CO2气体保护焊培训教1(3)

2019-03-22 12:11

在环境温度不变的情况下,只要瓶中存在着液态CO2,则液态CO2上方的气体压力就不会变化,CO2气体中的水分含量也是不变化的。但当液态CO2挥发完了后,气体的压力将随着气体的消耗而下降。气体压力越低,水分分解应是相对增大,水分挥发量越多。当瓶内气体压力下降到10个大气压以下时,CO2气体中所含的水分将增加到3倍左右。

二、焊丝

在CO2电弧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。

H08Mn2SiA焊丝是目前CO2焊中应用最广泛的一种焊丝,它有较好的工艺性能、力学性能以及抗热裂纹能力,适宜于焊接低碳钢和δs≤490N/mm2的低合金钢以及焊后热处理强度δb≤1176N/mm2低合金高强钢。

焊丝表面的清洁度,影响到焊缝金属中的含氢量,加热过程的焊丝(相对清洁度高)和未加热过的焊丝比较,焊缝金属中的含氢量显著不同。

CO2焊采用的焊丝,包括有实心焊丝,药芯焊丝及活化处理焊丝。活化处理焊丝所谓活化处理,就是在焊丝表面涂一薄层碱金属,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,这样可细化金属熔滴,减少飞溅,

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改善焊缝成形。

第四节 CO2气体保护电弧焊设备

熔化极气体电弧焊设备可分为自动焊和半自动焊两种类型,焊接设备主要由焊接电源、送丝系统、焊枪及行走系统(自动焊)、供气和冷却水系统、控制系统五个部分组成。

一、对电源特性要求 (一) 对电源外特性要求

由于CO2电弧的静特性是上升的,所以平(恒压)和下降外特性电源都可以满足电源—电弧系统的稳定条件。

弧压反遗送丝焊机配用下降外特性电源,等速送丝焊机则配用平或缓降外特性电源。

(二) 对电源动特性要求

CO2焊采用短路过渡形式进行焊接时,要求焊接电源具有良好的动态品质。其含义包括两个方面:1)是要有足够大的短路电流增长速度di/dt,短路峰值电流Imax和焊接电压恢复速度du/dt;2)是当焊丝成份及焊丝直径不同时,短路电流增长速度di/dt要能够进行调节。

(三) 工艺性能要求

现代化的CO2焊机,除能满足对电源的静特性和动特性要求

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外,还应具有良好的综合工艺性能,其中包括起弧性能,收弧性能,减小飞溅和改善焊缝成形等工艺性能。

二、气体保护效果及焊枪结构 (一) 气体的流态—层流和紊流

气体保护电弧焊时,保护气体的作用是从焊枪中连续喷出,机械的将空气排除掉,并将电弧及焊接区域保护起来,使之免受周围气体的有害影响。实践表明,从焊枪喷嘴中流出的保护气体,必须具有合适的流态才能起到有效的保护作用。

气体是流体的一种,在不同条件下,流体质点可呈两种流动状态:一种为层流,指气体在管内呈有规则的层状或流束状运动,此时的气体质点在层次分明的平等层中运动,质点之间不产生相互干扰或混杂;另一种为紊流,指气体在管内流动时,气体质点之间相互干扰或搅混,因此,在气体内部出现了很多漩涡。

(二) 焊枪喷出的保护气流

气体保护焊时,焊枪喷出的气体流态对焊接区域的保护效果有着直接影响。因此,有必要研究保护气体从焊枪喷嘴处喷出的流态以及焊枪结构和喷嘴形式对其影响及变化规律。

试验研究表明,保护气体从焊枪喷嘴处喷出的流态基本上有两种情况:一是具有较厚的近壁层流层或层流流层;另一种是近壁流层较薄或接近于紊流流态。虽然,前者具有较大的有效保护范围。具有一定流速的保护气体从喷嘴喷出后和周围静止的空气

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相接触,在相互接触的边界层处将产生吸射作用,使得最外层的保护气流中混入空气,并产生漩涡。这种作用将随着离开喷嘴出口处的距离增大,逐渐向保护气流的内层深入扩展,从而缩小了保护气体的有效保护范围,最后达到了保护气流与周围空气完全相互混杂而失去保护作用。

由上可知,为使保护气体对焊接区域具有良好的保护效果,关键问题是确保从嘴喷处喷出的气流呈层流流态。为此,可从如下两方面着手。

(1) 改善保护气体进入焊枪喷嘴时的流态,目前常用的焊枪结构长度都比较短,难于做到使进入焊枪后的气体从紊流流态尽快转化成层流流态,因此,在焊枪结构中都要装有节流装置,使保护气流进入焊枪喷嘴前通过该装置后其紊乱程度减小,并具有层流的特征,使之在喷嘴内易于建立起较厚的近壁层流层流态。

(2) 改变焊枪喷嘴内部的气流通道形状,此法同样可使气流在喷嘴内获得较厚的近壁流层或层流状态。

(三) 焊枪结构及其对气体保护效果的影响

按照保护气在焊枪内的流通路径可将焊枪结构分为三个部分:进气部分、导气部分和出气部分。前两部分称之为焊枪枪体,而后部分则称这为喷嘴(或保护罩)。

1、进气部分的结构 焊枪进气部分的主要作用是使进入焊

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枪的保护气体能够减速,均衡和镇静,以减小气体的紊乱程度,为尽快建立起合适的气体流态创造条件。焊枪进气部分结构形式,常用的有两种:轴向进气方式,径向进气方式。

2、导气部分的结构 导气部分的作用是把保护气体从气室引向喷嘴。保护气体从气室流出时仍具有较大的紊流度,因此若要使气流在喷嘴内获得较厚的近壁层流或层流流态,则要求导气通道具有足够的长径比(x0/d)。

为了减小保护气流进入喷嘴时的紊流度,可在导气部分采用气筛装置以抑制气流质点的经向速度分量,减小气流的紊流速度并具有层流特性,所以气筛装置实际上起到一个细长管的导气作用。

3、出气部分——喷嘴的结构 喷嘴的结构形状与尺寸对喷出气体的流态及保护效果也有很大的影响。目前生产使用的焊枪喷嘴通道截面形式有三种:喷嘴截面呈收敛形、等截面形和扩散形。

喷嘴的气体通道呈等截面形状时,流过的气体不会因截面变化而引起流速变化,也不会增大气流质点的经向速度分量,在等截面形通道内易建立起较厚的近壁层流层或层流流态,所以由喷嘴中喷出的气流保护作用范围较大。而喷嘴通道截面呈收敛形状或扩散形时,气流通过时要产生流速的变化,同时气流质点的经向速度分量也要发生变化,容易减薄近壁层流层或形成紊流,这样就缩小了气流的有效保护范围。

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