CO2焊设备的供气系统及操作介绍

1.CO₂焊设备的分类

CO₂焊设备按照操作方式可分为半自动CO₂焊机、自动CO₂焊机和各种专用（如螺柱焊、点焊）焊机等。半自动CO₂焊机采用细焊丝（ф≤1.6mm），适用于短的、不规则焊缝焊接；自动CO₂焊机采用粗丝（ф＞1.6mm），适用于长的、规则焊缝和环缝焊接。

2.CO₂焊设备的组成

半自动CO₂焊和自动CO₂焊所用设备基本相同，如图5-84所示，半自动CO₂焊设备主要由焊接电源、供气系统、送丝系统、焊枪和控制系统组成。而自动CO₂焊设备仅多一套焊枪与工件相对运动的机构，或者采用焊接小车进行自动操作。

下面以使用得最多的半自动CO₂焊设备为主加以介绍。

（1）CO₂焊接电源CO₂焊为直流电源，一般采用反接。

1）对焊接电源外特性要求。由于CO₂电弧的静特性是上升的，所以平（恒压）和下降外特性电源可以满足电源电弧系统和稳定条件。弧压反馈送丝焊机配用下降外特性电源，等速送丝焊机配用平或缓降外特性电源。

图5-84 半自动CO₂气体保护焊设备

1—电源 2—送丝机 3—焊枪 4—气瓶 5—预热器 6—高压干燥器 7—减压器 8—低压干燥器 9—流量计 10—软管 11—焊丝盘

2）对电源动特性要求。颗粒过渡时对焊接电源动特性无特别要求，而短路过渡焊接时则要求焊接电源具有足够大的短路电流增大速度；以及当焊丝成分及直径不同时，短路电流增长速度可进行调节。

（2）供气系统 供气系统的作用是将钢瓶内的液态CO₂变成合乎要求的、具有一定流量的气态CO₂，并及时地输送到焊炬。供气系统由气瓶、预热器、干燥器、减压流量计及气阀等组成，如图5-85所示。

1）气瓶。用作储存液体CO₂，外形与氧气瓶相似，外涂黑色标记，满瓶时可达5～7MPa压力。

图5-85 CO₂供气系统

1—气瓶 2—预热器 3—高压干燥器 4—减压流量计 5—低压干燥器

2）预热器。由于液态CO₂转化为气态CO₂时要吸收大量热量，同时流经减压器后，气体膨胀，也会使气体温度下降，因而易使减压器出现白霜和冻结现象，造成气体阻塞。因此，CO₂气体在减压之前须经预热。预热器结构较简单，一般采用电热式，通以36V交流电，功率约100W，如图5-86所示。

3）干燥器。用作吸收CO₂气体中的水分和杂质，以避免焊缝出现气孔。

4）减压流量计。用作高压CO₂气体减压及气体流量的标识，目前常用的是301-1型浮式流量计，它由减压器和流量计两部分组成。按调节范围有0～15L/min和0～30L/min两种，可根据需要选用。

5）气阀。用作控制保护气体通断的一种装置，常用电磁气阀。

（3）水路系统 系统中通以冷却水，用于冷却焊枪及电缆。通常水路中设有水压开关，当水压太低或断水时，水压开关将断开控制系统电源。使焊机停止工作，保护焊枪不被损坏。

（4）送丝系统CO₂气体保护焊通常采用等速送丝系统。送丝方式有推丝式、拉丝式及推拉式三种，如图5-87所示。使用特点见表5-134。目前生产中应用最广的是推丝式，该系统包括送丝机构、调速器、送丝软管及焊丝盘等。

图5-86 气体预热器结构

1—主体 2—外壳 3—瓷管 4—电阻丝 5—云母 6—接线板 7—接头 8—螺母

图5-87 半机械化焊的三种送丝方式

a）推丝式 b）拉丝式 c）推拉式

1—焊丝盘 2—焊丝 3—送丝电动机 4—送丝轮 5—软管 6—焊枪 7—工件 8—推丝电动杆 9—推丝机 10—拉丝轮 11—推丝电动机

表5-134 三种送丝方式使用情况比较

图5-88 推丝式送丝机构

1—焊丝盘 2—送丝电动机 3—减速装置 4—压紧装置 5—送丝轮

1）送丝机构。送丝机构由电动机、差速装置、送丝轮及压紧装置等组成，如图5-88所示。送丝机构有手提式、小车式和悬挂式之分。

2）调整器。一般采用改变送丝电动机电枢电压的方法来实现无级调速。目前使用最普遍的是可控硅整流器调速方式。(www.xing528.com)

3）送丝软管。送丝软管是引导焊丝的通道，既有一定的挺度以保证送丝顺利，又能柔软地弯曲以便操作。送丝软管的结构如图5-89所示。为了便于送丝，软管内径应与焊丝直径匹配。送丝软管与焊丝的配用见表5-135。

表5-135 送丝软管与焊丝的配用

4）焊丝盘。按送丝方式的不同，焊丝盘分为大盘和小盘两种。一般推丝式、推拉式为大盘，拉丝式为小盘。为了保证送丝时均匀，绕丝时焊丝应密排层绕，同时要注意焊丝不硬弯。

（5）焊枪 焊枪用于传导焊接电流，导送焊丝和CO₂保护气体。其主要零件有喷嘴和导电嘴。焊枪按其应用不同分为半自动焊枪和自动焊枪；按其形式不同分为鹅颈式与手枪式；按送丝方式不同分为推丝式与拉丝式；按冷却方式不同分为空冷式与水冷式。自动焊枪的基本构造与半自动焊枪相同，但其载流容量较大，工作时间较长，一般都采用水冷式，粗丝水冷自动焊枪的构造如图5-90所示。

图5-89 送丝软管结构

1—焊丝 2—弹簧管 3—加固钢丝 4—胶管

导电嘴的孔径应根据焊丝直径来选择：当焊丝直径小于1.6mm时，导电嘴孔径为焊丝直径+（0.1～0.3）mm；当焊丝直径大于1.6mm时，导电嘴的孔径为焊丝直径+（0.4～0.6）mm，导电嘴的长度：粗丝为35mm，细丝为25mm左右，导电嘴常用纯铜、磷青铜或铬锆铜等材料制作。

（6）控制系统 控制系统的功能是在CO₂焊时，使焊接电源、供气系统、送丝系统实现程序控制。自动焊时，还要控制焊车行走或工件转动等。

1）送丝控制。控制送丝电动机，保证完成正常送丝和制动动作，调整焊接前的焊丝伸出长度，并对网路电压波动有补偿作用。

2）供电控制。主要是控制弧焊电源。供电在送丝前或送丝的同时进行；停电在停止送丝之后，以避免焊丝末端与熔池粘结，保证收弧良好。

3）供气系统控制。对供气系统的控制大致分四步进行：第一步预调气，按工艺要求调节CO₂气体流量；第二步引弧提前2～3s给电弧区送气，然后进行引弧；第三步在焊接过程中控制均匀送气；第四步是在停弧后应继续送气2～3s使熔化金属在凝结过程中仍得到保护。磁气阀采用延时继电器控制，也可由焊工利用焊枪上的开关直接控制供气。

4）控制程序。CO₂焊焊接程序如图5-91所示。程序控制系统可控制焊接程序。

3.常用CO₂焊机

（1）CO₂焊焊机型号及技术参数

图5-90 粗丝水冷自动焊枪构造

1—导电嘴 2—喷嘴外套 3、14—出水管 4—喷嘴内套 5—下导电杆 6—外套 7—纺锤形体内套 8—绝缘衬套 9—出水接管 10—进气管 11—气室 12—绝缘压块 13—背帽 15—上导电杆 16、19—进水管 17—进水连接管 18—铜丝网 20—螺母

1）CO₂焊常用焊机型号及技术数据见表5-136。

2）NZC2-Ⅱ型全功能CO₂焊机型号及技术参数见表5-137。

（2）半自动化CO₂焊机使用方法

1）按要求接好供气系统。接通焊接电源，合上控制电源开关。打开CO₂气瓶上的气阀，合上检气开关。调节CO₂气体流量至预定值，然后关闭检气开关。

表5-136 CO₂焊常用电焊机技术参数

注：（）内为旧型号。

图5-91 CO₂焊焊接程序

a）半自动CO₂焊 b）自动CO₂焊

表5-137 NZC2-Ⅱ型全功能CO₂焊机型号及技术参数

2）安装好焊丝盘，根据焊丝直径选择送丝滚轮上的刻槽和导电嘴孔径，将焊丝伸入送丝滚轮，并进入送丝管。适当地压紧送丝滚轮。合上焊枪的开关，使焊丝从软管送出导电嘴后关上焊枪上的开关。也可合上送丝机上的开关，这时送丝速度比合上焊枪开关时的送丝速度快。

3）调节焊接电流和焊接电压旋钮至预定值。用一块废钢板进行试焊，进行焊接参数调节，直至试焊焊缝成形良好。试焊时只需合上焊枪的开关。使焊丝末端与试板接触引弧。如开始时焊丝伸出导电嘴较长，可用钢丝钳剪断，使焊丝伸出导电嘴10～20mm，也可将焊枪倾斜较大的角度进行划擦引弧。这样就能将焊丝多余的部分熔断。合上焊枪上的开关引弧后进行焊接。

4）结束焊接时关闭焊枪上的开关，填满收弧处弧坑，电弧自然熄灭，移开焊枪。关上焊机上的电源开关，关好CO₂气瓶上的瓶阀，结束焊接。