关于CO2气体保护焊在大型结构件焊接中的应用研究

邓磊 祁亚川 张强

摘  要：CO2气体保护焊具有很多优点，如自动化水平高、适应性强、效率高等等，不仅具有抗锈作用，而且能够全方位的焊接，所以被广泛用在许多领域当中。同时CO2气体保护焊还能体现出一个国家的焊接自动化程度发展情况，所以提升CO2气体保护焊非常重要。

关键词：焊接自动化;CO2气体;焊接设计

一、CO2气体保护焊的应用机理和技术特性

（一）应用机理

CO2气体保护焊的应用机理为：焊件和焊丝是其两个电极，首先借助电弧热量让焊件金属熔化，然后借助CO2气体来保护电弧，并增强焊接的质量。CO2气体保护焊对CO2气体纯度具有一定的要求，要求必须在99.5%之上。

（二）技术特性

CO2气体保护焊的技术特性非常多，主要包括六个，分别为：（1）穿透力强。因为CO2气体保护焊的穿透力很强，就使得焊接件轻易不会发生形变，这样焊接的效率就比传统的焊接技术大1-3倍。（2）成本低。因为CO2气体的成本比较少，所以就使焊接的成本显著变少，与传统焊接成本相比可降低45%。（3）低氢。因为CO2气体保护焊的氢含量极少，就使发生冷裂纹的情况很少，由此焊缝的抗锈性能就变得很好。（4）抗风能力差。因为抗风不佳，所以在野外作业的时候，必须做好防风防护。（5）焊接过程金属容易发生飞溅情况。（6）光辐射较强。

二、CO2气体保护焊的应用范围及优缺点

（一）CO2气体保护焊的应用范围

通常CO2气体保护焊的应用范围包括：碳钢、低合金钢、不锈钢以及耐热钢等范围，能够全方位的焊接，并且对焊缝形状的要求很少，直线、曲线以及点都能焊接。

（二）CO2气体保护焊的优点

首先，CO2气体保护焊可采用整盘的焊丝，而最大程度地保障了对焊缝较长的连续焊接工作。第二，CO2气体保护焊在焊接过程中熔渣产生量较小。第三，焊丝熔敷速度相对相高，溶深大。第四，CO2气体保护焊，变形相对较小，冷裂倾向得到了有效的控制。第五，焊接过程中，CO2气体分解，具有较强的氧化性;对焊接件上的锈蚀等脏物的敏感度相对较小且穿透性强。第六，CO2气体成本相对较低，促使焊接成本大幅降低，仅为传统焊条电弧焊的45%左右。

（三）CO2气体保护焊的缺点

CO2气体保护焊的缺点比较多，主要包括六个方面，分别为：存在气孔、容易产生咬边、焊缝成型不佳、电弧不稳、容易发生金属飞溅以及很可能存在未焊透的情况。造成这些缺点的原因主要如下：对于气孔问题来说，导致该现象的主要原因就是由于焊接过程中有较多的空气进入，使得气体无法有效保护，同时还有很多其他因素影响，如预热器没有发挥作用、喷嘴不通畅、焊接件距离较大、电弧过长、焊丝的Si-Mn含量较少等等，所以要想解决气孔问题，就必须准确找到影响原因，并加以解决。对于咬边问题来说，导致该现象的主要原因包括：电弧过长、电弧的电压较高、焊接速度太快、操作人员摆动不定等等，其中影响最大的因素就是焊接速度太快以及操作人员摆动不定，所以要想有效解决咬边问题，就必须充分增强焊接人员的技术水平，以显著增强焊接的质量。对于焊缝成型不佳的问题来说，导致此现象的主要原因为：技术参数不适当、导电嘴发生松动、送丝轮中心发生偏移以及焊丝矫正机构调节不当等等，这些问题严重造成了焊缝成型不佳，所以要想有效解决焊缝成型不佳的问题，就必须选取适当的参数，并让送丝轮的中心保持准确，一旦出现偏移，就立即调整，这样能很大程度的防止焊缝成型不佳问题出现。对于电弧不稳的问题来说，导致此问题的主要原因包括：电网电压不稳、导电嘴发生松动、参数调整不对、送丝轮中心发生偏移等等，这些问题均会造成电弧不稳情况，要想有效解决此问题，就必须加大对电压以及送丝轮中心的检测力度，一旦发现存在误差，便立即调整。对于金属飞溅问题来说，造成此问题的原因主要包括：参数调整不到位、CO2气体的流量较大、焊件表面粗糙和焊丝过长等等，要想有效解决该问题，就必须对参数展开核对，并让焊枪垂直于焊件，其前后倾角不能大于20度。

三、CO2气体保护焊在数控碾环机床身焊接中的应用

（一）焊接前的准备工作

在焊接前应先把作业部位和周围20mm范围内的杂物都清理干净，然后涂上防飞溅液，以防止焊接发生飞溅情况，并在焊枪的保护嘴上涂抹防堵剂，以避免喷嘴发生堵塞，影响作业效率。另外，还要把气瓶倒置1-2h，以让水分下沉，并隔0.5h就放一下气，一共放2-3次，然后把气瓶正放2h，再放2-3min的气，这样就能去除瓶中液态CO2上的杂气，显著降低CO2气体里的水蒸气，可有效解决气孔问题。对于焊机和焊丝来说，焊机应选用500逆变式的直流焊机;焊丝应选取φ1.2mm的焊丝。

（二）焊接参数

因为CO2气体保护焊的熔深很大，所以当板的厚度在12mm之内时，应选用I形坡口，并采用双面单道焊接方式;当板的厚度在12mm之上时，如果是开坡口的对接接头，并且坡口比较窄，则可采用多层单道焊方式，如果坡口比较宽，则可采用多层多道焊方式。如果是焊脚长为6-8mm的角焊缝，则可采用单层单道焊方式;如果是焊脚长在10-12mm时，则应采用2道焊道;如果焊脚高在12～14mm时，则应采用3道焊道。

（三）焊接时的技术要点

焊接时的技术要点非常多，首先，在焊接的时候，应采取整装整焊的形式进行，也就是把工件整个组点起来，以整体实施焊接。但在焊接之前，还需要先把全部的焊缝都焊接一次，以起到加固的作用，如果是较长的焊缝，还应采用分中分段退焊的方法，先在中间分开，然后让两名焊工分别向两边退焊，这样能让热量良好的分散，以免集中过热，产生变形。通常CO2气体保护焊的工程量非常大，所以应投入多名焊工，并将他们分散，以对称的焊接，同时在焊接的时候，还应依据先主后次、先内后外和先短后长的原则，这样能够显著降低焊接应力，避免变形。其次，在焊接对接坡口焊缝的时候，应依据坡口实际宽度，再选择焊接方式，是采取单道焊还是多道焊，如果坡口較窄时，则应选择多层单道焊的方式，此方式的实施过程为：每层仅焊一道，等到最后一道盖面的时候，焊枪需要横向摆动，并且摆动幅度和速度应一致，以确保均匀，同时还要注意坡口两边的熔化问题，通常焊丝摆至坡口棱边的时候，需要稍微停一下，这样做的目的是为了熔化坡口两边，以使焊缝的宽均匀，让焊缝更加美观;如果坡口较宽时，则应选择多层多道焊的方式，此方式的实施过程为：每层焊多道焊缝，焊枪需要适当的摆动，并保证每道焊缝和前道焊缝的重叠不低于前道焊缝的1/3，这样做的目的是为了降低焊缝未熔合的情况。最后，在焊接角焊缝的时候，应良好控制焊丝角度，让其和水平板的夹角保持在40-50度。

四、总结

通过上述内容可知，CO2气体保护焊在大型结构件焊接中的应用效果非常好，不仅生产效率非常高，而且适用范围非常广泛，同时焊接质量很好，尤其是变形控制方面，基本不会发生变形。由此可见，CO2气体保护焊能够良好用于大型结构件焊接当中，应加大此方法的推广力度。

参考文献

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