CO2焊技术及焊接参数优化指南

1.焊前准备

（1）焊接设备电路、水路、气路检查 焊前要对焊接设备电路、水路、气路进行仔细检查，确认其全部正常后，方可开机工作，以免由于焊接设备故障而造成焊接缺陷。

（2）送丝系统检查 送丝系统的检查主要是针对自焊丝盘到焊炬的整个送丝途径。

（3）坡口加工和装配间隙 短路过渡时熔深浅，因此钝边可以小些，也可以不留钝边，间隙可以适当大些。如要求较高时，装配间隙应≤1.5mm。具体的坡口形式和尺寸及装配间隙按GB/T 985.1—2008的要求执行。

（4）焊前清理 为了获得稳定的焊接质量，焊前应对工件焊接部位和焊丝表面的油、锈、水分等进行仔细的清理，清理要求比焊条电弧焊要求高。

（5）定位焊 定位焊可采用焊条电弧焊或直接采用半自动CO₂焊进行，定位焊的焊缝长度和间距应根据材料厚度和结构形式来确定。一般定位焊长度为30～50mm，间距为100～300mm。

2.焊接参数的选择

CO₂焊通常采用短路过渡及细颗粒过渡工艺。

（1）电源极性的选择 CO₂焊电源极性的选择见表5-141。

表5-141 CO₂焊电源极性的选择

（2）焊丝直径的选择 CO₂气体保护焊所用焊丝直径范围较宽，ф1.6mm以下的焊丝多用于半自动焊，超过ф1.6mm的焊丝多用于自动CO₂焊接。

1）根据焊接位置不同，细丝可用于平焊和全位置焊接，粗丝只适于水平位置焊接。

2）根据板厚不同，细丝适用于薄板，可采用短路过渡；粗丝适用于厚板，可采用细颗粒过渡。采用粗丝焊接既可提高效率，又可加大熔深。同时在焊接电流和焊接速度一定时，焊丝直径越细，焊缝的熔深越大。焊丝直径的选择见表5-142。

表5-142 焊丝直径的选择

（3）焊接电流与电弧电压的选择 焊接电流是影响焊接质量的重要焊接参数。它的大小主要取决于送丝速度，随着送丝速度的增加，焊接电流也增加，另外焊接电流的大小还与焊丝伸长、焊丝直径、气体成分等有关。

在CO₂气体保护焊中电弧电压是指导电嘴到工件之间的电压降。这一焊接参数对焊接过程稳定性、熔滴过渡、焊缝成形、焊接飞溅等均有重要影响，短路过渡时弧长较短，随着弧长的增加，电弧电压升高，飞溅也随之增加；再进一步增加电弧电压，可达到无短路的过程。相反，若降低电弧电压，弧长缩短，直至引起焊丝与熔池的固体短路。

焊接电流的大小要与电弧电压匹配，不同焊丝直径CO₂焊对应的焊接电流和电弧电压见表5-143。

（4）短路电流增长率的选择 不同焊丝直径所需的短路电流增长率（钢焊丝CO₂焊）见表5-144。

表5-143 不同焊丝直径CO₂焊对应的焊接电流和电弧电压

表5-144 不同焊丝直径所需的短路电流增长率（钢焊丝CO₂焊）

（5）焊接回路电感值的选择 短路过渡焊时，焊接回路中一般要串接附加电感，其作用是调节短路电流增长速度（即di/dt），以便控制颗粒飞溅；调节电流燃烧时间，以便控制熔深。焊接回路电感值的选择见表5-145。

表5-145焊接回路电感值的选择

（6）定位焊缝长度和间距的选择 定位焊缝应有足够的长度，如发现定位焊缝有夹渣、气孔和裂纹等缺陷，应将缺陷清除后再补焊。定位焊缝的长度和间距见表5-146。

表5-146 定位焊缝长度和间距 （单位：mm）

（7）焊接速度的选择 焊接速度与电弧电压和焊接电流有一个对应的关系，在一定的电弧电压和焊接电流下，焊接速度与焊缝成形的关系如图5-93所示。通常半自动焊时，焊接速度取15～40m/h。自动化焊时，焊接速度不超过90m/h。不同焊接速度下的焊缝如图5-94所示。

图5-93 焊接速度与焊缝成形的关系

B—熔宽 H—熔深 a—余高

（8）气体流量的选择 气体流量是气体保护焊的重要参数之一。保护效果不好时，将出现气孔，以致使焊缝成形变坏，甚至使焊接过程无法进行。通常情况下，保护气体流量与焊接电流有关。当采用小电流焊接薄板时，气体流量可小些；采用大电流焊接厚板时，气体流量要适当加大。一般情况下正常焊接时，200A以下薄板焊接，CO₂的流量为10～15L/min。200A以上厚板焊接，CO₂的流量为15～25L/min。粗丝大规范（颗粒过渡）自动化焊时则为25～50L/min。

（9）焊丝干伸长度的选择 短路过渡CO₂焊时所用的焊丝很细。因此，伸出长度过大时，电阻热增大，焊丝容易因过热而熔断，导致严重飞溅及电弧不稳，还容易导致未焊透。而伸出长度过小时，喷嘴至工件的距离很小，飞溅金属颗粒易堵塞喷嘴。

短路过渡CO₂焊时，伸出长度一般应控制在5～15mm。细颗粒过渡CO₂焊所用的焊丝较粗。因此，伸出长度比短路过渡时选得大一些，一般应控制在10～20mm。

图5-94 不同焊接速度下的焊缝

（10）喷嘴至工件距离的选择 短路过渡CO₂焊时，喷嘴至工件的距离应尽量取得适当小一些，以保证良好的保护效果及稳定的过渡，但也不能过小。因为该距离过小时，飞溅颗粒易堵塞喷嘴，阻挡焊工的视线。喷嘴至工件的距离一般应取焊丝直径的12偌左右。

（11）焊丝位置及焊接方向的选择CO₂焊一般采用左焊法，焊接时焊炬的后倾角度应保持为10°～20°。倾角过大时，焊缝宽度增大而熔深变浅，而巨还易产生大量的飞溅。右焊法时焊炬前倾10°～20°，过大时余高增大，易产生咬边。

3.CO₂焊典型焊接参数

1）短路过渡CO₂焊的典型焊接参数见表5-147。

2）细颗粒过渡CO₂焊的典型焊接参数见表5-148。

3）CO₂焊角焊缝的焊接参数见表5-149。

4）自动化CO₂焊接推荐焊接参数见表5-150。

表5-147 短路过渡CO₂焊的典型焊接参数

（续）

表5-148 细颗粒过渡CO₂焊的典型焊接参数（平焊）

表5-149 CO₂焊角焊缝的焊接参数

注：采用直流反接、I形坡口、H08Mn2Si焊丝。

表5-150 自动化CO₂焊接推荐焊接参数(www.xing528.com)

（续）

4.半自动CO₂焊的操作要点

半自动化CO₂焊操作与焊条电弧焊最大的区别是焊丝自动送进，其他方面与焊条电弧焊有很多相似之处。

（1）焊枪的握法及操作姿势 一般用右手握焊枪，并随时准备用此手控制焊把上的开关，左手持面罩或使用头盔式面罩。根据焊缝所处位置，焊工成下蹲或站立姿势，脚跟要站稳，上半身略向前倾斜，焊枪应悬空，不要依靠在工件上或身体某个部位，否则焊枪移动会因此受到限制。焊接不同位置焊缝时的正确持枪姿势如图5-95所示。

图5-95 正确持枪姿势

a）蹲位平焊 b）坐位平焊 c）站位平焊 d）站位立焊 e）站位仰焊

（2）引弧

1）如焊丝有球状端头先剪除，使焊丝伸出导电嘴10～20mm。

2）在起弧处提前送气2～3s，排除待焊处的空气。

3）引弧前先点动送出一段焊丝，焊丝伸出长度为6～8mm。

4）将焊枪保持合适的倾角，焊丝端部离开工件或引弧板（对接焊缝可采用引弧板）的距离为2～4mm，合上焊枪的开关，焊丝下送，焊丝与焊件短路后自动引燃电弧（短路时焊枪有自动顶起倾向，故要稍用力下压焊枪）。

5）引弧时焊丝与工件不要接触太紧，否则有可能引弧焊丝成段烧断。应在焊缝上距起焊处3～4mm的部位引弧后缓慢向起焊处移动，并进行预热。

6）电弧引燃后，缓慢返回端头。熔合良好后，以正常速度施焊。引弧过程如图5-96所示。

（3）焊接

1）右焊法和左焊法。半自动CO₂焊的操作方法，按其焊枪的移动方向可分为右焊法和左焊法两种，如图5-97所示。

图5-96 引弧过程

图5-97 右焊法和左焊法

a）右焊法 b）左焊法

采用右焊法时，熔池可见度及气体保护效果较好。但因焊丝直指焊缝，电弧对熔池有冲刷作用，易使焊波增高。不易观察接缝，容易焊偏。

采用左焊法时，喷嘴不会挡住视线，焊工能清楚地观察接缝和坡口，不易焊偏。熔池受电弧的冲刷作用较小，能得到较大的熔宽，焊缝成形平整美观。因此，该方法应用得较为普遍。

2）由于焊接时电弧有一个向上的反弹力，因此，掌握焊枪的手应用力向下按住，使焊丝伸出长度保持不变。在焊接过程中，要尽量用短弧焊接，并使焊丝伸出长度的变化最小，同时要保持焊枪合适的倾角和喷嘴高度，沿焊接方向均匀移动。焊接较厚板时，焊枪可稍做横向摆动。焊枪的摆动形式及应用范围见表5-151。

表5-151 焊枪的摆动形式及应用范围

CO₂焊一般采用左焊法，焊枪由右向左移动，以便清晰地掌握焊接方向不致焊偏。焊枪与焊缝轴线（焊接方向的相反方向）成70°～80°的夹角。根据焊缝所处位置及焊缝所要求的高度，在焊接时焊枪可做适当的横向摆动，摆动的方向与焊条电弧焊相同。

（4）收弧

1）焊机有弧坑控制电路时，则焊枪在收弧处停止前进，同时接通此电路，焊接电流与电弧电压自动变小，待熔池填满时断电。

2）焊机无弧坑控制电路时，在收弧处焊枪停止前进，并在熔池未凝固时，反复断弧、引弧几次，直至弧坑填满为止。操作时动作要快。

（5）焊缝接头操作要点 CO₂焊时焊丝是连续送进，不像焊条电弧焊那样需要更换焊条，但半自动CO₂焊的较长焊缝是由短焊缝组成，这时必须考虑焊缝接头的质量。具体焊缝接头的处理方法如图5-98所示。当无摆动焊接时，可在火口前方约20mm处引弧，然后快速将电弧引向火口，待熔化金属充满火口时立即将电弧引向前方，进行正常焊接，如图5-98a所示。摆动焊时，也是在火口前方约20mm处引弧，然后立即快速将电弧引向火口，到达火口中心后即开始摆动并向前移动，同时加大摆幅转入正常焊接过程，如图5-98b所示。

（6）不同位置的焊接操作要点 不同位置的焊接操作要点见表5-152。

图5-98 接头处理方法

a）无摆动焊 b）摆动焊

1—引弧处 2—火口处 3—焊丝运动方式

表5-152 不同位置焊接操作要点

（续）

5.自动CO₂焊操作要点

自动CO₂时，焊丝的送进和焊炬的移动，全部靠自动控制来完成的，有利于提高焊接质量和生产率。但是，自动CO₂焊时对工件的坡口、装配间隙要求都较严格，焊接参数的选择也要求较严格。一般自动CO₂焊采用短路过渡，或采用无短路大滴过渡，以减少飞溅，并保证焊接过程的稳定。采用的焊丝一般不超过2mm。

（1）平焊位置自动CO₂焊 对于水平位置的对接、角接和T形接头等平直焊缝，可采用无垫板的单面焊双面成形工艺。为防止烧穿也可采用临时性铜垫板（见图5-99），焊机的行走小车沿焊缝，靠自动化程序控制均速进行，实现焊接过程。

图5-99 自动CO₂焊用铜垫板

图5-100 自动CO₂焊焊接环缝

a）焊枪固定法 b）工件固定法

1—焊枪 2—工件 3—滚轮

（2）环缝自动CO₂焊 对于圆筒环形的工件，自动CO₂焊的操作方法有以下两种，如图5-100所示。

1）焊枪固定法。工件旋转，即利用半自动或自动焊机，配合滚动转胎，实现自动焊。

2）工件固定法。焊枪利用磁力小车沿焊缝作圆周运动，此种方法非常适用于大型管道如输油管的焊接，也可用于大环缝结构的全位置焊。

3）专用自动焊机与装备的自动CO₂焊 对于批量生产的结构定型产品，可以设计制造专用的CO₂自动焊机与工艺装备。图5-101所示是柴油机水套自动焊工艺装设备，工作过程是将组对好的水套通过传送带，逐个送到焊接转台上，利用焊枪调整机构对准位置，转台使水套旋转进行焊接；焊完后可自动卸料，水套则滚落在地面上，实现了水套的CO₂焊，大大提高了生产效率和质量。