4.5 CO₂气体保护焊的操作方法

根据焊件组成结构及焊丝形式的不同，CO₂气体保护焊的操作可分为板材焊接、管材焊接、管板焊接及药芯焊丝的CO₂气体保护焊等操作方式。

4.5.1 板材的焊接操作

板材的焊接位置分为平焊、横焊和立焊等，焊接操作时，应注意以下内容。

1.平焊

平板对接焊一般采用左向焊法。在薄板平对接焊时，焊枪作直线运动，如果有间隙，焊枪可作适当的横向摆动，但幅度不宜过大，以免影响气体对熔池的保护作用。在中、厚板V形坡口对接焊时，底层焊缝应采用直线运动，焊上层时焊枪可作适当的横向摆动。

平角焊和搭接焊采用左向焊法或右向焊法均可，但右向焊法的外形较为饱满。焊接时要根据板厚和焊脚尺寸来控制焊枪的角度。在不等厚焊件的T形接头平角焊时，要使电弧偏向厚板，以使两板加热均匀。在等厚板焊接时，如果焊脚尺寸小于5mm，可将焊枪直接对准夹角处，其焊枪的位置如图4-9a所示；当焊脚尺寸大于5mm时，需将焊枪水平偏移1～2mm，同时焊枪与焊接方向保持75°～80°的夹角，如图4-9b所示。

图4-9 平角焊时焊枪的位置

2.横焊和立焊

立焊有两种操作方法：一种是由下向上的焊接，焊缝熔深较大，操作时如果适当地作三角形摆动，则可以控制熔宽，并可改善焊缝的成形，一般多用于中、厚板的细丝焊接；另一种是由上向下的焊接，速度快，操作方便，焊缝平整美观，但熔深浅，接头强度较差，一般多用于薄板焊接。

横焊多采用左向焊法。焊接时焊枪作直线运动，也可作小幅度的往复摆动。图4-10a、b所示分别为立焊和横焊时焊枪与焊件的相对位置。

图4-10 立焊和横焊时焊枪与焊件的相对位置

3.仰焊

仰焊应采用较细的焊丝、较小的焊接电流及短弧，以增加焊接过程的稳定性，且CO₂气体流量要比平、立焊时稍大一些。薄板件仰焊一般多采用小幅度的往复摆动；中、厚板仰焊应作适当的横向摆动，并在接缝或坡口两侧稍停片刻，以防焊波中间凸起及液态金属下淌。仰焊时焊枪的位置如图4-11所示。

图4-11 仰焊时焊枪的位置

4.5.2 管材的焊接操作

由于焊丝自动送进，在管材对接的CO₂气体保护焊时，为提高其工作效率，通常将焊件放在滚轮架上进行焊接。其焊接步骤如下：

（1）焊前准备 管材对接通常采用V形（图4-12a）或U形（图4-12b）坡口形式。

图4-12 管材对接焊时的坡口形式

装配前，要将管材坡口及其端部内外表面20mm范围内的油污、水锈等清除干净，并用角向磨光机打磨至露出金属光泽；按图4-12的形式将管材装配合格后进行定位焊；在管材圆周上等分三处进行定位焊，焊缝长度为10～15mm。定位焊要保证焊透并无缺陷，焊接后要将焊点两端用角向磨光机打磨成斜坡。

正式焊接时，要将管材置于滚轮架上，并使其中的一个定位焊缝位于1点钟的位置，焊接采用左向焊法。管材对接焊时焊枪的位置如图4-13所示。

（2）打底焊 在位于1点钟的定位焊缝上引弧，并从右向左边转动管材边焊接。要注意的是，管材转动要使熔池保持水平位置，并同平焊一样要控制熔孔的直径比根部间隙大0.5～1mm。焊完后须将打底层清理干净。

（3）填充焊 填充焊同样在管材1点钟处引弧，可采用月牙形或锯齿形摆动方式焊接，摆动时在坡口两侧稍作停留，以保证焊道两侧熔合良好，并使焊道表面略微下凹和平整，并低于焊件金属表面1～1.5mm。注意操作时不能熔化坡口边缘，焊后把焊道表面清理干净。

（4）盖面焊 盖面焊同样要在管材1点钟处引弧并焊接，焊枪摆动幅度略大一些，使熔池超过坡口边缘0.5～1.5mm，以保证坡口两侧熔合良好。焊后要用钢丝刷清理焊缝表面，并检查焊缝表面有无缺陷，如果有缺陷，要进行打磨修补。

管材对接CO₂气体保护焊规范参考见表4-4。

图4-13 管材对接焊时焊枪的位置

表4-4 管材对接的CO₂气体保护焊规范参考（管材壁厚10mm）

4.5.3 管板的焊接操作

管板焊接的结构形式较多，以下以插入式装配为例进行说明。在采用CO₂气体保护焊焊接管板结构时，其操作可按以下步骤进行。

（1）焊前清理 装配前，应将管材待焊处20mm范围内、板件孔壁及其周围20mm范围内的油污和水锈清除干净，并露出金属光泽。其装配示意图如图4-14所示。

（2）定位焊 装配合格后进行定位焊，焊缝长度为10～15mm，要求焊透并且不能有各种焊接缺陷。

（3）焊接 焊接时应在定位焊对面引弧，采用左向焊法，即从右向左沿管材外圆进行焊接，焊枪的角度如图4-15所示。

图4-14 插入式管板的装配示意图

图4-15 插入式管板CO₂气体保护焊的焊枪角度

在焊至距定位焊缝约20mm处收弧，用角向磨光机磨去定位焊缝，并将起弧和收弧处磨成斜面，以便于连接。然后将焊件旋转180°，在前收弧处引弧，完成焊接。收弧时一定要填满弧坑，并使接头处不要太高。

（4）焊后清理 用钢丝刷清理焊缝表面，并目测或用放大镜观察焊缝表面是否有裂纹、气孔和咬边等缺陷，如果有缺陷，需打磨掉缺陷并重新进行补焊。

插入式管板CO₂气体保护焊焊接参数参考见表4-5。

表4-5插入式管板CO₂气体保护焊焊接参数参考

4.5.4 药芯焊丝的CO₂气体保护焊操作

药芯焊丝CO₂气体保护焊是采用气-渣联合保护的一种焊接方法。该方法可以进行全位置焊接，且具有抗风力强、焊缝外观成形美观、熔敷金属的力学性能良好、可用于重要的焊接接头等优点。但其也有缺点，主要是当电弧过长时会产生气孔。如果在焊接过程中保持稳定的电弧电压，则可避免这种现象。

由于药芯焊丝所用的焊丝芯部粉剂改变了电弧的特性，因此其焊接操作与实心焊丝有所不同，主要有以下方面。

1.焊丝

使用前，药芯焊丝必须在250～300℃温度下进行烘烤，否则粉剂中吸收的水分将会在焊缝中产生气孔缺陷。

2.焊接电源

药芯焊丝CO₂气体保护焊具有良好的电源适应性，直流、交流、平特性或下降特性的电源均可使用。

3.焊接坡口形状及尺寸

由于药芯焊丝的穿透能力较焊条、实心焊丝大，故可以选择较小的焊脚尺寸，以减少焊材用量和焊接时间，提高效率。

使用药芯焊丝，对焊接接头的准备有较高的要求，如果有气割和等离子切割后的结瘤，必须彻底清除。表4-6给出了药芯焊丝气体保护焊的焊接坡口形状及尺寸。

表4-6 药芯焊丝气体保护焊的焊接坡口形状及尺寸

（续）

4.焊接工艺参数

药芯焊丝CO₂气体保护焊的焊接参数主要包括焊接电流、电弧电压和焊接速度等。其中，电弧电压对电弧稳定性的影响没有实心焊丝明显，其与电流的匹配没有特殊要求，电弧电压对背面焊缝的成形不明显。从焊接过程的保护效果和焊缝成形考虑，电弧电压在25～35V较为合适，焊接电流视焊丝直径而定，一般在200～700A。

表4-7给出了不同直径药芯焊丝常用的焊接电流和电弧电压范围。

表4-7 不同直径药芯焊丝常用的焊接电流和电弧电压范围

表4-8为药芯焊丝在中厚板不同位置焊接时常用的焊接电流和电弧电压范围。

表4-8 药芯焊丝在中厚板不同位置焊接时常用的焊接电流、电弧电压范围

当焊接电流和电弧电压确定后，焊接速度不仅对焊缝的几何形状产生影响，而且对焊接质量也有影响。药芯焊丝在半自动焊接时，焊接速度通常在30～50cm/min。焊接速度过快易导致熔渣覆盖不均匀，焊缝成形变坏。在有漆层或有污染的表面的钢板焊接时，焊接速度过快易产生气孔。但焊接速度过小，熔融金属容易先行，会导致熔合不良等缺陷的产生。

5.焊丝伸出长度

药芯焊丝气体保护焊时，焊丝伸出长度一般为15～25mm。焊接电流较小时，焊丝伸出长度小；电流增加时，焊丝伸出长度要适当增加。若采用φ1.6mmCO₂气体保护药芯焊丝，当电流为250A以下时，焊丝伸出长度为15～20mm；250A以上时，以20～25mm为宜。改变焊丝伸出长度，会对焊接工艺性能产生影响。当焊丝伸出长度过大时，熔深变浅，同时由于气体保护效果下降易产生气孔；当焊丝伸出长度过小时，长时间焊接后，飞溅物易黏附在喷嘴上，扰乱保护气流，影响保护效果，且易产生气孔。

自保护药芯焊丝电弧焊时，焊丝伸出长度范围较宽，一般为25～70mm。如果是直径在φ3.0mm以上的粗丝，焊丝伸出长度甚至接近100mm。

6.焊接规范

不同的板料厚度需采用不同的焊接接头形式，且其焊接规范也是不同的。表4-9为药芯焊丝CO₂气体保护焊的焊接规范。

表4-9 药芯焊丝（φ3.2mm）CO₂气体保护焊的焊接规范

（续）

药芯焊丝CO₂气体保护焊的操作手法可参照实心焊丝CO₂气体保护焊的操作。