關于CO2氣體保護焊在大型結構件焊接中的應用研究

鄧磊 祁亞川 張強

摘 ?要：CO2氣體保護焊具有很多優點，如自動化水平高、適應性強、效率高等等，不僅具有抗銹作用，而且能夠全方位的焊接，所以被廣泛用在許多領域當中。同時CO2氣體保護焊還能體現出一個國家的焊接自動化程度發展情況，所以提升CO2氣體保護焊非常重要。

關鍵詞：焊接自動化;CO2氣體;焊接設計

一、CO2氣體保護焊的應用機理和技術特性

（一）應用機理

CO2氣體保護焊的應用機理為：焊件和焊絲是其兩個電極，首先借助電弧熱量讓焊件金屬熔化，然后借助CO2氣體來保護電弧，并增強焊接的質量。CO2氣體保護焊對CO2氣體純度具有一定的要求，要求必須在99.5%之上。

（二）技術特性

CO2氣體保護焊的技術特性非常多，主要包括六個，分別為：（1）穿透力強。因為CO2氣體保護焊的穿透力很強，就使得焊接件輕易不會發生形變，這樣焊接的效率就比傳統的焊接技術大1-3倍。（2）成本低。因為CO2氣體的成本比較少，所以就使焊接的成本顯著變少，與傳統焊接成本相比可降低45%。（3）低氫。因為CO2氣體保護焊的氫含量極少，就使發生冷裂紋的情況很少，由此焊縫的抗銹性能就變得很好。（4）抗風能力差。因為抗風不佳，所以在野外作業的時候，必須做好防風防護。（5）焊接過程金屬容易發生飛濺情況。（6）光輻射較強。

二、CO2氣體保護焊的應用范圍及優缺點

（一）CO2氣體保護焊的應用范圍

通常CO2氣體保護焊的應用范圍包括：碳鋼、低合金鋼、不銹鋼以及耐熱鋼等范圍，能夠全方位的焊接，并且對焊縫形狀的要求很少，直線、曲線以及點都能焊接。

（二）CO2氣體保護焊的優點

首先，CO2氣體保護焊可采用整盤的焊絲，而最大程度地保障了對焊縫較長的連續焊接工作。第二，CO2氣體保護焊在焊接過程中熔渣產生量較小。第三，焊絲熔敷速度相對相高，溶深大。第四，CO2氣體保護焊，變形相對較小，冷裂傾向得到了有效的控制。第五，焊接過程中，CO2氣體分解，具有較強的氧化性;對焊接件上的銹蝕等臟物的敏感度相對較小且穿透性強。第六，CO2氣體成本相對較低，促使焊接成本大幅降低，僅為傳統焊條電弧焊的45%左右。

（三）CO2氣體保護焊的缺點

CO2氣體保護焊的缺點比較多，主要包括六個方面，分別為：存在氣孔、容易產生咬邊、焊縫成型不佳、電弧不穩、容易發生金屬飛濺以及很可能存在未焊透的情況。造成這些缺點的原因主要如下：對于氣孔問題來說，導致該現象的主要原因就是由于焊接過程中有較多的空氣進入，使得氣體無法有效保護，同時還有很多其他因素影響，如預熱器沒有發揮作用、噴嘴不通暢、焊接件距離較大、電弧過長、焊絲的Si-Mn含量較少等等，所以要想解決氣孔問題，就必須準確找到影響原因，并加以解決。對于咬邊問題來說，導致該現象的主要原因包括：電弧過長、電弧的電壓較高、焊接速度太快、操作人員擺動不定等等，其中影響最大的因素就是焊接速度太快以及操作人員擺動不定，所以要想有效解決咬邊問題，就必須充分增強焊接人員的技術水平，以顯著增強焊接的質量。對于焊縫成型不佳的問題來說，導致此現象的主要原因為：技術參數不適當、導電嘴發生松動、送絲輪中心發生偏移以及焊絲矯正機構調節不當等等，這些問題嚴重造成了焊縫成型不佳，所以要想有效解決焊縫成型不佳的問題，就必須選取適當的參數，并讓送絲輪的中心保持準確，一旦出現偏移，就立即調整，這樣能很大程度的防止焊縫成型不佳問題出現。對于電弧不穩的問題來說，導致此問題的主要原因包括：電網電壓不穩、導電嘴發生松動、參數調整不對、送絲輪中心發生偏移等等，這些問題均會造成電弧不穩情況，要想有效解決此問題，就必須加大對電壓以及送絲輪中心的檢測力度，一旦發現存在誤差，便立即調整。對于金屬飛濺問題來說，造成此問題的原因主要包括：參數調整不到位、CO2氣體的流量較大、焊件表面粗糙和焊絲過長等等，要想有效解決該問題，就必須對參數展開核對，并讓焊槍垂直于焊件，其前后傾角不能大于20度。

三、CO2氣體保護焊在數控碾環機床身焊接中的應用

（一）焊接前的準備工作

在焊接前應先把作業部位和周圍20mm范圍內的雜物都清理干凈，然后涂上防飛濺液，以防止焊接發生飛濺情況，并在焊槍的保護嘴上涂抹防堵劑，以避免噴嘴發生堵塞，影響作業效率。另外，還要把氣瓶倒置1-2h，以讓水分下沉，并隔0.5h就放一下氣，一共放2-3次，然后把氣瓶正放2h，再放2-3min的氣，這樣就能去除瓶中液態CO2上的雜氣，顯著降低CO2氣體里的水蒸氣，可有效解決氣孔問題。對于焊機和焊絲來說，焊機應選用500逆變式的直流焊機;焊絲應選取φ1.2mm的焊絲。

（二）焊接參數

因為CO2氣體保護焊的熔深很大，所以當板的厚度在12mm之內時，應選用I形坡口，并采用雙面單道焊接方式;當板的厚度在12mm之上時，如果是開坡口的對接接頭，并且坡口比較窄，則可采用多層單道焊方式，如果坡口比較寬，則可采用多層多道焊方式。如果是焊腳長為6-8mm的角焊縫，則可采用單層單道焊方式;如果是焊腳長在10-12mm時，則應采用2道焊道;如果焊腳高在12～14mm時，則應采用3道焊道。

（三）焊接時的技術要點

焊接時的技術要點非常多，首先，在焊接的時候，應采取整裝整焊的形式進行，也就是把工件整個組點起來，以整體實施焊接。但在焊接之前，還需要先把全部的焊縫都焊接一次，以起到加固的作用，如果是較長的焊縫，還應采用分中分段退焊的方法，先在中間分開，然后讓兩名焊工分別向兩邊退焊，這樣能讓熱量良好的分散，以免集中過熱，產生變形。通常CO2氣體保護焊的工程量非常大，所以應投入多名焊工，并將他們分散，以對稱的焊接，同時在焊接的時候，還應依據先主后次、先內后外和先短后長的原則，這樣能夠顯著降低焊接應力，避免變形。其次，在焊接對接坡口焊縫的時候，應依據坡口實際寬度，再選擇焊接方式，是采取單道焊還是多道焊，如果坡口較窄時，則應選擇多層單道焊的方式，此方式的實施過程為：每層僅焊一道，等到最后一道蓋面的時候，焊槍需要橫向擺動，并且擺動幅度和速度應一致，以確保均勻，同時還要注意坡口兩邊的熔化問題，通常焊絲擺至坡口棱邊的時候，需要稍微停一下，這樣做的目的是為了熔化坡口兩邊，以使焊縫的寬均勻，讓焊縫更加美觀;如果坡口較寬時，則應選擇多層多道焊的方式，此方式的實施過程為：每層焊多道焊縫，焊槍需要適當的擺動，并保證每道焊縫和前道焊縫的重疊不低于前道焊縫的1/3，這樣做的目的是為了降低焊縫未熔合的情況。最后，在焊接角焊縫的時候，應良好控制焊絲角度，讓其和水平板的夾角保持在40-50度。

四、總結

通過上述內容可知，CO2氣體保護焊在大型結構件焊接中的應用效果非常好，不僅生產效率非常高，而且適用范圍非常廣泛，同時焊接質量很好，尤其是變形控制方面，基本不會發生變形。由此可見，CO2氣體保護焊能夠良好用于大型結構件焊接當中，應加大此方法的推廣力度。

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