半自动二氧化碳气体保护焊工艺与实训一

授课学时

2学时

教学目标

1.了解熔化极气体保护焊的分类、特点、适用范围。

2.了解熔滴过渡类型的焊接条件及CO₂气保护焊的熔滴过渡特点及适用性。

3.掌握焊接材料和焊接设备的使用

教学重点

1.熔化极气保焊基础

2.CO₂气保焊的焊接材料

3.CO₂气保的焊接设备

教学难点

1.电弧焊熔滴过度的理解应用

学情分析

学生已掌握了一些焊接方法，接受起来应比较容易。

教具

电化教学设备、半自动二氧化碳焊接设备及工具

教学方法

讲授法，多媒体课件、演示法

教学过程

时间分配

组织教学

复习旧课

讲授新课

巩固新课

布置作业

2分钟

3分钟

60分钟

23分钟

2分钟

导入

复习上次课的内容，分析处理课后习题。

用焊接方法的分类引入熔化极气体保护焊。

新课

一、熔化极气体保护焊概述

熔化极气体保护焊是以可熔化的金属焊丝作电极，并由气体作保护的电弧焊。其焊接过程 

1.熔化极气体保护焊的分类

（1）按焊丝种类分为：实芯焊丝熔化极气体保护焊和药芯焊丝熔化极气体保护焊两大类。

（2）按使用的保护气体分为：惰性气体保护焊、氧化性混合气体保护焊、二氧化碳气保焊三类。

2.熔化极气体保护焊的特点

（1）与焊条电弧焊比

1）节省工时；熔敷速度；在相同电流下，熔深大；焊缝金属含氢量低；

2）焊接厚板时，焊接变形小；烟雾少等优点。但受环境制约，为了确保焊接区获得良好的气体保护，在室外操作需有防风装置；

3）半自动焊枪比焊条电弧焊钳重、操作灵活性较差；

4）设备较复杂，对使用和维护要求较高。

（2）与埋弧自动焊比

1）明弧焊接，操作人员可以观察到电弧和熔池的状态和行为；

2）可以进行全位置焊接；

3）无需清渣；

4）可实现窄间隙焊接，节省填充金属和提高生产率。

3.适用范围

（1）适焊的材料：被焊金属材料的范围受保护气体性质、焊丝供应和制造成本等因素的影响。

1）MIG焊使用惰性气体，既可以焊接黑色金属又可以焊接有色金属，但从焊丝供应以及

制造成本考虑主要用于铝、铜、钛及其合金，以及不锈钢、耐热钢的焊接。

2）MAG焊和C0₂焊主要用于焊接碳钢、低合金高强度钢。MAG焊常焊接较为重要的金属结构，C0₂焊则***用于普通的金属结构。

（2）焊接位置：熔化极气体保护焊适应性较好，可以进行全位置焊接，其中以平焊位置和横焊位置焊接效率相当高，其他焊接位置的效率也比焊条电弧焊高。

（3）可焊厚度：下限可以焊接0.5mm的薄板，上限原则上开坡口多层焊的厚度无限。

（4）各种气体适用的焊接方法与母材（见教材表7-15）。

二、电弧焊的熔滴过度

1.熔滴过渡类型

（1）熔滴过渡：电弧焊时，焊丝端头形成的液态金属经电弧向熔池转移的过程称熔滴过渡。

（2）熔滴过渡类型：自由过渡、接触过渡和渣壁过渡三种类型。

大颗粒过度   排斥过度  细颗粒过度   射过度   爆破过度

自由过度                    接触过度       渣壁过度

2.熔滴过渡类型的焊接条件

（1）大颗粒过渡是在高电压、小电流的MIG焊时的熔滴过渡状态。

（2）排斥过渡是在高电压、小电流的CO₂焊正接时及大电流CO₂焊时的熔滴过渡状态。

（3）细颗粒过渡是在高电压、大电流的CO₂焊时的熔滴过渡状态。

（4）射流过渡是MIG焊电流超过临界点时的熔滴过渡状态。

（5）爆破过渡是焊丝含有挥发成分的CO₂焊时的熔滴过渡状态。

（6）接触过渡是低电压、小电流的CO₂焊时的熔滴过渡状态。

（7）渣壁过渡是埋弧焊和焊条电弧焊时的熔滴过渡状态。

3.CO₂气保护焊的熔滴过渡特点及适用性：主要有颗粒过渡和短路过渡两种形式

（1）当采用φ≤1.6mm细丝焊接时：应使用小焊接电流和低电弧电压，可形成短路过渡。其特点是熔滴细小，短路频率每秒数次至一百多次，过程稳定，飞溅少，焊缝成形良好，可进行全位置焊接。但熔深浅，多层焊时易产生未熔合，适于焊薄件。

（2）当采用粗丝φ＞1.6mm焊接时：应使用较大焊接电流和较高电弧电压，可形成颗粒过渡。其特点是电弧热量集中，熔滴较大而不规则，过渡频率较低且呈排斥过渡，过程稳定性较差，焊缝成形较差，飞溅也较大，但生产率高。适合于中厚板或大厚板焊接。

（3）当CO₂气保护焊的气体中，加入≤20%O₂或（20%～25%）Ar时：可降低临电流转变点、改善其过渡形态、使电弧稳定、改善焊缝成形、减小飞溅。

三、CO₂气体保护焊的焊接材料

1.二氧化碳气（CO₂）

（1）气体性质：是氧化性气体。易溶于水，当溶于水后略有酸味；它有固态、液态、气态三种状态；液态CO₂是无色液体，其密度随温度的变化而变化，在大气压力下的沸点为-78℃，常压下容易蒸发。

（2）纯度的要求

1）国标要求：合格品二氧化碳含量大于等于≥99.0%，游离水的含量小于等于0.4%。

2）提高纯度的措施

①将气瓶倒置1～2h，待水沉积于瓶口部，打开瓶阀，放出自由状态的水。

②使用前先将瓶内杂气放掉，一般放2～3min即可。

③在气路中串联干燥器。

④当瓶中压力低于1MPa时，不再使用。

（3）储存及使用

1）焊接用二氧化碳气是将其压缩成液态储存于钢瓶内。

2）容量为40L的钢瓶，每瓶可装25kg液体CO₂满瓶压力5～7MPa；若焊接时的流量为20L/min，可连续使用10h左右。

3）二氧化碳气瓶为黑色，上写黄色“液化二氧化碳”字样。

4）25kg液体的CO₂约占钢瓶容积的80%，其余20%的空间充满气化了的CO₂。气瓶压力表上的压力是气化饱和体的压力，该压力与环境温度有关并不反映液体CO₂的储量。

5）瓶内的压力随着外界的温度的升高而增大，气瓶不准靠近热源或置于烈日下暴晒，以防发生事故。

2.CO₂焊常用焊丝的性能和用途（见教材表7-16）。

四、半自动二氧化碳气体保护焊的主要设备

1.半自动二氧化碳焊设备的组成

半自动二氧化碳焊设备由焊接电源、控制系统、送丝机构、焊枪及供气系统组成。

（1）焊接电源：半自动CO₂焊，一般采用动特性良好的直流电源，反极性接法。

1）细丝焊，用平、缓升或缓降特性电源，采用自调节作用来保持弧长的稳定。配等速送丝机构。

2）粗丝焊，用下降外特性电源，采用弧压反馈调节来保持弧长的稳定。配变速送丝机构。

（2）控制系统：主要是控制焊丝的自动送进、提前送气、滞后停气、引弧、电流通断、电流衰减、冷却水流的通断等。

（3）送丝系统：是焊机的重要组成部分，焊接电流的大小就是通过改变送丝速度来实现的。

1）目前应用的送丝方式有推丝式、拉丝式、推拉丝式三种。

2）送丝系统中**部分是送丝机构，通常是由动力部分、传动部分和执行部等组成。于采用的传动方式和执行机构不同，目前有三种送丝机构：平面式送丝机构、三滚轮行星式送丝机构、双滚轮行星式送丝机构。 

平面式送丝机构示意                 三滚轮行星式送丝机构示意

（4）焊枪：作用是向熔池和电弧区输送保护性气体和向焊丝供电，并将焊丝准确地送入熔池。

1）焊枪根据送丝方式:分为推丝式、拉丝式和推拉式三种。

2)根据选用的焊丝直径:分为粗丝和细丝两种。

  ①推丝式焊枪：主要用于给送直径为0.8mm以上的焊丝。推丝式焊枪有**式和鹅颈式两种结构形式。 

鹅颈式                                      **式

推丝式焊枪结构简单，轻巧灵活，是目前应用比较普遍的一种焊枪。但对送丝软管的要求比较高，而且软管不宜过长。只适用于在固定场地焊接小工件和不规则的焊缝。

②拉丝式焊枪：焊枪结构复杂，比较笨重。通常只适用于直径≤0.8mm的细丝焊接。 

③三滚轮式推拉式焊枪：结构简单，重量轻，送丝速度稳定，软管长度可达10m左右，操作非常灵活。 

（5）气路系统：除了一般气体保护焊气路系统中必须有的气瓶、减压器流量计、软管及气阀以外，还需安装预热器、干燥器。

  1）预热器的作用：防止二氧化碳中的水分在钢瓶出气口处或减压阀中结冰而堵塞气路。

2）加热器的作用：防止气体中的水分结冰，防止焊缝中产生气孔。

2.半自动二氧化碳气体保护焊机的操作程序

（1）确认整机连接是否完成。

1）焊丝是否已装好。

2）焊机电源与配电箱是否已连接好。

3）气路是否已连接好；如采用水冷焊枪水路是否已连接好。

4）送丝机是否已连接好。

5）焊枪是否已连接好。

6)工件是否已连接好。

（2）开关操作与工艺参数调节

  1）打开配电箱的开关。

2）把焊机控制面板电源开关置“开”的位置。

3）把焊机控制面板供气开关置“检查”的位置。

4)打开气瓶阀门后，将流量计调节慢慢打开调到所需流量致使数为需要值。

5)把焊机控制面板供气开关置“焊接”的位置。

6）调节焊机控制面板上的焊丝直径刻度、焊接电流、焊接电压等到所需位置。

（3）手动控制送丝：按住手动控制送丝开关，开始送丝直到所需焊丝干伸长度，松开开关停止送丝。

（4）调整收弧转换开关

  1）有收弧位置焊接作业：用于添补焊接结束时的凹陷，并适用于中厚度工件的焊接。

按下焊枪开关ON，产生电弧—→放开焊枪开关OFF，保持电弧—→再按下焊枪开关ON，转为收弧再按下焊枪开关OFF，电弧停止。

2）无收弧位置焊接作业：主要应用于反复进行定位焊、瞬间焊及薄工件的焊接。按下焊枪开关ON，产生电弧—→关闭焊枪开关OFF，电弧停止。

例题讲解

教材图7-19讲解半自动二氧化碳焊设备的连接和使用

小结

1.了解熔化极气保焊基础可以使我们合理的确定焊接工艺方案。

2.掌握每种焊接材料及焊接设备的特点和适用范围，尤其是一些典型通用的牌号和型号。

3.演示半自动二氧化碳焊设备的连接和使用，加强认知能力。

布置作业

教材相关习题