二氧化碳氣體保護焊焊接參數的研究

劉放 武國瑞 趙鵬 丑永恒 齊天宇

摘要：進入21世紀，焊接工藝已成為現代工業生產中的重要金屬加工技術，直接限制了其他行業的發展。丹麥學者系統地總結了焊接過程的影響因素，并認為焊接領域會影響許多領域的技術進步，例如自動化技術、材料科學、環境、無損檢測、機械和腐蝕以及斷裂力學。焊接自動化是焊接領域的重要組成部分，本文對二氧化碳保護焊的參數進行了系統的研究，為我國的焊接技術提供了理論依據。

關鍵詞：二氧化碳;保護焊;參數研究

前言

二氧化碳氣體保護焊在焊接過程中使用廉價的二氧化碳氣體作為保護氣體。氣體通過專用焊槍送入焊接區域，以除去焊接區域中的其他氣體，并覆蓋熔融金屬池以實現保護。保護作用受保護氣體的熱和物理特性，焊槍的尺寸和結構，焊槍與工件之間的距離，焊接工藝參數以及周圍環境等因素的影響。目前，在美國、日本等發達國家，焊接金屬結構件的比例日益增加，其中用于二氧化碳氣體保護焊的焊接金屬材料的重量約占五成以上，經過多年的努力，我國的二氧化碳氣體保護焊技術在金屬結構制造的推廣和應用方面取得了長足的進步。

一、二氧化碳氣體保護焊焊接優缺點闡釋

（一）二氧化碳氣體保護焊焊接優點

1.成本低

二氧化碳來源廣泛，在多種生產渠道中都可以獲得，例如釀酒等，而且成本很低，其焊接成本約為其他電焊的百分之四十左右。

2.生產率高

由于焊絲自動送進，焊接時焊接電流密度大，焊絲的熔化效率高，所以熔敷速度高。焊接生產率比手孤焊高2-3倍。

3.應用范圍廣

該種氣體保護焊接方式可以焊接薄板、厚板以及全位置的焊接等。

4.能夠有效抗繡

（二）二氧化碳氣體保護焊焊接缺點

1.氧化作用強

在電弧空間中，二氧化碳氣體具有很強的氧化作用，因此有必要對焊接的熔池進行脫氧，并使用包含更多脫氧元素的焊絲。

2.飛濺大

無論在焊接過程中采取什么措施，二氧化碳焊接的飛濺只能在某種程度上減少，但仍然比手動電弧焊和氣體電弧焊大得多。

二、二氧化碳氣體保護焊的參數選擇

二氧化碳氣體保護焊的參數主要有：焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長度、二氧化碳氣體流量、裝配間隙、破口尺寸等。焊接電流的大小應根據焊件厚度、焊絲直徑、焊接位置、熔滴過渡形式來確定[1]。

（一）電弧電壓應于焊接電流配合恰當

電弧電壓必須與焊接電流正確匹配。否則會影響焊機的焊接工藝穩定性。電弧電壓隨著電流的增加而增加。在短路傳輸焊接中，電弧電壓通常在16-24V范圍內。對于細滴傳輸，電弧電壓可以在25-36V范圍內。焊絲直徑1.2-3.0mm可選。在實際生產中，通常使用經驗公式來確定電弧電壓。焊接電流小于250A時電弧電壓V=0.04I + 161.5，焊接電流大于250A時電弧電壓V=0.04I + 202.0。

（二）選擇合適的焊接速度

在焊絲直徑，焊接電流和電弧電壓的特定條件下，隨著焊接速度的增加，焊縫的寬度和厚度會減小。如果焊接速度過快，不僅會降低氣體保護效果，而且會出現氣孔，并且容易發生咬邊和熔合等缺陷;如果焊接速度太慢，則焊接生產率降低并且焊接變形增加，通常二氧化碳半自動焊接速度為15-30m/h。

（三）二氧化碳氣體流量選擇

二氧化碳氣體的流量應根據焊接電流、焊接速度、焊絲延伸長度、噴嘴直徑等來選擇，氣體流量太大或太小都會影響氣體保護效果[2]。通常，當使用細線（0.6-1.2mm）二氧化碳焊接時，流量為8-15L/min。對于粗焊絲二氧化碳焊接，流速為15-25L/min。裝配間隙和斷裂的尺寸是二氧化碳焊絲細，電流密度大，電弧穿透力強，電弧熱集中。通常，小于12毫米的焊件可以穿透而不會產生倒角。對于需要倒角的焊件，用電極進行電弧焊可以將正常的倒角從60度減小到30-40度，并相應地增加鈍邊，根部間距可減小至1-2mm。

三、二氧化碳氣體保護焊焊接調整策略

影響二氧化碳氣體保護焊的工藝參數很多，但是焊機只能自行調整焊接電壓，焊接電流，焊絲直徑，氣體流量和焊絲延伸長度。焊接工藝參數參考值：常用的焊絲直徑為1.2mm和1.0mm，也有1.6mm和0.8m。不同直徑的焊絲具有不同的參考參數。二氧化碳氣體保護焊采用短路開關，因此每根直徑焊絲的焊接規格范圍很寬，在該區域內焊接電流和焊接電壓必須匹配。調整焊接規范的操作步驟。焊接機的電流和電壓根據以下步驟進行調整。

首先，打開保護氣瓶閥門，檢查氣瓶壓力是否正常，打開焊接機的電源，檢查加熱和減壓流量計是否工作，然后繼續加熱5分鐘。加熱后，拆開焊絲的包裝，將焊絲卷盤安裝在送絲機的卷盤上，打開壓縮手柄，然后用鉗子將焊絲頭切成平頭。焊絲頭必須水平插入。在焊絲卷軸的底部，插入焊絲送入軟管，送絲輥的凹槽輪。隨后，合上壓縮手柄，將焊炬平整至地面，將其完全平整，按下遙控器盒上的白色高速送絲按鈕，然后送入焊絲，直到露出接觸頭。如果是舊的焊炬，請先取下觸點，按下微型開關以送入焊絲，然后在裸露后安裝。用鉗子以45度的銳角切割焊絲的末端。在焊接過程中，要注意焊絲長度，焊絲長度有時候可以直接決定焊接效果，因為焊絲長度是二氧化碳氣體保護焊來說是一個非常重要的參數。焊絲適當的延伸長度可以使焊絲得到足夠的電阻加熱，從而更方便地實現焊絲末端熔滴的形成和過渡。如果焊絲的延伸長度太短，則飛濺通常很大，并且長焊絲不僅傾向于飛濺大的液滴，而且還會降低保護性能[3]。

（二）焊縫層數

厚板的焊接通常需要開槽，應采用多層焊接或多層多道次焊接。多層焊接和多層多層焊接接頭的微觀組織更細，熱影響區域更窄。前一個焊縫預熱后者，而后者則加熱前一個。因此，接頭的延展性和韌性得以改善，并且焊縫的回火效果得以改善，特別是在鋼容易硬化的情況下。對于低合金高強度鋼等鋼種，焊接層數對粘結性能有重要影響。如果焊接層的數量少并且每個焊接層的厚度太厚，則焊接接頭的延展性和韌性將由于晶粒粗糙度而降低[4]。

（三）調整焊接參數時注意事項

首先，降低送絲速度。然后需要根據焊接基材的厚度調整焊接電壓并控制焊接電流[5]。將焊絲進給速度調整到正確的值（電弧可以熔化焊絲，熔化起來非常舒適）。聽到聲音并看到飛濺。當它融化時，聲音非常順滑，沒有乒乓聲音，而且沒有爆裂聲。如果保證焊縫熔深（這并不意味著焊縫熔深到對穿的程度），請選擇低電流焊接。這是因為，當電流太大時，不僅飛濺，而且熔池也容易翻滾。焊接速度：它對焊縫的內部和外部質量有重大影響。如果焊接速度太快，則氣體保護作用會很弱，會出現諸如氣孔之類的缺陷，同時焊接的冷卻速度會增加，從而降低了焊接金屬的塑性韌性。如果焊接速度太慢，熔池會變大，焊縫會變寬，并且由于過熱，焊縫金屬結構可能會變粗糙或燒毀。噴嘴與工件之間的角度：當噴嘴垂直于工件時，飛濺較大，電弧不穩定。為避免這種情況，可將噴嘴向后傾斜10-15度（不同的焊接位置，焊槍角度也不同）。確保焊縫形成良好，焊接過程穩定。

結語

二氧化碳氣體保護焊技術具有較高的電弧熱、更大的電流、更少的焊渣，可有效提高雙面成型產品的焊接質量。另外，在實際的焊接操作中，焊接工藝受人為因素和焊絲材料質量等因素的影響，因此也必須控制焊接接頭的處理和電弧的處理，這種方法僅是二氧化碳保護焊的兩倍，是表面成形焊接技術的有效性。

參考文獻

[1]孫炎，陸琪.二氧化碳氣體保護焊雙面成型焊接技術應用分析[J].現代制造技術與裝備，2020，56（10）：142-143.

[2]張志權.淺談二氧化碳氣體保護焊技術及焊接質量控制[J].南方農機，2020，51（5）：126.

[3]楊榮偉，董文宇，王海月，等.汽車排煙管滑套的二氧化碳氣體保護焊工藝[J].包頭職業技術學院學報，2018，19（3）：9-10，49.

[4]王圣美.二氧化碳氣體保護電焊弧接的施工要點[J].南方農機，2018，49（22）：58.

[5]葛慶橋，郭連京，潘坤龍，等.淺談二氧化碳氣體保護焊技術及質量控制[J].建筑工程技術與設計，2020，（36）：5061.

沈陽航空航天大學