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二氧化碳气体保护电弧焊

  二氧化碳气体保护电弧焊是一种新的焊接技术,它产生于二十世纪五十年代。

  与其他的焊接方法相比,CO2焊具有高效率、低成本且易于实现自动化的特点。它能减轻工人的劳动强度,提高焊接质量。CO2焊主要用于焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢和耐热钢等。

  由于CO2焊的优点,在许多情况下,它可以代替其他的焊接方法。在焊接0.5~2.5mm的薄板方面,它具有取代气焊和氩气保护焊的趋势。

  二氧化碳作为保护介质 

       早在熔化极气体保护电弧焊发展初期,人们就开始寻找一种比氩气便易的保护气体来焊接钢,但是在市场上出售的气体中,有许多是不能用于焊接的,因为它们会产生有害于焊缝的冶金缺陷,例如塑性降低、粗大的氮气孔、氧化和产生粗大的氧气孔以及乙炔或氢气孔。 

         自然界中的二氧化碳(化学符号为CO2)除了具有轻微的氧化性外(这一特性在CO2气体分解时随着温度升高而增加),由于价格便宜和来源丰富而显得很有吸引力。如果使用合适的焊丝,它将获得与氩-氧混合气体保护焊时相似的焊缝性能。此外,CO2的流动特性为:气体从MIG焊枪以层流方式流出,从而有效地冲刷焊接区,使之不受空气的污染。合适的焊丝必须有效的抵消氧和可能存在的碳,而不是空气中的氮、氢和氧。 

        在深熔深焊时,用CO2保护不会形成“指”状熔深,这显然是CO2焊的又一个优于氩-氧混合气体保护焊的优点。

       然而也有不少问题曾阻碍把CO2作为一种便宜的焊接钢用的保护气体。在那时,这些问题似乎是这种气体被用于焊接所固有的特性,而没有认真考虑加以解决。要降低不断增加的劳动成本,并生产更多的焊件,关键在于需要一种钢的半自动焊方法,而CO2焊有着潜在的可能性,因此人们对它进行了大量的研究工作。

  在CO2被用作焊接钢的保护气体和使CO2焊成为常用的焊接方法之前,必须解决三个基本问题。

  焊缝金属中的气孔

        如果用沸腾钢焊丝(通常用于焊条)焊接,并用活泼性气体如CO2来保护,就会在焊缝金属中产生大量的气孔。这是由于钢中的碳与氧化亚铁或来自CO2气体的氧在熔池中发生反应,生成CO气泡而形成的。

  目前CO2焊焊丝中都含有足够的硅、锰和其他元素,以提供“完全镇静”的焊缝成分,因此当CO2被用于钢的气体保护焊时,就不会形成气孔了。

  飞溅的问题

  在相同的焊接条件下,金属熔滴从焊丝末端分离的方式在CO2气体中与在Ar气或Ar-O2混合气体中明显不同。在Ar-O2混合气体中,在相当低的电流条件下就可获得非常快地熔滴过渡频率;而在CO2气体中,熔滴的过渡频率慢而且是非轴向性的,通过把电流增加到400安培左右(焊丝直径为1/16英寸),这种情况可以得到改善,但是这样的电流不能被用于薄板的焊接,因为这需要采用异常高的焊接速度与之配合。

  现在采用“短路电弧”或“短路过渡”,已经有效地改善了低电流焊接时,金属在CO2气体中的过渡特性。

  全位置焊

  当CO2焊被首次试用于立焊和仰焊时,为了产生稳定的金属过渡所需的大电流会导致熔池体积太大以至于操作者无法控制,因此金属会流出接头。

  “短路电弧”现在已经使CO2全位置焊成为一个简单的工艺,因为所使用的低电流能形成一个小的、快速凝固的熔池;每当焊丝末端自动地接触熔池时(大约每秒100次),就在熔池内加入了填充金属。

  在二十世纪五十年代初,这三个问题大大地阻碍了CO2焊的应用,但现在通过焊丝成分和电源设计的改进,这些问题都已解决。全世界的工业都已经快速地应用了这个新工艺,它目前已经成为了焊接钢的最流行的半自动焊方法。这种半自动焊形式的巨大成功在于它的高熔敷率和极好的电弧可见性,在其他焊接钢的任何半自动焊系统中都未能同时兼备这两个优点。

  然而CO2焊并不是万能的方法,它不能用来代替传统的焊接钢的方法。如果已经积累了多年的埋弧焊经验,想要扩大压力容器自动化平焊的生产能力而需要添置焊接设备时,当然不会劝他购买CO2焊设备,因为埋弧焊在焊接一定厚度的钢板时具有质量高的优点,其次电渣焊也更具有吸引力。然而如果要设计一种自动化焊机,用多道焊把套圈焊到薄板式家用暖气装置上,或把管嘴焊到容器上,或是对不能进行自动化焊接的托架、加强板和零部件进行大量的半自动焊时,那么CO2焊将会是一种很具吸引力的焊接方法。

  二、问题参考答案

  问答题:

1. Do you know when CO2 welding was invented?
CO2 welding came into being in 1950’s.
2. What advantages does the CO2 welding have?
As compared with other welding processes, CO2 welding is high in efficiency, low in cost and ready for automatization. It can ease the intensity of labour and improve the quality of welding.
3. According to the characteristics of CO2, what elements should the filler wire compensate for?
A suitable filler wire should be effective in compensating for oxygen and possibly carbon, instead of nitrogen, hydrogen and oxygen of the air.
4. Why do the CO2 welding wires contain sufficient silicon and manganese?
CO2 welding wires now contain sufficient silicon, manganese and other elements to provide an “over-killed” weld composition so that porosity is not caused when CO2 is used for gas shielded metal arc welding of steel.
5. What are the problems that must be solved with CO2 welding?
The problems are porosity in the welded metal,the problems of spatter and positional welding.

判断对错:
1. CO2 welding is suitable for welding all metal materials.
(F)
改正:CO2 welding isn’t suitable for welding all metal materials, it is mainly applied to low-carbon steels, low-alloy steels, stainless steels, high-temperature steels, etc.
2. CO2 has strong oxidization at the high temperature.
(T)
3. Dip transfer is used for CO2 welding process.
(T)
4. CO2 welding isn’t used for vertical and overhead welding.
(F)
改正:CO2 welding may be used for vertical and overhead welding.
5. Submerged arc welding can completely be replaced by CO2 welding when welding thick plates.
(F)
改正:Submerged arc welding can’t completely be replaced by CO2 welding when welding thick plates.


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