CO2保护焊工艺作业指导书

机械制造作业指导书

HZ/WI7.5-22-2004

二氧化碳气体保护焊作业指导书

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2004年4 月12 日发布2004年4 月12 日实施

1，目的和范围

本指导书规定了结构钢的二氧化碳气体保护半自动焊，混合气体保护半自动焊和药芯焊丝半自动电弧焊的工艺及操作应遵守的规则。

本指导书适用于一般机械及钢结构产品的二氧化碳气体保护半自动焊，混合气体保护半自动焊和药芯焊丝半自动电弧焊。

2，引用相关文件

GB/3375-94焊接术语

GB985-88气焊，手工电弧焊及气体保护焊，焊缝坡口的基本形式与尺寸。 WI0903-02钢结构手工电弧焊。

3，技术要求

3．1焊工

焊工须经二氧化碳气体保护焊理论学习和实践培训，经考核并取得相应的合格证书，方可从事有关焊接工作。

3．2焊接材料

3．2．1焊丝

3．2．1．1焊丝应符合《二氧化碳气体保护焊用钢焊丝》的规定，并有制造厂的质量证明书或合格证。

3．2．1．3应根据母材的化学成分和对焊接接头的机械性能的要求，合理选用焊丝。

3．2．1．3为提高熔敷速度，减少飞溅率，提高抗风能力；可选用药芯焊丝。3．2．1．4常用焊丝牌号为H08MnSi，H08Mn2Si，H08Mn2SiA。其中H08MnSi

用于400MPa级结构钢件，H08Mn2Si及H08Mn2SiA用于500Mpa级结构件。H08Mn2SiA含S，P量比H08Mn2Si控制严，可用于要求更高的构件。

常用焊丝的化学成份见表1，熔敷金属力学性能见表2。

3．2．1．6焊丝按表面状态分为镀铜和未镀铜。常用镀铜焊丝，代号为DT。焊丝按交货状态分为捆（盘）状和缠轴，常用缠轴，代号为CZ。3．2．1．7镀铜焊丝的最大含铜量不得超过0.5%。焊丝表面应光洁无油污，无锈蚀以及无肉眼所能见到的镀层脱落。

3．2．1．8缠轴焊丝重量一般每轴为15~20kg。

3．2．1．9焊丝质量保证期，从出厂日标起，一般为半年。

3．2．1．10气保护药芯焊丝分类情况见表3，表4。按保护气体分，二氧化碳保护和自保护。常用二氧化碳保护。常用药芯焊丝类型为EF11-43；EF11-50；EF13-43；EF13-50。

3．2．2保护气体

3．2．2．1二氧化碳气体纯度应不低于95.5%（体积法），其含水量不超过0.005%（重量法）。

3．2．2．2混合气体的配比应符合规定的要求，质量稳定。常用的混合气体有：Ar+20~25%CO2；Ar+50%CO2等。

3．2．2．3当瓶内气体压力低于9.8?105Pa（10kgf/cm2）时，应停止使用。3．2．2．4当气瓶内含水量较多时，可放水处理。将气瓶倒置1~2小时，每隔30分钟放水一次，共放2~3次；使用前放气1~2分钟。

3．3焊接设备的使用

3．3．1选择电源结构型式

二氧化碳气体保护焊使用的均为直流电源。

3．3．1．1抽头式

抽头式整流电源，动特性好，体积小，重量轻，结构简单，制造方便。其缺点是不能进行网络电压补偿和远距离控制。

3．3．1．2磁放大器式

可以在较宽范围内实现电压无级调节，易于实现网络电压的自动补偿，并能实现遥控。但其制造成本较高。

3．3．1．3可控硅式

体积小，重量轻，动特性好，焊接电压可无级调节，对网络电压可进行自动补偿。

3．3．2选择送丝机构结构型式

3．3．2．1拉丝式

其优点是焊工操作范围不受限制，送丝稳定性可靠，机动性好。

其缺点是焊枪笨重，体积大，焊丝盘的焊丝容量少，焊工长时间操作易疲劳。

拉丝式送丝机构只适用于输送直经小于1.2毫米的焊丝。

3．3．2．2推丝式

其特点是整个机构便于制作，焊枪简单轻巧，可采用较大的焊丝盘，容纳较多的焊丝，是应用最广的结构形式。

由于焊丝钢性所限，所以仅适用于直经大于0.8mm的焊丝。其送丝软管长度较短（一般为3米）。

根据送丝辊轮的结构，可分单主动式，双主动式和二联式。常用双主动式。当采用药芯焊丝时，最好选用二联式送丝辊轮。以保证药芯焊丝的稳定送进。

3．3．2．3推拉丝式

该机构实际是拉丝式和推丝式二种形式的组合。由于焊丝受到推拉二个力的作用，因此送丝软管可增长至20~30米。但由于其结构复杂，制作技术要求高，所以较少应用。

3．3．2．4长距离送丝机构

有三辊轮长距离送丝机构。三钢球长距离送丝机构等。其送丝软管可达

31~35米。

3．3．3选择焊机的设备容量及电流调节范围

选择焊机的设备容量，主要是考虑焊机的额定焊接电流，焊机常用额定焊接电流有160安，250安，400安，630安，315安，500安等。

焊机的电流调节范围。主要是选择焊机的额定焊接电流。

3．3．4选择焊枪

焊枪种类有空冷和水冷二种方式。细丝小电流采用空冷焊枪。粗丝大电流采用水冷式焊枪。

焊枪外形有鹅颈式和手枪式二种。鹅颈式焊枪常用于平焊，水平填角焊等。手枪式焊枪用于粗丝，立焊和横焊等。

3．4焊接工艺

3．4．1焊前准备

3．4．1．1焊缝坡口的基本形式与尺寸，可按GB985选用。由于二氧化碳焊熔深度较大，因此板厚在8mm以下的平对接焊缝可不开坡口。焊件钝边可增加到5mm，坡口角度可减至50?。

3．4．1．2焊丝，坡口及坡口周围10~20mm范围内必须保持清洁，不得有影响焊接质量的铁锈，油污，水和涂料等异物。

3．4．1．3焊接区域的风速应限制在1米/秒以下，否则应采用档风装置。3．4．2焊接参数

3．4．2．1焊丝直径

焊丝直径的选择，主要是以焊件厚度，焊接位置和生产率的要求为依据。

在电流相同时，熔深将随焊丝直径的减少而增加；焊丝越细，则焊丝熔化速度越高。

焊丝直径的选择。可参考表5

0.8mm；对中厚板焊接选用焊丝直径1.2mm。

3．4．2．2焊件极性

一般常用反接，即焊件接电源负极，焊丝接电源正极。在堆焊，铸铁补焊及粗丝大电流时，也可用正接。

3．4．2．3焊丝伸出长度

a），焊丝伸出长度与焊丝直径，焊接电流及焊接电压有关。

b)，焊丝伸出长度增加，将降低焊接电流，减少熔深，增加焊缝宽度。

c)，焊丝伸出长度过长时，容易形成未焊透，未熔合，增加飞溅，削弱保护，形成气孔；焊丝伸出长度过短时，会妨碍对熔池的观察，喷嘴易被飞溅堵塞，影响保护形成气孔。

d)，一般认为焊丝伸出长度为焊丝的10~15倍。细丝时（焊丝直径≤1.2mm），焊丝伸出长度以8~15mm为宜，粗丝时，在15~25mm之间。

为减少飞溅，尽量使焊丝伸出长度少些，但随焊接电流的增大，其伸出长度应适当增加。

3．4．2．4焊接电流

a），在保证母材焊透又不致烧穿的原则下，应根据母材厚度，接头形式焊接位置及焊丝直径正确选用焊接电流。

b)，焊接电流是确定熔深的主要因素。随着电流的增加，熔深和熔敷速度都要增加，熔宽也略有增加。

c)，送丝速度越快，焊接电流越大，基本上是正比关系。

d)，焊接电流过大时，会造成熔池过大，焊缝成形恶化。

e),各种直径的焊丝常用的焊接电流范围见表6

选用较少的焊接电流。见表7

3．4．2．5

a），为获得良好的工艺性能，应选择最佳的电弧电压，该值是一个很窄的电压区间，一般仅为1~2伏左右。最佳的电弧电压与电流的大小，焊接位置等因素有关。可参见表8

b),

性能有所降低。

c),电弧电压过高，会产生焊缝气孔和增加飞溅。电弧电压过低，焊丝将插入熔池，电弧不稳，影响焊缝形成。

3．4．2．6焊接速度

a），焊接速度过高，会破坏气体保护效果，焊缝成形不良，焊缝冷却过快，导致降低焊缝塑性，韧性。焊接速度过低易使焊缝烧穿，形成粗大焊缝组织。

b),半自动焊接时，焊接速度一般不超过30米/时。

3．4．2．7气体流量

a)，气体流量直接影响气体保护效果。气体流量过小时，焊缝易产生气孔等缺陷。气体流量过大时，不仅浪费气体，而且焊缝由于氧化性增强而形成氧化皮，降低焊缝质量。

b),气体流量应根据焊接电流，焊接速度，焊丝伸出长度，喷嘴直径，焊接位置等因素考虑。当焊接电流越大，焊接速度越快，焊丝伸出长度较长，喷嘴直径增大，室外焊接及仰焊位置时，应采用较大的气体流量。

c)，当焊丝直径小于或等于1.2mm时，气体流量一般为6~15升/分；焊丝直径大于1.2mm时，气体流量应取15~25升/分。

3．4．3药芯焊丝半自动电弧焊

其优点是提高熔敷速度，减少飞溅率，提高抗风能力。焊接速度大于30米/时，焊接电流和电压值可在较大范围内调节。

使用时，由于药芯焊丝钢性较差，送丝辊轮表面最好加工成U型槽，同时采用二联式送丝辊轮（双轮双主动送丝方式）。

3．5操作技术

二氧化碳气体保护焊的操作技术与手工电弧焊相似，且比手工电弧焊容易掌握。3．5．1平焊

按焊枪运动方向分右焊法和左焊法二种。右焊法时熔池保护良好，热量利用充分，焊缝外形较饱满；但右焊法时不易观察焊接方向，易偏焊。

左焊法时，电弧对母材有预热作用，熔宽增加，焊缝形成较平，改善焊缝形成，且能看清焊接方向，不易焊偏。因而，一般常用左焊法焊接。焊枪倾角约为10?~15?

水平角焊缝的焊接时，焊枪与垂直板间夹角为45?。焊脚在5毫米以下时，可按图中A的方式，将焊丝指向尖角处；若焊脚在5毫米以上时，可按图中B的方式，将焊丝水平移开尖角处1~2毫米，这样能获得等焊脚的焊缝，且

～2毫米

3．5．2立焊

对细丝薄板立焊，常用立向下焊接。焊枪向下倾斜5?~10?（喷嘴向上），气体流量比平焊要略大。此时焊缝熔深浅，成形美观。

对粗丝厚板立焊，可用立向上焊接。焊枪作适当的横向摆动，亦可获得良好的成形。

3．5．3横焊

焊接规范可与立焊相同。焊枪可作小幅度前后摆动，以防熔池温度过高，铁水下流。焊枪与焊缝水平线间夹角为5?~15?。

?~15?

3．5．4仰焊

仰焊时电流适当减少，气体流量适当增大。通常采用右焊法。焊枪可作前后左右摆动。焊枪倾角5?~15?。

3．5．5水平旋转管的焊接

关键是焊枪位置直接影响焊缝成形。

在焊厚壁管时，焊枪应在管子上部，并与管子旋转方向相反位移一段距离L。L的大小对焊缝成形有明显的影响。

焊接薄壁管时，焊枪应放在时钟3点的位置。

3．5．6引弧

如果焊丝与焊件接触太紧或接触不良都会引起焊丝成段爆炸。因此，一般在引弧前焊丝端头与焊件保持2~3毫米的距离，并要注意剪掉丝端头的球状焊丝。

3．5．7收弧

收弧时须填满弧坑，焊枪在收弧处稍停片刻，继续送气保护；不应立即抬起焊枪，否则弧坑容易形成气孔。

3．6混合气体的影响

3．6．1对飞溅的影响

CO2+Ar混合气体中，随着Ar气比例的增加，飞溅率减少。

3．6．2对焊缝成形的影响

CO2+Ar混合气体中，随着CO2含量的增加，熔深也相应增加。

50%Ar+50%CO2的混合气体可以得到较大的熔深和较小的飞溅，常用于短路过渡的焊接。

80%Ar+20%CO2的混合比时，具有最宽的焊接规范和最好的焊缝成形。3．6．3对焊缝机械性能的影响

CO2+Ar混合气体中，随着CO2气体含量的增加，其氧化性能增强，使焊缝强度和冲击韧性都降低。

3．7焊接检验

3．7．1焊后须对焊缝进行焊接质量检验。焊缝表面缺陷可采用外观检查，渗透探伤，磁粉探伤等方法进行。焊缝内部缺陷可采用超声波探伤，射线探伤等无损探伤方法进行。

3．7．2焊缝质量的检验项目，检验要求及合格等级，由产品技术要求确定。3．7．3对不合格的焊接接头，允许返修。在返修焊前须将焊接缺陷彻底清除。为保证产品质量，应按产品要求，限制返修次数。

3．7．4常见焊接缺陷的产生原因

3．7．4．1气孔

A），工件有油，锈及水份。

B）气体保护不良：气体流量低，喷咀堵塞，较大的风，阀门冻结等。C）,气体纯度不够，或含水量过多。

3．7．4．2裂纹

A），电流与电压配合不当，熔深过大。

B），母材含碳量过高。

C），多层焊第一道焊缝过小。

D），焊接顺序不当，工件内应力较大。

E），工件有油，锈，水份。

F），气体含水量过多。

3．7．4．3夹渣

A），小电流，低焊速。

B），多层焊时前道焊缝熔渣去除不净。

C），坡口内左焊法时熔渣向前流。

D），焊枪摆动不恰当。

3．7．4．4飞溅

A），电流与电压配合不当。

B），工件清理不良。

C），短路过渡时电感过大或过小。

D），气体含水量过多。

E）送丝不均匀。

F），导电咀磨损。

G），电流极性不对。

H），焊丝伸出长度太长。

3．7．4．5咬边

A），焊枪位置不合适，运条不当。

B），电流过大，弧长太长，焊速过快。

3．7．4．6焊缝成形欠佳

A），电流与电压配合不当。电流过大。

B），导电嘴磨损严重，引起电弧摆动。

C），焊丝校直欠佳。

D），焊丝伸出长度过长。

E），送丝不均匀。

3．8焊接安全

3．8．1焊接安全可按照《钢结构手工电弧焊》作业指导书中，焊接安全的有关规定。

3．8．2注意工作环境的通风措施，预防焊接烟，尘，气体对焊工的不良影响。

3．8．3气瓶应坚立固定，防止倾倒。

3．8．4工作结束时应及时切断气体加热器电源。

3．8．5操作结束时，禁止立即用手触摸焊枪喷咀或导电咀，以防烫伤。