的分析可以看出，CO2氣體保護電弧技術除了要正確選擇焊接材料外，焊接電流和電弧電壓的匹配是CO2氣體保護焊技術的核心環節，解決飛濺問題是CO2氣體保護焊技術的關鍵。

[1]王長忠.焊工工藝與技能訓練[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

[2]殷樹言.氣體保護焊工藝[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1989.