推廣CO2氣體保護焊在電梯制造業的應用分析

陳俊才（蒂森電梯有限公司，廣東 中山 528400）

推廣CO2氣體保護焊在電梯制造業的應用分析

陳俊才
（蒂森電梯有限公司，廣東 中山 528400）

摘 要：電梯設備的鋼結構焊接屬于機電類特種設備鋼結構焊接，其對焊接質量的要求極高。CO2氣體保護焊作為一種新型焊接技術，其在電梯制造業中的推廣應用，不僅可以極大地提高焊接質量，同時還能夠提高焊接效率，減少原料消耗，進而提高企業的經濟效益。

關鍵詞：CO2氣體保護焊；電梯焊接；適用性；參數選擇；質量控制

二氧化碳氣體電孤焊是上世紀五十年代發展起來的一種融化焊法。在這種焊接方法出現的早期，由于一些技術性問題，使其沒有被迅速推廣應用，主要是二氧化碳氣體的氧化性以及由于飛濺造成的焊縫不規整等質量問題。但是隨著焊接技術的不斷進步，這一問題已經得到了較好的解決。目前CO2氣體保護焊已經廣泛應用于機車車輛制造、汽車制造、船舶制造及采煤機械制造等領域。由于特種設備的焊接要求較高，因此在上述領域CO2氣體保護焊具有廣闊的發展空間，電梯作為特種設備的重要成員，焊接質量是影響電梯制造整體質量以及電梯安全運行的重要因素，因此在電梯制造業推廣CO2氣體保護焊具有重要價值。

1 CO2氣體保護焊簡介

1.1 概述

CO2氣體保護焊是利用CO2氣體作為保護氣體的一種保護電弧焊，這種焊接方法具有焊接效率高、節能環保的特點。其基本原理是將焊件和焊絲作為焊接電極，以電弧熱量致使焊件金屬熔化進行焊接，CO2的作用在于通過對電弧的保護來提高焊接質量。在CO2氣體保護焊中使用的CO2氣體純度必須要達到99.5%以上。

1.2 CO2氣體保護焊的優點

（1）焊接效率高；

（2）操作方便；

（3）焊接質量高；

（4）焊接成本低；

（5）焊接方式靈活。

2 電梯焊接的基本特點

電梯作為機電類特種設備是機械與電氣緊密結合的大型復雜產品，在電梯制造過程中最主要的焊接結構是轎廂，轎廂主要由轎廂體和轎廂架構成，同時還包括一些附屬構件。其中轎廂架作為轎廂的主要力學承載結構，必須要具有足夠的強度。轎廂架的主要結構有上梁、立柱、底梁以及拉鏈。其中底梁一般用于安裝轎廂的廂底，是轎廂載荷的主要承受體，目前轎廂架在焊接過程中常用框式焊接結構，也就是采用H型鋼或T型鋼焊成框架，在中間設置有橫梁與立柱連接，起到加強作用，在焊接時主要采用焊條電弧焊或CO2氣體保護焊。目前轎廂體主要是由中厚板材組裝焊接而成。

自動扶梯焊接主要是其金屬結構的焊接，金屬結構的主要作用是安裝并支撐電梯自動扶梯的組成部件、承受電梯運行中的各種載荷以及連接作用，金屬結構的剛性及載荷承受能力會對扶梯的性能產生直接的影響。對于提升高度較高的扶梯，一般會采用多段結合結構的金屬骨架。對于提升高度較小的金屬骨架，在條件允許的情況下，可以在車間進行拼裝和焊接。自動扶梯的金屬骨架都采用焊接方法進行拼裝，其焊接方法一般采用焊條電弧焊、CO2氣體保護焊或埋弧焊，焊接變形和焊接質量至關重要，國內有些公司采用振動時效方法消除焊接后的殘余應力，效果很好。

3 CO2氣體保護焊在電梯制造中的適用性

3.1 用二氧化碳保護焊提高焊接效率

焊接速度是焊接工作追求的重要指標，工作效率是現代制造業的生命線，電梯制造也不例外。CO2氣體保護焊的焊接速度快是其主要優勢之一，首先，CO2氣體保護焊一般采用小截面坡口形式，使焊縫熔敷金屬量比傳統焊接方式明顯減少，這也就意味著焊接速度的提升。其次，由于CO2氣體的保護，這種焊接屬于無渣焊接，可以省去清渣打磨、清坡口和換焊條等一系列工序，焊接工作可以連續進行，這無形中就提高了焊接速度。最后二氧化碳保護焊的輔助時間為普通焊條焊接的50%。因此，使用CO2氣體保護焊可以極大提升電梯制造過程中的焊接速度、縮短工期，進而提高企業的經濟效益。

3.2 提高焊接質量

質量是企業生命力的核心和源泉，電梯屬于機械電力結合的特種設備，尤其是住宅電梯，事關群眾的生命安全，因此對焊接的質量要求特別高。電梯轎廂使用的板材屬于中薄板材，最薄的僅為3mm，因此使用CO2氣體保護焊，可以很好地控制板材焊接過程中的變形，提高焊接質量。其次，CO2氣體保護焊屬于一種低氫焊法，因此采用這種焊接方法可以減少焊縫中的氫含量，提高焊縫的抗裂性。

3.3 成本低且安全

經濟性是企業生產的另一項重要原則，在電梯制造過程中采用CO2氣體保護焊，焊接的成本低較低，其中CO2氣體是工廠的副產品，因此原料來源廣、成本低，在相同的焊接條件下CO2氣體保護焊的成本只有傳統焊接方式的一半左右。同時這種焊接方法采用的小截面破口，可以使焊縫截面積可減少35～40倍左右。

4 焊接過程中的工藝參數選擇

4.1 焊接電流

焊接電流也稱為一次電流，是CO2氣體保護焊中的重要參數。由于焊接電流決定著熔滴過渡形式，因此不僅對飛濺程度，同時對電弧的穩定性也有較大影響。此外焊接電流對熔深也有決定性的影響，但是電流增大時，熔深和熔寬增加但是也容易產生飛濺現象，反之，有利于控制飛濺，但是容易造成未焊透，降低焊接質量，因此需要根據實際情況尤其是焊絲的直徑選擇合適的電流強度，具體選擇范圍見表1。

4.2 電弧電壓

電弧電壓也稱為一次給定電壓，其是決定電弧長度和溶滴過渡方式的重要因素。一般來說電壓過高容易造成焊接不穩定，而過低則容易出現頂絲現象，因此電弧電壓也是CO2氣體保護焊中的重要參數，應該根據實際情況進行選擇，電弧電壓和焊接電流的匹配范圍可以參考表2。

表1 不同焊絲直徑的焊接電流選擇范圍

表2 電弧電壓匹配范圍

表3 焊接回路電感量參數選擇

表4 焊絲直徑的選擇

4.3 電弧力

電弧力與電流的輸出電感有密切關系，電弧力太大則在焊接過程中容易造成飛濺，反之則容易出現頂絲現象。因此在實際焊接過程中應該根據焊絲的直徑、焊接電流以及電弧電壓來合理選擇電感，提高焊接質量。具體的參數可以根據表3選擇。

4.4 焊絲直徑

焊絲直徑的選擇主要根據焊件的厚度以及焊縫的不同位置特征來確定，此外生產率也是確定焊絲直徑的重要影響因素。一般中、薄板焊接時主要采用直徑在1.6mm以下的細絲。具體的選擇標準見表4。

5 焊接質量控制

（1）首先要保正焊工能夠持證上崗，并且在具體工作中保證其在證書認可的范圍內工作。

（2）焊接工藝對焊接質量的影響很大，在焊接開始前必須要進行焊接工藝評定，然后根據相關報告確定具體工藝。

（3）根據電梯焊接的具體特點，應該先焊接收縮率較大的節點，按照先單獨、后整體的焊接順序進行焊接，以利于應力散失，減少焊接變形量，提高焊接質量。

（4）為了美觀和減少應力集中，要盡量將焊縫余高控制在0.3mm～1.5mm以內。

結語

CO2氣體保護焊是一種高效的焊接方法，其在國民經濟建設領域得到了日益廣泛的應用，并充分顯示出其相對與焊條焊接的優異性能。電梯制造業中對焊接質量的要求極高，因此該焊接技術具有重要的推廣價值。

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