第4章 CO₂气体保护焊的操作

4.1 CO₂气体保护焊的过程

CO₂气体保护焊是以CO₂作为保护气体，用焊丝作电极，利用焊丝和焊件之间产生的电弧熔化金属，以自动或半自动方式进行的焊接加工方法。

生产加工中应用较多的是半自动焊，即焊丝靠机械自动送进，由焊工手持焊炬进行焊接操作。图4-1所示为CO₂气体保护焊的工作原理。焊接时，CO₂气体通过喷嘴沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围形成局部的气体保护层，使熔滴和熔池与空气机械地隔离开来，从而保证焊接过程稳定持续进行，并获得优质的焊缝。

根据所使用焊丝直径及操作时所用焊接电流、电弧电压的不同，CO₂气体保护焊可分为三种熔滴过渡形式：短路过渡、滴状过渡和射滴（射流）过渡。

图4-1 CO₂气体保护焊的工作原理

1—焊件 2—焊缝 3—熔池 4—电弧 5—喷嘴 6—焊丝 7—CO₂保护气流

1.短路过渡

图4-2所示为熔滴短路过渡形式。在较小焊接电流和较低电弧电压下，熔化金属首先集中在焊丝的下端，并开始形成熔滴（图4-2a），然后熔滴的颈部变细加长（图4-2b），这时颈部的电流密度增大，促使熔滴的颈部继续向下延伸，当熔滴与熔池接触发生短路时（图4-2c），电弧熄灭，短路电流迅速上升，在电磁压缩力和熔池表面张力的作用下，熔滴的颈部变得更细，当短路电流增大到一定数值后，部分缩颈金属迅速气化，缩颈爆断，熔滴全部进入熔池，同时电流电压很快回复到引燃电压，于是电弧又重新点燃，焊丝末端又重新形成熔滴（图4-2d），开始下一个周期。

图4-2 熔滴短路过渡形式

a）形成熔滴 b）变细加长 c）缩颈下落 d）重新生成

短路过渡时，在其他条件不变的情况下，熔滴质量和过渡周期主要取决于电弧长度。随着电弧长度（电弧电压）的增加，熔滴质量和过渡周期增大。如果保持电弧长度不变并增加电流，则过渡频率增高，熔滴变细。

短路过渡具有电弧燃烧、熄灭和熔滴过渡过程稳定，飞溅小，焊缝质量较高的特点，多用于φ1.4mm以下的细焊丝的焊接，在薄板焊接中应用广泛，适用于全位置焊接。

2.滴状过渡

当电弧长度超过一定值时，熔滴依靠表面张力的作用，可以在焊丝端部上自由长大。当促使熔滴下落的力大于表面张力时，熔滴就离开焊丝落到熔池中而且不发生短路的情况，如图4-3所示。

熔滴过渡形式由于焊接电弧长，熔滴过渡轴向性差，飞溅严重，工艺过程不稳定，因此生产中应用很少。

3.射滴（射流）过渡

射滴过渡和射流过渡形式如图4-4所示。射滴过渡时，过渡熔滴的直径与焊丝直径相近，并沿焊丝轴线方向过渡到熔池中。这时的电弧呈钟罩形，焊丝端部熔滴的大部分或全部被弧根所笼罩。射流过渡在一定条件下形成，其焊丝端部的液态金属呈“铅笔尖”状，细小的熔滴从焊丝尖端一个接一个地向熔池过渡。射流过渡的速度极快，脱离焊丝端部的熔滴加速度可达到重力加速度的几十倍。

如果获得射滴（射流）过渡以后继续增加电流到某一值时，则熔滴作高速螺旋运动，叫做旋转喷射过渡。

射滴过渡和射流过渡形式具有电弧稳定，没有飞溅，电弧熔深大，焊缝成形好，生产效率高等优点，适用于粗焊丝的焊接，主要用于中厚板平焊位置的焊接。

图4-3 熔滴滴状过渡形式

图4-4 熔滴射滴（射流）过渡形式

a）射滴过渡 b）射流过渡