CO2焊的理想焊接材料的介绍

1.CO₂气体

（1）CO₂气体的性质 CO₂气体是一种无色、无臭、无味的气体，在0℃和0.1MPa气压时，它的密度为1.9768g/cm³，为空气的1.5偌。CO₂气体在常温下很稳定，但在高温下几乎能全部分解。CO₂有固态、液态和气态三种状态。气态CO₂只有受到压缩才能变成液态。当不加压力冷却时，CO₂气体将直接变成固态（干冰）。随着温度的升高，干冰不需经过液态转变而直接变成气体。由于干冰表面冷凝着空气里的水分，所以它不适于焊接。CO₂焊使用液态的CO₂，其密度随温度变化而变化，在常温下即汽化（-780℃为液态变为气态的沸点），在0℃和0.1MPa气压下，1kg液态CO₂可以汽化成509L的气态CO₂。CO₂气体主要是酿造厂和化工厂的副产品。

由于液态CO₂中可溶解约占质量0.05%的水分，因此用于CO₂焊的保护气体时，必须经过干燥处理，焊接用的CO₂气体的一般标准是：CO₂＞99%（体积分数）；O₂＜0.1%（体积分数）；水分＜1.22g/m³，对于质量要求高的焊缝CO₂纯度应＞99.5%（体积分数）。

（2）CO₂气体的提纯措施 焊接用CO₂气体都是钢瓶（外表漆成黑色，并标有黄宇CO₂宇样）充装，为了获得优质焊缝，应对瓶装CO₂气体进行提纯处理，以减少其中的水分和空气，提纯可采取以下措施：

1）将气瓶倒立静置1～2h，然后打开瓶阀，把沉积于下部的自由状态的水排出，根据瓶中含水的不同，可放水2～3次，每隔30min放一次。放水结束后将气瓶放正。

2）经放水处理后的气瓶，在使用前先放气2～3min，放掉气瓶上部分的气体。

3）在气路系统中，设置高压干燥器，进一步减少CO₂气体中的水分。一般用硅胶或脱水硫酸铜作干燥剂，用过的干燥剂经烘干后可反复使用。

4）瓶中气压降到1MPa时不再使用，因为当瓶内气压降到1MPa以下时，CO₂气体中所含水分将增加到原来的3偌左右，如继续使用，焊缝中将产生气孔，并降低焊接接头的塑性。

（3）CO₂保护气体的选用 由于CO₂在高温时具有氧化性，故所配用的焊丝应有足够的脱氧元素，以满足Mn、Si联合脱氧的要求。

对于低碳钢、低合金高强度钢、不锈钢和耐热钢等，焊接时可选用活性气体（如CO、Ar、CO₂或A+O₂）保护，以细化过渡熔滴，从而克服电弧阴极斑点飘移及焊道边缘咬边等缺陷。

焊接低碳钢或低合金钢时，在CO₂气体中加入一定量的O₂，或者在Ar中加入一定量的CO₂或O₂，可产生明显效果。采用混合体保护，还可增大熔深，消除未焊透、裂纹及气孔等缺陷。焊接用CO₂保护气体及适用范围见表5-138。

表5-138 焊接用CO₂保护气体及适用范围

2.CO₂焊丝

在CO₂焊中进行低碳钢和低合金钢焊接时，为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝具有较高的力学性能，必须采用含有Si、Mn等脱氧元素的焊丝。

（1）实心焊丝 常用CO₂实心焊丝为C-Mn-Si系焊丝，如H08Mn2SiA、H04Mn2SiTiA等。CO₂焊焊丝直径一般有0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm等。焊丝直径≤1.2mm属于细丝CO₂焊，焊丝直径≥1.6mm属于粗丝CO₂焊。(www.xing528.com)

（2）药芯焊丝 将含有脱气剂、稳弧剂和其他成分的粉末放在钢带上经包卷后拉拨而成，可采用气体、焊剂联合保护或自保护，适用于金属结构焊接、推焊等，如图5-92所示，药芯焊丝断面有E形、T形、O形、中间填丝形和梅花形等。药芯焊丝的牌号及用途见表5-139。

图5-92 药芯焊丝截面形状

a）O形 b）梅花形 c）T形 d）E形e）中间填丝形

表5-139 药芯焊丝的牌号及用途

（续）

细丝CO₂药芯焊丝堆焊 焊接效率高，生产效率为焊条电弧焊的3～4偌；而巨焊接工艺性能优良，电弧稳定，飞溅小，脱渣容易，焊道成形美观。这种方法只能通过药芯焊丝过渡合金元素，多用于合金成分不太高的堆焊层。

采用实心焊丝和药芯焊丝气体保护焊的焊接工艺性能的对比见表5-140。

表5-140 实心焊丝和药芯焊丝气体保护焊的焊接工艺性能的对比

（3）活化处理焊丝 所谓活化处理焊丝，就是在焊丝表面涂一层碱金属、碱土金属或稀土金属的化合物，来提高焊丝发射电子的能力和降低弧柱的有效电离势，这样可以细化金属熔滴，减少飞溅，改善焊缝成形。最常用的活化剂是Cs（铯）的盐类，如CsCO₃。

半自动CO₂焊用细焊丝的直径，多在1.2mm以下，分别为0.5mm、1.0mm、1.2mm。自动CO₂焊用粗焊丝，直径为1.6～5mm。焊丝表面有镀铜或不镀铜之分，镀铜的目的是防止焊丝生锈，有利于焊丝的存放（但不宜超过三个月，否则仍会生锈）和提高导电性。