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(共20张PPT)
CO2焊的冶金特性和焊接材料
学习目标
合金元素的氧化与脱氧
CO2焊气孔
CO2焊飞溅
CO2焊焊接材料
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小结
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学习目标
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解决问题要抓主要矛盾
学习目标
合金元素的氧化与脱氧
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合金元素的氧化与脱氧
CO2气体在电弧高温作用下分解，反应方程式如下：
CO2 CO+O
通过上面的反应方程式我们可以看到：在电弧空间同时存在CO2、CO和O这三种成分。 CO气体在焊接条件下不溶解于金属也不与金属发生作用，它对焊接质量危害不大。
但CO2和O却能与铁和其他金属发生氧化反应。反应主要发生在电弧的高温区，即电弧空间和接近电弧的焊接熔池中，反应如下：
[Fe]+CO2 (FeO）+CO↑
[Fe]+O (FeO)↓
[Si]+ 2O (SiO2)↓
[Mn] +O (MnO)↓
[C] +O CO↑
合金元素的氧化与脱氧
式中[ ]表示在液态金属中的反应物，（ ）表示在熔渣中的反应物。
上述氧化反应会使Fe、Si、Mn和C等合金元素烧损。氧化反应中的反应生成物SiO2和MnO会结合成硅酸盐，其密度较小，很容易浮出熔池表面。在高温时反应生成的CO气体， 由于CO气体急剧膨胀，在逸出液态金属过程中，往往会引起熔池或熔滴的爆破，发生金属的溅损与飞溅。 FeO一部分成杂质浮于熔池表面；另一部分溶入液态金属中，并进一步与熔池及熔滴中的合金元素发生反应，合金元素将进一步氧化。
合金元素的氧化与脱氧
其反应方程式如下：
2（FeO)＋[Si] 2[Fe]＋(SiO2)↓
(FeO) + [Mn] [Fe]+ (MnO)↓
(FeO) +[C] [Fe]+ CO↑
从上述反应式中，低温时溶入液态金属中的FeO反应生成CO气体，由于液态金属呈现较大的动力粘度和较强的表面张力，产生的CO无法逸出，最终留在焊缝中形成气孔。同时，FeO残留在焊缝金属中将使焊缝金属的含氧量增加而降低力学性能。
合金元素的氧化与脱氧
通过以上分析，我们来总结一下氧化反应的结果：合金元素烧损、气孔和飞溅。它们都与CO2电弧的氧化性有关，因此必须在冶金上采取脱氧措施予以解决。如果能使FeO脱氧，并在脱氧的同时对烧损掉的合金元素给予补充，则CO2气体的氧化性所带来的问题基本上可以解决。
那么如何使FeO脱氧，又如何补充被烧损的合金元素呢？冶金上通常采取的措施是在焊丝中(或药芯焊丝的药粉中)加入足量的对氧亲和力比Fe大的合金元素(脱氧剂)，利用这些元素使FeO中的Fe还原，即使FeO脱氧。脱氧剂在完成脱氧任务之后，所剩余的量便作补充合金元素留在焊缝中，起着提高焊缝金属力学性能的作用。
高温时，与氧的亲和力比Fe大的合金元素按亲和力大小顺序为: AI、 Ti、Si、 Mn、Gr、 Mo，CO2焊常用Al、Ti、Si、Mn作为脱氧剂，Cr,Mo因其比较贲重，脱氧能力又不强，一般不用。在Al、Ti、Si、Mn四种元素中，各自单独作用时其脱氧效果并不理想。实践证明，用Si、Mn联合脱氧时其效果最好。焊接低碳钢和低合金高强度钢时，主要采用硅锰联合脱氧的方法，即采用硅锰钢焊丝，如H08Mn2SiA焊丝。
CO2焊气孔
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CO2焊气孔
CO2焊时，熔池表面没有熔渣覆盖，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固比较快，容易在焊缝中产生气孔，可能产生的气孔包括氮气孔、氢气孔和CO气孔。下面我们就具体学习一下每种气孔的成因、特征和预防措施。
1.氮气孔
成因:保护不好，熔池溶解了N2。
特征:主要在焊缝表面，呈蜂窝状或弥散性的微孔。
防护措施：保证保护气层稳定可靠。
CO2焊气孔
2.氢气孔
成因:a. 空气的氢气；
b. 工件表面的铁锈、油污和水分；
特征:分布在焊缝表面，呈喇叭状型，内壁光滑。
防护措施：
a.严格清理工件表面的铁锈、油污、水分；
b. 提高CO2的纯度。
CO2焊气孔
3. CO气孔
（与前者不同，系反应性气孔。）
(FeO) +[C] [Fe]+ CO↑
成因:在金属结晶的过程中 Fe+CO=CO+Fe；焊丝脱氧剂不足，含C量过多。
特征:分布在焊缝内部，沿结晶方向分布，呈条虫状，表面光滑。
防护措施：选用含碳量低，有足够脱氧剂的焊丝。
CO2焊飞溅
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CO2焊飞溅
CO2焊飞溅的危害：
1．降低焊接熔敷效率，降低焊接生产率；
2．飞溅物易粘附在焊件和喷嘴上，影响焊接质量；
3．焊接熔池不稳定，导致焊缝外形粗糙等缺陷。
产生飞溅的原因主要包括：
1.熔滴过度时，高温下生成的CO气体，从熔滴中急剧膨胀溢出造成飞溅。
2.熔滴在极点的压力作用下，形成飞溅
3.熔滴在短路时。短路电流增长太大，熔滴过热而引起飞溅。
4.焊接的工艺规范不标准产生飞溅气体爆炸，主要是由于焊接电流、电弧电压等工艺参数选择不当造成的。
CO2焊焊接材料
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CO2焊焊接材料
CO2焊用到的焊接材料包括CO2气体和焊丝。
1.CO2气体
性质:无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍，比水轻。
作用:隔离空气并作为电弧的介质。
纯度:纯度要求大于 99.5%，含水量小于0.05%。
提纯:静置30分钟后倒置放水，正置放杂气，重复两次。
存储:瓶装液态，每瓶内可装入(25-30)Kg 液态CO2。
加热:气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。
容量:每公斤液态CO2可释放509升气体，一瓶液态二氧化碳可释放15000 升左右气体，约可使用10-16小时。
CO2焊焊接材料
3.焊丝牌号
焊丝牌号是以国家相关标准制定的，以实心焊丝为例，其牌号编制方法为：
（1）以字母“H”表示焊丝。
（2）在“H”后面的两位（碳钢、低合金钢含量为万分率）或一位（不锈钢含量为千分率）数字表示含碳量的平均数。
（3）后面的化学符号及其后面的数字表示该元素大致含量的百分含量数值，当其合金含量小于1%时，该元素符号后面的数字可以省略。
（4）焊丝牌号尾部有“A”“E”或“C”时，表示该焊丝为优质或高优质品，表明S、P等有害杂质的含量更低。
目前我国CO2焊用的主要焊丝品种是H08Mn2Si类型，这类焊丝采取Si、 Mn联合脱氧，具有很好的抗气孔能力。Si和Mn元素也起合金化的作用。使焊缝金属具有较高的力学性能。此外，焊丝的w(C)限制在0.11%以下，有利于减少焊接时的飞溅。
小结
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小结
1.CO2焊三大问题，合金元素烧损、气孔和飞溅。
2.CO2焊的焊接材料，包括CO2气体的介绍和焊丝的选取和牌号。

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