老楊氣保焊培訓
一、二氧化碳氣體保護焊發(fā)展動態(tài)
二氧化碳氣體保護焊是50年代發(fā)展起來的一種新的焊接技術。半個世紀來,它已發(fā)展成為一種重要的熔焊方法。廣泛應用于汽車工業(yè),工程機械制造業(yè),造船業(yè),機車制造業(yè),電梯制造業(yè),鍋爐壓力容器制造業(yè),各種金屬結構和金屬加工機械的生產(chǎn)。
MIG氣體保護焊焊接質(zhì)量好,成本低,操作簡便,取代大部分手工電弧焊和埋弧焊,已成定局。二氧化碳氣體保護焊裝在機器手或機器人上很容易實現(xiàn)數(shù)控焊接,將成為二十一世紀初的主要焊接方法。
目前二氧化碳氣體保護焊,使用的保護氣體,分CO2和CO2+Ar兩種。使用的焊絲主要是錳硅合金焊絲,超低碳合金焊絲及藥芯焊絲。焊絲主要規(guī)格有:0.5
二、二氧化碳氣體保護焊特點
1.焊接成本低——其成本只有埋弧焊和手工電弧焊的40~50%。
2.生產(chǎn)效率高——其生產(chǎn)率是手工電弧焊的1~4倍。
3.操作簡便——明弧,對工件厚度不限,可進行全位置焊接而且可以向下焊接。
4.焊縫抗裂性能高——焊縫低氫且含氮量也較少。
5.焊后變形較小——角變形為千分之五,不平度只有千分之三。
6.焊接飛濺小——當采用超低碳合金焊絲或藥芯焊絲,或在CO2中加入Ar,都可以降低焊接飛濺。
三、二氧化碳氣體保護焊焊接材料
(一)CO2氣體
1.CO2氣體的性質(zhì)
純CO2氣體是無色,略帶有酸味的氣體。密度為本1.97kg/m3,比空氣重。在常溫下把CO2氣體加壓至5~7Mpa時變?yōu)橐后w。常溫下液態(tài)CO2比較輕。在0℃,0.1Mpa時,1kg的液態(tài)CO2可產(chǎn)生509L的CO2氣體。
2.瓶裝CO2氣體
采用40L標準鋼瓶,可灌入25kg液態(tài)的CO2,約占鋼瓶的80%,基余20%的空間充滿了CO2氣體。在0℃時保飽各氣壓為3.63Mpa;20℃時保飽各氣壓為5.72Mpa;30℃時保飽各氣壓為7.48 Mpa,因此,CO2氣瓶要防止烈日暴曬或靠近熱源,以免發(fā)生爆炸。
3.CO2氣體純度對焊接質(zhì)量的影響
CO2氣體純度對焊縫金屬的致密性和塑性有很大影響。CO2氣體中的主要雜質(zhì)是H2O和N2,其中H2O的危害較大,易產(chǎn)生H氣孔,甚至產(chǎn)生冷裂縫。焊接用CO2氣體純度不應低于99.8%(體積法),其含水量小于0.005%(重量法)。
4.混合氣體
一般混合氣體是在Ar氣(無色、無味、密度為1.78kg/m3)中加入20%左右的CO2氣體制成,主要用來焊接重要的低合金鋼強度鋼。
(二)焊絲
1.實心焊絲
為了防止氣孔,減少飛濺和保證焊縫具有一定的力學性能,要求焊絲中含有足夠的合金元素,一般采用限制含碳量(0.1%以下),硅錳聯(lián)合脫氧。焊絲直徑常用的有:φ0.8mm
①
②
③
④
⑤
2.藥芯焊絲
藥芯焊絲用薄鋼帶卷成圓形管,其中填入一家成分的藥粉,以拉制而成的焊絲。采用藥芯焊絲焊接,形成氣渣聯(lián)合保護,焊縫成形好,焊接飛濺小。常用的藥芯焊絲有:YJ502,YJ507,YJ507CuCr,YJ607,YJ707。
四、二氧化碳氣體保護焊的保護效果
(一)二氧化碳氣體保護焊的保護效果
CO2氣體保焊是利用CO2氣體作為保護氣體的一種電弧焊。CO2氣體本身是一種活性氣體,它的保護作用主要是使焊接區(qū)與空氣隔離,防止空氣中的氮氣對熔池金屬的有害作用,因為一旦焊縫金屬被氮化和氧化,設法脫氧是很容易實現(xiàn)的,而要脫氮就很困難。CO2氣保焊在CO2保護下能很好地排除氮氣。在電弧的高溫作用下(5000K以上),CO2氣體全部分解成CO+ O,可使保護氣體增加一倍。同時由于分解吸熱的作用,使電弧因受到冷卻的作用而產(chǎn)生收縮,弧柱面積縮小,所以保護效果非常好。
(二)二氧化碳氣體保護焊的冶金特點
CO2氣保焊時,合金元素的燒損,焊縫中的氣孔和焊接時的飛濺,這三方面是CO2氣保焊的主要問題,而這些問題都與電弧氣氛的氧化性有關。因為只有當電弧溫度在5000K以上時,CO2氣體才能完全分解,但在一般的CO2氣保焊電弧氣氛中,往往只有40~60%左右的CO2氣體完全分解,所以在電弧氣氛中同時存在CO2、CO和O氣氛對熔池金屬有嚴重的氧化作用。
1.合金元素的氧化問題
(1)
CO2氣體和O對金屬的氧化作用,主要有以下幾種形式:
Fe+ CO2=FeO+CO
Si+2CO2=SiO2+2CO
Mn+ CO2=MnO+CO
Fe+O=FeO
Si+2O=SiO2
Mn+O=MnO
這些氧化反應既發(fā)生在熔滴中,也發(fā)生于深池中。氧化反應的程度取決于合金元素的濃度和對氧的親和力的大小,由于鐵的濃度大,固鐵的氧化強烈,Si、Mn、C的濃度雖然較低但與氧的親和力比鐵大,所以大部分數(shù)量被氧化。
以上氧化反應的產(chǎn)物SiO2T MnO結合成為熔點較低的硅酸鹽熔渣,浮于熔池上面,使熔池金屬受到良好的保護。反應生成的CO氣體,從熔池中逸到氣相中,不會引起焊縫氣孔,只是使焊縫中的Si、Mn元素燒損。在CO2氣保焊中,與氧親和力較弱的元素Ni、Cr、Mo其過渡系數(shù)高,燒損少。與氧親和力較大的元素Si和Mn,其過渡系數(shù)較低,因為它們當中有相當數(shù)量用于脫氧。而與氧的親和力大的元素Al、Ti、Nb的過渡系數(shù)更低,燒損比Si、Mn還要多。
反應生成的FeO將繼續(xù)與C作用產(chǎn)生CO氣體,如果此時氣體不能析出熔池,則在焊縫中生成CO氣孔。反應生成的CO氣體在電弧高溫下急劇膨脹,使熔滴爆破而引起金屬飛濺,因此必須采取措施,盡量減少鐵的氧化。
(2)脫氧措施
由上述合金元素的氧化情況可知,Si、Mn元素的氧化結果能生成硅酸鹽熔渣,因此在CO2氣保焊中的脫氧措施主要是在焊絲或藥芯的藥中加Si、Mn作為脫氧劑。有時加入一些Al、Ti,但是Al加入太多會降低金屬的抗熱裂紋能力,而Ti極易氧化,不能單獨作為脫氧劑。利用Si、Mn聯(lián)合脫氧時,對Si、Mn的含量有一家的比例要求。Si過高也會降低抗熱裂紋能力,Mn過高會使焊縫金屬的抗沖擊值下降,一般控制焊絲含Si量為1%左右,含Mn量為1~2%左右。
2.氣孔問題
(1)CO氣孔
CO2氣保焊時,由于熔池受到CO2氣流的冷卻,使熔池金屬凝固較快,若冶金反應生成的CO氣體是發(fā)生在熔池快凝固的時候,則很容易生成CO氣孔,但是只要焊絲選擇合理,產(chǎn)生CO氣孔的可能性很小。
(2)N2氣孔
當氣體保護效果不好時,如氣體流量太小;保護氣不純;噴嘴被堵塞;或室外焊接時遇風;使氣體保護受到破壞,大量空氣侵入熔池,將引起N2氣孔。
(3)H2氣孔
在CO2氣保焊時產(chǎn)生H2氣孔的機率不大,因為CO2氣體本身具有一家的氧化性,可以制止氫的有害作用,所以CO2氣保焊時對鐵銹和水分沒有埋弧焊和氬弧焊那樣敏感,但是如果焊件表面的油污以及水分太多,則在電弧的高溫作用下,將會分解出H2,當其量超不定期CO2氣保焊時氧化性對氫的抑制作用時,將仍然產(chǎn)生H2氣孔。
為了防止H2氣孔的產(chǎn)生,焊絲和焊件表面必須去除油污、水分、鐵銹,CO2氣體要經(jīng)過干燥,以減少氫的來源。
3.CO2氣保焊的飛濺問題
(1)飛濺產(chǎn)生的原因
由于焊絲和工件中都含有碳,CO2氣保焊電弧氣氛氧化性強,熔滴中發(fā)生FeO+ C=Fe+CO↑,熔滴爆炸,產(chǎn)生飛濺。
另一個原因是CO2氣保焊細絲(Φ1.6mm以下)焊時,一般采用短路過渡焊接,當電弧短路期間,電弧空間逐漸冷卻,當電弧再次引燃時,電流較大,電弧熱量突然增大,較冷的氣體瞬間產(chǎn)生體積膨脹而引起較大的沖動功,由此引起較大的飛濺。
另外當焊機的動特性不太好時,短路電流的增長速度太慢,使熔滴過渡頻率降低,短路時間增長,焊絲伸出部分在電阻熱的作用下,會發(fā)紅軟化,形成大顆粒成段斷落,爆斷,使電弧熄滅,造成焊接過程不穩(wěn)。短路電流增長太快時,一發(fā)生短路,熔滴立即爆炸,產(chǎn)生大量的飛濺,
(2)減少飛濺的措施
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
di/dt=(U0-iR)/L
式中:U0——電源的空載電壓
R——焊接回路中的電阻
由此可知電感越大,短路電流的增大速度di/dt越小。當焊接回路中的電感值在0~0.2毫亨范圍內(nèi)變化時,對短路電流上升速度的影響特別顯著。
一般在用細絲CO2氣體保護焊時,由于細焊絲的熔化速度比較快,熔滴過渡的周期短,因此需要較快的電流增長速度,電感應該選小些。相反,粗焊絲的熔化速度較慢,熔滴過渡的周期長,則要求電流增長速度慢些,所以應該選較大的電感值。
⑧
五、二氧化碳氣體保護焊熔滴過渡形式
1.短路過渡
細絲CO2氣體保護焊(Φ小于1.6mm)焊接過程中,因焊絲端部熔滴個非常大,與熔池接觸發(fā)生短路,從而使熔滴過渡到熔池形成焊縫。短路過渡是一個燃弧、短路(息弧)、燃弧的連續(xù)循環(huán)過程,焊接熱源主要由電弧熱和電阻熱兩部分組成。短路過渡的頻率由焊接電流、焊接電壓控制,其特征是小電流、低電壓、焊縫熔深大,焊接過程中飛濺較大。短路過渡主要用于細絲CO2氣體保護焊,薄板、中厚板的全位置焊接。
2.顆粒狀過渡
粗絲CO2氣體保護焊(Φ大于1.6mm)焊接過程中,焊絲端部熔滴個較小,一滴一滴,過渡到熔池不發(fā)生短路現(xiàn)象,電弧連續(xù)燃燒,焊接熱源主要是電弧熱。其特征是大電流、高電壓、焊接速度快。顆粒狀過渡,主要用于粗CO2氣體保護焊,中厚板的水平位置焊接。
3.射流過渡
當粗絲CO2氣體保護焊或采用混合氣體保護細絲焊,焊接電流大到超過臨界電流值,焊接時,焊絲端部呈針狀,在電磁收縮力、電弧吹力等作用下,熔滴呈霧狀噴入熔池,焊接過程中飛濺很小,焊縫熔深大,成形美觀。射流過渡主要用于中厚板,帶襯板或帶襯墊的水平位置焊接。
六、二氧化碳氣體保護焊短路過渡時焊接規(guī)范參數(shù)的選擇
(一)短路過渡時焊接規(guī)范參數(shù)
1.電源極性
應采用直流反接焊接,因為直流反接時熔深大,飛濺小,焊縫成形好,電弧穩(wěn)定,且焊縫金屬含氫量低。
2.氣體流量
氣體流量直接影響焊接質(zhì)量,氣體流量太大或太小時,都會造成成形差,飛濺大,產(chǎn)生氣孔。一般經(jīng)驗公式是,數(shù)量為焊絲直徑的十倍,既Φ1.2mm焊絲選擇12升/分。當采用大電流快速焊接,或室外焊接及仰焊時,應適當提高氣體流量。
3.焊絲伸出長度
焊絲伸出長度與電流有關,電流越大,焊絲伸出長度太長時,焊絲的電阻熱越大,焊絲熔化速度加快,易造成成段焊絲熔斷,飛濺嚴重焊接過程不穩(wěn)定。焊絲伸出長度太短時,容易使飛濺物堵住噴嘴,有時飛濺物熔化到熔池中,造成焊縫成形差。一般經(jīng)驗公式是,伸出長度為焊絲直徑的十倍,既Φ1.2mm焊絲選擇伸出長度為12 mm左右。
4.焊接電流
應根據(jù)母材厚度,接頭形式以及焊絲直徑等,正確選擇焊接電流。短路過渡時,在保證焊透的前提下,盡量選擇小電流,因為當電流太大時,易造成熔池翻滾,不僅飛濺大,成形也非常差。
5.焊接電壓
焊接電壓必須與焊接電流形成良好的配合。焊接電壓過高或過低都會造成飛濺,焊接電壓應伴隨焊接電流增大而提高,伴隨焊接電流減小而降低,較好的焊接電壓一般在1~2伏之間,所以焊接電壓應細心調(diào)試。
6.焊接速度
焊接速度對焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量都有重要影響。當焊接速度增加時,將焊縫熔寬,熔深和堆積高度都相應降低。當焊接速度過快時,會使氣體保護的作用受到破壞,易使焊縫產(chǎn)生氣孔。同時焊縫的冷卻速度也會相應提高,因而降低了焊縫金屬的塑性的韌性,并會使焊縫中間出現(xiàn)一條棱,造成成形不良。當焊接速度過慢時,熔池變大,焊縫變寬,易因過熱造成焊縫金屬組織粗大或燒穿。因此焊接速度應根據(jù)焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量選擇。
7.噴嘴與工件的角度
無論是自動焊還是半自動焊,當噴嘴與工件垂直時,飛濺都很大,電弧不穩(wěn)。其主要原因是運弧時產(chǎn)生空氣阻力,使保護氣流后偏吹。為了避免這種情況的出現(xiàn),可將噴嘴后傾10°~15°,既可保證焊縫成形良好,焊接過程穩(wěn)定。
8.焊法
一般采用左向焊法焊接,焊縫成形好,飛濺小,便于觀察熔池,焊接過程穩(wěn)定。當采用用右向焊法焊接時,飛濺大,焊縫成形差,焊接過程不穩(wěn)定。
(二)短路過渡時較佳焊接規(guī)范的調(diào)整
1.短路過渡時比較規(guī)范的主要特征
①
②
③
④
2.短路過渡時較好焊接規(guī)范的調(diào)整步驟
①
②
③
④
七、二氧化碳氣體保護焊常見的故障和缺陷
氣保焊機有別于其它焊機之處在于它是機、電、氣三位一體的設備,在使用中,對于其所發(fā)生的問題我們應從此三個因素去理解、分析和解決。一般地說:不能焊—電路故障;不好焊—機械故障;焊不好—保護氣氣體不純或氣路問題。這是經(jīng)驗的寫照,而后兩者占了問題總數(shù)的90%。
1. 機械問題(主要表現(xiàn)為送絲不穩(wěn)、堵絲)
1.1入口嘴、中間嘴、出口嘴是否同心在一條直線上。如不在一條直線上則易導致送絲阻力加大,造成送絲不穩(wěn)。
1.4送絲軟管(導絲管)由于長時間使用,在導絲管內(nèi)充滿灰塵和鐵末,也會造成送絲阻力大,所以應經(jīng)常清理。當導絲管用了一段時間,但還比較新時,清潔時可用壓縮空氣吹干凈即可(尼龍管只能用此方法);當導絲管用舊了時,要用煤油、汽油、酒精等有機溶劑泡一泡,然后再清理。更換導絲管時,要依據(jù)焊絲直徑選擇合適軟管,并根據(jù)槍的實際長度截取軟管長度,且一定要清除螺旋鋼絲管口處的毛刺,具體方法見說明書。另外,低速焊時,細絲可用超一檔焊絲直徑的導絲管,但不允許粗絲采用細絲導絲管,如:Φ1.2絲可用Φ1.6絲的導絲管,但Φ1.6的焊絲不可用Φ1.2的導絲管。高速焊時,送絲管應嚴格按焊絲直徑進行匹配。
1.5導電嘴孔眼偏大時,應及時更換,否則會出現(xiàn)因間隙過大導電不良引起焊接過程不穩(wěn)定或輸出電流不夠大。焊接過程中采用防飛濺劑可延長導電嘴壽命,同時在施焊過程中應及時清理焊槍護套內(nèi)的飛濺。鋼焊絲的導電嘴,其孔徑應比焊絲直徑大0.1~0.2mm,長度約20~30mm 。對于鋁焊絲,要適當增加導電嘴的孔徑(比焊絲直徑大0.2~0.3mm)及長度,以減少送絲阻力和保證導電可靠,相同絲徑焊鋁導電嘴的孔徑要比焊鋼導電嘴的孔徑大。
1.6槍的選配,在滿足作業(yè)半徑條件下,主張用標準3m槍。焊槍電纜在使用時不能出現(xiàn)死彎兒(即不能出現(xiàn)小于φ400mm的盤圈或S型彎兒),尤其是焊槍手柄與電纜相鄰處,一定要給以高度重視,要保持送絲順暢。
1.7壓緊力的選擇要適當。一般將壓力調(diào)節(jié)手柄旋緊在刻度2~4即可,不要太緊,以免焊絲變形增加送絲阻力(尤其焊鋁、藥芯焊時),同時也會加快輪槽的磨損。
1.8送絲盤支撐軸,由于該軸為鋁合金,在使用過程中與塑料孔長期磨損,應經(jīng)常清潔其表面并涂上潤滑脂。
1.9焊絲盤旋轉(zhuǎn)方向應為順時針方向而不能逆時針方向。
2.1航空插頭、插座、二次線纜、地線是否連接正確接觸良好。
⑴、航空插頭正確連接方法:
航空插頭插接時,應正確對準插頭與插座的定位插槽(寬、窄相對應),然后右旋鎖緊,此時插座定位鎖緊銷恰好進入插頭定位鎖緊孔,拆卸插頭后一定要小心輕放,避免硬損傷。
⑵、航空插頭虛接時出現(xiàn)的現(xiàn)象:
a、按槍無任何動作響應(電磁閥、馬達工作不響應)
b、
c、電流、電壓不可調(diào)
⑶、二次線纜正確連接方法
二次線纜快速接頭連接方法是對準電源前面板二次輸出插座內(nèi)嵌槽,向前推入并右旋大約90°即可。
⑷、二次線纜、地線虛接時出現(xiàn)的現(xiàn)象
a、接頭處發(fā)熱嚴重,甚至粘連。
b、
c、小電流時焊接,焊接過程不穩(wěn)定。
d、
2.2加長線的處理
A120-400焊機焊接電纜線長度、截面積與較大輸出電流的關系
焊機較大輸出為45V |
30m |
60m |
100m |
35mm2 |
400A/34~40V |
350A/32V~45V |
270A/27V~45V |
50mm2 |
400A/34~39V |
400A/34V~45V |
320A/30V~45V |
A120-500焊機焊接電纜線長度、截面積與輸出電流的關系
焊機輸出為45V |
30m |
60m |
100m |
50 mm2 |
500A/39V~45V |
400A/34V~44V |
350A/31.5V~45V |
95 mm2 |
500A/39V~45V |
500A/39V~45V |
450A/36.5V~45V |
2.3引弧問題(保證焊接回路良好的情況下)
老型號電路板我們都是按1.6絲使用設計的,當用Φ1.0、Φ1.2等其它絲時(尤其當長干伸長時),引弧電流總是偏高,現(xiàn)新型號電路板已克服此問題。
3.
3.1
3.2
檢查氣體流量 V=(12~15)L/min ,大電流焊接時應適當加大氣體流量。
3.3
檢查加熱器工作是否正常。開機后等待2~3min,用手觸摸加熱器應有溫熱的感覺,若不加熱會導致加熱器結霜,甚至堵塞氣流通道或者增加氣孔出現(xiàn)的機率。
3.4
3.5
若破損應更換,否則會影響保護氣分配流向而導致保護不好。
3.6
3.7
八、氣保焊操作常識
影響焊接的因素多種多樣,上一章節(jié)內(nèi)容是我們對A120—400/500內(nèi)在因素的分析和總結,對于其外在因素(主要指使用過程),我們結合實際情況并作了很多工藝試驗,歸納如下,以供參考。
1.
1.1
I<200A時,U=(14+0.05I)±2V
I>200A(尤其是有加長線)時,電壓略配高些
a.
b.
c.
d.
a.
b.
c.
d. 在工件上正式焊接過程中,應注意焊接回路,接觸電阻引起的電壓降,及時調(diào)整(微調(diào))焊接電壓,確保焊接過程穩(wěn)定(針對工件比較大的情況)。
1.2
① 當焊絲端頭始終有滴狀金屬小球存在,且過渡頻率偏低,此情況說明
② 當干伸長偏短時能正常焊接,稍長就出現(xiàn)頂絲問題。說明焊接電壓偏低
③ 要注意面板上旋鈕狀態(tài):
④ 焊絲直徑開關
2.
2.1
① 一般 I=(20~30)δ,若δ>6mm一般應采用多層或多道、多層焊才能
保證良好的成型。
②電流偏小,易出現(xiàn)焊縫鋪展不開,成堆積狀,尤其不開坡口的角焊縫。
③電流太大,易出現(xiàn)焊漏工件的現(xiàn)象。
2.焊接規(guī)范選擇對焊縫成型及焊縫質(zhì)量的影響
① 對于開坡口的焊縫,一般打底層采用100~120A/18.0V左右。這
樣既能保證焊道反面成型,也不至于電流太大將工件焊穿。
② 填充層的焊接電流可根據(jù)焊接位置選擇,范圍在150~250A之間。這
③ 蓋面層一般將焊接電流適當減小,150~160A即可,這樣才能保證表
面成型美觀。
④ 控制焊接行走速度,電流大時,走的快些,電流小的時候,可適當?shù)?/P>
擺動一下。
3.
3.1
預設電流刻度 30~280
3.2
3.3
關系?潭扰c實際電流的關系可以表示為:I實際= ×K
Imax:所用焊絲直徑電源能輸出的較大電流
對于標準配置:線纜 10m/50mm2 ,使用時干伸長15mm左右,預設與實
際關系如下:(預設電流僅作參考,它的優(yōu)點是重復性很好,容易操作
和記憶及尋找規(guī)范)
焊絲直徑(mm) |
比例關系 |
Φ0.8 |
1:1 |
Φ1.0 |
1:1.5 |
Φ1.2 |
1:(1.5~2) |
Φ1.6 |
1:(2~3) |
我們的要求是(可保證焊接過程穩(wěn)定):
焊絲直徑(mm) |
干伸長(mm) |
Φ0.8 |
不大于 |
Φ1.0 |
不大于 |
Φ1.2 |
不大于 |
Φ1.6 |
不大于 |
5. 焊接極性的選擇
通常采用直流反接法(工件接負,焊槍接正),如果接反了也能焊,但飛濺大,焊絲端頭有小球(因為過渡形式發(fā)生了變化)。但對于自保護焊絲,需采用直流正接法,此時接反,除飛濺大、有小球外,焊接過程也不穩(wěn)定。