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河北電焊學校怎么學電焊的技術(shù)

更新時間：2022-05-30 08:50:02

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CO2氣體保護電弧焊的冶金特點

1 合金元素氧化問題

CO2焊時，CO2在高溫時要分解，具有強烈的氧化作用，會使合金元素燒損。同時，氧化性也是CO2焊產(chǎn)生氣孔和飛濺的一個重要原因。

CO2氣體在電弧的高溫作用下進行如下分解；CO2?CO+1/2O2

在高溫的焊接電弧區(qū)域里，因CO2的分解，上述的三種氣體（CO2、CO和O2)往往同時存在。隨著溫度的增高，CO2氣體的分解也越激烈。

在這三種氣體當中，CO氣體在焊接條件下不溶解于金屬，也不與金屬發(fā)生作用。但是，CO2和O2都能與鐵和其他合金元素發(fā)生化學反應而使金屬燒損。

焊接時，盡管作用的時間很短，但液體金屬與氣體之間能發(fā)生強烈的化學反應。這是因為焊接區(qū)域處于高溫，且氣體與金屬有較大的比接觸表面積（單位體積的金屬與氣體接觸的表面積）,尤其是在熔滴反應區(qū)比接觸表面積更大，增加了合金元素的氧化燒損。

焊接區(qū)域中的溫度是極不均勻的，所以在其中不同位置，將發(fā)生不同的治金反應。

在電弧的高溫區(qū)域中（在電弧空間和接近電弧的焊接熔池中）將發(fā)生如下反應：Fe+CO2?FeO+CO

Fe+O2?FeO

Si+20?SiO2

Mn+0?MnO

C+O?CO

在遠離電弧的較低溫度的熔池區(qū)域，合金元素將進一步被氧化，其反應方程式如下：2FeO+Si?2Fe+SiO2

FeO+Mn?Fe+MnO

FeO+C?Fe+CO

可見，CO,及其在高溫下分解出的O2都具有很強的氧化性。隨著溫度提高，氧化性增強。當溫度為3000K時，CO2氣氛中將含有近20%的O2,這時的氧化性已超過了空氣。

由于氧化作用而生成的Fe0能大量溶于熔池金屬中，易使焊縫金屬產(chǎn)生氣孔及夾渣等缺陷。其次，錳、硅等元素氧化生成的SiO2與Mn0雖然可成為熔渣浮到熔池表面，但卻減少了焊縫中這些合金元素的含量，使焊縫金屬的力學性能降低。

碳與氧化合生成的CO,以及碳與氧化鐵反應生成的CO氣體會增大金屬飛，且可能在焊縫金屬中生成氣孔。另外，碳的大量燒損，也要降低焊縫金屬的力學性能。

因而在CO2焊時，為了防止大量生成Fe0和合金元素的燒損，避免焊縫金屬產(chǎn)生氣孔和降低力學性能，通常要在焊絲中加入足夠數(shù)量的脫氧元素。由于脫氧元素與氧的親合力比Fe強，故在焊接過程中可阻止Fe被大量氧化，從而可以消除或減弱上述有害影響。

2脫氧與合金化問題

脫氧的核心問題是抑制焊縫中合金元素和鐵的氧化以及使氧化鐵還原，尤其是要關(guān)注在熔池尾部的較低溫度區(qū)域內(nèi)所發(fā)生的脫氧反應。當某種元素的含量較大或它與氧的親合力較大時，則這種元素越容易與氧化合。脫氧作用就是利用與氧的親合力比鐵大的元素優(yōu)先氧化，以及還原氧化鐵，使形成的Fe0量減少。

目前，CO2焊焊絲中常用Si和Mn作脫氧元素。有些牌號的焊絲還添加A1和Ti等較活潑元素，在高溫時先期脫氧，以減少Si、Mn和Fe等的氧化。作為焊絲中的脫氧元素Si、Mn的過渡系數(shù)都不高，而A1、Ti的過渡系數(shù)則更低。然而，正是由于這些脫氧元素有相當大的一部分被氧化，才能起到阻止Fe被大量氧化的作用。

Si、Mn的脫氧產(chǎn)物SiO2和MnO能結(jié)合成復合化合物MnO.SiO2(硅酸鹽）,其熔點只有1543K,密度也較小（3.6g/cm3),且能凝聚成大塊，易浮出熔池，凝固后成為渣殼覆蓋在焊縫表面。焊絲中的Si和Mn,在焊接過程中一部分被直接氧化掉和蒸發(fā)掉，一部分用于對Fe0的脫氧，其余部分則過渡到降縫金屬中作為合金元素，所以焊絲中加入的和Mn需要有足夠的數(shù)量。但是，焊縫中Si含量過高會降低焊縫的抗熱裂縫能力；Mn含量過高會使焊接金屬的沖擊韌度下降。此外，Si與Mn含量之間的比例還必須適當，否則脫氧產(chǎn)物不能很好地結(jié)合成硅酸鹽浮出熔池，而會有一部分SiO2或者Mn0夾雜物殘留在焊縫中，使焊縫的塑性和沖擊韌度下降。焊接低碳鋼和低合金鋼用的焊絲，一般含wsi1%、wmn1%~2%。

為防止生成CO,除減少Fe0的數(shù)量外，還應減少熔池中C的含量，也就是應該降低焊絲中的含碳量。實際上焊絲中碳的質(zhì)量分數(shù)都應該小于0.1%。

當保護氣體、焊絲和焊件的成分一定時，焊接過程中合金元素的燒損還受到下列因素的影響：

1)溫度越高，合金元素燒損越多

2)金屬與氣體的比接觸表面積增大，合金元素的燒損也增加

3)金屬與氣體的接觸時間增長，合金元素的燒損也增大。

顯然，上述因素與選用的焊接參數(shù)有很大關(guān)系。例如電弧電壓增大，即弧長變長，不僅增加熔滴在焊絲端部停留的時間，且增長熔滴過渡的路程，這樣均增加熔滴與氣體相接觸的時間，使合金元素燒損增多；焊接電流增大，會使弧柱溫度升高，且使熔滴尺寸變細而增大比接觸表面積，這將加劇合金元素的氧化燒損。但是，電流增大，也會引起熔滴的過渡速度加快，縮短熔滴與氣體相接觸的時間，這樣，又有減小合金元素氧化的作用。所以增大焊接電流對合金元素燒損的影響，不如增大電弧電壓的影響顯著，選擇焊接參數(shù)時應注意這些問題。