CO2氣體保護焊實訓中的問題淺析

祝春蘭

（南通職業大學技師學院，江蘇 南通 226007）

CO2氣體保護焊作為一種重要的焊接方法，具有高效、節能、節材、操作方便、適用范圍廣等優勢，逐漸取代了傳統的手工焊條電弧焊。焊接質量的好壞，與焊接設備的性能、焊接材料的選用、焊接工藝的確定、環境因素的改變有直接關系。影響焊接的因素多種多樣，作者針對焊接電流在100～400 A范圍內，對于其外在因素（主要指使用過程），結合實際情況，作了很多試驗，總結一些焊接工藝及方法，對提高焊縫質量，糾正焊接中出現的問題進行歸類、整理。對學生焊接實訓階段有一定幫助，現歸納如下：

1 焊接過程穩定性與規范匹配的關系

在保證外圍系統良好的前提下，焊接電流與電弧電壓之間關系如下：

焊接電流小于200 A時，U＝（14＋0.05I）±2 V。

焊接電流大于200 A時，U＝（15＋0.05I）±2 V，特別是在電纜加長的情況下，電壓略配高些。

對不同焊接電流與穩定焊接電壓值見圖1，從圖中可以看出，隨著焊接電流的增加電弧電壓值有所增加。

焊接電流應根據母材厚度、接頭形式以及焊絲直徑等，正確選擇焊接電流。短路過渡時，在保證焊透的前提下，盡量選擇小電流，因為當電流太大時，易造成溶池翻滾，不僅飛濺大，成型也非常差。焊接電壓必須與電流形成良好的配合。焊接電壓過高或過低都會造成飛濺，焊接電壓應伴隨焊接電流增大而提高，伴隨焊接電流減小而降低，最佳焊接電壓一般范圍在1～2 V之間，所以焊接電壓應細心調試。

電流過大：弧長短、飛濺大，有頂手感覺，兩邊熔合不好。

電壓過高：弧長長、飛濺稍大，電流不穩，焊縫寬，引弧易燒導電嘴。

最佳焊接規范的主要特征如下：焊縫成形好、外形美觀，沒有燒穿、咬邊、氣孔、裂紋等缺陷，熔深控制在合適的范圍內。焊接過程穩定，飛濺小。焊接時能夠聽到清脆的聲音，電焊機的電壓表、電流表的指針穩定、擺動小。

圖1 焊接電流與電弧電壓關系圖

2 最佳焊接規范的調整步驟

（1）根據工件厚度，焊縫位置，選擇適當的焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓。不同直徑焊絲應選用相應的焊接電流、電弧電壓、干伸長度的匹配。

（2）在試板上試焊，根據選擇的焊接電流，細心調整焊接電壓和電弧推力，最佳的焊接電壓范圍一般在1～2 V之間。

（3）根據試板上焊縫成形情況，適當調整焊接電流，焊接電壓，氣體流量，達到最佳焊接規范。

（4）氣體流量的調節。不同的接頭形式、其他焊接參數及作業條件對氣體流量的選擇都有影響。

（5）焊接速度。應針對焊件材料的性質與厚度來確定。一般半自動焊時，焊接速度在15～40 m/h的范圍內，自動焊時在15～30 m/h。

（6）電源極性。CO2氣體保護焊時，主要是采用直流反極性連接，焊接過程穩定，飛濺小。而正極性連接時，因為焊絲是陰極，焊件為陽極，焊絲熔化速度快；在電流相同的情況下，熔深較淺，余高較大、飛濺也較多。

（7）回路電感量。應根據焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓來選擇。不同的焊絲直徑應選用對應的電感量，通過試焊選擇電感量，若焊接過程穩定，飛濺小，說明電感量是合適的。

（8）在工件上正式焊接過程中，應注意焊接回路，接觸電阻引起的電壓下降，及時調整焊接電壓，確保焊接過程穩定。

3 焊接過程中匹配不良等原因引起的焊縫缺陷現象及排除

3.1 焊接飛濺

焊接過程中，大部分焊絲熔化金屬過渡到熔池，而一部分焊絲熔化金屬飛向熔池之外，飛到熔池之外的金屬稱為飛濺。因各種條件的不同，飛濺量也明顯不同。

3.1.1 焊接飛濺產生的原因

（1）由于焊絲和工件中都含有碳，CO2氣保焊電弧氣氧化性強，熔滴中發生FeO＋C＝Fe＋CO↑，熔滴爆炸，產生飛濺。

（2）CO2氣保焊細絲焊時，一般采用短路過渡焊接，當電弧短路期間，電弧空間逐漸冷卻，當電弧再次引燃時，電流較大，電弧熱量突然增大，較冷的氣體瞬間產生體積膨脹而引起較大的沖動功，由此引起較大的飛濺。

（3）當焊機的特性不太好時，短路電流的增長速度太慢，使熔滴過渡頻率降低，短路時間增長，焊絲伸出部分在電阻熱的作用下，會發紅軟化，形成大顆粒成段斷落，爆斷，使電弧熄滅，造成焊接過程不穩。短路電流增長太快時，一旦發生短路，熔滴立即爆炸，產生大量的飛濺。

3.1.2 減小焊接飛濺的措施

（1）應選擇合理的焊接電流與焊接電壓參數，避免使用大滴排斥過渡形式；同時，應選用優質焊接材料，如選用含C量低、具有脫氧元素Mn和Si的焊絲H08Mn2SiA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）在CO2氣體中加入少量的Ar氣，改善電弧的熱特性和氧化性，減少飛濺。

（3）采用直流反接，使焊絲端部的極點壓力較小。

（4）把焊絲及工件上的油污仔細清理干凈。

（5）檢查送絲輪和送絲軟管，看送出焊絲是否均勻、順暢。

（6）調節回路中的電感量，使焊接穩定。

（7）在噴嘴上涂一層硅油或防堵劑，可有效地防止噴咀堵塞。使用焊接飛濺清除劑，噴涂在工件上，可以阻止飛濺物與母材直接接觸，飛濺物用鋼絲刷輕輕一刷就能清除。

（8）一般采用左向焊法焊接，焊縫成形好，飛濺小，便于觀察熔池，焊接過程穩定。當采用右向焊法焊接時，飛濺大，焊縫成形差，焊接過程不穩定。

3.2 氣孔

在CO2氣體保護焊接過程中，由于熔池表面沒有熔渣蓋覆，CO2氣流又有較強的冷卻作用，因而熔池金屬凝固較快，但其中氣體來不及逸出時，就容易在焊縫中產生氣孔。可能產生的氣孔主要有3種：一氧化碳氣孔、氫氣孔和氮氣孔。

3.2.1 焊接過程中氣孔產生的原因

（1）焊接參數或焊接材料選擇不當。

（2）焊絲和被焊金屬坡口表面上的鐵銹、油污或其他雜質。

（3）噴嘴與工件距離過大，焊接區域未得到充分的保護。

（4）CO2氣體流量過小，或氣體純度不夠。

（5）氣體加熱器不能正常工作。

（6）噴嘴被飛濺物堵塞，引起氣體保護不暢。

3.2.2 減少氣孔的解決辦法

（1）根據焊接的情況，選擇適當的焊接規范，保證氣路的正常通暢。

（2）徹底清除焊絲和被焊金屬表面上的水、銹、油污和其他雜質。

（3）調整好焊槍與焊件的距離和角度，使焊接熔池得到充分的保護。

（4）使用合格的焊接材料及保護氣體。

（5）確保氣體加熱器的完好，保證能正常工作。

（6）經常清理噴嘴內堵塞的飛濺物。

（7）在外界風速≥2 m/s，可加大CO2氣流量或采取擋風措施。

3.3 裂紋

在焊接過程中，焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的裂紋叫熱裂紋。焊接接頭冷卻到較低溫度下產生的裂紋稱為冷裂紋。焊縫裂紋將使結構強度降低，甚至引起整個結構的突然破壞，因此是完全不允許的。

3.3.1 裂紋產生的原因

（1）焊絲和工件表面不清潔，有過量的油、銹和水等。

（2）電流和電壓配合不當，熔深過大。

（3）母材焊縫含碳、硫量過高而含錳量過低。

（4）多層焊第一道焊縫過薄；焊接順序不當，使焊件產生很大的拘束力時容易引起裂紋。

3.3.2 裂紋解決方案

（1）檢查工件和焊絲的化學成分，更換合格材料。

（2）焊前仔細清理焊絲和工件表面鐵銹、油污或其他雜質。

（3）多層焊焊接第一道焊縫時增加焊道厚度。

（4）調整焊接規范，控制熔深。

4 結束語

學生在焊接實訓過程中，容易出現的焊接質量問題多種多樣，相信通過一定時間的學習實踐，經過以上的措施與途徑，通過師生的共同努力，同學們的焊接水平一定能夠得到較快的提高。