CO₂半自動氣體保護焊的工藝探討

韓文興

[摘要]CO₂半自動氣體保護焊技術優質、高效、節能、用電量低、低排放、環境友好，是我國重點推廣的應用技術，CO₂半自動氣體保護焊對于操作熟練的焊工來講不成問題，但對于初學者要想快速地掌握焊接操作要領，焊出高質量的焊縫，也需要下一番功夫。在CO₂半自動氣體保護焊的培訓教學工作中，通過實踐的驗證，總結出一些學習CO₂半自動氣體保護焊的一些關鍵事項：一、焊接設備的構成及特性；二、焊接工藝特點；三、焊接工藝參數的使用；四、CO₂半自動氣體保護焊的操作要領等。希望本文能對所有初學的焊工，能在操作技能的快速掌握和操作技巧方面起到一定的指導意義。

[關鍵詞]CO₂半自動氣體保護焊；焊接工藝；焊接技術要領

前言

CO₂氣體保護焊是一種主要以CO₂氣體作為保護氣體的焊接技術，簡稱CO₂焊。CO₂焊是熔化極氣體保護焊，早在20世紀50年代初期，首先由前蘇聯和日本等國家的學者研究成功，半個世紀以來，已經發展成為一種重要的電弧熔焊技術，據不完全統計，美國、日本、韓國、俄羅斯等國家CO₂氣體保護焊在焊接工作量中占的比重很大，國內近些年CO₂氣體保護焊的應用也得到了快速的推廣應用。

按CO₂氣體保護焊的完成過程可分為CO₂氣體保護焊自動焊和CO₂半自動氣體保護焊。CO₂半自動氣體保護焊可實現自動送絲，一個熟練的焊工對掌握CO₂半自動氣體保護焊操作基本不成問題，但要想快速地掌握操作要領，焊出高質量的焊縫來，也不是很容易的事。在從事CO₂半自動氣體保護焊的培訓教學工作中，通過實踐的驗證，總結出一些學習CO₂半自動氣體保護焊的關鍵事項，對初學者快速掌握CO₂半自動氣體保護焊可能有所幫助，謹供大家參考。

1焊接設備的構成及特性

（1）CO₂半自動氣體保護焊設備由四部分組成：

1）供氣系統由氣瓶、減壓流量調節器及管道組成，有時為了除水，氣路中還需串聯高壓和低壓干燥器。會對供氣系統正確使用就可以。

2）焊接電源要熟悉控制面板上各調節鈕的作用和用法。

3）送絲機構由機架、送絲電動機、焊絲矯直輪、壓緊輪和送絲輪等，對送絲機構的了解主要是讓送絲機構能勻速輸送焊絲。這里特別強調更換焊絲時要注意壓緊輪的調節。

4）焊槍主要由導電嘴、噴嘴、分流環、絕緣套、槍體和軟管電纜等組成。構造如圖1所示。

初學者要注意導電嘴和焊絲之間的間隙，如果導電嘴和焊絲之間的間隙過大，導電效果就會變差，電弧不穩定。另外需要注意噴嘴的內徑和外徑，因為目前國內尚無統一的標準，都是廠家按現行的焊槍噴嘴實物樣品組織生產供應的，很多噴嘴外徑相同但內徑不同，長度也不一樣，如果匹配不好就會影響保護效果，也影響焊縫的成形和質量。

（2）常用的CO₂半自動氣體保護焊電源有一元化調節電源和多元化調節電源。

1）一元化調節電源只需用一個旋鈕調節電流，控制系統自動使電弧電壓保持在最佳狀態，如果焊工對所焊的焊道成形不滿意，可適當調整焊接電流，以保持最佳匹配。

2）多元化調節電源的焊接電流和電孤電壓分別用兩個旋鈕調節，這種控制方式調節工藝參數很麻煩，但因為這類焊接電源生產的早，價格也便宜，一般生產企業用得比較多。對于初學CO₂半自動氣體保護焊者，在焊接電流和電弧電壓兩工藝參數調節匹配上遇到挫折，換個角度說，如果焊接電流和電弧電壓不匹配，焊縫成形很差或根本焊縫不成形。

2CO₂氣體保護焊接工藝特點

（1）CO₂氣體保護焊是主要以CO₂氣體來保護焊接過程的，CO₂氣是一種活性氣體，在高溫電弧下會發生一系列的冶金變化，它對焊縫的質量影響很大，了解掌握這方面的知識，對防止焊接缺陷，提高焊接質量是有很大幫助的。

（2）當CO₂氣直接噴射到焊道上，CO₂氣體在高溫電弧下發生一系列的分解，這一過程是個吸熱過程，對熔池起到冷卻的作用，即保護熔池又起到冷卻作用，CO₂氣體的這個特點直接決定了焊接的特點：電流密度大，焊絲熔化速度快，熔池大但存在時間短，焊接時可以橫向小幅度快速擺動，焊道成形優美等。

3CO₂半自動氣體保護焊接工藝參數的使用

（1）焊接電流（I）

1）焊接電流決定著焊絲和母材的熔化量。焊接電流越大，焊絲和母材的熔化量也越大，熔深越大，余高增高。通常情況下，增大焊接電流的同時，必須提高電弧電壓，否則，焊縫的熔深劇增，熔寬略增，形成窄而深的焊縫，即焊縫的成形系數變小，易產生氣孔和熱裂紋。

2）焊接電流的選擇依據是：母材的厚度、焊絲直徑、焊縫的空間位置、焊接接頭及坡口形式，其中焊絲直徑和焊縫空間位置是選擇焊接電流的主要因素，焊接電流與焊絲直徑的關系如表l所示。

（2）電弧電壓U

1）電弧電壓是CO₂氣體保護焊十分重視的一個工藝參數，它直接影響了電弧的穩定性、熔滴的大小、過渡形式、焊接飛濺和焊縫成形等。電弧電壓過高，熔滴顆粒度增大，飛濺變大。電弧電壓過低，弧長縮短，甚至導致焊絲與熔池固體短路，焊絲成段爆斷，電弧極不穩定。

2）電弧電壓對焊縫成形的影響很大，電弧電壓升高，熔寬增大，余高減小，焊趾平滑。反之，熔深增大焊縫變窄變高。

3）電弧電壓值的選擇應該根據焊接電流而定，以短路過渡形式的CO₂半自動氣體保護焊，為獲得良好的焊接過程，電弧電壓必須與焊接電流相匹配，其關系式為：

I<250A時，U=（0.04I+16）±1.5

I>250A時，U=（0.04I+20）±1.5

通過以上計算公式可以看出，電弧電壓的計算值與實際最佳焊接電壓值之間上下相差3V，很多焊機沒有微調電壓裝置，可以通過試焊上下微調焊接電流，直到獲得匹配的焊接電流與電弧電壓。

4）電弧電壓和焊接電流不匹配的直觀表現為：當電弧電壓過低時，焊絲短路現象嚴重（表現為焊絲插進熔池后立即融化），或當焊絲伸長偏短時能正常焊接，稍長就出現頂絲現象；當電弧電壓過高時，焊絲剛伸出導電嘴就融化，焊絲端頭始終有滴狀金屬小球存在，過渡頻率偏低。

（3）焊接速度（v）

焊接速度對焊縫成形的影響較大，在焊絲直徑、焊接電流和電弧電壓不變的條件下，隨著焊接速度的增加，焊縫的熔深、焊寬和余高均減?。ǜ鶕€能量公式：q=IU/v可知隨焊接速度的增加熔深而減小，同時焊接電流不變焊絲的熔化量也不變，焊接速度的增加就會焊寬和余高均減?。?。焊接速度過慢，焊道變寬，余高增大，液態金屬堆積太多還會出現假焊現象，合適的焊接速度為30～60mm/min，但焊接速度應視板厚、坡口形式、空間位置和焊縫尺寸等因素由焊工自己掌握。

（4）焊絲伸出長度（1伸）

焊絲伸出長度是指從導電嘴到焊絲末端的這段焊絲的長度，它是影響焊接過程穩定性的因素之一。焊絲伸長過大，電弧不穩，飛濺大，焊縫成形惡化，噴嘴離工件遠，氣體保護效果差，導致氣孔的產生。焊絲伸長過小，操作視野差，噴嘴易被飛濺堵住，還可能燒壞噴嘴和導電嘴。合適的焊絲伸出長度（L）≈（10～12）d（d為焊絲直徑）。如果焊絲的電阻率高，預熱作用強，適當減小焊絲伸出長度；如果焊接電流大（或送絲速度增快），焊絲的預熱時間短，適當增加焊絲伸出長度。

（5）焊槍的傾角（θ）

1）焊槍的傾角就是焊槍向焊接方向的傾角或向焊接相反方向的傾角。如果是右手握焊槍，焊槍向焊接方向有一個傾角，稱右焊法（或后傾法），熔深增大熔寬減小。焊槍向焊接相反方向形成一個傾角，稱左焊法（或前傾法），熔深減小熔寬增大。

2）平焊和橫焊時，要根據具體焊接材料的材質、厚度和具體的工藝要求來選擇用右焊法（或后傾法）還是左焊法（或前傾法），但是不管是哪種焊法都要注意傾角不要太大，一般在10°～20°之間。

3）立焊時，焊槍的傾角最好與焊接方向成90°，當傾角與焊接方向過大時，熔池在焊接前方形成，熔滴有下淌的可能，焊縫金屬易下垂，形成凸形焊縫，易產生咬邊。立焊時焊槍角度如圖2所示。

（6）氣體的流量（Q）

當焊接電流I≤200A時，CO₂氣的流量在10～15L/min之間選擇；當焊接電流I≥200A時，CO₂氣的流量在15～20L/min之間選擇。在室外焊接作業時氣體流量應加大一些，但要注意加大氣體的量，過量的氣體有可能卷入電弧區，產生氣孔，對熔池起到冷卻加速，影響焊接的穩定性。

4CO₂半自動氣體保護焊接的操作要領

（1）CO₂半自動氣體保護焊引孤的基本方法是焊絲伸出噴嘴外約20mm，使焊絲末端距離焊件3～5mm，保持不動，按開關通電、送絲、送氣，使焊絲頂焊件爆斷引燃電弧，注意電弧引燃時焊絲頂焊件的發作用力會使焊槍反彈。

（2）CO₂半自動氣體保護焊起弧的基本方法有原點起弧法、焊絲劃動起弧法和折回起弧法等，根據個人習慣使用。

（3）CO₂半自動氣體保護焊接時注意焊槍的擺動不要太大，不要超過噴嘴內徑的1.5倍，否則氣體保護效果不好，會產生氣孔。其次要在焊接過程中保持噴嘴到焊件的距離一致，克制送絲動作，否則會影響焊接質量。

5結論

通過在CO₂半自動氣體保護焊的教學中驗證，在焊接時掌握并注意以上事項，對老焊工能有一個提高的過程，對于初學者，在焊接技能的快速掌握、減少焊接缺陷、保證焊接質量、減少焊材的消耗等達到事半功倍的效果，這就是本文對生產實際的指導意義。